姚期智:下一代人工智能,突破口在理论

2017年09月16日 来源: 人民日报 浏览次数: 0

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15日播出的综艺节目《机智过人》里,有一个身影的登场,让不少观众惊喜而又惊讶。那就是姚期智。

毕竟,这个名字,带着太过耀眼的光环:

世界著名计算机科学家,图灵奖创立以来唯一一位亚裔获奖者,世界现代密码学的奠基人之一。

而这个名字被更多人所熟知,是在13年前。

那一年,姚期智毅然辞去普林斯顿的终身教职,到清华大学全职任教。他的离去,震动了美国社会;他的回归,激动了中国莘莘学子之心。

姚期智1946年出生于上海,幼年随父母移居台湾,大半辈子生活在美国,曾在麻省理工学院、斯坦福大学、加州大学伯克利分校等多所世界顶级名校任教。

11岁,杨振宁和李政道获诺贝尔物理奖的消息,在他幼小的心灵中埋下了种子。

21岁,他从台湾大学物理系毕业,赴美留学,5年后获得哈佛大学物理博士学位。然而,就在此时,他发现了自己的“真爱”——计算机理论,并从此将之作为自己终身的事业。

52岁,被选为美国科学院院士。

54岁,他获得了“计算机领域的诺贝尔奖”——图灵奖。

58岁,年近花甲,他决定“落叶归根”,为自己祖国和同胞多尽些力。辞了教职,卖了房子,不给自己留一丝牵挂。

年过半百的人生,再度重新出发。他说,这是他“一生中感到最有意义的工作”。

那时,在他所研究的算法和复杂性领域,中国学术界还几乎是一片空白。

回国后,他做的第一件事就是创办了本科生的“软件科学实验班”,又被称为“姚班”,誓言要培养“具有国际水平的一流计算机人才”。他一手建立了清华大学交叉信息学院,致力于信息科学与其他学科特别是物理、数学、生命科学的交叉研究。像一面旗帜,他为学院吸引来一个囊括了全球顶尖计算机科学家的讲席教授组。

如今,姚班的学生已扬名海外,世界一流的大学、科研机构和行业顶尖的科技公司里,到处活跃着他们的身影。另一位图灵奖获得者John Hopcroft评价说:“姚班有世界最优秀的本科生和最优秀的本科教育。”

这样一位可敬的学者,为何会出现在一档综艺节目中?回国13年来,他的研究有什么新进展?他当初的期许和诺言,是否已经实现?

带着这些疑问,我们来到清华,来到了姚智期的面前。

节目中的姚期智

“这些项目,可以变成大学里的一门课”

人物工作室:

回国以来,您一直很少在媒体上露面,这次参加《机智过人》,是什么打动了您?

姚期智:

我希望能够让更多的中国民众、尤其是年轻学子,对人工智能的科学内涵和未来的机遇有比较深入的认识。

今后的二、三十年,人工智能一定会在科学界、产业界产生极大的影响。在过去的十多年里,人工智能有很大的进展,中国也有非常出色的产业,在应用方面已经基本追上了世界水平。但是我们不能松懈。过去十年产业革新所产生的红利,迟早会消失。在下一波人工智能的浪潮中,我希望中国能够取得一些原创性的、有知识产权的成果。

《机智过人》这样的节目,可以帮助人们了解人工智能。中央电视台和中国科学院,可以说代表着各自行业的最高水准,他们的合作能产生最好的效果。因此,我很乐意参加节目录制,为科普出一份力。

人物工作室:

除了《机智过人》,今年还有一些其他人工智能的综艺节目,比如湖南台的《我是未来》,而一些传统综艺节目如《最强大脑》《一站到底》也引入了人机PK的元素。而在此之前,科技新进展还没有引起过类似的电视节目内容的新浪潮。您如何看待这种科技与娱乐的结合?

姚期智:

国内国外的综艺节目我都看过一些。我认为,《机智过人》最不一样的地方在于,它是一个比较严肃的节目。在娱乐性之外,有着很高的科技含量。

在这个系列里,比较完整地包含了人工智能应用的方方面面——既有一些已经发展得相当成熟的技术,比如说人脸识别;也有一些刚刚起步的技术,比如让机器写诗。每个项目基本上都代表了某一块技术领域。我甚至觉得可以把这些项目扩展开来,变成大学里的一门课。

这个节目相当有创新性,可能比国外做得更好。美国也有一些科普节目,但是没有以综艺这种方式来呈现的。

姚期智在采访现场

“什么样的东西算是有‘智能’,这是一个无解的哲学问题”

人物工作室:

作为图灵奖的得主之一,您认同图灵测试的标准吗?人类是否应该通过和自己对世界认知的相似度,来分辨一种事物是否拥有智能?

姚期智:

什么东西能够算是有智能,我觉得这是一个无解的哲学问题,是没有办法像科学分析那样有一个框架和用量化的方法去讨论的。所以,从实用的角度来讲,图灵测试是非常了不起的,它让哲学所讨论的“一根针尖上能有多少个天使跳舞”这类事情有了一个客观标准,以便于人们的实际操作。

当然,我们应该适当调高图灵测试的标准——不用太高,就定在我们的下一个目标。这些测试也会让我们对自身有更多了解,有很多我们本以为属于人类的智能,在我看来是一个幻觉。比如AlphaGo,已经开始涉足德州扑克了,我们觉得玩扑克的高手是需要掌握对方的情绪、心理的,但机器完全不跟你讲这一套,它看到某一个现象就来进攻。所以我想,“智能”这件事情非常微妙,机器的智能和人的智能也许真的不一样。

人物工作室:

对于人工智能,大众的态度通常分为两派,一派是强调人工智能的危险性,小到失业,大到社会伦理问题,甚至会造成人类文明的灾难性毁灭。另外一派强调人工智能带来的好处,认为威胁是不存在的,或者存在但可以解决。还有一些人则不相信我们能够创造出真正的人工“智能”,您是怎么看待这个问题的呢?

姚期智:

最后一种想法,我觉得太悲观了。

至于前面这两种看法都有一定的道理,但我认为人工智能既然已经诞生,人们是无法禁止对它进行继续研究的。工具都有两面性,可以用来做好事,也可以用来做坏事。如果大家都不去研究,一旦这种技术落到坏人手上,由他们进行了深入发展,后果会非常严重。所以要防止科学知识变成危险品,最佳的方法就是我们用最好的技术来掌控它,并经过社会、国家的讨论,达成共识,进行立法。

怎么样才能达到“强人工智能”?突破口在理论

人物工作室:

目前人工智能还属于“弱人工智能”的阶段,您认为我们实现“强人工智能”的突破口在哪儿?是在人工智能三个核心技术——算法、数据、计算能力中的某一个领域吗?

姚期智:

我认为“强人工智能”指的是:这个人工智能不仅能解决一个比较单一、特定的工作问题,还能接近人类的思考、推理方式。从图灵开始,这一可能性被提出来已经有五六十年了。刚开始大家非常乐观,但是慢慢发现做到“强人工智能”是非常难的,于是开始朝“弱人工智能”的方向发展。

现在,“弱人工智能”已经可以做到许多在普通人看起来非常接近于“强人工智能”的事——比如打败围棋冠军。但如果仔细看,这些事情都是完全不具备推理能力和跨领域想象力的。怎么样才能达到“强人工智能”?我认为真正的突破口就是理论。

过去这十年,算法、数据、计算能力都发展到了一个相当惊人的地步。处理大数据的能力,还有深度学习所带来的算法,正好结合起来,使人工智能突破了以前的瓶颈,并慢慢应用于更多领域,如金融科技、医学诊断。在这些领域,这股人工智能的热潮还在不断产生科学和经济效益,至少还要过一阵子,它的红利才真正会到达尽头。

至于下一波浪潮会发生在这三个核心技术的哪一部分?我觉得一定是算法。因为数据量和计算能力到达一个差不多的极限后,就产生了局限。而现在的算法还有很大的提升空间,和人类大脑的“算法”比起来,它还很粗糙。人类自身一定还有一些算法需要被发现。

人物工作室:

在您看来,中国人工智能未来需要努力的方向是什么?

姚期智:

中国的人工智能发展有两个短板:第一是系统,我们的硬件做得不错,有超级计算机,但是计算机系统一向是弱项;第二就是理论,这在国外学界已经很热了,有非常深厚的积累,相比之下中国至今仍有相当大的差距。

此前,计算机在中国几乎完全被认为是一个工程学科,计算机理论是不太被注意的。这主要跟时代背景有关。中国在改革开放以后,最迫切的事情是先让国家富强起来,对于“实用”特别重视。比如人工智能基本上是一种实验科学,我们的年轻人学习实用技术是很擅长的,因此中国在这方面很快就赶上来了。

然而,如果想让计算机科技全面发展,工程和理论都必须兼顾。下一代人工智能的理论一旦产生,将是一件巨大的事,比Alpha Go还要惊人。我希望在力所能及的范围内把这件事情真正推动起来。

给姚班授课

“中国的学生不缺乏创造力,缺乏创造力是他周围的环境”

人物工作室:

当年是什么动机促使您回国?回来之后,对环境的改变有不适应吗?回顾这十多年走过的路,您最大的感受是什么?

姚期智:

2002年,我曾经和中国的计算机专家学者在南京、上海、北京交流讨论,留下了非常深的印象。那年下半年,清华大学联络我,希望我能够带领一个讲席教授组。我答应了,从国外邀请了十位计算机的专家,花一些时间在清华指导研究生。这就是初步接触。后来,清华的校领导邀请我回国工作。中国对于创建世界一流大学有迫切的理想,我觉得自己在这方面有相当多的经验,应该能做出一定的贡献。

那时,清华大学还特别请了杨振宁先生来邀请我跟他会面。能见到一向都非常仰慕的杨先生,我非常兴奋。我的朋友、家人也非常支持,尤其是我的爱人,她觉得这是一个非常有意义的工作。所以,我回到清华,好像是顺理成章的事情。

我跟我爱人都是做科研的,对事业非常专注,对于居住环境的改变不太在意。而且我是在中国出生的,对于自己是中国人这个认识从来没有变过,所以没什么不适应的。

现在回头想来,当初的决定非常正确。在教育方面,我们用十多年的时间打造出了一个世界知名的本科精英班。在科研方面也有很大的进展,比如,使中国成为了拥有世界最先进的量子计算机实验室的国家之一。

人物工作室:

“姚班”创建已经多年,您当初的目标实现了多少?目前从姚班走出的学生有多少人?留在科研领域的人有多少?您认为对于他们来说,哪一个方向才是最理想的方向?

姚期智:

办“姚班”这件事,如果在美国会有非常多阻力。一所大学发展出一套成熟的运行模式后,革新就特别困难,越好的大学越是如此。而在中国,却给我带来了两个惊喜。

第一个惊喜就是建立的速度。我当时只是觉得这件事情进行得挺顺利,后来才知道校方花了很多的力气去协调。

第二个惊喜是,我知道清华学生非常优秀,不过我想这个优秀也有个限度,但是我后来发现学生优秀得出乎我的想象。举个例子,有两个姚班的学生现在在普林斯顿大学,前些时候他们的教授碰到我,说“你们的学生质量太好了,比我还聪明”——要知道,这位教授是在印度人里的NO.1,他讲话从不会夸张。

这十几年,“姚班”毕业了差不多320个学生。其中90%是继续深造,还有10%要么自己创业,要么在一些非常著名的科技公司工作,像谷歌、facebook。大家对于“姚班”有个误解,以为我们是专门做理论的训练,其实并不是这样。只不过我们觉得有了深厚的理论基础,将来在任何行业都是有优势的。我们会让学生多接触跨领域的科目。我告诉学生,你们在大学唯一的任务,就是要发现你们最擅长的是什么,最感兴趣的是哪一个方向。

“姚班”已经完全实现目标了,甚至“超标”了。我觉得我们的学生比国外的学生更好。中国的学生不缺乏创造力,缺乏创造力是他周围的环境。当大学里充满了思想活泼有创造力的教授,学生自然就会变得像他们一样。这是这一代青年教师、资深教授和学校领导的责任。不管是文化还是别的什么,都不是我们可以拿来作为中国科技发展不足的借口。

人物工作室:

您觉得中国的学术环境跟国外相比,最大的优势和最主要的不足是什么?

姚期智:

我先讲讲为什么美国最好的大学会那么优秀。因为任教的都是严格标准要求下的最有创造力的老师,收的学生一般也都非常不错。他们朝夕相处,学到的不仅仅是课本上呆板的知识,老师的思维方式是一个年轻科学家成长中非常宝贵的养分。好的大学里面应该充满了第一流的人才,而且这些人彼此之间需要有交流联络,比如,不同学科领域的人在一起吃个午饭,谈谈各自最近做的事,都会增加很多合作机会,碰撞出新点子。学生也会受到耳濡目染。

中国的大学,优秀人才的密度还达不到这样的程度,但我们应该往这个方向努力,要敢于搞精英教育。我们交叉信息学院就在创造这样一个环境。

“绝不能让自己从科研第一线下来”

人物工作室:

您刚才提到,交叉信息学院已经拥有了最先进的量子计算机实验室,能介绍一下量子计算机领域的进展吗?

姚期智:

过去20年里,科学家在理论上已经非常清楚量子计算机应该长什么样子、运作原理是什么了。现在我们正努力把设计变成现实。一旦成功,它会带来翻天覆地的变化。比如说破解密码就是大家熟知的例子。

更重要的是,量子计算机的出现能够解决很多科学上的问题。比如,要了解一个大分子结构,目前主要靠实验,无法进行理论计算。有了量子计算机,基本上就可以破解物质的结构。另外,将来制造一些新型材料、新的药物,也需要量子计算机解决量子方程式。

人物工作室:

回国之后,您承担了较重的教学任务和行政事务,这是否影响了您做科研?您最近的研究方向是什么?

姚期智:

还好。我一向认为,即使在办学中要承担行政工作,也绝不能让自己从科研第一线下来。因为只有自己在第一线做出了出色的工作,才能给其他年轻教授提供一个标准。况且,离开研究岗位后感觉会不一样,对事情的判断也会发生偏差。

近年来,我进入了一个新的领域:计算经济学,研究的是一种博弈拍卖理论。如果你看我过去所做的事情,会发现我做过很多不同领域的研究,每个领域都是在做出了两三篇重要论文后,就换到一个新的领域。这是我喜欢的科研方式。

现在,我的方向是人工智能理论。你们可以等等看,看两三年以后,我能不能对大家有所交代。