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机器的智能和人类的智能有什么重要区别?这些区别对于我们培养后代有什么启示?

2018-10-26数码
Vision is therefore, first and foremost, an information-processing task, but we cannot think of it just as a process.
因此,视觉是一项信息处理任务,但视觉和处理并不完全相同。
David Marr, Vision

David Marr 可能是许多做计算神经科学,甚至一些计算机视觉的科研工作者的偶像。当回顾上世纪七十年代,在MIT的人工智能实验室的开创之时,无数年轻的科学家(现在的大牛们)都投身于一项在他们眼中不复杂的工作:如何用机器来 「复现」 人类的视觉。很可惜,直到现在,计算机才在一些特定的视觉工作中达到了人类的水平。

当然,随着计算机算力的提升,算法的升级;终有一天,计算机可以像人一样处理视觉信息。亦或者就像Marr所言,未来的一天,一位科研工作者,就可以用一台普通摄像头配以算力足够的电脑,模拟出 「看」 的过程。但是计算机的 「看」,和人类的 「看」 一样么?计算机的 「智能」 与人类的 「智能」 一样么?

Adapted from Krakauer et al., 2016.

正如Marr 对于视觉过程的总结一般,视觉过程可以分为三个层次(David Marr’s Three Level’s of Analysis ):计算层面,算法层面,与实现层面。便于理解的例子(以及图)就是Krakauer et al. (2016) 的一个例子。倘若我们研究鸟类运动时候,鸟飞就是计算层面问题;飞行的算法就是鸟的振臂拍翅;而具体的实现,就依靠于鸟类轻盈的骨骼, 丰满的毛发以及强健的胸肌。

那么,莱特兄弟在制作飞机的时候,肯定是达到了飞行这计算层面的问题。但是,哪怕仿生,他们也没有钻研如何做出巨大的强健的翅膀(你看,伊卡洛斯不就失败了),而是用了截然不同的算法(空气动力学)以及不一样的实现方法(发动机+飞机结构+材料科学的应用)。

就如同自然语义识别一样,视觉早期的研究都基于模仿人类本身的处理过程。没准计算机复现果蝇的视觉系统还算简单,但是复现人类的视觉系统太过难了。好比,处理物体识别(object recognition)的下颞叶皮层(inferior temporal cortex)的神经元有着极为复杂的感受野。直接表达特别困难。

也正如自然语义识别一样,科学家们发现模拟人类(的算法)不是最佳线路,其中两项巨大的原因:1. 算法本身难以描述(神经科学亟待突破),2. 人类与计算机的硬件结构不同(实现层面不同)。正如Marr所言,视觉的确是计算,但是不是计算而已。用不同的硬件实现一样的计算,不妨使用不一样的算法。统计以及机器学习正是方子。

所以说,简单而言,计算机的 「智能」 与人类的 「智能」 在一定领域达到了同样的计算层面(比如都能识别面孔),但是由于完全不同的硬件(视觉处理区域 v.s. 计算机的GPU+CPU),识别算法截然不同。

正如演化一样,并没有高低之分,只有适合与否。目前的计算机的 「智能」 走出了截然不同的道路,达到了很好的作用。对于科研也有着很大作用。

随着机器学习不断突破前沿,神经科学也收到了不少反哺。比如最新在 Nature Neuroscience的论文,无论是核磁共振数据还是neurobiology的实验,都在机器学习的帮助下 (哪怕就是 SVM),更好地理解神经系统的运行过程。

甚至,手机中的机器学习芯片都可以学习我们使用过程,提供个性化甚至独一无二的体贴服务。

而在教育角度,计算机的 「智能」 由于可以达到一些人类难以达到的高度 (速度和效率,甚至类似棋类软件的强大算力),其实可以给人类一些帮助:学习机器的算法。是的,机器的算法虽然有时候基于计算机本身,但是拆分开一项巨大工作,里面不少算法可以为我们所用。独特的角度,而且超脱了人类智力本身的计算机的 「智能」,没准能让我们更快地达到 我们想要的目的本身啊。