2022年,ChatGPT問世。
一經出現便掀起滔天巨浪。
如果你跟ChatGPT聊過天,一定會震撼于它所涉獵極廣:
既能創造詩歌,也能修改代碼。
可以批改作業,還能撰寫論文。
寫文案易如反掌,給方案不在話下。
......
有人興奮,有人恐慌。
有人說,它會帶來一次新的“工業革命”。
有人說,它會引發21世紀的“新盧德運動”。
這其實不是AI第一次向人類展示它的力量。
自動駕駛、MIT主導的人類寫字系統、SIRI智能語音助手、AlphaGo......
但這一次,ChatGPT確實驚嚇到了人類。
我們能抵擋來勢洶洶的AIGC狂潮嗎?
人類是不是真的會被ChatGPT取代?
要回答這些問題,讓我們先回歸數學。
因為ChatGPT背后的核心本質,是“貝葉斯公式”。
1
什么是貝葉斯公式?
歷史有許多天才,生前籍籍無名,死后眾人崇拜。
18世紀數學家托馬斯·貝葉斯也是其中一位。
“貝葉斯”定理源于解決“逆向概率”問題時寫的論文。
在此之前,人們只會計算“正向概率”。
什么是“正向概率”呢:
假設袋子里面有P只紅球,Q只白球,它們除了顏色之外,其它性狀完全一樣。你伸手進去摸一把,摸到紅球的概率是多少是可以推算出來的。
但反過來是否也可以計算,我們可以將它視為“逆向概率”:
如果我們事先并不知道袋子里面紅球和白球的比例,而是閉著眼睛摸出一些球,然后根據手中紅球和白球的比例,對袋子里紅球和白球的比例作出推測。
這個問題就是逆向概率問題。
通俗地講,就像一個迷信星座的HR,如果碰到一個處女座應聘者,HR會推斷那個人多半是一個追求完美的人。
這就是說,當你不能準確知悉某個事物本質時,你可以依靠經驗去判斷其本質屬性。
這個研究看起來平淡無奇,名不見經傳的貝葉斯也未引人注意。
他寫的論文直到他死后的第二年,才由他的一位朋友在1763年發表。
明珠蒙塵,就像畫界的梵高,畫稿生前無人問津,死后價值連城。
為什么貝葉斯定理200多年來一直被雪藏,不受科學家待見?
因為它與當時的經典統計學相悖,甚至是“不科學”的。
經典統計學中,數字規律來源于隨機取樣再行計算。
貝葉斯方法則建立在主觀判斷基礎上,你可以先估計一個值,然后根據客觀事實不斷修正。
從主觀猜測出發,這顯然不符合科學精神,所以貝葉斯定理為人詬病。
1774年,法國的大數學家拉普拉斯也看到貝葉斯定理的價值。
不過他知道人類的普遍毛病,總是用傳統來反對新思想。
他懶得與人爭論,直接給出數學表達:
2
貝葉斯公式是怎么工作的?
貝葉斯定理簡單優雅、深刻雋永。
貝葉斯定理并不好懂,每一個因子背后都藏著深意。
它到底是如何“為人民服務”的呢?
對于貝葉斯定理,參照上面的公式,首先要了解各個概率所對應的事件。
P(A|B)是在B發生的情況下A發生的概率;
P(A)是A發生的概率;
P(B|A)是在A發生的情況下B發生的概率;
P(B)是B發生的概率。
3
貝葉斯公式取得人類信任
今天的貝葉斯理論開始遍布一切。從物理學到癌癥研究,從生態學到心理學。
貝葉斯定理幾乎像“熱力學第二定律”一樣放之宇宙皆準了。
物理學家提出了量子機器的貝葉斯解釋,以及貝葉斯捍衛了弦和多重宇宙理論。
哲學家主張作為一個整體的科學可以被視為一個貝葉斯過程。
在IT界,AI大腦的思考和決策過程,被更多工程師設計成一個貝葉斯程序。
但貝葉斯誕生以來命途多舛,長期以來因為表面的不科學,并沒有得到主流學界認可。
其實在日常生活中,我們也常使用貝葉斯公式進行決策。比如我們到河邊釣魚,根本就看不清楚河里哪里有魚或者沒魚,似乎只能隨機選擇,但實際上我們會根據貝葉斯方法,利用以往積累經驗找一個回水灣區開始垂釣。
這就是我們根據先驗知識進行主觀判斷,在釣過以后對這個地方有了更多了解,然后再進行選擇。所以,在我們認識事物不全面的情況下,貝葉斯方法是一種非常理性且科學的方法。
貝葉斯公式得到主流科學界的認可,主要因為兩件事:
《聯邦黨人文集》作者揭密
1788年,《聯邦黨人文集》匿名出版,兩位作者寫作風格幾乎一致。其中12篇文章作者存在爭議,而要找出每一篇文章的作者極其困難。
兩位統計學教授采用以貝葉斯公式為核心的分類算法,10多年的時間,他們推斷出12篇文章的作者,而他們的研究方法也在統計學界引發轟動。
美國天蝎號核潛艇搜救
1968年5月,美國海軍天蝎號核潛艇在大西洋亞速海海域失蹤。軍方通過各種技術手段調查無果,最后不得不求助于數學家John Craven,John Craven提出的方案使用了貝葉斯公式,搜索某個區域后根據搜索結果修正概率圖,再逐個排除小概率的搜索區域,幾個月后,潛艇果然在爆炸點西南方的海底被找到了。
2014年初馬航MH370航班失聯后,科學家想到第一個方法就是利用貝葉斯定理開始區域搜索,這個時候,貝葉斯公式已經名滿天下了。
4
貝葉斯公式展示“神跡”
當然,貝葉斯定理名揚天下,主要還是在人工智能領域的應用。
特別是自然語音的技術識別,讓人類見識了A.I.的“思考力”。
人類語言的多義性,可以說是信息里最復雜最動態的一部分。
機器怎么知道你在說什么?
當看到機器翻譯的準確性,你也會感嘆這簡直就是“神跡”,它們比大部分現場翻譯要強得多。
語音識別本質上是找到概率最大的文字序列。
一旦出現條件概率,貝葉斯定理總能挺身而出。
我們用P(f|e)區別于以上的P(A|B)來解釋語音識別功能。
統計機器翻譯的問題可以描述為:給定一個句子e,它可能的外文翻譯f中哪個是最靠譜的。
即我們需要計算:P(f|e)
P(f|e) ∝ P(f) * P(e|f)
這個式子的右端很容易解釋:
那些先驗概率較高,并且更可能生成句子e的外文句子f將會勝出。
我們只需簡單統計就可以得出任意一個外文句子f的出現概率。
隨著大量數據輸入模型進行迭代,隨著計算能力不斷提高,隨著大數據技術的發展,貝葉斯定理威力日益凸顯,貝葉斯公式巨大的實用價值也愈發體現出來。
語音識別僅僅只是貝葉斯公式運用的其中一個例子。
實際上,貝葉斯思想已經滲透到了人工智能方方面面。
5
貝葉斯網絡,AI智慧的拓展
語音識別,見證了貝葉斯定理的能力。
貝葉斯網絡的拓展,則可以看到更強大的人工智能未來。
借助經典統計學,人類已經解決了一些相對簡單的問題。
然而經典統計學方法卻無法解釋復雜參數所導致的現象,例如:
龍卷風的成因,2的50次方種可能的最小參數值比對;
星系起源,2的350次方種可能的星云數據處理;
大腦運作機制,2的1000次方種可能的意識量子流;
癌癥致病基因,2的20000次方種可能的基因圖譜;
……
面對這樣數量級的運算,經典統計學顯得力不從心。
科學家別無選擇,最終尋找貝葉斯定理給予幫助。
把某種現象的相關參數連接起來,再把數據代入貝葉斯公式得到概率值,公式結網形成一個成因網,即貝葉斯網絡,如下圖所示:
這也是貝葉斯網絡被稱為概率網絡、因果網絡的原因。
利用先驗知識和樣本數據,確立隨機變量之間的關聯,然后得出結論。
一個又一個的節點,一個又一個的概率,都來源于人類的先驗知識,有效知識越多,貝葉斯網絡展示的力量越讓人震撼。
今天一場轟轟烈烈的“貝葉斯革命”正在AI界發生:
貝葉斯公式已經滲入到工程師的骨子里,貝葉斯分類算法也成為主流算法。
在很多工程師眼中,貝葉斯定理就是AI發展的基石。
結
人工智能第一課,都是從貝葉斯定理開始。
大數據、人工智能和自然語言處理中都大量用到貝葉斯公式。
CHATGPT是如何確定生成的句子是合理的?
背后同樣是貝葉斯公式在主導。
貝葉斯公式有多厲害?
CHATGPT已經向我們演示一遍了。
不過,貝葉斯公式與AI的結合,
到底是一場科學的革命,還是一場理念的革命?
到底是生產方式的革命,還是人類在革自己的命?
我們無法得知。
在與CHATGPT對話的過程中,偶爾發現部分回答有些詭異。
甚至開始擔心,CHATGPT再這樣下去,會不會誕生“自我意識”?
到那時候,人類與AI會不會真正成為對立的雙方?
這似乎有點杞人憂天了。
縱觀整個社會,倒不用太擔心AI像人一樣思考,最應該擔心人類已經失去了思考。