《那些让你更聪明的科学新概念》——每天十分钟,读完一本书

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主播:财哥哥

你好!这里是【每天十分钟,读完一本书】,我是财哥哥,今天为你解读的是《那些让你更聪明的科学新概念》,这本书包含来自于一百多位世界知名科学家,学者和思想家所介绍的151个科学概念,书中每个小节讨论的内容都有很大的差距,涵盖的内容,从心理学到经济学,从宇宙学到神经科学,简直是无所不包,更有意思的是,这本书中各章节的作者都是相关领域大神级的人物,他们当中有著名的学者和思想家,有的甚至是诺贝尔奖得主,也有的人是知名的媒体人,艺术家或者企业家。今天我重点为你解读一个科学概念——预测性编码。

“预测性编码”,这个概念不单是理解人类认知的一个关键,它还能为我们设计复杂的人工智能系统提供重要的参考。听到预测编码这样一个名词,或许你还会觉得有点陌生,其实我们在生活当中每天都会用到这种思路。此前某电视台有一档娱乐节目,里面采访了一个重点中学的学霸,这个学霸在介绍他打羽毛球的经验的时候,他说他可以根据抛体运动的方程,结合击球的力度和角度,再加上当时的风力进行动力学修正,最终来判断球的落地点。当然这个学霸可能只是在开个玩笑,因为谁也不是用这样的方式在打羽毛球的,我们的大脑当然进行了计算,只是这种计算并非是基于牛顿力学的方式,而是通过某种预测的方式来进行的。

一位神经科学的在读博士曾经在他的文章中介绍过这种预测的模式,他说:我们在通过接收外界信息来学习的同时,大脑也在无时无刻的生成自己对外界的模型,在充满不确定性的信息洪流中摸索。举个例子来说,当我们听到一段规则的脚步声,我们的大脑根据相邻脚步声的间隔预测出下一步将在什么时候发生。比如我们预测到下一步会在一秒之后发生,但是真实的脚步声却推迟了半秒,预测失败了,大脑马上会意识到:环境或者这个人的运动状态发生了改变,这种状态的改变就是我们所学到的东西。理解了这个例子,我们就能够读懂哲学家和认知科学家安迪克拉克在这本书中对预测编码理论的阐述了。

在传统观念当中,我们以为大脑像一台计算机,它不断的在接收信息进行大数据分析,通过计算来找到规律。大脑基于数据建立模型,最终实现预测,但预测编码理论却和传统观念相反。这个理论指出:我们的大脑更大程度上是在用已有的模型,不断的强行制造各种丰富的感官数据,在我们的内心当中,先形成一个预测性的事情,例如我们根据经验预测羽毛球可能的落点。预测性编码模型强调感知的过程本身,我们从一个情境中先感知事件的大致轮廓,再通过大脑补充各种细节,逐步的完善预测,这种预测常常也被我们称为直觉,我们用自己的直觉去匹配真实世界中即将发生的事情,并根据即将发生的事情来修正我们的预测,改进我们的直觉。

跟大数据分析的模式比起来,预测编码无疑是更高效的学习模式,它解决了我们现在人工智能发展中的一个重要问题,那就是数据。现在的很多机器学习系统总需要大量的数据,从数据中总结出经验和模式,比如给计算机数万张有猫脸的图片进行训练,人工智能系统最终可能认出来猫这种生物然而这样的系统和人类比起来,无疑太过落后了。我们人类的大脑中有大量的常识,有了这些常识,再加上一些自己的脑补和预测,我们在脑海中就形成了一个预测性的世界,即使数据量很少,我们脑海中的预测模型也能够很完整。比如鉴别古玩,这其实没有什么大数据,同时期的某种存世文物,可能全世界也就几十件,但是文物专家却可以根据大量的知识,对于同时期形态各异的文物形成自己的印象,当我们提到某个时期的某种文物的时候,文物专家的脑海中就可以预测出一些基本的形象,当他面对眼前的展品或者拍片的时候,他知道该关心哪些细节,从而就可以对文物的真伪进行判断。

如果一个人工智能系统具有真正的强人工智能,那它应该不但能从大数据中学习,还要能够在面对小数据时,也可以自己脑补产生一些数据,通过预测的方式来进行学习,许多人工智能的专家也是这样的观点。facebook人工智能实验室的首席科学家杨丽坤有一句名言:如果人工智能是一块蛋糕,那么预测学习就是蛋糕本身。而我们现在常见的各种监督学习是外面的糖霜,阿尔法狗那样的增强学习则是蛋糕上的一粒樱桃。目前我们只知道如何制作糖霜和樱桃,却不知道如何制作蛋糕本身,怎样才能让机器学会预测学习呢?

现在的计算机科学家就想,如果要想让自己学会认猫,不如让他学会自己画猫。换句话说,如果能有一个模型不断的生成一些样本,这就可能可以帮助我们解决预测学习的问题,各类生成模型有很多有意思的应用。比如最近麻省理工学院的研究人员就急于生成模型,就给予生成模型开发了一种算法,用来预测一个视频接下来要发生的动作,这个算法还可以把一张静态图片制作为活动图片。这种预测学习的思路,有可能帮助计算机像人类一样学习,最终实现真正的强人工智能,

最后我们来总结一下预测性编码这个概念。我们的大脑不是通过机械的学习最终实现预测,而是通过持续不断的预测来进行学习。预测是我们理解人类认知的关键,也是人类与机器思维的一个重要的区别。或许在不久的将来,人工智能可以与预测编码理论发生更为深刻的碰撞,最终实现真正的强人工智能。

哗,这本书的解读,对你有帮助吧?让我们每天都能读完一本书,也就是10分钟的时间,一年下来,我们就可以读完365本书了,那可是一个很了不起的成就啊!恭喜你,你已经读完我们开始【每天读完一本书】以来的第193本书了。

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