人類為什么會制造出比自己聰明的人工智能?背后是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)支持
不知道你想過沒有,人類為什么能制造出比自己更聰明的東西呢?這個東西你一定想到,就是人工智能。在2016年,AlphaGo戰(zhàn)勝了人類圍棋世界冠軍李世石,就已經(jīng)向世人宣告機器人時代的到來。
2019年,中國有344座高校開辦了人工智能相關(guān)的專業(yè),人工智能因為推動效率提高和發(fā)掘機會方面的推動器作用,正在越來越受到各國政府和企業(yè)的高度重視。
但是人工智能并不是一直發(fā)展得一帆風順。1956年開始,美國就投入很多經(jīng)費,希望能夠在人工智能領(lǐng)域獲得更多開發(fā)應(yīng)用。但結(jié)果并不盡人意,很多嘗試停滯不前。
那么為什么到了這幾年,人工智能反而又火了呢?是什么讓人工智能煥發(fā)生機的?
無人機編隊
讓人工智能煥發(fā)新能量的,叫做“深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”,也叫做“復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)”。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)就是比規(guī)則網(wǎng)絡(luò)更復(fù)雜。
在過去,人們認為網(wǎng)絡(luò)都是隨機形成的。然而,真實世界的絕大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)并不是隨機網(wǎng)絡(luò),也不是規(guī)則網(wǎng)絡(luò)。
有一個詞,叫做“復(fù)雜系統(tǒng)”,人類的大腦、城市的運行、自然生態(tài)、地球氣候都是復(fù)雜系統(tǒng),復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)就是對復(fù)雜系統(tǒng)最有效的一種描述方式。它把復(fù)雜系統(tǒng)的各個組成部分看作是節(jié)點,分析節(jié)點之間的交互作用。
復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)為研究復(fù)雜系統(tǒng)提供了最重要的工具和方法,在大多數(shù)情況下,只有把現(xiàn)實世界中的復(fù)雜系統(tǒng)當成復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)來看待,才能獲得更好的解釋。比如,夏天的晚上,螢火蟲按照同樣的頻率閃爍;稻田里,青蛙整齊的鳴叫。這些自同步的現(xiàn)象之所以產(chǎn)生,就是因為復(fù)雜系統(tǒng)可以用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的動力機制來解釋它。
舉一個例子,無人機?,F(xiàn)代戰(zhàn)爭中,無人機發(fā)揮著越來越重要的作用。以前軍方可能只是單獨出動一架無人機,現(xiàn)在一次性出動幾十甚至上百架無人機組成編隊。這么多無人機同時起飛,怎么控制呢?怎么協(xié)調(diào)行動,防止無人機之間相撞?
按照以前的思路,是給每一架無人機配備一名控制員,遠程控制。但是你要讓這么多控制員都能配合好,也是不可能完成的任務(wù)。另一個辦法,是成立一個控制中心,統(tǒng)一發(fā)號施令,來控制每一架無人機的行動。但是這個系統(tǒng)有個問題,就是一旦控制中心發(fā)生故障,整個編隊都會受到影響。
那怎么辦呢?軍隊最后想到的辦法,就是把無人機組成一個復(fù)雜網(wǎng)絡(luò),讓每架無人機都成為網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點,它們之間的通信信道就是連接。無人機與無人機之間,可以通過實時通訊,信息共享,協(xié)同偵查和攻擊,彼此協(xié)調(diào)行動,這就是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)自組織的特征。這種自組織網(wǎng)絡(luò)一旦形成,就會產(chǎn)生奇妙的結(jié)果。
第一個是降低了成本。建造一臺智能的大型無人機,成本是非常高昂的。如果造的是功能相對簡單的數(shù)量比較多的小型無人機,成本就要少得多。
第二個具備了高度的韌性。無人機編隊是一個韌性比較高的網(wǎng)絡(luò),就算有幾架無人機被敵軍擊落,這幾個節(jié)點破壞了,整個網(wǎng)絡(luò)仍然可以正常運轉(zhuǎn)。
第三個就是靈活性。單架無人機只能完成特定的動作,執(zhí)行特定的任務(wù)。無人機編隊只要調(diào)整一下參數(shù)設(shè)置,就可以因地制宜地完成不同的任務(wù)。
拐賣兒童團伙
無人機講的是人類利用知識,創(chuàng)造出復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。反過來,人類也會利用知識,打擊復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。
下面這個例子,只要作為父母的人,就一定非常痛恨,就是拐賣兒童。兒童拐賣在我國最高可判處死刑,可見國家對于這項犯罪的打擊。
兒童拐賣一般是團伙犯罪,被拐賣的兒童在被非法領(lǐng)養(yǎng)之前,一定會經(jīng)歷多次的轉(zhuǎn)移。所以,一旦孩子被拐,能夠找回的概率是非常低的,第一個拐走孩子的罪犯,也不知道后面接頭的人是誰。以前抓到一個就重判一個,并沒有用網(wǎng)絡(luò)的模式去看待。
2018年,武漢大學的王真等4位學者,通過抓取尋子網(wǎng)站“寶貝回家”上的兩萬條尋親數(shù)據(jù),利用這些數(shù)據(jù)構(gòu)建了省、市兩級的拐賣兒童犯罪網(wǎng)絡(luò)。
發(fā)現(xiàn)最重要的拐賣路徑,是從欠發(fā)達地區(qū)到東部發(fā)達地區(qū),這些發(fā)達地區(qū)有些地域重男輕女觀念嚴重。從拐賣的距離來看,42.4%的拐賣發(fā)生在同一個城市,即便是跨城市買賣,拐賣地和非法領(lǐng)養(yǎng)地距離也相差不過500公里。這表明,相當一部分兒童拐賣都是短途或者同城買賣,并不像很多人以為把孩子買到很遠的地方。
而且,犯罪分子的網(wǎng)絡(luò),還有自適應(yīng)的特點。你打擊這個城市的人口拐賣團伙,他們就會轉(zhuǎn)移到另一個城市。你打擊這條鐵路干線,他們就轉(zhuǎn)移到高速公路去。
在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的視角下,我們不僅可以找出哪些城市是關(guān)鍵節(jié)點,哪條線路是主要線路,還可以根據(jù)犯罪團伙的社會網(wǎng)絡(luò),分析出他們面臨打擊時的應(yīng)對方案,以及備選的拐賣路線。這樣精確的研究,才能制定出更加有效的打擊方案,達到事半功倍。
人工智能自演化
回到開始的問題,人類為什么能制造出比自己聰明的東西呢?答案就是自演化。
人工智能的本質(zhì),是對人類思維過程的模擬。傳統(tǒng)的人工智能對人思維的模擬,走的是結(jié)構(gòu)模擬的道路。就是仿照人腦的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作機制來制造機器,但是人腦實在是太復(fù)雜了,腦科學的研究才剛剛起步,計算機又豈能復(fù)制出跟人腦一樣的復(fù)雜結(jié)構(gòu)?
這條路走不通,那就換一條路,只模擬人腦的功能。機器可否像人一樣,具備學習能力,遇到了問題,自己能想辦法去解決呢?
比如AlphaGo,它采用了深度人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。所謂的“深度”,就是分層的意思。深度人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)跟生物的大腦一樣,是分層的,總共有13層。AlphaGo在下棋的時候,會把棋局轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù),輸入到第一層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),處理之后,輸出一個數(shù)據(jù)集合,再輸入到第二個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),以此類推,總共運行13次,最后計算出棋子落下的位置。
雖然科學家利用了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的思路來模擬人腦的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),但是科學家并不知道這個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)到底是怎么“思考”的。因為人工智能思考問題的方式,是通過反復(fù)的訓練,來調(diào)整參數(shù),這個過程中充滿了大量的隨機性。
所以,科學家唯一能做的,就是給人工智能輸入大量的數(shù)據(jù),比如他們給AlphaGo輸入了幾百萬份圍棋大師的棋譜,讓它在人工的輔助下進行有監(jiān)督的學習。這些棋譜都用完之后,科學家又讓AlphaGo自己和自己對弈,生成很多我們?nèi)祟愐矝]有見過的棋局,讓它繼續(xù)訓練,訓練得越多,AlphaGo就越厲害。
據(jù)說,最新版本AlphaGo Zero,已經(jīng)不需要人來教它下棋了,它通過優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),來提升比賽能力。只需要短短3天的訓練,AlphaGo Zero就打敗了AlphaGo,戰(zhàn)績是100:0,百戰(zhàn)百勝。
這就是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)自我演化的威力,它可以自我學習、優(yōu)化和迭代,變得更加強大。人工智能,就是在擁抱了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)這個視角和工具之后,才重新實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。
看到這,相信你對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)有了更深的理解,我們所處的世界,很多現(xiàn)象都是復(fù)雜的,復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)就是將這些復(fù)雜現(xiàn)場抽象成網(wǎng)絡(luò)來做研究。
從無人機的自我組織,到拐賣兒童團伙的自我適應(yīng),再到人工智能的自我演化,每一處都體現(xiàn)了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的神奇之處。所以,人類賦予機器人自我學習的能力,又提供給它海量的數(shù)據(jù)支持,這個機器人比人類還聰明,就不足為奇了。