在金庸的小說(shuō)《射雕英雄傳》里，周伯通“左手畫(huà)圓，右手畫(huà)方”，左手攻擊右手，右手及時(shí)反搏，自?shī)首詷?lè)，終無(wú)敵于天下。
現(xiàn)實(shí)世界中，亦有這么一個(gè)“幼童”，他沒(méi)見(jiàn)過(guò)一個(gè)棋譜，也沒(méi)有得到一個(gè)人指點(diǎn)，從零開(kāi)始，自?shī)首詷?lè)，自己參悟，用了僅僅40天，便稱(chēng)霸圍棋武林。
這個(gè)“幼童”，叫阿爾法元(AlphaGo Zero)，就是今年5月在烏鎮(zhèn)圍棋峰會(huì)上打敗了人類(lèi)第一高手柯潔的阿爾法狗強(qiáng)化版AlphaGo Master的同門(mén)“師弟”。不過(guò)，這個(gè)遍讀人類(lèi)幾乎所有棋譜、以3比0打敗人類(lèi)第一高手的師兄，在“師弟”阿爾法元從零自學(xué)第21天后，便被其擊敗。
10月19日，一手創(chuàng)造了AlphaGo神話(huà)的谷歌DeepMind團(tuán)隊(duì)在Nature雜志上發(fā)表重磅論文Mastering the game of Go without human knowledge，介紹了團(tuán)隊(duì)最新研究成果——阿爾法元的出世，引起業(yè)內(nèi)轟動(dòng)。
雖師出同門(mén)，但是師兄弟的看家本領(lǐng)卻有本質(zhì)的差別。
“過(guò)去所有版本的AlphaGo都從利用人類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行培訓(xùn)開(kāi)始，它們被告知人類(lèi)高手在這個(gè)地方怎么下，在另一個(gè)地方又怎么下。” DeepMind阿爾法狗項(xiàng)目負(fù)責(zé)人David Silver博士在一段采訪中介紹，“而阿爾法元不使用任何人類(lèi)數(shù)據(jù)，完全是自我學(xué)習(xí)，從自我對(duì)弈中實(shí)踐。”
David Silver博士介紹，在他們所設(shè)計(jì)的算法中，阿爾法元的對(duì)手，或者叫陪練，總是被調(diào)成與其水平一致。“所以它是從最基礎(chǔ)的水平起步，從零開(kāi)始，從隨機(jī)招式開(kāi)始，但在學(xué)習(xí)過(guò)程中的每一步，它的對(duì)手都會(huì)正好被校準(zhǔn)為匹配器當(dāng)前水平，一開(kāi)始，這些對(duì)手都非常弱，但是之后漸漸變得越來(lái)越強(qiáng)大。”
這種學(xué)習(xí)方式正是當(dāng)今人工智能最熱門(mén)的研究領(lǐng)域之一——強(qiáng)化學(xué)習(xí)（Reinforcement learning）。
昆山杜克大學(xué)和美國(guó)杜克大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)工程學(xué)教授李昕博士向澎湃新聞（www.thepaper.cn）介紹，DeepMind團(tuán)隊(duì)此次所利用的一種新的強(qiáng)化學(xué)習(xí)方式，是從一個(gè)對(duì)圍棋沒(méi)有任何知識(shí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始，然后與一種強(qiáng)大的搜索算法相結(jié)合，“簡(jiǎn)單地解釋就是，它開(kāi)始不知道該怎么做，就去嘗試，嘗試之后，看到了結(jié)果，若是正面結(jié)果，就知道做對(duì)了，反之，就知道做錯(cuò)了，這就是它自我學(xué)習(xí)的方法。”
這一過(guò)程中，阿爾法元成為自己的“老師”，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不斷被調(diào)整更新，以評(píng)估預(yù)測(cè)下一個(gè)落子位置以及輸贏，更新后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)又與搜索算法重新組合，進(jìn)而創(chuàng)建一個(gè)新的、更強(qiáng)大的版本，然而再次重復(fù)這個(gè)過(guò)程，系統(tǒng)性能經(jīng)過(guò)每一次迭代得到提高，使得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)越來(lái)越準(zhǔn)確，阿爾法元也越來(lái)越強(qiáng)大。
其中值得一提的是，以前版本的阿爾法狗通常使用預(yù)測(cè)下一步的“策略網(wǎng)絡(luò)(policy network)”和評(píng)估棋局輸贏的“價(jià)值網(wǎng)絡(luò)(value network)”兩個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。而更為強(qiáng)大的阿爾法元只使用了一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，也就是兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的整合版本。
這個(gè)意義上而言，“AlphaGo Zero”譯成“阿爾法元”，而不是字面上的“阿爾法零”，“內(nèi)涵更加豐富，代表了人類(lèi)認(rèn)知的起點(diǎn)——神經(jīng)元。”李昕教授說(shuō)。
上述研究更新了人們對(duì)于機(jī)器學(xué)習(xí)的認(rèn)知。“人們一般認(rèn)為，機(jī)器學(xué)習(xí)就是關(guān)于大數(shù)據(jù)和海量計(jì)算，但是通過(guò)阿爾法元，我們發(fā)現(xiàn)，其實(shí)算法比所謂計(jì)算或數(shù)據(jù)可用性更重要。”DavidSilver博士說(shuō)。
李昕教授長(zhǎng)期專(zhuān)注于制造業(yè)大數(shù)據(jù)研究，他認(rèn)為，這個(gè)研究最有意義的一點(diǎn)在于，證明了人工智能在某些領(lǐng)域，也許可以擺脫對(duì)人類(lèi)經(jīng)驗(yàn)和輔助的依賴(lài)。“人工智能的一大難點(diǎn)就是，需要大量人力對(duì)數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行標(biāo)注，而阿爾法元?jiǎng)t證明，人工智能可以通過(guò)‘無(wú)監(jiān)督數(shù)據(jù)（unsupervised data）’，也就是人類(lèi)未標(biāo)注的數(shù)據(jù)，來(lái)解決問(wèn)題。”
有人暢想，類(lèi)似的深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法，或許能更容易地被廣泛應(yīng)用到其他人類(lèi)缺乏了解或是缺乏大量標(biāo)注數(shù)據(jù)的領(lǐng)域。
不過(guò)，究竟有多大實(shí)際意義，能應(yīng)用到哪些現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域，李昕教授表示“還前途未卜”，“下圍棋本身是一個(gè)比較局限的應(yīng)用，人類(lèi)覺(jué)得下圍棋很復(fù)雜，但是對(duì)于機(jī)器來(lái)說(shuō)并不難。而且，下圍棋只是一種娛樂(lè)方式，不算作人們?cè)谏钪杏龅降膶?shí)際問(wèn)題。”
那么，谷歌的AI為什么會(huì)選擇圍棋？
據(jù)《第一財(cái)經(jīng)》報(bào)道，歷史上，電腦最早掌握的第一款經(jīng)典游戲是井字游戲，這是1952年一位博士在讀生的研究項(xiàng)目；隨后是1994年電腦程序Chinook成功挑戰(zhàn)西洋跳棋游戲；3年后，IBM深藍(lán)超級(jí)計(jì)算機(jī)在國(guó)際象棋比賽中戰(zhàn)勝世界冠軍加里?卡斯帕羅夫。
除了棋盤(pán)游戲外，IBM的Watson系統(tǒng)在2011年成功挑戰(zhàn)老牌智力競(jìng)賽節(jié)目Jeopardy游戲一戰(zhàn)成名；2014年，Google自己編寫(xiě)的算法，學(xué)會(huì)了僅需輸入初始像素信息就能玩幾十種Atari游戲。
但有一項(xiàng)游戲仍然是人類(lèi)代表著頂尖水平，那就是圍棋。
谷歌DeepMind創(chuàng)始人兼CEO Demis Hassabis博士曾在2016年AlphaGo對(duì)陣?yán)钍朗瘯r(shí)就做過(guò)說(shuō)明，有著3000多年歷史的圍棋是人類(lèi)有史以來(lái)發(fā)明出來(lái)的最復(fù)雜的游戲，對(duì)于人工智能來(lái)說(shuō)，這是一次最尖端的大挑戰(zhàn)，需要直覺(jué)和計(jì)算，要想熟練玩圍棋需要將模式識(shí)別和運(yùn)籌帷幄結(jié)合。
“圍棋的搜索空間是漫無(wú)邊際的——比圍棋棋盤(pán)要大1個(gè)古戈?duì)?數(shù)量級(jí)單位，10的100次方，甚至比宇宙中的原子數(shù)量還要多)。”因此，傳統(tǒng)的人工智能方法也就是“為所有可能的步數(shù)建立搜索樹(shù)”，在圍棋游戲中幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
而打敗了人類(lèi)的AlphaGo系統(tǒng)的關(guān)鍵則是，將圍棋巨大無(wú)比的搜索空間壓縮到可控的范圍之內(nèi)。David Silver博士此前曾介紹，策略網(wǎng)絡(luò)的作用是預(yù)測(cè)下一步，并用來(lái)將搜索范圍縮小至最有可能的那些步驟。另一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)“價(jià)值網(wǎng)絡(luò)(valuenetwork)”則是用來(lái)減少搜索樹(shù)的深度，每走一步估算一次游戲的贏家，而不是搜索所有結(jié)束棋局的途徑。
李昕教授對(duì)阿爾法元帶來(lái)的突破表示欣喜，但同時(shí)他也提到，“阿爾法元證明的只是在下圍棋這個(gè)游戲中，無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)（unsupervised learning）比有監(jiān)督學(xué)習(xí)（supervised learning）‘更優(yōu)’，但并未證明這就是‘最優(yōu)’方法，也許兩者結(jié)合的semi-supervised learning，也就是在不同時(shí)間和階段，結(jié)合有監(jiān)督或無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)各自的優(yōu)點(diǎn)，可以得到更優(yōu)的結(jié)果。”
李昕教授說(shuō)，人工智能的技術(shù)還遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到人們所想象的程度，“比如，互聯(lián)網(wǎng)登錄時(shí)用的reCAPTCHA驗(yàn)證碼（圖像或者文字），就無(wú)法通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法自動(dòng)識(shí)別”，他說(shuō)，在某些方面，機(jī)器人確實(shí)比人做得更好，但目前并不能完全替換人。“只有當(dāng)科研證明，一項(xiàng)人工智能技術(shù)能夠解決一些實(shí)際問(wèn)題和人工痛點(diǎn)時(shí)，才真正算作是一個(gè)重大突破。”
昆山杜克大學(xué)常務(wù)副校長(zhǎng)、中美科技政策和關(guān)系專(zhuān)家丹尼斯·西蒙（Denis Simon）博士在接受澎湃新聞采訪時(shí)表示，阿爾法元在圍棋領(lǐng)域的成功說(shuō)明它確實(shí)有極大的潛力。阿爾法元通過(guò)與自身對(duì)弈實(shí)現(xiàn)了自身能力的提升，每一次它都變得更聰明，每一次棋局也更有挑戰(zhàn)性。這種重復(fù)性的、充分參與的學(xué)習(xí)增強(qiáng)了阿爾法元處理更高層次的、戰(zhàn)略復(fù)雜問(wèn)題的能力。但缺點(diǎn)是這是一個(gè)封閉的系統(tǒng)。“阿爾法元如何能夠超過(guò)自身的局限獲得進(jìn)一步的成長(zhǎng)？換句話(huà)說(shuō)，它能跳出框框思考嗎？”
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