是復(fù)雜度的陷阱椅挣,還是人擇的現(xiàn)實?

? ? ? ? ? ? ? ?“如果你不了解數(shù)學(xué)有多簡單塔拳,那是因為你不明白生活有多復(fù)雜”

? ? ? ? ? ? ? ?“若你能明確指出機器不能做某件事情的理由鼠证,那你恰恰證明了機器能做到”

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?——約翰·馮·諾依曼


?托專欄文章圍棋的新時代的福,敝人方才了解到圍棋合法棋局的數(shù)量是在2.08*10^170左右靠抑,文章作者據(jù)此論斷說“計算機幾乎永遠(yuǎn)不可能窮舉所有的’棋局‘量九,從而數(shù)學(xué)意義上的’最優(yōu)解‘大概永遠(yuǎn)都找不到”,這點確是對的颂碧。

但是荠列,這個巨大的數(shù)字也同時意味著:這些棋局絕大部分在現(xiàn)實中根本就是不會出現(xiàn)的,而且人也絕無可能花半點心思去考慮它們载城。

因為這個數(shù)字非但超過了人腦中的神經(jīng)元總數(shù)肌似,甚至也超過了宇宙大爆炸至今經(jīng)過的秒數(shù)。

因此个曙,人類其實也是不可能完成這個任務(wù)的锈嫩。那么,用這個例子能否說明電腦的圍棋水平必然不如人呢垦搬?

當(dāng)然不是呼寸。它說明的是這個估計復(fù)雜性辦法得出的難度是假象,人類一開始就沒有考慮所有可能的棋局猴贰,他們不是在完整的策略空間上尋找最優(yōu)解对雪,而是在某個較小的策略子空間中尋找近似最優(yōu)解。沒有充分證據(jù)說明在后一種情形里計算機必然不如人米绕。而讓計算機找出全局最優(yōu)解雖然不可能瑟捣,但是也不必要


最近阿爾法狗的勝利又一次將AI與棋類博弈的關(guān)系推到公眾面前栅干,不出所料迈套,原本先入為主地相信電腦的思考就是比不上人類的人,從這件事情得出的結(jié)論是:圍棋的勝負(fù)不表示智能的高低碱鳞,你能讓阿爾法狗做點別的么桑李?

可是,如果你讓這類人明確說出一個有可操作性的標(biāo)準(zhǔn)來檢驗人類智能是否強于電腦,他們首先就會提出很多不同的標(biāo)準(zhǔn)贵白,然后就標(biāo)準(zhǔn)的分歧而爭吵起來了率拒。諷刺性的是,這種分歧恰恰證明了他們各自提出的標(biāo)準(zhǔn)都是無效的禁荒,因為他們本身也是有智能的人類猬膨。這分歧說明他們所提的任何一個標(biāo)準(zhǔn)都不可能在將計算機排除于人類智能外的同時,不“誤傷”到持其他標(biāo)準(zhǔn)的人類呛伴。

比較明確的標(biāo)準(zhǔn)泰演,是找出那些可以被確認(rèn)為“電腦難以解決”的問題瞄勾,例如計算復(fù)雜度理論中的NP困難問題或復(fù)雜度更高的問題荆永,一般認(rèn)為計算機求解這些問題所用的時間會隨著問題的規(guī)模而高速增長鹤盒,從而很快達到無法實際求解的量級百炬『致。或者更激進地,找出算法不可解的問題(如停機問題)剖踊。然后分析這類問題會如何出現(xiàn)在實現(xiàn)智能的過程中庶弃,論證人類是否可能有效求解這些問題。實際上德澈,人工智能領(lǐng)域已經(jīng)積累了足夠多的NP困難問題歇攻。

但是,這里恰恰會遇上和“無法窮盡所有棋局”相同的陷阱梆造。NP困難實際上度量的是worst-case complexity(如字面所述缴守,考慮的是最壞情形),不代表問題在“現(xiàn)實中的情形”一定無法被快速求解镇辉。例如背包問題屡穗,旅行商問題雖然都屬于NP完備(從而必定NP困難),但有效的近似算法都是存在的忽肛,而且和現(xiàn)實結(jié)果常常符合得很好村砂。最重要的事情是:如果一種局面真的使問題難到慘絕人寰的地步,那么這種局面可能在現(xiàn)實中就從未存在過屹逛,或者人類也從未解決過它础废。羅杰·彭羅斯著有《皇帝新腦》,其主要論點正是建立在這一錯覺上的罕模,筆者先前已寫文章批駁過了评腺,停機問題即使對人類也是很難的

事實上淑掌,筆者可以用更為簡明易懂(從而也凸顯它的荒謬)的方法寫一段彭羅斯式的“論證”:

“根據(jù)理查德遜定理蒿讥,包含了絕對值,正弦函數(shù),e的指數(shù)函數(shù)诈悍,log 2和π(以上顯然都不超過高中數(shù)學(xué)知識)的方程是算法不可解的祸轮,于是計算機就求解不了高中生能解的方程,所以計算機無論如何都不會比高中生聰明侥钳。嗯适袜,也許電腦的智力可以達到小學(xué)生∠隙幔”

這段話錯得離譜吧苦酱?每個人都會一口否定掉“于是計算機就求解不了高中生能解的方程”及后面的全部的。但是這段話前面的內(nèi)容卻是正確的给猾,理查德遜定理確實說明這類方程是“算法不可解”的問題疫萤,所以,肯定存在這樣的方程敢伸,它滿足很簡單的條件扯饶,同時也是你的電腦無法求解的。為什么你的電腦從未遇上這樣的困境呢池颈?很簡單尾序,你一開始就從未把這樣的方程輸給計算機,甚至從來都沒有想到要解這種方程躯砰。和圍棋中那些從未用過的棋局是一樣的每币。


這件事同時還可以說明一個問題,那就是現(xiàn)實條件有時候可以起到“過濾器”的作用琢歇,將會造成過高難度的情形從一開始就排除掉兰怠。這個結(jié)論不但適用于計算機,同時也可能對人類的其他理論工作有所啟迪李茫。

此前《自然》試圖搞個大新聞:哥德爾不完備性會導(dǎo)致理論物理的無解難題(要是這居然是對的揭保,那真真是極神奇的),這條新聞掀起的風(fēng)波還不小涌矢,一時唬住了好些對計算理論所知不多的人掖举。然而,從原始論文可以查出娜庇,他們其實證明的是一類能譜問題的算法不可解性塔次,其證明方法是將其歸約為量子圖靈機的停機問題。

由于停機定理可以從哥德爾不完備性定理推出(這點先前的文章已有寫明)名秀,將它說成是哥德爾不完備性的后果并不為錯励负。但是認(rèn)為量子力學(xué)中的不確定性跟這個有關(guān)系就是大錯了,而且這結(jié)果也不是新的匕得。圣塔菲研究所的C.Moore遠(yuǎn)在這之前就曾經(jīng)構(gòu)造出經(jīng)典系統(tǒng)中的算法不可解問題继榆,方法也是將其歸約為停機問題巾表。顯然,這個構(gòu)造過程與量子效應(yīng)根本沒有關(guān)系略吨,得到的結(jié)果卻是同樣難的集币。

物理學(xué)處理的是現(xiàn)實中的具體情形,而非抽象世界中的一般情形翠忠【瞎叮基于和上文類似的思路,我們馬上就知道:這些不可解問題并不意味著物理問題會變得無解秽之,就像停機問題不可解不能證明強AI不可實現(xiàn)一樣当娱。相反,它們可能意味著一大類符合既有理論的系統(tǒng)在現(xiàn)實中其實是很少甚至不會出現(xiàn)的考榨。正如絕大部分的合法棋局其實在現(xiàn)實中不會出現(xiàn)一般跨细。

如果這個”可能“是真的,我們能做什么呢河质?或許我們可以找出這些系統(tǒng)出現(xiàn)概率低下的深層原因冀惭,據(jù)此改進我們的理論,側(cè)重于可能性更大的情形愤诱,做出更加準(zhǔn)確的預(yù)言云头。所有棋局無法被窮盡捐友,所以成功的算法不考慮所有棋局淫半,甚至也不考慮大多數(shù)棋局。

宇宙學(xué)中有個爭議性極大的論斷叫人擇原理(Anthropic principle)匣砖。其名字中的Anthropic意即”人類的“科吭,它的內(nèi)涵是:解釋物理學(xué)普適常數(shù)乃至一般的自然規(guī)律時必須將人類的存在納入考量,因為如果沒有人類存在猴鲫,就不會有觀察者用智慧對這些問題進行思考对人。筆者對這一原理本身不予置評,但需要指出的是:其他的理由也可以說明現(xiàn)實問題可能已經(jīng)被“人擇”過了拂共。

如果一種可設(shè)想的情況的難度對人類而言非常巨大牺弄,且可以證明其會嚴(yán)重影響人類的智能活動,則它在現(xiàn)實中是很罕見的宜狐。

當(dāng)然势告,這到底是背后某些更深刻的原因造成的,還是我們的世界偶然地就是這樣特殊抚恒,就沒有定論了咱台。

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