圍棋,曾經一度被視為智力游戲的“最后堡壘”。即便當“深藍”擊敗卡斯帕羅夫后,圍棋也憑借自身千變萬化的變局,讓無數人工智能“棋手”望而卻步,讓無數人工智能研究者捶胸頓足。但技術的發展,從來就沒規定過只能勻速發展。
隨著技術上的突破,被俗稱為“阿法狗”的人工智能棋手AlphaGo及其后續升級版本,成功征服了圍棋游戲。
AlphaGo的出現讓圍棋走向了人工智能的時代|Wikipedia public domain
是什么讓它成為“圍棋之神”呢?
人工智能在20世紀后半葉誕生以后,主流發展方向一直是高度適于處理特定問題的“專家系統”。而在上個世紀60年代開始,神經科學也迎來了大發展。尤其是大衛·休伯爾(David Hubel)與托斯坦·維瑟爾(Torsten Wiesel),他們對哺乳動物視覺皮層信息處理通路的研究,在相當程度上啟發了人工智能學者。我們耳熟能詳的“神經網絡”一詞,作為一種人工智能設計方案,就此誕生。
神經網絡作為一種人工智能設計方案,已經誕生|Pixabay
這種一定程度上模仿大腦內部“天然神經網絡”的“人工神經網絡”算法,同樣把運算結構劃分為一個個“神經元”。其中,“前排”神經元負責接收并處理加工外界輸入的信息,然后再將結果交由“后排”神經元進行整合并輸出結果。
不過,在上個世紀80-90年代的計算機浪潮中,率先嶄露頭角的人工智能方案卻并不是神經網絡。當時的研究人員開發了一類算法,模仿人類在解決謎題或進行邏輯推理時使用的“逐步推理”。這類算法,通過層層設置選擇條件,來根據現有局面構建盡可能全面的發散狀選擇樹,并在運算能力和反應時間允許的極限內,盡可能檢索出已知范圍內的最優解。
顯然,相比于死板地依照預設代碼執行“如果……那么……”式命令的傳統計算機程序,這種能夠主動進行逐步推理算法,在處理不確定性問題或面對信息不完整局面時,會有更靈活的反應。在國際象棋領域終結人類統治的“深藍”,其基本運行原理就是基于這類算法。在與人類對弈時,“深藍”會基于已經學習的海量對局,為當前局面進行分析,快速檢索出各種主要選擇,然后在有限的時間中內盡快挑選出最優解,作為下一手打出。
簡而言之,“深藍”最核心的部分,就是一個“局面”檢索算法。
當然,這種人工智能有一個明顯的弱點,就是當它們面對足夠復雜的大型推理問題時,會遭遇名為“組合爆炸”的嘆息之墻,找出最優解的速度急速下跌。
因此,可以在國際象棋贏下人類頂級大師的“深藍”,并不適合應付圍棋這樣變局數量近乎無窮的思維游戲。這也是演化賦予人腦智能的特點——追求效率,但不求盡善盡美。
此時,經過進一步演化的神經網絡算法開始重出江湖。經過“超進化”的新一代神經網絡,在原本只有輸入和輸出兩層的神經元結構中間,塞進去了大量名為“隱層”的神經元。這一模仿人類神經網絡逐層加工信息的“三明治”設計,極大增強了神經網絡算法的信息處理能力。位于輸入層與輸出層中間的“隱層”神經元,可以將輸入信息進一步加工——“卷積神經網絡”中的“卷積”一詞,就是在數學上描述這種“信息疊加”。
簡而言之,隱層神經元就像人腦中那些處理輸入信息的生物神經元,可以根據各自不同的“偏好”(數學上表述就是“卷積核”)來對輸入信息進行過濾和加工。如此一來,神經網絡對輸入信息關鍵特征的抽取和整合能力得到了空前的增強。
此外,研究者還把生物神經元之間隨著共同激活而加強連接強度的“設定”,也帶入到人工神經網絡的虛擬神經元中。神經網絡算法,因此擁有了近似人腦的學習適應能力,可以通過不斷比對不同輸出結果的成績,自動對內部的運算結構進行優化。以至于如今的程序員,已經不敢再說自己“編寫”神經網絡,而只能說“訓練”它們。
而阿法狗,在橫掃棋壇之后,開始了下一輪演化。
經過一輪又一輪的算法優化,完全不接觸人類對局、“從零開始學圍棋”的AlphaGo Zero,又“卷”出了全新的高度:它只用了3天的訓練時間,就將自己的“前輩”AlphaGo Master斬于馬下。這就是“弱”人工智能的力量。
當然,阿法狗依然有著“專家系統”的通病——不擅長處理任務之外的輸入信息,也不擅長面對充滿“噪音”的非標準環境。對于阿法狗來說,圍棋那個64*64的棋盤是一個簡單純粹、黑白分明、便于理解的世界,而紛繁復雜的現實世界,則是一片完全在它認知能力之外的滾滾紅塵。更何況,和所有的弱人工智能一樣,如果沒有人類預先設定游戲規則和勝敗目標,并給出指令讓它學習,阿法狗也根本不會對這種興起于周朝的古老中國游戲有任何反應。
就復雜程度而言,圍棋要遠遠大于國際象棋|Pixabay
但是AlphaGo的出名所帶來的關注度,切實推動了更多的研究與資源向人工智能領域傾斜。而數字經濟的發展,離不開新一代信息技術的支持,人工智能技術就是數字經濟領域相關技術中的中堅力量。
根據科技部于2019年印發的《國家新一代人工智能創新發展試驗區建設工作指引》顯示,到2023年,我國將布局建設20個左右的人工智能創新發展試驗區,打造一批具有重大引領帶動作用的人工智能創新高地。
人工智能技術提高了各行各業對于數字信息的敏感度與反饋效率,有利于產業結構的調整與產業的智能化轉型,也有利于推動整個產業生態體系的智能化轉型。數字經濟時代的到來對于人工智能的發展而言,即是一個機遇,也是一場挑戰。我們所能做的,就是充分挖掘人工智能技術對于數字經濟的牽引作用,切實促進社會的發展。
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作者:張雨晨
編輯:韓越揚
排版:洗碗
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