搭建AI“積木”還缺少新工程學(xué)科

責(zé)任編輯:zsheng

2018-06-28 20:07:45

摘自:中國科學(xué)報

作為這個時代的代名詞,人工智能(AI)受到技術(shù)人員、學(xué)者和風(fēng)險投資人等社會各界的追捧,但這個名詞在被使用的過程中卻伴隨著種種誤解。

作為這個時代的代名詞,人工智能(AI)受到技術(shù)人員、學(xué)者和風(fēng)險投資人等社會各界的追捧,但這個名詞在被使用的過程中卻伴隨著種種誤解。

作為這個時代的代名詞,人工智能(AI)受到技術(shù)人員、學(xué)者和風(fēng)險投資人等社會各界的追捧,但這個名詞在被使用的過程中卻伴隨著種種誤解。當(dāng)我們用大數(shù)據(jù)推斷出某一事件的結(jié)果,就需要反思:數(shù)據(jù)來自哪里?數(shù)據(jù)得出了什么推論?這些推斷與當(dāng)前情況之間的相關(guān)程度如何?

雖然人工智能大工程的“積木”塊已經(jīng)具備,但是把這些積木塊組合在一起的原則還沒有出現(xiàn),所以這些積木的組合現(xiàn)在還是以特例的方式存在。

正如早期沒有土木工程學(xué)科之前的建筑和橋梁,有時會以不可預(yù)見的方式崩塌一樣,目前許多早期的大規(guī)模推理和決策系統(tǒng)已經(jīng)暴露出嚴(yán)重的概念缺陷。我們并不善于預(yù)測下一個會出現(xiàn)的嚴(yán)重缺陷,但我們能夠意識到,AI領(lǐng)域缺少的是一個具有分析和設(shè)計原理的工程學(xué)科。

AI概念需厘清

一個訓(xùn)練有素的醫(yī)學(xué)專家也許能夠逐個解決大部分的醫(yī)療問題,但問題是,我們能否設(shè)計出全球醫(yī)療系統(tǒng)的解決方案,不用人類監(jiān)督也可以解決相關(guān)問題?作為一名計算機科學(xué)家,想要建立這種全球的推理和決策系統(tǒng)所需的原則,將計算機科學(xué)與統(tǒng)計學(xué)相結(jié)合,并考慮到人類的福祉——至今還無法做到。

不僅在醫(yī)療領(lǐng)域,在商業(yè)、交通和教育等領(lǐng)域,這些原則的建立與發(fā)展都與AI系統(tǒng)一樣重要。

當(dāng)我們頻繁地使用“AI”,就很難推理AI這項新興技術(shù)的范圍和后果。我們需要仔細(xì)思考AI指的是什么。今天大多數(shù)所謂“AI”,指的是機器學(xué)習(xí)或是數(shù)據(jù)科學(xué),甚至優(yōu)化和統(tǒng)計學(xué)等領(lǐng)域也包括在內(nèi)。AI的概念總是不確定且外延不斷發(fā)展擴大,使用這個單一的、定義不清的縮略詞,會妨礙人們對技術(shù)和商業(yè)變革的清晰理解。

無論是否能很快理解“智能”,我們都面臨一個重大挑戰(zhàn),即將計算機和人類友好交互,從而給人類生活帶來便利。為了解決這一問題,就需要創(chuàng)建一個新的學(xué)科,這門新學(xué)科的目標(biāo)是聚合幾個核心思想的力量,以安全的方式為人們帶來新的資源和能力。

這個新的工程學(xué)科將以“信息”“算法”“數(shù)據(jù)”“不確定性”“計算”“推理”“優(yōu)化”等思想為基礎(chǔ)。由于這個新學(xué)科建立在有關(guān)人類的數(shù)據(jù)之上,所以其發(fā)展也需要從社會科學(xué)和人文科學(xué)的視角剖析。

關(guān)注智能增強和智能基礎(chǔ)設(shè)施

目前看來,我們的研究重點除了“類人AI”,還應(yīng)該對“智能增強”(IA)和“智能基礎(chǔ)設(shè)施”(II)兩大系統(tǒng)給予更多關(guān)注。

在過去的二十年里,IA在工業(yè)和學(xué)術(shù)界取得了重大進展,這是對“類人AI”的補充。在IA領(lǐng)域,計算和數(shù)據(jù)被用來增強人類智力和創(chuàng)造力。搜索引擎可以被看作是IA的一個例子(它增強了人類的記憶和知識),自然語言翻譯也是如此(它增強了人類的交流能力)。

基于計算的聲音和圖像生成,雖然可能涉及高層次的推理和思想,但目前它們?nèi)栽趫?zhí)行各種字符串匹配和數(shù)字操作,其真正的作用還沒有展現(xiàn)。

II即一個由計算、數(shù)據(jù)和物理實體組成的網(wǎng)絡(luò),它使人類所處的環(huán)境更加友好、有趣和安全。現(xiàn)在這種基礎(chǔ)設(shè)施已開始出現(xiàn)在運輸、醫(yī)藥、商業(yè)和金融等領(lǐng)域,并對個人和社會產(chǎn)生巨大影響。

我們可以想象,在一個“社會規(guī)模的醫(yī)療系統(tǒng)”中生活,它建立了醫(yī)生以及位于患者體內(nèi)外設(shè)備之間的數(shù)據(jù)流和數(shù)據(jù)分析流程,從而幫助人類進行診斷和提供護理。當(dāng)然也可同時預(yù)見,這一系統(tǒng)將會出現(xiàn)很多問題,比如隱私、責(zé)任、安全等問題,但這些問題應(yīng)該被視為挑戰(zhàn),而不是阻礙。

我們現(xiàn)在需要解決的問題是:如果要建立上述系統(tǒng),“類人AI”研究是最佳,或者是唯一的方法嗎?

機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的成功案例中,有一些與“類人AI”有關(guān),如計算機視覺、語音識別、人機對局和機器人等。這些領(lǐng)域的進一步發(fā)展值得期待。而要實現(xiàn)這樣的技術(shù),還需要解決一系列的工程問題,而這些問題可能與人所缺乏的能力關(guān)系不大。

今后,整個智能系統(tǒng)可能會復(fù)雜得多,尤其是將使用大量數(shù)據(jù)和自適應(yīng)統(tǒng)計建模來進行更細(xì)層面上的決策。這些挑戰(zhàn)才是最需要被擺在首位的,而在努力解決這些挑戰(zhàn)的過程中,專注于“類人AI”可能會令人分心。

專注“類人AI”研究的觀點可能會認(rèn)為,人類的智慧是我們目前所能知道的唯一一種智慧,我們應(yīng)該先模仿它。但其實人類在某些推理上并不十分擅長——我們會有失誤、偏見和局限。關(guān)鍵是,人類還沒有演化出大規(guī)模決策的能力,這種能力是現(xiàn)代II系統(tǒng)必須擁有的。人類也還不足以應(yīng)對II系統(tǒng)場景中的各種不確定性。

重要的是,必須將激勵、定價等經(jīng)濟概念帶入統(tǒng)計和計算基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域,是它們連接了人與人、人與商品。這樣,II系統(tǒng)就不僅僅是提供服務(wù),而是在創(chuàng)造市場。

構(gòu)建以人類為中心的工程學(xué)科

目前,AI研究的重點還是收集數(shù)據(jù)、部署“深度學(xué)習(xí)”基礎(chǔ)設(shè)施、展示能模仿某些狹義上的人類技能(即幾乎沒有新出現(xiàn)的解釋原則)的系統(tǒng)。但是,這樣的研究重點偏離了經(jīng)典AI研究里最主要的開放性問題,包括在自然語言處理系統(tǒng)中引入推理和意義以及開發(fā)制定和追求長期目標(biāo)系統(tǒng)的必要性。

這些都是“類人AI”研究中的經(jīng)典目標(biāo),但在目前的AI熱潮中,這些亟待解決的問題很容易被忽略。

我們希望計算機能夠激發(fā)人類更高的創(chuàng)造水平,而不是取代人類的創(chuàng)造力,我們面臨由AI、IA和II帶來的全方位挑戰(zhàn)和機遇。過于集中地關(guān)注“類人AI”,會讓人們屏蔽很多聲音。

工業(yè)領(lǐng)域的進步將繼續(xù)推動發(fā)展,學(xué)術(shù)界也將繼續(xù)發(fā)揮重要作用,學(xué)術(shù)界的作用不僅在于提供創(chuàng)新性的技術(shù)理念,而且在于將來自:計算機和統(tǒng)計科學(xué)、社會科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)和人文科學(xué)等不同領(lǐng)域的研究人員匯聚起來,他們的價值和觀點十分重要。

在學(xué)術(shù)界以及其它領(lǐng)域里,“工程學(xué)”這個術(shù)語經(jīng)常被狹義地引用,以指代機器,但工程學(xué)科其實是可以成為我們想要的樣子的。我們有機會來建構(gòu)一種新學(xué)科領(lǐng)域——真正以人類為中心的工程學(xué)科。

AI

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