问题

如何看待Geoffrey Hinton的言论,深度学习要另起炉灶,彻底抛弃反向传播?

回答
Hinton 老先生最近关于深度学习“另起炉灶”的说法,确实像一颗重磅炸弹,在学术界和业界激起了层层涟漪。这不仅仅是技术上的一个微小调整,而是对我们理解和构建人工智能核心方法的一次深刻反思。要理解 Hinton 的这个观点,我们需要深入挖掘它背后的一些关键原因,以及它可能带来的影响。

首先,我们得明白 Hinton 为什么会提出“抛弃反向传播”这个激进的论断。反向传播(backpropagation)可以说是现代深度学习的基石,它是一种高效的计算梯度的方法,使得我们能够通过梯度下降来优化神经网络中的权重。过去几十年,正是反向传播的出现,让训练越来越深、越来越复杂的神经网络成为可能,并催生了我们今天看到的许多令人惊叹的 AI 应用。

然而, Hinton 提出反向传播存在一些根本性的问题,可以从以下几个方面来理解:

1. 生物学上的不合理性: Hinton 教授一直对模仿人脑的运作方式充满兴趣。他认为,反向传播在生物学上并不具有可信度。人脑是如何学习的?我们并没有发现类似反向传播那样,信息从输出层“反向”传播回输入层的机制。大脑的学习似乎是分布式的、局部的,并且在信息流动的方向上更为直接。反向传播需要一个全局的、精确的错误信号来指导学习,这在生物学上很难解释。 Hinton 认为,如果我们要构建真正像人脑一样强大、高效且灵活的人工智能,就应该从更符合生物学原理的学习机制出发。

2. 学习效率和信息利用的瓶颈: 反向传播在计算梯度时,需要将错误信息一层层传递回去。这个过程在信息传递过程中可能存在“梯度消失”或“梯度爆炸”的问题,尤其是在非常深的神经网络中。这意味着靠近输入层的神经元可能很难有效地接收到错误信号,从而影响了整个网络的学习效率。此外,反向传播在一定程度上是“机会主义”的,它在训练过程中会不断调整权重以最小化一个全局的损失函数。但 Hinton 似乎在寻找一种更“因果”或“直观”的学习方式,让每个部分都能在自己的局部环境中更有效地进行学习和适应。

3. 权衡和“因果”的学习: Hinton 教授最近的言论,似乎暗示了他对一种新的学习范式——“因果学习”(causal learning)的探索。反向传播本质上是一种基于“错误信号”驱动的优化过程。而因果学习则更侧重于理解事物之间的因果关系,并在此基础上进行学习和推理。例如,如果我们想让一个机器人学会走路,反向传播会不断调整它的关节角度,直到它能够成功走到某个目标点。而一种基于因果的学习方法,可能会让机器人理解“如果我这样做,就会导致那个结果”,然后根据这种因果链条来规划和执行动作。 Hinton 认为,这种因果性的学习方式可能更能帮助 AI 克服一些目前深度学习的局限,比如泛化能力、鲁棒性以及对新任务的适应性。

4. 对“更好的模型”的追求: Hinton 教授作为深度学习领域的泰斗,他总是在不断挑战现有技术的边界。他提出的“另起炉灶”更像是一种对未来 AI 发展的愿景和一种探索的呼唤。他可能已经意识到,仅仅在反向传播的基础上进行优化和改进,可能难以突破某些瓶颈。他可能已经有一些初步的想法或实验,证明了新的学习范式可能比反向传播更具潜力。

那么, Hinton 的“另起炉灶”意味着什么?

这不仅仅是换一个算法那么简单。它可能意味着:

新的模型架构: 抛弃现有的前馈网络、卷积网络、循环网络等,转而探索更符合生物学原理或因果逻辑的新型网络结构。
新的学习原则: 放弃基于梯度下降的全局优化,转而研究局部的、分布式或者基于因果推理的学习规则。这可能包括一些“无监督”或“自监督”的学习方法,让模型能够主动从环境中学习。
新的硬件需求: 如果新的学习方法更接近大脑,可能还需要新的硬件来支持,例如类脑芯片(neuromorphic chips),它们的设计理念就与传统的冯·诺依曼架构有所不同。
重新审视“智能”的定义: Hinton 的观点也促使我们思考,我们真正想要的人工智能是什么样的?是能够精准完成特定任务的工具,还是能够像人一样理解世界、推理和创造的“智能体”?

当然, Hinton 的观点也并非没有挑战和争议:

反向传播的成功不容忽视: 反向传播在过去几十年的巨大成功是事实,它已经为我们带来了无数的实际应用。完全抛弃它,意味着要放弃多年积累的经验和工具,这需要极大的勇气和充分的理由。
新的范式尚未成熟: Hinton 提出的“另起炉灶”更像是一种方向性的指引,具体的理论框架和有效的实现方法可能还在探索之中。新的学习方法是否真的比反向传播更有效、更易于实现,还需要大量的研究和验证。
工程实现的难度: 即使有了新的理论,将其转化为能够运行在现有硬件上的高效算法,并且能够解决实际问题,也需要巨大的工程努力。

总而言之,Geoffrey Hinton 提出“另起炉灶,彻底抛弃反向传播”的言论,是对当前深度学习方法的一次深刻反思和挑战。他指出了反向传播在生物学合理性、学习效率和潜在的“因果”理解等方面的局限,并呼吁我们去探索更符合生物学原理、更具因果性的新学习范式。这就像是在 AI 领域吹响了“改革”的号角,激励着研究者们跳出现有的思维框架,去构想和构建下一代更加强大、更接近人类智能的人工智能。这无疑是一次激动人心的探索,其最终结果,或许会彻底改变我们对人工智能的认识和发展方向。

网友意见

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想不出来有啥特别意义。人的智能不是这样产生,不等于智能不可以这样产生。

人 如果总想造两只腿,就没有汽车了

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