人工智能“孤勇者” 辛頓

2024年諾貝爾物理學(xué)獎共同授予約翰·霍普菲爾德和杰弗里·辛頓，他們在使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)機(jī)器學(xué)習(xí)方面做出了卓越貢獻(xiàn)。值得一提的是，辛頓還曾獲得有計算機(jī)領(lǐng)域“諾獎”之稱的圖靈獎。物理學(xué)獎頒給計算機(jī)專家一度引發(fā)輿論嘩然，但對辛頓而言，這其實是一條初心不減的道路。

探索大腦機(jī)制

辛頓1947年出生于英國的學(xué)術(shù)世家，父親以研究昆蟲而著稱，母親是一位教師，曾外祖父是19世紀(jì)著名的數(shù)學(xué)家喬治·布爾。除此，辛頓的家族中還有一名地理學(xué)家、一名經(jīng)濟(jì)學(xué)家、一名記者，以及美國曼哈頓計劃里極為少數(shù)的女性核物理學(xué)家瓊安·辛頓。

小時候，辛頓喜歡冷血動物，他在車庫里挖坑，飼養(yǎng)烏龜、青蛙、蜥蜴甚至毒蛇。冬天到來后，他把蛇挪到室內(nèi)的玻璃容器里繼續(xù)觀察，試圖弄懂“蛇如何思考”。中學(xué)時代，辛頓在私立學(xué)校克利夫頓學(xué)院求學(xué)，當(dāng)時有位朋友告訴他人腦的工作原理就像全息圖，所有記憶分布于整個大腦，并在龐大的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)里加以傳播，他因此對人腦機(jī)制產(chǎn)生了濃厚興趣。高中畢業(yè)后，辛頓考取劍橋大學(xué)國王學(xué)院，而后輾轉(zhuǎn)于數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、哲學(xué)、建筑學(xué)等多個專業(yè)，最后選定實驗心理學(xué)方向提交畢業(yè)論文。他曾跟哲學(xué)專業(yè)的導(dǎo)師大吵，又只在建筑學(xué)專業(yè)讀了一天……辛頓發(fā)現(xiàn)自己在任何專業(yè)都不是“最聰明的人”，更令他沮喪的是，所有這些專業(yè)都無法解答人腦的工作機(jī)制。

大學(xué)畢業(yè)后，辛頓搬到北倫敦的伊斯靈頓區(qū)居住。這時他找到一份木匠的活計，然后一邊制作木門、桌椅與書架，一邊探求大腦運行的奧秘。木工活使人心緒安寧，卻無法為辛頓答疑解惑。于是，他會在每個周末前往圖書館尋找答案。

癡迷人工智能

1972年，辛頓進(jìn)入愛丁堡大學(xué)攻讀人工智能專業(yè)。當(dāng)時，人工智能還是新興領(lǐng)域。辛頓認(rèn)為前者運用計算機(jī)語言把事物規(guī)律告知機(jī)器的方式“太過理性”，他傾向于讓機(jī)器模擬人類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)展開自主學(xué)習(xí)的感性方式。然而形勢不容樂觀，辛頓選學(xué)人工智能的前一年，英國政府的一份調(diào)查報告顯示，人工智能取得的成果未實現(xiàn)它所承諾的重大影響；有“人工智能之父”之稱的馬文·明斯基更是指出采用人工智能構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的缺陷……辛頓與導(dǎo)師朗吉特·希金斯每周見一次面，對方數(shù)次勸說他放棄這個小眾課題，大喊大叫的爭論成了師生相處的常態(tài)。事實上，辛頓認(rèn)可眾人對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的詬病，但他更愿意朝這個“有缺陷的方向”前進(jìn)。

1978年，博士畢業(yè)、在英國找不到合適工作的辛頓抵達(dá)美國發(fā)展。他先后在卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、加州大學(xué)圣迭戈分校做研究，也遇到一些相信計算機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的伙伴。不久，辛頓移居加拿大并加入多倫多大學(xué)。1982年，物理學(xué)家約翰·霍普菲爾德開發(fā)出一種計算機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將計算機(jī)模擬人類大腦記憶、存儲等的學(xué)習(xí)行為變?yōu)楝F(xiàn)實。辛頓備受鼓舞，四年后，他與合作者大衛(wèi)·盧梅爾哈特提出反向傳播算法。依據(jù)該算法，信息誤差從多層網(wǎng)絡(luò)的輸出層倒推至輸入層，進(jìn)而幫機(jī)器掌握不易理解的復(fù)雜圖形。與此同時，辛頓還主導(dǎo)發(fā)明了玻爾茲曼機(jī)，這個模型汲取統(tǒng)計物理學(xué)原理，能借助概率識別它未曾見過信息中的熟悉特征。玻爾茲曼機(jī)系統(tǒng)問世，辛頓直呼這是一生中最激動人心的時刻。

締造“學(xué)習(xí)圖景”

反向傳播算法奠定了機(jī)器深度學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，玻爾茲曼機(jī)展現(xiàn)出機(jī)器的學(xué)習(xí)能力，但礙于計算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力受限，人工智能發(fā)展依然受挫。昔日，辛頓的實驗室只有十名左右學(xué)生，資金支撐與行業(yè)資助更是匱乏。為保證研究順利進(jìn)行，辛頓于2004年從加拿大高等研究院申請到每年50萬美元的經(jīng)費支持。據(jù)說，他還養(yǎng)成一種自我激勵法，每周大吼一次，“我發(fā)現(xiàn)大腦是怎樣工作的啦！”2009年前后，計算機(jī)被賦予挖掘海量數(shù)據(jù)的超強(qiáng)能力，辛頓的成果開始顯山露水。2009年，他的兩名學(xué)生使用計算機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)贏下一場語音識別比賽。2012年，他帶領(lǐng)學(xué)生在華裔科學(xué)家李飛飛舉辦的圖像識別競賽中再度奪冠，其研發(fā)的名為“AlexNet”的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)程序彰顯出人工智能的無限可能。

語音、圖像識別比賽屢創(chuàng)佳績，百度、谷歌、微軟等計算機(jī)科技巨頭爭相拋來橄欖枝。辛頓決定聽從律師建議舉行“線上競拍”。2012年12月，美國滑雪勝地太浩湖區(qū)的競拍現(xiàn)場，辛頓住在用臨時坐墊、熨衣板和濕毛巾搭建的“雨棚”里躲避干冷空氣。擔(dān)心給外界留下“衰老感”，有人來訪時，他立刻把工具掩藏。辛頓在競拍身價被提高到4400萬美元時加入谷歌，成為“谷歌大腦”項目的顧問。2017年，他與同事開發(fā)“膠囊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，通過模擬人類大腦的運行方式，提升神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對空間層次的理解力，彌補了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)容易混淆三維物體的不足。2019年3月，憑借對機(jī)器“深度學(xué)習(xí)”的貢獻(xiàn)，辛頓和約書亞·本吉奧、楊樂昆共同斬獲2018年度圖靈獎。辛頓無意中掀起一場浩浩蕩蕩的“革命”：越來越多的科技公司重視深度學(xué)習(xí)型人工智能項目，辛頓的不少學(xué)生晉升為人工智能領(lǐng)域的頂尖人物。

辛頓在谷歌不斷驗證人工智能的強(qiáng)大優(yōu)勢，也暗自隱憂這一技術(shù)的不斷強(qiáng)大。他曾要求一個聊天機(jī)器人準(zhǔn)確解釋他所杜撰的一個笑話為什么好笑，這個聊天機(jī)器人居然用語言清楚地講出其中的幽默之處。意識到人工智能堪比人類的理解能力，辛頓決定離開谷歌，以在不受限于任何公司的情況下自由討論人工智能之風(fēng)險。他更多關(guān)注人工智能的道德與監(jiān)管問題，希望人們以更負(fù)責(zé)任的方式使用人工智能，避免其從生活助手成為生活威脅。辛頓亦充分意識到可能的失控結(jié)果，連線諾貝爾獎頒布現(xiàn)場時，他真誠地表示“感到愧疚和后悔”。

兒時，辛頓在幫母親搬運取暖器時導(dǎo)致腰背部受傷，50歲后，坐下來的動作也易導(dǎo)致腰椎間盤滑脫。辛頓于是不再坐下，在工作時使用站立式辦公桌，吃飯時跪在泡沫墊板上。此外，辛頓不搭乘飛機(jī)出行。他在社交方面同樣低調(diào)：亂蓬蓬的白發(fā)、樸素的羊毛衫，即使在一手創(chuàng)辦的“神經(jīng)計算和自適應(yīng)感知”研討會上，他也通常站在講臺附近安靜地聆聽。猶如二十多年前參加會議和剛進(jìn)谷歌時，幾乎無人留意這位科技大佬。那時，辛頓曾不無幽默地自嘲道：“他們看我的眼神，就像看一個老年癡呆患者。”

編輯 王冬艷 437408345@qq.com