談计算机思维——你能数过3吗?
关键词:IT的职业天花板、量级、不识大数、极限、图灵、希尔伯特、冯诺依曼
谷歌方法论第1周摘要
1.
我们人类生活的环境,决定了我们对大数字是无感的。
2.
两个原始部落的酋长比赛,看谁说的数字大。第一个酋长说了三,第二个酋长想了半天,然后说你赢了。——來自伽莫夫(宇宙大爆炸理论以及核聚变理论的提出者)的科普书《从1到无穷大》
3.
如果用数学方法分析一下,围棋的复杂性还是可以分析清楚的。棋盘上每一个点最终可以是黑子、白子或者空位三种情况,而棋盘有361个交叉点,因此围棋最多可以有3^361 ≈ 2x10^172 这么多种情况。于是乎,我们人类就不把下围棋当作一种计算问题,而把这件事当成一种文化,或者更具体地讲是“棋道”。
4.
可以讲从酋长们认识3,到今天我们认识一个亿,经历了大约10000年的时间。平均每十年进步千分之八,不到1%。
5.
生活在不同世界里的人,习惯的做事方法不同。而生活在小数字世界,从小数字世界总结出来的方法论无法应用到更高量级的大数世界。
6.
而在人的世界里,增长是缓慢的,因此一个公司得到这种基因以后,会天然地认为这种做法可以持久。
7.
与传统制药公司所不同的是,利用IT技术解决医疗问题的人类长寿公司和Google的大数据医疗公司Calico,从一开始就是把自己定义在大数世界里,它们采用的研究方法和传统的药厂就完全不同。
8.
小时候,家里一个苹果总是我和弟弟分着吃,那个时候弟弟很小,只能由父母刮苹果里的果肉喂着吃,每次父亲大约刮掉里面直径的70%给弟弟,然后外面剩下来的给我。我每次都觉得我的那一份少,而父亲则说我的那份大。
后来在学校里学了体积的计算,我才意识到我大约吃了苹果的70%,而弟弟吃掉的是30%。只有刮掉苹果里面直径的80%,里外的重量才大致相当。
9.
Google过去面试产品经理的时候经常用一道和上面问题类似的题目——面试的房间里能装下多少高尔夫球。这道题目怎么入手呢?胡猜是不行的,是一万,十万,还是一百万?』
Google 对产品经理的要求是,在没有数据之前不要轻易给出结论。
10.
极限对工程师来讲是一个非常重要的概念。今天,稍微有一点经验的工程师都知道,任何产品的性能都有一个物理上无法突破的极限,这个极限并不需要等到工程上接近它的那一天到来时才知道,而是早就可以通过已有的理论直接给出。
这看上去是一件悲催的事情,一大群人在努力改进产品性能时,一个有眼光的人突然宣布了它的极限。但是,这其实是工程师们的福气,因为他们不会为不可能的事情浪费时间了。
11.
1+1/2+1/4+1/8+1/16......,不断加下去会是无穷大吗?其实总和也不会超过2,也就是说它有极限。类似的,1+1/2+1/3+1/4+1/5......,不断加下去会有极限么?实际上,这个序列加下去还真是无穷大。
这两个看上去差不多的序列,凭什么一个加起来连 2 都不到,另一个却是无穷大?人有这样的问题很正常,因为我们生活的范围限制了我们的思维。对这两个问题正确的思考方式应该是,抛开我们生活中习惯的约束,或者说认知的约束,用一个正确的数学或者工程工具去寻找答案。
12.
在上个世纪30年代中期,图灵在思考三个问题。
(1) 世界上是否所有数学问题都有明确的答案?
(2) 如果有明确的答案,是否可以通过有限步骤的计算得到答案?
(3) 对于那些有可能在有限步骤计算出来的数学问题,能否有一种假想的机械,让它不断运动,最后当机器停下来的时候,那个数学问题就解决了?
13.
人工智能的边界图灵机提出至今已经80年了,全世界的IT行业依然没有超出它,由此可见用理论武装起来的工程的头脑,比直觉的头脑的影响力深远得多。接下来,我们总结一下人工智能的边界。
(1) 世界上有很多问题,其中只有一小部分是数学问题;
(2) 在数学问题中,只有一小部分是有解的;
(3) 在有解的问题中,只有一部分是理想状态的图灵机可以解决的;
(4) 在后一类的问题中,又只有一部分是今天实际的计算机可以解决的;
(5) 而人工智能可以解决的问题,又只是计算机可以解决问题的一部分。
14.
为什么图灵能够有这样超越时代的认知,是他自己聪明还是有高人指导?其实两者兼而有之。
首先是受到另一位数学大师希尔伯特的启发。希尔伯特在1900年的巴黎国际数学家大会上,提出了23个重要的、根本性的数学问题(也被称为希尔伯特问题)。其中第十个问题讲的是这样一件事情,“随便给一个不确定的方程,能否通过有限步的运算,判定它是否存在整数解?”如果答案是否定的,那么就说明很多数学问题其实上帝也不知道答案是否存在。如果我们连答案是否存在都不知道,自然不可能去找到它。正是希尔伯特的这个提问,让图灵明白了计算机的极限所在。
第二个给予图灵巨大启示的人是他的精神导师冯·诺依曼。冯·诺依曼当时是普林斯顿大学的教授,而图灵是那里的博士生。图灵在读了冯·诺依曼的《量子力学的数学原理》一书后,意识到计算来自于确定性的机械的运动。至于21世纪的电子计算机,里面电子的运动其实等价于机械运动。图灵同时猜测人的意识来自于测不准原理,这是宇宙本身的规律。图灵从此得出结论,计算是确定的,而意识可以是不定的,两者不可能划等号。
很多人胡思乱想计算机是否有意识,其实早在80年前,图灵就感到两者是两回事,这就是任何计算机的边界。
15.
计算机思维的真谛:七对关系和两个原则
(1) 大和小 (2) 快和慢 (3) 多维度和单一维度
(4) 网络和个体 (5) 自顶向下和自底向上
(6) 全局和局部 (7) 成本和表现
一、等价性原则
二、模块化原则
反思心得
1. 不识大数,会让我们事倍功半。
2. 以前酋长数不过3,正如我们现在数不过兆。
3. 棋道的文化艺术,只不过是算法。
4. 每十年进步千分之八,可见所谓认知升级,谈何容易?
5. 十本书随便摆,万册卷要建档。难怪我的Evernote不少堆叠和记事本。
6. 以人类缓慢增长的经验,套用现今公司、商业已落后。
7. 用大数据制药,不只数量不同,量级也非传统制药能比拟。
8. 分苹果,能用来教育孩子的大与小的计算机思维 :)
9. 没有数据之前,不要妄下结论。要有凭有据、猜得合理。
10. 了解极限,不浪费时间。因为浪费时间就是在自杀。
11. 简单两种数列,辨别一人的极限概念,与他的数学逻辑。
12. 1930的图灵机,至今人们仍在这框架内。当年曹操面对杨脩,“我才不及卿,乃觉三十里”而我“才不及图灵,不只三百年”。
13. 不要担心人工智能会超越人类,赶紧解决人类问题才是重点。
14. 希尔伯特、冯·诺依曼,奠定图灵思维。意识的测不准原理,我的思路是:当我们要去测量意识时,它已不是原本的意识。因此意识越真实,则不确定性越大;意识的不确定小了,则意识又不真实了,因为这过程改变了原有的意识。
15. 理解计算机思维,才能以正确知识开启《谷歌方法论》。
后记:
以上内容摘要,来自《谷歌方法论》第一周内容,专栏更新时间为2017.11.27-12.01,如想阅读原文,欢迎简信联络。