AI 心法:人工智能需要「睡覺」嗎?

A+A-
DeepMind 行政總裁兼AlphaGO 開發者 Demis Hassabis,在 2016 年於韓國首爾演講。 圖片來源:路透社

人工智能研究員、電子遊戲設計師 Demis Hassabis,在 2010 年與友人創立了研究公司 DeepMind,並開始研究在玩遊戲上更勝人類的人工智能。DeepMind 訓練的 AI 程式 AlphaGo 在 2016 年擊敗頂尖棋士李世乭,使 DeepMind 和 Hassabis 聲名大噪。

DeepMind 現在屬於 Google 的子公司 Alphabet。除了遊戲,DeepMind 希望可以找到更多應用 AI 的地方。去年 11 月,其人工智能 AI AlphaFold 就成功破解預測蛋白質結構的難題。蛋白質由一連串氨基酸而折疊而成,複雜的形狀會決定其生物功能。要確定蛋白質形狀通常需要多年實驗,但 AlphaFold 表現出色,比其他研究團隊更準確估計蛋白質結構。Hassabis 相信,這只是人工智能貢獻科學的開端。

Hassabis 在「新科學人」專訪中表示,他們希望能從根本上理解並人工再造「智能」(Intelligence),以助我們了解世界、影響世界,其中之一就是加快科學發現的步伐。Hassabis 解釋:「哈勃望遠鏡使我們可以更深入地觀察宇宙,這就是我看待 AI 的方式,AI 有如一種通用的哈勃望遠鏡,可以幫助我們在許多科學領域取得更大進步。」

在沒有電腦和人工智能的時代,很多科學發現乃通過觀察得來。現時剩下更複雜的系統和問題,無法以簡單的法則來解決。Hassabis 舉例,生物學一直被認為過於複雜,無法將物理方法應用在生物學,但電腦科學和人工智能或能幫上一把。他表示:「你可以視之為世上最好的研究助理。他們可以把既有模式找出來,將不同論文的各部分組合起來,並找到關聯。」

有人認為,AI 只能完成單一任務,在其他問題卻無能為力,例如 AlphaFold 只能用於估計蛋白質結構。Hassabis 也同意 AI 在這方面有限制,但他指出,DeepMind 開發的 AlphaZero 無需修改,便可以應用於任何雙人遊戲,只不過每次都必須從頭開始學習。這些 AI 的知識不會轉移,但就掌握了通用算法。

人類則有轉移智能的能力,我們不必從零開始學習所有工作,即機器學習中所謂的「轉移學習」(Transfer learning)。例如,一個人若懂得下中國象棋,對於國際象棋也會一定概念,人工智能至今還未有這種突破。Hassabis 正從事相關研究,他們或還需要更多模組,例如情景記憶和注意力。

額外的模組或能幫助 AI 學習。大腦至少具有兩種計算模式,第一種是與「大腦皮質」有關的心智活動 ,包括視覺、聽覺、語言、思考、記憶和決策等高層次的認知功能,都和大腦皮質息息相關。另一方面,我們大腦有稱為「海馬體」的部分,與學習和記憶的形成有密切關係。

Hassabis 認為兩者互補。他推測,如果只有快速學習的部分,即使學習了新知識,也會非常不穩定。若人類只懂快速學習,那在學會踩單車後,或會清除鋼琴演奏的專業技能。因為它必須快,因此人難以控制被覆蓋的範圍。但人類確實需要快速記憶和快速學習的能力,例如,我們不能多次遇上生關死劫才懂得逃生。因此,Hassabis 猜測我們需要兩個系統,又需要兩者之間的某種「遞移函數」(Transfer function,指輸入和輸出的轉換關係):「部分就是我們睡覺時發生的情況。」

DeepMind 也正在研究 AI 是否需要某種形式的睡眠。例如 DeepMind 早期讓 AI 玩 Atari 電子遊戲,「內存重播」(Memory Replay)就起了關鍵作用。他們的 AI 不僅會玩遊戲,還會自己重播遊戲中的重要時刻。這或可以稱為「睡眠」,但實際上並非在休眠,而是處於離線模式。

Hassabis 預計,未來十年,AI 在科學研究方面將會有數十項突破,能使許多產品服務成真和進步。他寄望 AI 在科學的不同領域中發揮重要作用,例如可再生能源(如核聚變)到量子化學、材料設計以及尋找醫學治療方法等等。