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认知的创新突破,方能带来科研的创新发展

 金钱河南山牧童 2022-02-10

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  ■徐立
      
       纵观历史,大部分经济周期中非连续性的生产力跃迁,都来自于科研创新。同样,在当下的疫情、全球经济问题和产业动能转换中,科研创新可以帮助我们有效穿越经济周期。
      
       我们这个时代见证了太多从科研创新而进入产业的案例,我认为,从科研创新走出来的创业者,有一个核心条件,那就是认知领先——对于科技发展判断的领先,是构筑起行业壁垒的先决条件。
      
       人工智能作为通用技术,不但技术发展本身需要我们对技术路径有超前认知,更重要的是,它可以有效地帮助我们去突破人类认知的边界、探索未知。
      
       科技创新要成为真正的时代发动机,必须经历两个阶段
      
       回看过往300年,每一个时代经济发展的核心驱动力都是技术,技术是真正意义上的时代发动机。而如果细分每个技术的发展脉络,可以看到每一个时期都有一个非连续的点,经济增长曲线呈现两个斜率,即每一个技术突破到推动经济发展的时候,面临着至少两个阶段:第一阶段是技术变实用的阶段,在这一阶段,技术从实现突破到能够真正给大众生活带来可见的变化,且大众逐渐熟悉这项技术;第二阶段是技术规模化的量产阶段,技术成本降低到足以落地。
      
       增长斜率的非连续有两个原因:首先,当技术突破到具有实用价值,并且能用于行业中,它面临的挑战仍然是行业或者大众的认知程度没有跟上。这需要一段时间的市场教育。比如,交流电出来时,大众认为它会电死牛。汽车刚出来时,英国还设立所谓的《红旗法案》,担心汽车行驶到马路上,会吓到马,所以要求在车前面60码处,有人挥红旗告知周边的人和马,有汽车来了。当时没有认知到的是,其实有了汽车就不会再用马了。所以,认知的提升需要时间。
      
       第二个阶段就是技术商业化的成本下降的过程。如果生产成本普遍变高,行业是无法发生颠覆式变化的。假定下围棋是一种生产力方式,以现有AlphaGo/AlphaZero的投入来看,需要几十年才能收回成本。所以当技术突破以后,需要在新的应用下探索降低生产成本的方法。
      
       这也是为什么技术突破还不是技术赋能百业的标志。直到第二个阶段来临,进入规模化生产时,成本降到原来的十分之一、百分之一时,各行各业才会发生改变。
      
       人工智能也是如此。这波人工智能浪潮从2010年开始。那时的人工智能其实是“人工指导的智能”,不管是传统的生成式的或者判别式的,其实都非常依赖人的先验知识。人工指导的智能一个最大的问题是:其逻辑上限是人的认知,这就带来了发展的局限性。
      
       当下,人工智能的发展依赖于两个因素的变化。其一是人工智能转换为数据驱动,算法本身对这个世界有了很好的“表达能力”;其二是算力提升,给予人工智能更大的探索解决空间的能力。此时的人工智能不再依赖于人的先验知识,而是可能超越人的认知。但是直到2014年左右,它才在很多垂直领域真的超越了人。
      
       创新的基础,来自于人类真正意义上的认知创新
      
       从科技创新的第一个阶段到真正商用,还有一个关键,即它的生产成本是否过高,导致行业难以应用。特别是在工业制造里,就会面临类似的问题。比如把AlphaGo用于工厂,如果改造升级生产线需要70年才能回本,那根本没有人会用。因此,成本降低是能否赋能百业发展的核心。
      
       如果说第一个阶段是“顶天立地”的话,第二个阶段就是“铺天盖地”。什么是达到顶天立地的基础和条件?这事关人类真正意义上的认知创新。有人总结过创新的四个范式,其中两个创新范式的存在历史已经很久,一是亚里士多德的推理演绎,西方的哲学科学理论,包括欧氏几何、牛顿定律都是这样衍生开去的,即从一个基础的原点推到无法再推进的边界,通过不断探索更远边界的可能性,从而走到更远。直到千年之后,才有培根总结出又一种创新范式——经验归纳。这也意味着人类花了上千年的时间才突破认知局限。
      
       为什么千年之后才出现了新的创新范式?核心原因是人类以前不知道自己的无知,总觉得能用一个统一的方法推导出某一件事情的边界,期待能够追求GUT(大一统理论),屡屡失败后才发现,经验归纳只是特定时空条件下有价值的创新抽象。直到2007年,有学者提出第三范式是计算机模拟,即通过一个解析式和基础状态,让计算机模拟。现在的天气预报甚至宇宙三体问题都属于计算机模拟的范式。第四范式则是大数据密集型创新。这可说是用计算机进行归纳。
      
       对未知世界探索的核心能力,正在出现变化
      
       但是,人类真正的科研创新突破往往来自天才的脑洞或者说天才的猜想。人类历史上的科研突破基本上都是基于各种思想实验,甚至可以说是那些不靠谱的思想实验。这种突发式的思想实验到最后被验证,才被称为天才的脑洞。但是天才的脑洞为何没有成为人类历史上一种科研创新的范式?因为范式是可预测的,但是天才的灵光一现是不可预测的,可是今天人们所记住的重大科研突破都是从那条路走来的。
      
       我们觉得有意思的是,图灵在1950年提出一个问题:机器会不会思考?在提出这个问题70年后,我们可以再问一个问题:机器能不能做猜想?实际上这个答案是肯定的。因为有了这个变化之后,人类对这个世界认知的模式发生了巨大的变化,因为机器的猜想是可规模化、可复制的。
      

       仍然以围棋为例。围棋的复杂度是3的361次方,就是黑白加无共361格,即10的170次方格。虽然它的复杂度其实不是我们解决问题中最高的,但足以证明这是一个猜想。10的170次方看上去不是非常大的一个空间,但是要计算10的170次方却并不容易。比如,宇宙中的原子格数是10的70次方,如果每一个原子都是一个超级计算机,每秒计算1亿亿次,从宇宙大爆炸算到今天,10的170次方都算不完。所以,以人类的现有认知是无法得到一个确定解的,某种意义上来说,AlphaGo/AlphaZero根本不是在求解,而是猜了一个好像对的解。
      
       今天我们就面临着这样一个问题:如果计算机和人工智能很容易就猜想出牛顿定律,而牛顿可能200年后才出生,那我们用不用牛顿定律呢?这意味着,我们该如何找到新猜想的边界;另外,新猜想也要有路径依赖,不能太超前认知。
      

       比如,我们穿越回亚里士多德时代,和他谈牛顿定律,告诉他万物是如何运行,力学是什么规律,他可能还能逐步理解。但是如果你告诉亚里士多德一个猜想,关于相对论的猜想,光是会弯的,他甚至连光是什么都不知道。因此认知太超前也不行。
      
       刘慈欣的小说《诗云》中就曾经写到过,一个外星高端文明来到地球,认为地球文明太弱了,信息传输的比特率太低了,因此要灭绝人类文明。后来看到人类历史上的诗,觉得非常有意思。他就搞出了一个人工智能“诗云”。
      
       那么,问题来了,你能写出所有可能的诗,其中包括最好的诗,但是却无法找出什么是好诗。
      
       其实,人工智能今天能够给出很好的猜想,但可悲的是人类此时没有办法识别哪些是正确的、真正有意义的、有巨大价值的猜想。所以我们仍然需要借鉴人类发展历史,在应用中测试猜想的边界,用这个边界再来规范我们所使用的猜想。所以,必须在创新链中完全加速它的使用,才能真正用好我们猜出来的“牛顿定律”。
      
       这是我们这代人对未知世界探索的核心能力的变化。未来,越没有定律的学科越会被颠覆,因为这些学科是机器可以大有作为的领域。
      
       人工智能有机会成为我们时代的标签
      
       我们一直认为自己对这个世界有很好的把控,但现实是我们都是在应用中找到边界。现在很多人认为人工智能是大数据驱动,其实并非完全如此。
      
       人工智能发展的首要核心在于人工智能背后的大算力。我们看到在一些应用中,其实已经不完全是数据驱动,我们自己就在推动一个AI大装置,在这个AI的底层来做猜想模式。之所以叫AI大装置,比对的是粒子对撞机,人工智能和粒子对撞机都是在1956年发明的,而且都是用随机性解决探索世界的问题。
      
       过往的十年当中,最好的人工智能算法对于算力的需求增长了100万倍,其中有很多算法是没有用什么数据的,很多长尾应用都不是大数据问题。
      
       第二个核心就是“铺天盖地”,长尾应用这个词是10年前描述互联网营销的。互联网过去20年最大的贡献就是解决了长尾需求的匹配。实际上线下应用,包括工业的、城市治理的人工智能系统要解决的都是实现这个长尾链条的完成,从而形成价值闭环,因为现在的瓶颈是人效。
      
       每个人一天遇到大约600件物品,每三件东西形成一个检测元,比如说人在演讲时,人、手持话筒、舞台就可以用来识别演讲这个行为。如果一个人每天遇到600件物品,就有3400多万种组合,如果有3400多万个AI模型,才可能形成真正的物理世界的互联网和搜索引擎,让机械制造、无人驾驶等各类应用都从中受益。但即便是我们,现在也只生产了22000个不同应用场景中的商用人工智能模型,距离3400多万个还很远。工业应用同样如此,比如,AI高铁的架空电缆的缺陷检测中的应用,这些缺陷中有高频的,也有极低频的,但问题是,如果人工智能只能解决高频缺陷,依然得靠人工解决极低频,甚至低频缺陷,那效率并没有提高,所以对于长尾问题,不存在解决头部问题就能解决所有问题的可能性,不存在所谓的二八定律。
      
       时代究竟是什么?时代的背后都是技术。蒸汽、电气、甚至石器、铁器时代再到信息时代都是技术。技术是改变政治经济文化背后的驱动力,带来生产力跳跃式的变化。
      
       但是也有一些技术并没有成为时代的标签,比如曾经的克隆技术,并非不重要,而是它没有改变生产要素的价格。为什么人工智能有机会成为我们这个时代的标签,是因为人工智能能够降低我们这个时代生产要素的价格。
      
       《预测机器:人工智能的简单经济学》中提到,当某种基础产品的价格大幅下降时,整个世界都会发生变化。现在人工智能模型的生产效率,三年提升了300倍,当人工智能真正走到铺天盖地时,才能真正变成一个时代的基础设施。
      
       (作者为商汤科技联合创始人、董事长兼CEO,此文系作者在上海交通大学安泰经管学院的演讲)

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