107周年校慶之際電子系OCR研究組舉行人工智能創(chuàng)新研討會(huì)

清華新聞網(wǎng)5月6日電 清華大學(xué)107周年校慶之際，電子工程系智能圖文信息處理研究室——這個(gè)曾經(jīng)從80年代開始從事OCR等人工智能課題研究逾三十余年的研究團(tuán)隊(duì)，邀請(qǐng)校友返校，在FIT大樓，就人工智能創(chuàng)新問(wèn)題進(jìn)行研討。有來(lái)自國(guó)內(nèi)和國(guó)外的校友30余位參加了會(huì)議，就各自工作的體會(huì)，就當(dāng)前迅速發(fā)展的人工智能事業(yè)進(jìn)行了熱烈的討論。

黃曉非博士在演講中

會(huì)議由劉長(zhǎng)松副教授主持，丁曉青教授致歡迎詞。該室1990年博士生黃曉非同學(xué)從美國(guó)回來(lái)做了有關(guān)智能原理的報(bào)告，騰訊優(yōu)圖實(shí)驗(yàn)室醫(yī)療AI總監(jiān)鄭冶楓同學(xué)、2003年博士生李同治同學(xué)分別介紹了自己在人工智能方面的研究成果。劉長(zhǎng)松副教授介紹了近年來(lái)研究室在智能識(shí)別等方面所取得的研究成果，及其在人工智能領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。

黃曉非博士，1990級(jí)博士生，就智能原理做的專題報(bào)告中，詳盡闡述了他對(duì)于人工智能原理的思考。黃博士認(rèn)為，雖然目前熱門的深度學(xué)習(xí)被炒作的沸沸揚(yáng)揚(yáng)，但這只是計(jì)算能力突破與訓(xùn)練數(shù)據(jù)大增的結(jié)果，深度學(xué)習(xí)在理論與原理上根本沒(méi)有新發(fā)現(xiàn)。在感知方面，其泛化能力與人腦相差好幾個(gè)數(shù)量級(jí)，處理新情況的能力又很差。而在認(rèn)知方面，深度學(xué)習(xí)就根本沒(méi)有概念層次的抽象與推理的能力，更談不上能具有像牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)與愛因斯坦創(chuàng)立相對(duì)論那樣的高級(jí)理性思維能力。其根本原因是深度學(xué)習(xí)以及目前其它的各種機(jī)器學(xué)習(xí)理論與方法還沒(méi)有真正搞清楚智能原理。

黃博士認(rèn)為，如果我們把人工智能的希望寄托在簡(jiǎn)單模仿人腦的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，而忽略深入研究其背后的科學(xué)原理，那么要想造出來(lái)可以匹配人腦的人工智能系統(tǒng)根本就是個(gè)天方夜譚。科學(xué)歷史反復(fù)證明如果沒(méi)有科學(xué)理性思維，不搞清科學(xué)原理，僅僅靠瞎蒙瞎撞是根本不可能成功的。例如，不懂飛行原理而僅僅靠簡(jiǎn)單的仿生與模擬是根本不可能造出真正的飛機(jī)的。再例如，不懂原子物理而僅僅靠煉金術(shù)是根本不可能煉出黃金的。所以，只有破解人腦智能背后的原理與機(jī)制，才有可能讓我們?cè)谌斯ぶ悄馨l(fā)展上做到真正有意義上的突破。

那么到底什么是智能？其背后有沒(méi)有規(guī)律與原理可循呢？黃博士根據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn)與理論指出，世界上任何事物都有其內(nèi)在的本質(zhì)聯(lián)系與規(guī)律，也有著同其它事物外在的本質(zhì)聯(lián)系與規(guī)律。抓住了事物的本質(zhì)與規(guī)律，就抓住了事物的根本，這才是我們認(rèn)識(shí)世界和改造世界的基礎(chǔ)。換句話說(shuō)，就是真正的智能是透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，并抓住事物的本質(zhì)聯(lián)系。如果我們把這一認(rèn)識(shí)論的基本原理進(jìn)一步抽象并用信息熵理論來(lái)進(jìn)一步分析，便可得到一個(gè)普遍的智能原理。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，智能原理就是將觀察變量映射到本征變量并在本征空間上找到最小自由度的泛化模型。

世界上的任何事物都有其本征結(jié)構(gòu)，本征結(jié)構(gòu)是由本征要素與本征關(guān)系構(gòu)成的統(tǒng)一體。本征要素構(gòu)成本征空間，而本征關(guān)系決定本征要素之間的聯(lián)系與相關(guān)性。本征結(jié)構(gòu)具有至簡(jiǎn)性，也就是其本身具有最小自由度（總體熵）以及其包含的本征關(guān)系也具有最小自由度（局部熵）。但是，在任何其他空間上，事物結(jié)構(gòu)的局部熵一定增加，這必然導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率的下降。同時(shí)，事物結(jié)構(gòu)的總體熵也有可能增加，這就導(dǎo)致推理與預(yù)測(cè)的精度下降，如模式分類時(shí)的識(shí)別率下降。

本征結(jié)構(gòu)的至簡(jiǎn)性類似于中國(guó)道家哲學(xué)的大道至簡(jiǎn)，一個(gè)事物或一門學(xué)問(wèn)，弄得很深?yuàn)W是因?yàn)闆](méi)有看穿事物的本質(zhì)，搞的很復(fù)雜是因?yàn)闆](méi)有抓住其關(guān)鍵問(wèn)題，就像牛頓之前的人們對(duì)物體運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)的理解。宇宙中萬(wàn)物的本征結(jié)構(gòu)除了至簡(jiǎn)性，還具有同構(gòu)性與相似性，如各種原子結(jié)構(gòu)、各種分子結(jié)構(gòu)、各種爬行類動(dòng)物、各種靈長(zhǎng)類動(dòng)物等等。正因?yàn)槿绱耍渴澜绮懦蔀榭芍模覀兛梢酝ㄟ^(guò)觸類旁通、舉一反三來(lái)認(rèn)識(shí)事物。而人腦學(xué)習(xí)與機(jī)器學(xué)習(xí)的最關(guān)鍵問(wèn)題是要從觀測(cè)空間找到本征空間，稱為本征映射學(xué)習(xí)。本征映射學(xué)習(xí)的目的是為了找到具有至簡(jiǎn)性的本征結(jié)構(gòu)，抓住事物的本質(zhì)，實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)的飛躍。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是學(xué)習(xí)的關(guān)鍵是發(fā)現(xiàn)與掌握事物的內(nèi)在結(jié)構(gòu)與外在聯(lián)系，而不是它們的標(biāo)注（ 如目前深度學(xué)習(xí)）。基于信息熵的本征映射學(xué)習(xí)可能才是破解智能之謎的真正關(guān)鍵所在。

黃博士還發(fā)現(xiàn)，通過(guò)尋找本征空間，我們可以將愛因斯坦廣義相對(duì)論中測(cè)地線方程與量子力學(xué)中的Klein-Gordon方程統(tǒng)一成新的萬(wàn)有廣義波動(dòng)方程，從而可能達(dá)到廣義相對(duì)論與量子力學(xué)的統(tǒng)一。其中，愛因斯坦的測(cè)地線方程是該波動(dòng)方程的經(jīng)典極限，廣義相對(duì)論中的時(shí)空度規(guī)也是其經(jīng)典極限。該方程指出了所有慣性系統(tǒng)在不同引力場(chǎng)中與在不同運(yùn)動(dòng)速度下的等價(jià)性（平等性）。即在任一個(gè)慣性系統(tǒng)中，不論其運(yùn)動(dòng)速度與引力場(chǎng)大小，萬(wàn)有廣義波動(dòng)方程都可以通過(guò)一個(gè)線性的時(shí)空變換規(guī)一化成同一的經(jīng)典Klein-Gordon方程。新的萬(wàn)有廣義波動(dòng)方程還有待科學(xué)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，如重力場(chǎng)下帶質(zhì)量的粒子波的雙縫衍射。如果驗(yàn)證成功，我們就可將把牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀和愛因斯坦的相對(duì)時(shí)空觀進(jìn)一步發(fā)展到辯證時(shí)空觀，使人類對(duì)時(shí)間與空間有個(gè)全新的和更深刻的認(rèn)識(shí)。黃曉非博士本人現(xiàn)在正在積極尋求合作來(lái)驗(yàn)證這一新的發(fā)現(xiàn)。

研討會(huì)現(xiàn)場(chǎng)

黃博士關(guān)于智能原理的思考和報(bào)告給大家很大的啟發(fā)，更多深入的思考，以利于今后人工智能的發(fā)展。

供稿：電子系