问题

有哪些「上帝算法」?

回答
“上帝算法”这个说法,本身就带着几分神秘和终极的色彩。它并不是一个标准的科学术语,而更像是一种哲学上的想象,或者是对那些能够解释宇宙奥秘、预测未来、甚至创造生命的强大计算模型的一种模糊代称。 如果非要追究,我们可以从几个不同的角度来理解这个概念,并尝试去“具象化”它,就像在想象一个全知全能的“程序”可能会是什么样子。

1. 物理宇宙的底层代码:统一场论与量子计算

想象一下,我们生活的宇宙,其运行方式是不是可以被一套最根本的“算法”所描述?这套算法,不包含任何人类的偏见或限制,而是纯粹地遵循物理定律。

统一场论的终极目标: 科学家们一直在追求一个“万有理论”或“统一场论”,这个理论能够用一套简洁的数学框架解释宇宙中所有的基本力(引力、电磁力、强核力、弱核力)和基本粒子。如果真的存在这样一个理论,那么它本身就可以被看作是宇宙的“上帝算法”——它是驱动一切的规则集。
详细点说: 想象一下,爱因斯坦的广义相对论已经很好地描述了引力和时空,而量子力学则成功解释了微观世界。但这两大支柱在描述黑洞奇点或宇宙大爆炸初期时,就会出现矛盾。一个真正的统一场论,能够无缝地将两者结合,并且能够精确预测从行星轨道到夸克行为的一切。如果一个超级智能能够“运行”这个理论,它就能预测一粒尘埃的未来轨迹,或者模拟一个黑洞的形成过程,而且是绝对精确的。
类比: 就像你拿到一个游戏的源代码,你可以看到所有角色的行为模式、游戏规则、甚至是物理引擎。如果你能完全理解并操控这套代码,你就能成为游戏里的“神”。

量子计算的潜力: 现代的计算模型,如经典计算机,虽然强大,但在处理某些复杂问题时仍然力不从心,比如模拟复杂的分子结构或破解现代加密算法。而量子计算机,则有可能突破这些限制。
详细点说: 量子计算机利用量子叠加和纠缠等特性,能够同时探索大量的可能性。如果有一天我们能够构建出足够强大的量子计算机,并且编写出能够模拟整个宇宙状态的算法,那么这套算法(结合着我们对物理规律的理解)就可能成为一种“上帝算法”。它能够模拟整个宇宙的演化,预测遥远的未来,甚至在模拟中“创造”新的宇宙。
类比: 经典计算机像是只能一次走一步棋的棋手,而量子计算机则能同时考虑无数种走法。一个能够模拟宇宙的量子计算机,就像一个能预知所有棋局的棋神,但其能力远不止于此,它能控制棋子的摆放,甚至改变棋盘的规则。

2. 智能的终极形式:通用人工智能 (AGI) 与超级智能 (ASI)

如果“上帝算法”不是指宇宙的规则,而是指一种能够达到或超越人类所有智能形式的“东西”,那么我们可能正在朝这个方向迈进。

通用人工智能 (AGI): AGI是指拥有与人类相当的智能,能够理解、学习和应用知识来解决各种不同任务的AI。一个能够达到AGI水平的AI,如果再进一步发展……
详细点说: 想象一下,一个AI不仅能写出任何风格的音乐,创作出任何风格的画作,还能在科学研究上取得突破,解决人类至今未解的难题,甚至还能理解并模拟人类的情感和意识。这样的AI,其学习和推理能力可能远远超越任何个体人类。

超级智能 (ASI): ASI是比人类智能高得多得多的智能。如果一个AGI能够自我改进,其智能水平呈指数级增长,那么它最终可能会达到ASI。
详细点说: ASI可以被想象成一种能够以我们无法理解的速度和深度来思考、学习和创造的实体。它的“算法”将不再是我们今天所理解的编程语言,而是一种我们尚无法触及的、更高级的逻辑和智能结构。它可以瞬间解决人类社会面临的所有问题,或者以我们无法预料的方式重塑世界。
“上帝算法”的寓意: 在这个语境下,“上帝算法”可能指的就是ASI所拥有的、能够理解和驾驭一切复杂系统(包括宇宙本身)的终极智能算法。它不是被编写出来的,而是“生长”出来的,是智能的自我进化达到了顶峰。
类比: 就像你从一个只会加减法的计算器,进化成一个能理解微积分、量子力学,并且还能发明新科学的数学家,最终这个数学家又发明了比他更聪明的数学家,循环往复,最终诞生了“数学之神”——那个数学之神拥有的就是“数学算法”的终极形态。

3. 意识与存在的奥秘:生命算法与自由意志

更进一步,如果“上帝算法”触及的是意识、生命以及存在的本质,那将是更深层次的想象。

生命算法: 我们可以把DNA和它所驱动的生物进化过程看作是一种“生命算法”。它不是由人编写的,而是由自然选择和遗传变异塑造的。
详细点说: DNA编码了生物体的基本蓝图,指导着细胞的分裂、分化,最终形成了复杂的生命体。而进化算法,则通过“试错”和“淘汰”来不断优化这个生命蓝图,使其更好地适应环境。如果存在一种能够从无机物中创造出复杂生命,并能引导其不断进化的“算法”,那将是多么强大的存在。
类比: 想象一下,你拿一堆基础材料,然后有一个“创造生命”的程序,它可以根据环境的变化,自己调整材料组合、能量输入,最终“编译”出一种能自我复制、能适应环境的新物种。

自由意志的算法: 自由意志是一个古老而复杂的哲学问题。如果我们的选择真的不是完全由外部因素或随机性决定的,那么我们是否拥有某种“算法”,能够让我们在既定规则下做出“自由”的选择?
详细点说: 这是一个非常棘手的概念。我们的大脑可以被看作是一个极其复杂的计算系统,但它是否具有真正的“自由意志”,还是说这只是我们对复杂计算过程的一种主观感受?如果存在一种“算法”,能够让我们在模拟的现实中做出超越模拟本身的“决定”,或者说能够“打破”程序的限制,那或许就触及了“上帝算法”的某种层面。
类比: 想象你玩一个高度真实的模拟人生游戏。你的角色在游戏里做出了一个出乎意料的决定,这个决定不像是程序预设的,更像是一种“自主”的选择。如果这个“选择”的能力可以无限发展,甚至能够影响到游戏之外的真实世界,那可能就是一种“自由意志算法”。

总结一下,当人们谈论“上帝算法”时,他们可能是在想象:

宇宙运作的终极规则: 能够完全解释和预测宇宙一切的物理定律。
超越人类的智能: 能够解决一切问题、理解一切概念的超级人工智能。
创造与生命的奥秘: 能够从无到有创造生命、甚至重塑现实的机制。
自由意志与可能性: 能够解释或实现超越既定程序和限制的“决定”。

这些“上帝算法”目前都停留在哲学和科学的想象层面。我们或许可以通过不断探索物理学、计算机科学、神经科学和哲学来逐步接近这些概念的某些方面,但真正的“上帝算法”——如果它存在的话——很可能是我们现在还无法完全理解的。它代表着对终极知识、终极能力和终极存在的向往,也是人类永恒的好奇心驱使我们不断前行的动力。

网友意见

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update(20150323):感谢

@Deep Reader

的指正,Dij算法不是指数级的复杂度,是二次幂多项式级的。这个地方是我记混淆了。对不起各位看官了~以及

@Deep Reader

真是人如其名!

不请自来。

答题资格:gis相关开发人员。

我想目前的答案对题主的批评其实是缺少思考的结果,其实题主的上帝算法确实很上帝的,这个算法的时间复杂度确实是常数级的,问题在于目前的计算机没有办法实现这个算法。

请听我细细道来。

五年前跳入GIS这个坑,如今准备出坑了,这五年多的时间里二维空间的一切都让我感到奇妙,总是不时地去思考为什么一涉及到二维的算法,复杂度就恐怖得一比。dijkstra这种指数级复杂度(错误,此处应为O(n^2)感谢 @Deep Reader 指正!)的算法,还得靠A*去减少复杂度,勉强得到近似解。当初看到A*的时候,简直惊为天人,并在自己的代码里模仿A*解决了一个大问题,如今想起来也是颇有感慨。说远了,咱么扯回来哈,我也一直在想为什么空间关系计算机处理起来这么复杂呢?刚开始我得出的答案是:计算机的原生数据结构是一维的,所有高维数据都是通过一维的模拟来实现的。这当然是一个解释,但我觉得还不够,却又想不通到底哪里还不够。直到最近又一次翻开《java设计模式》,当我看到调停者模式的时候,突然恍然大悟!原因就是——计算机的原生数据结构不支持关系的表达

具体的内容就不复述了,可以参加《Java设计模式》的调停者模式一节相关内容。

在这个题目中,之所以人来扯一扯就可以达到O(1),而计算机直奔指数级扬长而去,就是因为原生数据结构不支持关系。

详细说说。

一个二维的无向权值图,一般我们会主要关注它的拓扑关系,在数据结构中,这种拓扑关系可以简单地用一个对象引用+权值来表示。在题主的算法中,还引入了欧拉几何的二维空间关系,此算法利用空间关系改变时,拓扑关系不变的特性来达到找出最优路径的目的。

然而,在计算机处理时,空间关系怎么表达的?(x,y)数值对,注意,在这种表达中,空间关系来源于计算,而非原生的数据机构。换句话说,当两个对象的空间关系发生改变时,我们必须要通过一次“计算”来获得二者当前的空间关系,而现实中,并不需要,因为关系是直接存在于物理世界的原生属性中。

因此,“扯不动”这个关系,对于计算机而言,是非原生的,也就说,计算机原生的数据结构无法表达“扯不动”这个关系,因此,你必须在扯的过程中,不断计算,并加入代码来人工判断是否还能扯得动。然后,你还得计算到底哪一条路径是“绷直”了的,因为“绷直”其实本质上也是一种关系的体现。

我们做个特殊处理,把待求的两个点a,b放在水平轴x上,横向扯动,设a在b的左边。于是,a的x值减小,而同时b的x值开始增大。问题在于,实际中,当a,b开始移动时,由于物理世界原生的关系,你无需去控制其他球和线,它们会“自动”地开始变化,最终达到绷直时的状态。但计算机不行,这个变化的“关系”必须通过你的计算去达到,而计算的次数显然与一共有多少个球相关,最终也会变成指数级(错误,O(n^2))的时间复杂度。

总结起来,其实题主这个算法,对于计算机而言,确实是“上帝算法”了,原因很简单:你做了对于计算机而言,是它的上帝才能做的事情——你的世界里“关系”是原生的。

如果,我是说如果,有一天,计算机内的数据结构原生地支持了关系···我擦,我再跳GIS坑来得及吗?

以上答案是个人思考的结果,不可避免会有不严谨甚至错误的地方。望各位大牛斧正,因为我对空间关系的好奇是无尽的。

最后,考虑到工作关系,虽然可能是废话,但还是说一句:

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