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读《人工智能简史》D13-10

2025-04-29  本文已影响0人  奶茶Rella_教练

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【金句】

人不过就是脑袋上顶了个计算机的肉机器而已。——明斯基

读第10章,人是机器吗?——人工智能的计算理论基础

计算机科学家蔡汀在半科普半学术的小册子《证明达尔文》中把物理学和生物学做了对比,给物理学贴的标签是:死的,刚性的,封闭的,机械的,而对生物学赋予了活的,可塑的,开放的,创造性的。

计算机科学起源于图灵1936年的文章《论可计算的数》,这是人类文明最重要的成果之一。

【丘奇-图灵论题:为什么图灵机是最重要的发明?】图灵机有三个组成部分:一条无穷长的纸带,上面有无穷多个格子,每个格子里可以写0或1;一个可以移动的读写头,每次可向当前指向的格子写入0或1;一个有限状态自动机,可以根据自身的状态,以及当前纸带上的格子是0还是1,指示读写头向左或向右移动一个格子,或向当前的格子写入内容。

在计算理论里,有一个著名的丘奇-图灵论题:所有功能足够强的计算装置的计算能力都等价于图灵机。这是一个观察,而不是定理。这是归纳,不是演绎。

丘奇,土生土长的美国数学家,其老师是美国数学家奥斯瓦尔德·维布伦(让普林斯顿大学的数学系成为一流,也是普林斯顿高等研究院的创始者之一,还是这个研究院的第一个教授)。丘奇1967年从普林斯顿大学退休后又到加州大学洛杉矶分校发挥余热,图灵正是在他的指导下得了普林斯顿大学的博士学位。

图灵机的说法也源自丘奇,他在1937年为《符号逻辑杂志》撰写对图灵《论可计算的数》文章的评论里首次使用了“图灵机”一词。图灵在发明图灵机时,还定义了Universal Turing Machine,简称UTM,译为广义图灵机或万能图灵机或通用图灵机。核心思想是:一个图灵机的执行过程也可被编码成数据,放到纸带上,这样一个图灵机就可以把被编码的图灵机指令读出来,一步一步地执行,从而模仿这个特定图灵机的行为。这是一个很深刻的思想,现在的软件产业得益于此:被编码的图灵机就是软件。后来冯诺伊曼设计的计算机被人称为冯诺伊曼架构,其最核心的思想就是存储程序。冯诺依曼架构的真正原创是随机寻址,但这是个实际考量,而不是理论设计。

数学唯心,理性;物理唯物,经验,计算机科学是唯心和唯物的桥梁,司马贺把这类东西统叫作人工科学。算法大师高德纳把科学分为三种:物理科学、数学、计算机科学,把计算机科学称为非自然科学。

【相似性原则:另一个重要但不太被提及的计算理论思想】理论计算机科学家洪加威在20世纪80年代提出了相似性原则:计算装置之间互相模拟的成本是多项式的,也就是说靠谱的计算装置之间并不存在原则上的差异。相似性原则,类似于丘奇-图灵论题,是观察而不是数学定理。

【超计算】图灵研究专家寇普兰是逻辑学家,也是史学家,他把在可计算性上超越图灵机的装置叫“超计算”,这和“超级计算”不同,超级计算是量变,而超计算是质变。

图灵本人曾提出过“天启”(Oracle)的思想:一个图灵机可以问Oracle任何问题。当Oracle的能力超过图灵机时,这个图灵机就有了超计算的能力。Oracle的存在有理论的方便性,但具备超计算能力的Oracle本身还不存在物理实现。

从图灵机看人工智能,要考虑两个层面:一是可计算性,二是计算复杂性。

【BSS实数模型】BSS是三个人姓氏的首字母。B是雷诺尔·布卢姆,少见的女性数学家和理论计算机科学家。第一个S是沙布(Michael Shub),曾任职IBM,是理论计算机科学家。第二个S是斯梅尔(Steve Smale),数学家,菲尔兹奖和沃尔夫奖获得者。

BSS模型的主要用途是为数值计算中的算法分析提供理论基础。BSS模型的一个很大假设是,任意精度的实数四则运算可在单位时间内完成,这在数值分析中是有用而又方便的假设,但目前尚不知道如何在物理上实现这个。

【量子计算】费曼在20世纪80年代初爱奇才弗雷德金的启发,研究量子计算。方法是构造一台量子计算机,求解问题的时间不随问题的规模呈指数增长。量子计算并不是一步一步的经典计算,而只是测量系统的输出结果。

IBM是计算物理学的源头,计算的物理学研究有实际需求。从计算的角度看,图灵机只有数学约束而没有物理约束。

最早提出通用量子计算模型的是以色列出生的英国人多依奇,1985年在《皇家学会会刊》发表文章首创通用量子图灵机模型,为量子计算提供了理论基础。且进一步提出丘奇-图灵-多依奇原理:任何物理过程都可以被通用计算装置(量子计算机)所模拟。

素数分解问题是公钥加密算法RSA的基础。彼得·肖1994年给出了在量子计算机上实现素数分解的有效算法。

【来自柯言慧语的感受】

看到蔡汀给生物学的标签,我有一种默默对标的感觉,我有做到吗?(可塑的,开放的,创造性的)。丘奇与图灵让我想到千里马遇见伯乐的意义,都说伯乐会识别出千里马,然而作为千里马是不是有能力找到会赏识自己的伯乐,这对千里马来讲更具有主动价值。洪加威让我看到中国人在这个领域的厉害,那个时候的厉害是真厉害。Oracle的说法让我想到了甲骨文这个公司,是不是也有这层意思。

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