機(jī)器學(xué)習(xí)，從圖像到基因

羅東

對科技愛好者來說，2015年初的硅谷正讓他們繁忙并幸福著：前有百度百家The Big Talk峰會匯聚了硅谷一眾科學(xué)家們，驚悚地談?wù)撝鴻C(jī)器怎么自我進(jìn)化，乃至威脅到人類在地球上的合法地位；后有NVIDIA于3月中旬在美國圣何塞舉辦的GTC峰會。作為一家以圖形處理器知名的公司，NVIDIA推出了售價15000美元的整機(jī)DIGITS DevBox，當(dāng)然，這不是為了給游戲愛好者跑最新的《孤島危機(jī)》（一個對電腦配置高度要求的系列，因之獲得外號“顯卡危機(jī)”），它的目標(biāo)任務(wù)是“深度學(xué)習(xí)”。

事實(shí)上，盡管在大會開幕的演講中，推新品是重要的組成部分，但NVIDIA CEO黃仁勛在四個段落中，每部分都加了這么一個主題——Deep Learning（深度學(xué)習(xí)），比如“A New Gpu and Deep Learning”。就如一個月前The Big Talk開場，百度首席科學(xué)家Andrew Ng（吳恩達(dá)）所談?wù)摰臋C(jī)器進(jìn)行圖形識別一樣，黃仁勛也把圖形識別作為一個機(jī)器深度學(xué)習(xí)在當(dāng)下比較現(xiàn)實(shí)的案例進(jìn)行展示：參會者在大屏幕看到，機(jī)器已經(jīng)能夠“翻譯”圖片，比如準(zhǔn)確描述出小鳥飛翔在藍(lán)色大海上的圖片；當(dāng)然“偶爾”也會出現(xiàn)一些錯誤，比如把一個嬰兒拿著牙刷的圖片翻譯成一個少年拿著棒球棍。

圖片識別只是機(jī)器深度學(xué)習(xí)想象空間中非常小的一個部分。這個已經(jīng)是硅谷最炙手可熱的詞，正讓硅谷近乎狂熱地進(jìn)行計(jì)算能力的軍備競賽。那么問題來了，當(dāng)人類瘋狂地制造、培養(yǎng)機(jī)器，當(dāng)人類越來越依賴數(shù)據(jù)、計(jì)算時，這對人類自身而言，到底是進(jìn)化還是退化？

我們可以從漫畫里尋找想象力：就如漫威宇宙里，地球的超級英雄們既有鋼鐵俠這種離開機(jī)器后的武力值連普通人都不如甚至有生命危險(xiǎn)（心臟）的硬件型英雄，也有完全依靠生物技術(shù)讓自身變異獲得強(qiáng)大的能力綠巨人，更樂觀的是，綠巨人這種依靠努力獲得力量的類型雖然在托尼.斯塔克（鋼鐵俠）嘴里屬于高風(fēng)險(xiǎn)不可控類型，但理論上的實(shí)力至少是你看到的大銀幕上的復(fù)仇者聯(lián)盟中的最強(qiáng)者。

漫畫當(dāng)然不是現(xiàn)實(shí)，但漫畫，尤其是和科技有關(guān)的漫畫是建立在一個國家強(qiáng)大的科學(xué)基礎(chǔ)之上。硅谷從未放棄過對人類自身潛能的挖掘，而機(jī)器能力的增強(qiáng)或許不會帶來我們智力和身體的退化，也許還可能改良他們。

早在2010年，GTC大會就展示了一款“計(jì)算顯微鏡”，科學(xué)家可以利用它幾乎以無限的分辨率模擬生物分子，包括查看蛋白質(zhì)折疊，破譯細(xì)胞中的基因代碼等，這對物理顯微鏡技術(shù)是重要補(bǔ)充，并對生物醫(yī)學(xué)研究起到指導(dǎo)作用。

在The Big Talk活動上，奇點(diǎn)大學(xué)教授Raymond McCauley告訴我們，生物技術(shù)同樣受到摩爾定律的支配，就拿基因檢測問題來說，性價比曲線甚至優(yōu)于摩爾定律：2001年人類基因?qū)W全身測試成本大概為30億美元，但2015年這個成本就迅速縮減到比在美國醫(yī)療系統(tǒng)下照一個X光胸透的成本還低，Raymond McCauley甚至預(yù)計(jì)10年后，它的成本可能比沖一次廁所的成本更低。

歸根到底，基因工程和軟件開發(fā)越來越像：換代時間越來越短，成本越來越低。其“后果”最被人們熟知的就是所謂的個性化醫(yī)療——計(jì)算影響生物學(xué)，而生物學(xué)又和醫(yī)學(xué)日漸結(jié)合甚密。這意味著人們對疾病的治療或許不再需要對癥下藥，而是對癥對人制定個性化的醫(yī)療方案，甚至在疾病之前預(yù)防；另外，如果你看過斯皮爾伯格導(dǎo)演的《少數(shù)派報(bào)告》里對犯罪的預(yù)測請不要驚訝，對人類基因圖譜的研究很可能真的會預(yù)測一個人潛在的犯罪傾向。當(dāng)然，如電影里討論的一樣，這一定會帶來社會倫理問題，不過那些技術(shù)狂熱者可不會顧慮那么多。

除了基因工程，Raymond McCauley還試圖從另一個角度幫助人類認(rèn)識自己是誰：”（對于）我們到底是誰這個問題，不僅僅是討論我們從父母那兒繼承的基因，實(shí)際上還包括存在于環(huán)境中的基因。”Raymond McCauley介紹，人體內(nèi)有37萬億個細(xì)胞，但是有甚至百倍于此的微生物細(xì)胞生活在人體內(nèi)或者表皮，有些會傷害人類，有些則會保護(hù)人類，比如腸胃里的細(xì)菌會幫助人們消化食物，而有的微生物甚至可以改變?nèi)说那榫w，影響人們的睡眠和飲食行為。

Raymond McCauley的同事Peter正在硅谷的第二基因研究室一起研究微生物藥物對付不同的疾病，以取代抗生素。Raymond McCauley稱他抄了一些Peter的實(shí)驗(yàn)筆記，對自己做實(shí)驗(yàn)，結(jié)果應(yīng)該是大眾喜聞樂見的：他成功減肥10公斤。當(dāng)然，Peter的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)不僅僅是減肥，他認(rèn)為人們可以和自己的祖先一樣通過改變飲食進(jìn)行治療，少吃抗生素，讓自己重新暴露在細(xì)菌下，重新建立免疫系統(tǒng)。當(dāng)然，這聽上去似乎非常驚悚。

一些生物公司比如U-biome正在進(jìn)行一個名叫“2300萬種微生物和我”的實(shí)驗(yàn)：人們可以計(jì)算胃里的微生物基因數(shù)量，不通過吃藥，而是自己做實(shí)驗(yàn)通過飲食習(xí)慣改變微生物群組，比如制造一個肥皂的微生物代替方案，通過改變體內(nèi)的細(xì)菌解決體臭的毛病。

Raymond McCauley也在想象一些更有趣的場景：我們都知道接吻會導(dǎo)致細(xì)菌的傳遞，那么這是否意味著微生物匹配的夫妻可以相處得更好呢？

硅谷的科學(xué)家們在兩手準(zhǔn)備：既發(fā)展機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能，同時又利用這些成果從生物層面改善人類?？梢韵胂笪磥淼囊环N可能性是，機(jī)器并沒有消滅人類，而是和人類高度融合。正如詹姆斯.卡梅隆最想改編的那部漫畫《銃夢》里描述的未來世界一樣，人和機(jī)器已經(jīng)沒有明顯的邊界，比如你該如何定義一個只有人類大腦而其他“零件”都是機(jī)器的生物？又該如何定義除了大腦是芯片外其他“零件”都是人體的生物？