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图灵71年前就已提出神经网络

发布时间:2019-07-02 09:48:50 所属栏目:移动互联 来源:小芹、张佳
导读:早在 1948 年,图灵就写了一篇题为《智能机器》的论文,描绘了现在成为人工智能核心的许多概念,包括遗传算法、神经网络、强化学习等。在没有电子计算机的年代,图灵用纸和铅笔做出了这项开创性的研究,在今天引发热议。 很少人知道,早在 1948 年,艾伦图
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 图灵71年前就已提出神经网络

早在 1948 年,图灵就写了一篇题为《智能机器》的论文,描绘了现在成为人工智能核心的许多概念,包括遗传算法、神经网络、强化学习等。在没有电子计算机的年代,图灵用纸和铅笔做出了这项开创性的研究,在今天引发热议。

很少人知道,早在 1948 年,艾伦 · 图灵就写了一篇题为《智能机器》(Intelligent Machinery) 的论文,描绘了人工智能中联结主义的大部分内容。

这篇论文是图灵在伦敦国家物理实验室工作时写的,但没有得到他的老板的认可。当时的实验室主任查尔斯 · 达尔文爵士称这是一篇 “学生论文”,并写信给图灵,抱怨论文“满是脏痕” 外观。

事实上,这篇具有远见卓识的论文是关于人工智能的第一个宣言,但遗憾的是图灵从未发表它。

在这篇论文中,图灵不仅阐述了联结主义的基本原理,而且出色地引入了许多后来成为人工智能核心的概念,包括具有学习能力的遗传算法和神经网络(他称之为 “ 无组织机器 ”)、甚至强化学习的思想。当然,这些概念是在其他人重新发明之后才成为核心的。

图灵71年前就已提出神经网络

图灵在论文摘要中写道:

这篇文章讨论了使机器显示出智能行为的可能方法。指导原则是与人脑的类比。本文指出只有提供适当的教育,机器才能实现人的智慧潜能。研究主要围绕一个应用于机器的类似教学过程展开。定义了无组织机器 (unorganized machine) 的概念,并提出婴儿期的人脑皮层具有这种性质。本文给出了这类机器的简单例子,并讨论了它们的奖惩教育。在一种情况下,教育过程一直进行到它的组织性与 ACE 类似为止。

(注:ACE 是指 Automatic Computing Engine, 图灵设计的一种早期的电子计算机。)

图灵71年前就已提出神经网络


艾伦·图灵

图灵说:我提议研究这样一个问题:机器是否有可能表现出智能行为。人们通常想当然地认为这是不可能的。常见的说法如像机器一样做事”、“纯粹的机械行为” 等揭示了这种常见的态度。

图灵 1948 年论文引热议:一个对深入了解大脑痴迷的家伙

这篇论文在 Reddit 上引发了热烈讨论。

有人评论:像这样的论文今天几乎会被所有 “顶级” 人工智能会议和期刊拒绝,但我不得不说,我很欣赏它的简洁性和直接性(和诚实)。这在图灵的那个时代是很受重视的。那时编辑想到的第一件事不是:“这篇会得到多少引用?”

有人评论:从长远来看,我认为跨学科是一种方法,但考虑到可用的计算和数据量以及仍未触及的领域或问题,你可以通过试验和使用蛮力获得一些结果。对于有哲学背景的人来说,这是一篇非常好的读物。

也有人 一语中的:这个家伙(图灵)实际上是对深入了解大脑过程痴迷。

谷歌大脑研究科学家 Divid Ha 推荐了这篇论文:图灵在 1948 年提出利用进化来 “训练” 一种特殊类型的神经网络,他称之为 “B 型无组织机器”。他发展了二进制网络来执行当时的各种任务。

图灵是一个有远见的人。他理解这种机制所需的复杂性。我们的 “深度网络” 在信息处理的复杂性方面非常浅:它们甚至无法推断任意长度的分支多米诺骨牌链的结果。

那么,图灵这篇独创性的论文讲了什么?新智元带来解读:

图灵提出“无组织机器”:类比婴儿的大脑皮层

图灵在这篇论文中提出了 “无组织机器”(unorganized machine) 的概念,他认为人类婴儿的大脑皮层就是一种 “无组织机器”,可以通过适当的干扰训练来有组织化。

图灵将无组织机器定义为在初始时大部分结构随机,但是能够被训练去执行特定的任务的机器。

实际上,图灵的无组织机就是一种早期的随机连接神经网络模型,是对真实神经网络系统最简单的猜想之一。

图灵定义了两个类型的无组织机器。第一种是 A 型机器 —— 这些机器本质上是由 NAND 逻辑门随机连接的网络。

第二种被称为B 型机器,它采用 A 型机器的结构,并使用一个称为 connection modifier 的结构来替换每个节点间的连接。connection modifier 的目的是让 B 型机接受 “适当的干扰,模仿教育”,以便将网络的行为有组织化,以执行有用的工作。

B 型无组织机可以说是一种神经网络,由人工神经元组成,如下图的圆圈所示;connection-modifiers 如下图的方框所示。

图灵71年前就已提出神经网络
B 型网络中的两个神经元

在 “遗传算法” 这个术语被创造出来之前,图灵甚至提出使用他称为 “genetical search”的机制来配置他的无组织机。

图灵认为,当网络中的节点数量较大时,B 型机器的行为可能非常复杂,并指出 “从进化和遗传学的角度来看,大脑皮层作为一个无组织机器的观点是非常有道理的”。

图灵的神经网络是如何工作的

图灵71年前就已提出神经网络

如上图所示,每个神经元有两个输入,神经元的输出是两个输入的简单逻辑函数。网络中的每个神经元都执行相同的逻辑操作,称为 “Nand”。

(编辑:核心网)

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