人工智能“孤勇者” 辛頓

2024年諾貝爾物理學獎共同授予約翰·霍普菲爾德和杰弗里·辛頓，他們在使用人工神經網絡實現機器學習方面做出了卓越貢獻。值得一提的是，辛頓還曾獲得有計算機領域“諾獎”之稱的圖靈獎。物理學獎頒給計算機專家一度引發輿論嘩然，但對辛頓而言，這其實是一條初心不減的道路。

探索大腦機制

辛頓1947年出生于英國的學術世家，父親以研究昆蟲而著稱，母親是一位教師，曾外祖父是19世紀著名的數學家喬治·布爾。除此，辛頓的家族中還有一名地理學家、一名經濟學家、一名記者，以及美國曼哈頓計劃里極為少數的女性核物理學家瓊安·辛頓。

小時候，辛頓喜歡冷血動物，他在車庫里挖坑，飼養烏龜、青蛙、蜥蜴甚至毒蛇。冬天到來后，他把蛇挪到室內的玻璃容器里繼續觀察，試圖弄懂“蛇如何思考”。中學時代，辛頓在私立學校克利夫頓學院求學，當時有位朋友告訴他人腦的工作原理就像全息圖，所有記憶分布于整個大腦，并在龐大的神經網絡里加以傳播，他因此對人腦機制產生了濃厚興趣。高中畢業后，辛頓考取劍橋大學國王學院，而后輾轉于數學、物理、化學、哲學、建筑學等多個專業，最后選定實驗心理學方向提交畢業論文。他曾跟哲學專業的導師大吵，又只在建筑學專業讀了一天……辛頓發現自己在任何專業都不是“最聰明的人”，更令他沮喪的是，所有這些專業都無法解答人腦的工作機制。

大學畢業后，辛頓搬到北倫敦的伊斯靈頓區居住。這時他找到一份木匠的活計，然后一邊制作木門、桌椅與書架，一邊探求大腦運行的奧秘。木工活使人心緒安寧，卻無法為辛頓答疑解惑。于是，他會在每個周末前往圖書館尋找答案。

癡迷人工智能

1972年，辛頓進入愛丁堡大學攻讀人工智能專業。當時，人工智能還是新興領域。辛頓認為前者運用計算機語言把事物規律告知機器的方式“太過理性”，他傾向于讓機器模擬人類神經網絡展開自主學習的感性方式。然而形勢不容樂觀，辛頓選學人工智能的前一年，英國政府的一份調查報告顯示，人工智能取得的成果未實現它所承諾的重大影響；有“人工智能之父”之稱的馬文·明斯基更是指出采用人工智能構建神經網絡的缺陷……辛頓與導師朗吉特·希金斯每周見一次面，對方數次勸說他放棄這個小眾課題，大喊大叫的爭論成了師生相處的常態。事實上，辛頓認可眾人對神經網絡的詬病，但他更愿意朝這個“有缺陷的方向”前進。

1978年，博士畢業、在英國找不到合適工作的辛頓抵達美國發展。他先后在卡內基梅隆大學、加州大學圣迭戈分校做研究，也遇到一些相信計算機神經網絡的伙伴。不久，辛頓移居加拿大并加入多倫多大學。1982年，物理學家約翰·霍普菲爾德開發出一種計算機神經網絡，將計算機模擬人類大腦記憶、存儲等的學習行為變為現實。辛頓備受鼓舞，四年后，他與合作者大衛·盧梅爾哈特提出反向傳播算法。依據該算法，信息誤差從多層網絡的輸出層倒推至輸入層，進而幫機器掌握不易理解的復雜圖形。與此同時，辛頓還主導發明了玻爾茲曼機，這個模型汲取統計物理學原理，能借助概率識別它未曾見過信息中的熟悉特征。玻爾茲曼機系統問世，辛頓直呼這是一生中最激動人心的時刻。

締造“學習圖景”

反向傳播算法奠定了機器深度學習的基礎，玻爾茲曼機展現出機器的學習能力，但礙于計算機數據處理能力受限，人工智能發展依然受挫。昔日，辛頓的實驗室只有十名左右學生，資金支撐與行業資助更是匱乏。為保證研究順利進行，辛頓于2004年從加拿大高等研究院申請到每年50萬美元的經費支持。據說，他還養成一種自我激勵法，每周大吼一次，“我發現大腦是怎樣工作的啦！”2009年前后，計算機被賦予挖掘海量數據的超強能力，辛頓的成果開始顯山露水。2009年，他的兩名學生使用計算機神經網絡贏下一場語音識別比賽。2012年，他帶領學生在華裔科學家李飛飛舉辦的圖像識別競賽中再度奪冠，其研發的名為“AlexNet”的深度神經網絡程序彰顯出人工智能的無限可能。

語音、圖像識別比賽屢創佳績，百度、谷歌、微軟等計算機科技巨頭爭相拋來橄欖枝。辛頓決定聽從律師建議舉行“線上競拍”。2012年12月，美國滑雪勝地太浩湖區的競拍現場，辛頓住在用臨時坐墊、熨衣板和濕毛巾搭建的“雨棚”里躲避干冷空氣。擔心給外界留下“衰老感”，有人來訪時，他立刻把工具掩藏。辛頓在競拍身價被提高到4400萬美元時加入谷歌，成為“谷歌大腦”項目的顧問。2017年，他與同事開發“膠囊神經網絡”，通過模擬人類大腦的運行方式，提升神經網絡對空間層次的理解力，彌補了神經網絡容易混淆三維物體的不足。2019年3月，憑借對機器“深度學習”的貢獻，辛頓和約書亞·本吉奧、楊樂昆共同斬獲2018年度圖靈獎。辛頓無意中掀起一場浩浩蕩蕩的“革命”：越來越多的科技公司重視深度學習型人工智能項目，辛頓的不少學生晉升為人工智能領域的頂尖人物。

辛頓在谷歌不斷驗證人工智能的強大優勢，也暗自隱憂這一技術的不斷強大。他曾要求一個聊天機器人準確解釋他所杜撰的一個笑話為什么好笑，這個聊天機器人居然用語言清楚地講出其中的幽默之處。意識到人工智能堪比人類的理解能力，辛頓決定離開谷歌，以在不受限于任何公司的情況下自由討論人工智能之風險。他更多關注人工智能的道德與監管問題，希望人們以更負責任的方式使用人工智能，避免其從生活助手成為生活威脅。辛頓亦充分意識到可能的失控結果，連線諾貝爾獎頒布現場時，他真誠地表示“感到愧疚和后悔”。

兒時，辛頓在幫母親搬運取暖器時導致腰背部受傷，50歲后，坐下來的動作也易導致腰椎間盤滑脫。辛頓于是不再坐下，在工作時使用站立式辦公桌，吃飯時跪在泡沫墊板上。此外，辛頓不搭乘飛機出行。他在社交方面同樣低調：亂蓬蓬的白發、樸素的羊毛衫，即使在一手創辦的“神經計算和自適應感知”研討會上，他也通常站在講臺附近安靜地聆聽。猶如二十多年前參加會議和剛進谷歌時，幾乎無人留意這位科技大佬。那時，辛頓曾不無幽默地自嘲道：“他們看我的眼神，就像看一個老年癡呆患者。”

編輯 王冬艷 437408345@qq.com