前两天,英特尔搞了个大新闻,吓得 Geek 君虎躯一震——竟然花了 3.5 亿美元收购了一家只有 48 个员工的初创公司 Nervana System,这是一家研究人工智能的初创公司,专攻深度学习领域。
相信大家也都和 Geek 君一样,知道「人工智能」是一件了不起的事业,未来肯定会改变我们的生活,但是又一脸懵逼,人工智能究竟是什么呢?机器学习又到底在学些什么?
全球最大的工程软件公司欧特克(Autodesk)的首席技术官 Jeff Kowalski 研究「机器学习」多年,知道 Geek 君的烦恼之后,决定给 Geek 君好好上一课(Geek 君才不会告诉你们这是 Jeff 同学的投稿呢):
「机器学习」到底是怎么一回事?
「机器学习」如何改善我们的工作生活?
▲欧特克 CTO Jeff Kowalski
机器学习是如何演进的?
计算机游戏先驱 Arthur Samuel 曾这样定义「机器学习」:
一个让计算机具备学习能力但不对它明确编程的研究领域。
六十年前,一名程序员教会了一台机器如何在「井字棋」中战胜人类。从那时起,计算机就变得越来越智能。1997 年,人工智能「深蓝」在国际象棋比赛中战胜了世界冠军卡斯帕罗夫。尽管这让所有人都为之震惊,但「深蓝」依靠的大多是强力计算。
▲1997 年,卡斯特罗与「深蓝」的世纪之战
2011 年,在智力竞赛节目《危险边缘》中,Big Blue 的后代计算机「沃森」(Watson)用推理能力击败了人类对手。而就在前不久,AlphaGo 战胜了李世石。要知道,围棋是全世界最复杂的游戏,它的走法千变万化,甚至比宇宙中存在的原子还多。
通过开发一种类似直觉的东西,AlphaGo 有能力得以战胜人类对手。正因为开发出了 AlphaGo 的这种特性后,有时就连程序员也不明白 AlphaGo 做某件事的原因。
▲2016 年,AlphaGo 战胜李世石
在过去 60 年的历程里,某些事情正在呈指数式发展:在不到一个人一生的时间里,计算机经历了从学习儿童游戏,到掌握被认定为战略思想之极致的游戏。
其中一个例子就是 雅达利(Atari)的电子游戏「打砖块」——经过整夜的数百万次游戏训练后,DeepMind 的人工智能只看比分和控制者输入的信息,就学会了战胜人类玩家的方法。
因此,它的自学速度远比人类可以教授的速度快,而且还可以快速将新得到的知识传播给其他计算机。换句话说,你擅长玩打砖块,但并不能让你的朋友也擅长玩。而一旦一台计算机掌握了打砖块的玩法,那么与之互联的其他计算机也就掌握了相应技巧。
▲打砖块游戏
机器学习的快速发展将如何促进行业发展?
首先,机器学习将会促进衍生式设计发展。
以四轴飞行器的设计为例:设计师希望飞行器有良好的飞行表现,同时还能承受有效载荷,也就是说,要减轻飞机底盘的重量、减少飞行器的空气阻力。
把这些限制条件输入计算机之后,计算机就会去探索每一种可能的解决方案,并得出设计者意想不到的一些设计想法。计算机无需具备人类的绘图能力就可以完全自主地创造这些想法。
▲输入限制条件之后,计算机将会根据需求设计出符合要求的产品
目前,欧特克已经把这项技术运用到了与空客的合作中,帮助空客重新构思和设计全新的机舱隔离结构。全新的隔离结构重量减半,但比原装的隔离结构更结实坚固。今年晚些时候,3D 打印的全新隔离结构将会应用在空客 A320 的飞机上。
▲计算机根据条件设计出合适的机舱隔离结构
▲利用 3D 打印技术将计算机的设计运用到现实生活中
同时,机器学习还将会推动机器人技术的发展。举个例子,欧特克与艺术家 Joris Laarman 及其 MX3D 团队借助衍生式设计和机器人技术,设计并打印出了世界上首座机器人自主制造的桥梁。今年夏天,团队将会按下按钮,然后机器人将不受人工干预地打印出这座桥梁。该桥梁为不锈钢材质,将横跨阿姆斯特丹的一条运河。
▲让机器人自主搭建桥梁也不再是天方夜谭
机器学习如何影响传感器和物联网的发展进程?
为了探索出更加先进的物联网,欧特克与设计和制造研究集团 Hack Rod 以及电影制片厂 Bandito Brothers 合作,打造了一辆具有神经系统的疯狂赛车。合作团队在一辆传统赛车上配备了好几十个传感器,然后让一名世界级赛车手在沙漠中驾驶这辆赛车,直至赛车达到极限。
运用新的神经系统,这辆赛车记录了它在那次驾驶中的所有数据,包括受到的作用力。然后,团队收集了这些实时数据,准确地说,是数十亿数据点,并把这些数据接入了我们的衍生式设计工具——Project Dreamcatcher。
▲利用赛车驾驶的极限数据,计算机可以设计出人类想不到的结构
最终的设计成果是一块人类不可自行设计出的终极版底盘,但借助衍生式设计、先进的机器人技术和上述的数字神经系统,底盘设计得以最终呈现。
未来,随着机器学习的不断演进,它会留意设计师对它提出的设计方案有什么反应,并把设计师未说明的偏好纳入设计过程中,以此促进衍生式设计的发展。
▲电影《机械姬》就是讲了一个机器人观察人类、学习人类最终欺骗人类获得自由的故事
机器学习还将赋予机器人独立完成任务的能力,而不用依靠设计师给出明确指令。此外,机器学习将使用机器人全新数字神经系统(又称物联网)中的信息,来智能地感知现实世界并对现实世界做出反应。
不久之前,设计师还在使用计算机来解决左脑逻辑问题。但现在,计算机正开始进入人类创意领域。例如,一旦计算机了解了椅子的实质,它们就能帮助人们更好地设计椅子,因为设计师和计算机之间存在着一种共有意图,这种共有意图让计算机成为了人类出色的创意伙伴。
那么,如果计算机可以像人类一样自主地产生洞察并进行创意飞跃,世界将会变成什么样?
设计师在创意过程中的作用将会发生极大的变化,未来,设计师更像是为计算机提供指导和经验的导师。
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