杜克大學(xué)副教務(wù)長 Lawrence Carin 教授

Lawrence Carin 教授是杜克大學(xué)分管科研的副教務(wù)長，他于 1985 年、1986 年和 1989 年獲得馬里蘭大學(xué)電子工程學(xué)本科、研究生和博士學(xué)位，并于 1989 年以助理教授身份加入位于紐約的理工大學(xué)電子工程系并在 1994 年成為副教授。1995 年他加入杜克大學(xué)電子工程系并被提名為 William H. Younger 杰出教授及電子工程系主任。Lawrence Carin 教授的早期研究專注于電磁學(xué)和感應(yīng)，并在過去十年研究應(yīng)用數(shù)據(jù)和機器學(xué)習(xí)。共著有或聯(lián)合編寫超過 300 篇學(xué)術(shù)論文并涉及人工智能、炸彈探測、視頻分析、神經(jīng)學(xué)、癌癥、傳染病、投票行為及音樂等不同領(lǐng)域。他在炸彈探測領(lǐng)域的研究幫助在北卡研究三角園區(qū)創(chuàng)辦了一家 Signal Innovations Group 的企業(yè)并已雇傭超過 40 名員工。他最近出售了他在這家公司中的股份。Lawrence Carin 教授是美國電子電氣工程師協(xié)會院士、Tau Beta Pi 和 Eta Kappa Nu 榮譽學(xué)會的會員。

2017 年 7 月 25 日至 8 月 3 日，即將迎來第二屆杜克清華機器學(xué)習(xí)暑期課程。值此契機，本課程的獨家媒體合作伙伴機器之心對作為該暑期課程組織者之一的 Lawrence Carin 教授進行了專訪。專訪中 Lawrence Carin 教授介紹了昆山杜克大學(xué)博雅通識教育的目標(biāo)，及人工智能時代人不能為機器替代的能力;他如何用兩年時間從初步認(rèn)識機器學(xué)習(xí)到成為世界級專家;他作為一個創(chuàng)業(yè)者對中國創(chuàng)業(yè)者的建議;機器學(xué)習(xí)暑期課程對學(xué)員未來職業(yè)的影響;貝葉斯定理、機器學(xué)習(xí)之于杜克大學(xué)的意義;清華、杜克與昆山杜克大學(xué)在機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的合作等等。

以下是采訪正文。

機器之心：您似乎是剛涉足深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域。除了媒體的關(guān)注度還有技術(shù)上的突破外，深度學(xué)習(xí)對您的吸引力源自何處?

Lawrence Carin：深度學(xué)習(xí)是一個很新的領(lǐng)域，雖然我可能不是最早接觸這個領(lǐng)域的，但也不算太晚。我非常喜歡學(xué)習(xí)新事物，所以深度學(xué)習(xí)最吸引我的地方在于：它是一門新技術(shù)，并且也非常有前景，同時還因為我并不了解它。

兩年前的夏天，我決定開始研究深度學(xué)習(xí)。于是我大量地閱讀和思考，試著用自己的方式理解和追溯事物。所以無論何種情況下，一旦開始鉆研并理解一件事，我就會產(chǎn)生濃厚的興趣，隨之就會開始著手研究。我們專心致志研究深度學(xué)習(xí)已有兩年的時間。

機器之心：這么多年，您的研究涉及的話題很廣泛。是什么驅(qū)動了這么強烈的好奇心?您又是怎樣探究各個領(lǐng)域并對其做出貢獻?如何一層層探索各個話題的呢?能否和我們分享一些讓您在各個領(lǐng)域都成為專家的「認(rèn)知小技巧」?

Lawrence Carin：有一個很有名的統(tǒng)計學(xué)家，叫布萊克威爾，他幾年前去世了。他是一個非常出名的統(tǒng)計學(xué)家。他說的一些話非常尖銳也很深刻，他的話大概能回答你的問題，也代表了我的想法。他說他從來沒有做過研究，他只是喜歡去了解新事物。無論何時你去探索一些事，你就想弄明白它。有時候你研究了別人從沒研究過的事物，那么你就可以出版你的發(fā)現(xiàn)。他說他的目標(biāo)從來都不是寫論文或者變得出名，他的目標(biāo)就簡簡單單的是去理解發(fā)現(xiàn)一些事物。對我來說，這也是我的想法。

正如大概在十年前，壓縮傳感的概念出現(xiàn)了，很多人對此非常興奮。我對于此一無所知，所以我決定去了解它。結(jié)果壓縮傳感一躍成為了重要的理論。

關(guān)于深度學(xué)習(xí)，我的態(tài)度也是一樣的。研究深度學(xué)習(xí)的出發(fā)點從來都不是為了寫論文或者其他，只是單純地想要了解它。而在這個過程中，我們得出了一些原創(chuàng)的結(jié)果。不管如何，我就是這么做了，不僅堅持了很長時間，還會繼續(xù)堅持下去。我很享受做研究。

機器之心：無論何時您對一個領(lǐng)域產(chǎn)生了興趣，就會在這個領(lǐng)域取得很多成果。您每年發(fā)表的論文數(shù)量遠超過平均值。這么高效率的秘訣是什么?

Lawrence Carin：我認(rèn)為在要求別人高效之前，我自己必須先變得高效。我的全職工作是副教務(wù)處長，有滿滿的日程安排。做研究并不是我的工作，只能稱之為愛好。我做研究只有兩個時間段，一是每天早上工作開始之前，我早上五點鐘起床，六點到八、九點之間做研究;再就是在周末。如果你不熱愛一件事，你就不能把這件事做好。這就是為什么我說做研究是我的愛好。

機器之心：就像很多杜克大學(xué)人一樣，您也信奉貝葉斯定理嗎?您認(rèn)為當(dāng)一個人思考和研究機器學(xué)習(xí)的時候會大多數(shù)時候用貝葉斯思維嗎?

Lawrence Carin：杜克大學(xué)非常崇尚貝葉斯定理，其中有一個非常有意思的原因。杜克是一個非常年輕的學(xué)校，雖然并不是像昆山杜克大學(xué)這么年輕，但仍然還是非常年輕的。杜克始終都在排名前十的大學(xué)內(nèi)，而這些排名前十的學(xué)校里，大部分都有很長的歷史，有些已經(jīng)建校超過百年。而僅僅只有八十年歷史，仍非常年輕的杜克大學(xué)，考慮到凡事不能盡善盡美，所以我們必須要有側(cè)重點。

二三十年前，杜克決定向貝葉斯定理發(fā)展。我們不可能所有事都有偉大的成就，那么專注并專長于某一方面就尤為重要。恰好當(dāng)時，貝葉斯定理還沒有成為主流。在那個貝葉斯定理還沒有傳遍世界各地的情況下，使得將貝葉斯定理做到最好就變成了可能。10 年或 20 年前，貝葉斯觀點和優(yōu)化觀點或者稱之為頻率論者觀點之間有著非常嚴(yán)峻的競爭，事實上，這兩個觀點一直都處于斗爭中。

然而現(xiàn)在，人們意識到，這兩個觀點各有千秋，他們各自扮演著不同的角色，發(fā)揮著不同的價值。兩者的競爭也在逐漸消失。在機器學(xué)習(xí)中，優(yōu)化觀點和貝葉斯觀點之間的分歧也并不像曾經(jīng)那么引人注目，而且也不像在統(tǒng)計學(xué)中那么顯眼了。在任何情況下，貝葉斯觀點在機器學(xué)習(xí)中都是非常強的。

機器之心：您在機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域展現(xiàn)了極強的數(shù)學(xué)能力，您也同樣很關(guān)注理論方面的東西，您對于深度學(xué)習(xí)的效率方面是怎么看的呢?數(shù)學(xué)的哪個方面能夠解釋深度學(xué)習(xí)?在您心中，哪一個理論能用來解釋深度學(xué)習(xí)呢?

Lawrence Carin：我們沒有一個明確的理論支撐。正如我所說，兩年前我決定開始了解深度學(xué)習(xí)時，我的目標(biāo)不是來寫論文而是純粹的理解。所以我認(rèn)為，漸漸地，深度學(xué)習(xí)不會再神秘，這也是我一直在向?qū)W生們傳達的東西。我在之前發(fā)表的公開演講提到了深度學(xué)習(xí)，用圖片和圖形來解釋了深度學(xué)習(xí)，這些都是毫無疑問地想向聽眾傳達為什么深度學(xué)習(xí)是成立的。

和深度學(xué)習(xí)最接近的是小波。小波是幾年前由杜克大學(xué)的 Ingrid Daubechies 教授發(fā)現(xiàn)的數(shù)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的一個理論。小波是一個多角度的數(shù)據(jù)表達，深度學(xué)習(xí)也正是如此，多角度的表達。這兩者既有區(qū)別又有聯(lián)系。這很有意思，因為深度學(xué)習(xí)能很好地解決現(xiàn)實問題。所以然和領(lǐng)域都是一個階段一個階段發(fā)展起來的。大概在七年前，在深度學(xué)習(xí)還沒有出現(xiàn)之前，在機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域最流行的是理論，你必須有證據(jù)，你必須有理論支持。那時對于理論是很強調(diào)的。結(jié)果就是出現(xiàn)了壓縮傳感。壓縮傳感在深度學(xué)習(xí)出現(xiàn)之前是有很大意義的。

壓縮傳感流行的時候，我很想去理解壓縮傳感，所以我們研究了壓縮傳感。大概在 5-7 年前，做研究必須要有理論支撐。有一次有一些研究深度學(xué)習(xí)的人來找我，他們沒有理論，沒有定理，但他們有很好的結(jié)果成績。他們真正的改變了機器學(xué)習(xí)的范例?，F(xiàn)在，研究的重心都在于得到好的結(jié)果，在于做一些在現(xiàn)實中有意義的事情。當(dāng)你研究理論的時候你要估計要猜測，但這些可能在現(xiàn)實世界中并不適用。但無論何時我們解決很大規(guī)模也很復(fù)雜的實際問題的時候，人們是沒有耐心研究定理的。就像「好吧，你去研究你的定理吧，做完了告訴我一下。我要去解決實際的問題了?！顾栽谶@就有了一個心態(tài)上的變化，這種變化在我看來是很有益的。我覺得之前太側(cè)重理論了，但之后肯定還會出現(xiàn)側(cè)重理論的時候。

有意思的是，當(dāng) Yann LeCun 和其他團隊研究深度學(xué)習(xí)的時候，他們說「深度學(xué)習(xí)真好啊」，他們當(dāng)然會說深度學(xué)習(xí)好因為他們就是研究這個的。但無論什么時候別人，就像我，不是第一代開創(chuàng)深度學(xué)習(xí)的人來研究深度學(xué)習(xí)的時候，深度學(xué)習(xí)是成功的。我們就像是獨立的驗證程序一樣，都說深度學(xué)習(xí)是成功的。你研究的越多，就能得出越多的例子，當(dāng)你把深度學(xué)習(xí)應(yīng)用到實際問題的時候，你會得到很好的結(jié)果。當(dāng)你一遍一遍看這些結(jié)果的時候，你就會意識到，深度學(xué)習(xí)并不是一種轉(zhuǎn)瞬即逝的潮流，而是會一直存在，成為我們的工具箱里的一種工具，不會消失，它是非常真實的。經(jīng)過一段時間，我們會有一些理論，但這些理論很可能也不會脫離現(xiàn)實。有一些很有意思的故事如果有時間我會講給你。但是在理論和實踐之間肯定有一些妥協(xié)，但現(xiàn)在實踐是占了上風(fēng)的。

機器之心：深度學(xué)習(xí)在演講和計算機視覺方面都得到了很好的應(yīng)用。但如果想把它變成一種更可行的計算機科學(xué)，在自然語言處理上必須取得突破。你覺得深度學(xué)習(xí)的發(fā)展能革新自然語言處理嗎?或者說如果自然語言處理不能取得進展，深度學(xué)習(xí)就會失去發(fā)展勢頭嗎?

Lawrence Carin：我們在自然語言處理上取得了很顯著的進展。雖然最深處的東西可能是也可能不是最重要的東西，但就機器學(xué)習(xí)而言，很多最新的科技都已經(jīng)取得了進展，對于自然語言處理也是有革新性的影響，對于這整個領(lǐng)域來說也是有革命性的作用。我對于自然語言處理的未來很樂觀，是我最樂觀的領(lǐng)域之一。

機器之心：所以您是說方法論的復(fù)雜程度并不是成功的關(guān)鍵?

Lawrence Carin：是的，這些模型都不一定很深刻。它們可以變得很深刻，但不必要。一些基本的概念幾年前就出現(xiàn)了，但是慢慢地才有變化，也被證明非常有效。一些深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域的東西可能是，也可能不是最重要的事。但關(guān)鍵的是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，那是一種設(shè)置，我們最后也發(fā)現(xiàn)這種設(shè)置是很關(guān)鍵的。我們最近做的就是把貝葉斯公式和這些科技都結(jié)合起來，然后延展到其他許多領(lǐng)域。無論是哪種情況，我都對于我們現(xiàn)在在語言處理上取得的進展感到很樂觀。

機器之心：您創(chuàng)建了一個公司叫 Signal，后來被 BAE Systems 收購了。在一些程度上您是一個很成功的企業(yè)家。但現(xiàn)在，人工智能吸引了很多的注意力，很多新興公司都把發(fā)展人工智能科技作為他們未來的目標(biāo)。對于中國的這些想要利用人工智能科技發(fā)明一些新東西，革命性的東西的企業(yè)家，您有什么想說的嗎?

Lawrence Carin：就像你說的，我確實創(chuàng)建了也出售了一個公司。而我想說，管理一個公司不是一個線形的過程，它也不會按著你期待的方向走下去。在商業(yè)領(lǐng)域，最重要的就是關(guān)注顧客需求。無論何時你創(chuàng)建了一個公司，你肯定對于你怎么進行下去，你想賣出什么商品有了一些點子。但是進入現(xiàn)實世界時，你所想的很重要的東西，和你交流的人不一定認(rèn)為他很重要。而你所認(rèn)為的很微不足道的東西，這些人可能覺得很重要。所以，最重要的就是要接納別人的意見，要聆聽，要靈活。也必須明白，只要你做實驗，你就會遇到困難。我們公司就遇到過很多挑戰(zhàn)。

另一個建議是，要仔細(xì)挑選你的商業(yè)合作伙伴。你成功時身邊的合作伙伴不一定是你當(dāng)初開創(chuàng)公司時的身邊伙伴。那是因為你是和一群人一起工作的，創(chuàng)建一個公司也是很艱難的過程。因為它不會像你所想地一樣發(fā)展，你得做出改變，也要應(yīng)對挑戰(zhàn)。當(dāng)你和一群在壓力和挑戰(zhàn)下的人一起工作時，你會看到他們身上不同的方面。他們的做事風(fēng)格不一定和你設(shè)想的一樣。所以我說你要謹(jǐn)慎挑選你的伙伴。

我得到的另一個教訓(xùn)，可能聽起來不太愉悅，但是我覺得是真理：當(dāng)你開創(chuàng)公司時，一定要請一個很好的律師。也要確保他們制定好這個公司的法律架構(gòu)。開始時你會覺得一切都很好，每個人都像朋友一樣。但慢慢地，你就會意識到各種各樣的挑戰(zhàn)。我可以告訴你，我開始時是很天真的。但幸好我們有一個很好的律師。我們沒進入現(xiàn)實社會時，我還沒有意識到一個好律師的重要性。

開創(chuàng)并且運營一個公司是很艱難的，一點也不浪漫。當(dāng)你回頭再看時，你創(chuàng)建了一個公司，你又賣掉了它，聽起來很不錯，聽起來很激動人心?；仡^再看這段經(jīng)歷是很好的，但是在過程中確實很艱難也很有挑戰(zhàn)性。

機器之心：很多計算機科學(xué)專業(yè)的學(xué)生想去谷歌 Facebook 這樣的大公司工作。您認(rèn)為這一項目(杜克清華機器學(xué)習(xí)夏季課程)將如何以及和在何種程度上幫助到這些學(xué)生的未來職業(yè)或者研究生涯呢?

Lawrence Carin：對于學(xué)生來說，這是他們初次接觸到機器學(xué)習(xí)。這一課程將會從不同視角涵蓋很多領(lǐng)域：貝葉斯定理視角，最優(yōu)化視角。經(jīng)研究人們會根據(jù)自己的性格選擇自己傾向研究的領(lǐng)域：所以喜歡貝葉斯的是一種人，喜歡最優(yōu)化的是另一種人。因此這給學(xué)生一個機會，讓他們認(rèn)識到自己適合的領(lǐng)域。當(dāng)然最重要的是我希望他們能夠得到鼓舞，畢竟沒什么能夠取代努力。在這樣的課堂上，你不會學(xué)到如何成為一個機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的大師。學(xué)習(xí)的方式是你自己靜靜的端坐幾個小時，不斷閱讀、思考，因為這是一個非常復(fù)雜的領(lǐng)域。但這給他們機會讓他們看看自己到底能走多遠。

對于學(xué)生來說，這是他們初次接觸到機器學(xué)習(xí)。還有就是很多導(dǎo)師都是都是年輕人。我們有來自哥倫比亞大學(xué)的年輕教授，還有來自德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的年輕教授，這位教授還是個中國人。這樣中國的學(xué)生就會發(fā)現(xiàn)原來我的同齡人也可以在像德克薩斯大學(xué)這樣的世界頂尖學(xué)校任教，這對他們的激勵作用不言自明。因此我希望這能激勵他們，讓他們覺得自己也可以做到。當(dāng)學(xué)生們以后在 Facebook 或者谷歌或其他企業(yè)工作又或者成立了自己的公司時，回想起這節(jié)課，他們會說這節(jié)課鼓舞了他們，而不是在這堂課上我學(xué)習(xí)了我需要知道的知識，因為要學(xué)習(xí)的知識永無止境。我對這批學(xué)生印象非常深刻，他們認(rèn)真努力。有些事情我們過去是不知道會發(fā)生的，但是他們確實發(fā)生了。

機器之心：您認(rèn)為清華、杜克和昆山杜克大學(xué)在機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域會迎來怎樣的合作?

Lawrence Carin：杜克清華機器學(xué)習(xí)暑期課程把「杜克」這個品牌帶到了中國。清華大學(xué)原本在世界上和中國都是一流的大學(xué)。把杜克和清華結(jié)合起來影響力何其之大。我們想繼續(xù)舉辦這樣的活動有以下幾個原因：第一，這些活動能提高杜克大學(xué)和昆山杜克大學(xué)在中國和國際上的知名度。第二，在杜克，這樣的活動相當(dāng)于實驗，因為我們是在這建立一所真正的大學(xué)，我們也準(zhǔn)備開設(shè)本科項目。

機器之心：和昆山杜克大學(xué)一直以來追求的博雅教育相比，人們當(dāng)然也需要學(xué)習(xí)如何工作、如何編碼，但是您覺得還有哪些重要品質(zhì)需要與學(xué)習(xí)編碼相結(jié)合?

Lawrence Carin：當(dāng)人年輕時，人們會認(rèn)為技術(shù)是最重要的?？墒钱?dāng)我年紀(jì)大些，我才發(fā)現(xiàn)精英之所以能成為精英是因為他們的人際交往能力，他們能與其他人進行有效的溝通，與他人相處的很好，有團隊精神，可以應(yīng)付各式各樣的人，明白生活并不總是順心如意，能夠在控制自己適應(yīng)這個社會。我認(rèn)為這些技能是十分重要。實際上當(dāng)人類的生活變得越來越自動化，當(dāng)機器學(xué)習(xí)占據(jù)的位置越來越重要時，機器能夠做到的事情就變得不那么重要了，畢竟這些事僅僅靠機器就可以解決。做一個有智慧的人，做一個會交流的人——包括口頭和書面交流，做一個善于理解的人。

我的意思是我們現(xiàn)在在中國，我不是一個中國人但我得在中國工作，我需要了解中國的風(fēng)俗習(xí)慣，我需要了解如何在中國與人相處。因此我認(rèn)為這些技能反而越來越重要了。但與此同時，你也要將這些技能和技術(shù)結(jié)合起來。如果你能夠?qū)⑺麄兘Y(jié)合起來，那你身上就有了那些重要品質(zhì)。我的學(xué)生遍布世界各地，我經(jīng)常和他們聊天。我記得其中有一個在英特爾擔(dān)任相對而言還是比較高層的職位，他和我說「Larry, 你知道嗎，他們將我提拔到了這個位置，我們組的人都是斯坦福和麻省理工畢業(yè)的，他們提拔了我。」這些有特殊才能的人經(jīng)常并沒有意識到自己其實很特別，這正是他們的特別之處。他其實有著非常好的人際交往能力，因此他和那些來自麻省理工的人其實一樣優(yōu)秀，他能夠用別人想不到的方式和他人交流。

因此我覺得，在昆山杜克大學(xué)，我們和學(xué)生都需要行動起來。這真的很重要。你要知道，如果你在谷歌編碼，你不會想聽一些壓根不懂技術(shù)的經(jīng)理說話。假如他對你指手畫腳，你肯定會想：你有什么資格告訴我怎么做，你根本什么都不懂。因此在谷歌人人都要掌握技術(shù)。但如果我們將人際交往能力和技術(shù)結(jié)合起來，你就真的真的變得非?！赶∮小沽恕Ｏ胂胛覀冊诶ド蕉趴舜髮W(xué)要做的，不就是能夠培養(yǎng)出一些珍稀人才嗎。我們不是一個大規(guī)模的學(xué)校，我們只是一個「小」學(xué)校。因此如果我們能夠找到那些獨特的人，那些能夠?qū)⑷穗H交往能力與技術(shù)能力結(jié)合起來的人，他們將來一定會成為領(lǐng)導(dǎo)者。我的意思是像哈佛和杜克這樣的學(xué)校能夠孕育出領(lǐng)導(dǎo)者的秘訣就在于小規(guī)模辦學(xué)。俄亥俄州立大學(xué)這樣的大規(guī)模學(xué)校就很少出現(xiàn)領(lǐng)導(dǎo)者，雖然從它的基數(shù)考慮，它應(yīng)該孕育出不少。我們希望至少一部分杜克的學(xué)生是那些真的具有特別之處的人，我們感到很幸運能夠在杜克遇到他們。這些特別的人無論如何都是特別的。

機器之心：對于未來的人才，您還有什么建議嗎?

Lawrence Carin：最后，我想以一個有趣的小故事結(jié)束這個話題：我有一個學(xué)生 John Paisley，他是杜克的本科生，他出生在威斯康星州的密爾沃基，他從未了解過中國人，也從未見過中國人，更沒接觸過中文。但是他在杜克上學(xué)，這立馬就告訴你他其實很聰明。除了聰明，他也是一個特殊的人。發(fā)生了什么呢?當(dāng)他跟著我上研究生的時候，他開始關(guān)注周圍的中國人，盡管他以前從沒見過。大多數(shù)美國人見到中國人是這么個態(tài)度：好吧，你是中國人，沒什么不好的。但我也沒興趣了解你，你反正要和我說英語，就這樣吧。換句話說，你要向美國人靠攏，我會以對待美國人的模式對待你。但我真的不是很想了解你。但 John 不是這么想的。John Paisley 在這邊講學(xué)時，他聽中國人說中文。他從沒接觸過。然后他看中國人寫字，他會發(fā)出這樣的感慨：「哇，這真有趣」。因此他開始自學(xué)中文，學(xué)習(xí)怎么寫，怎么說。實際上他還考了中國的 GRE，在中國上學(xué)。這不僅僅是因為他要去一個中國學(xué)校，更因為他想證明自己可以做到。他真的做到了。他在清華任教，最后去了哥倫比亞。像這樣的人就是特別的。他技術(shù)過關(guān)，對這個世界充滿好奇，因此想了解中國，他學(xué)習(xí)了中文，又是一個極佳的溝通者，一個優(yōu)秀的寫作者，一個出色的演講者。因此 John，是一個領(lǐng)導(dǎo)者。領(lǐng)導(dǎo)者將對世界的理解好奇與高超的技術(shù)結(jié)合起來。像 John Paisleys 這樣的人少之又少。

【本文是51CTO專欄機構(gòu)機器之心的原創(chuàng)文章，微信公眾號“機器之心( id: almosthuman2014)”】

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