技术原理

机器直觉新一代人工智能的可能突破口

前言

直觉思维作为一种心理现象贯穿于日常生活之中, 也贯穿于科学研究之中,在人类进行判断、决策、创作等活动时发挥着重要的作用。正如爱因斯坦曾指出:“直觉的应用超越了智力的应用, 众所周知, 创新往往是直觉战胜逻辑的胜利”。

近日,《中国科学:信息科学》网站上发表了由复旦大学和清华大学联合研究团队撰写的题为“机器直觉”的学术论文,文中提出了机器直觉这一新兴交叉学科方向,其研究目标是,通过探索新的直觉智能机理与计算模型,突破现阶段人工智能发展的局限性,让机器实现类似甚至超过人类的直觉能力,赋予机器洞察力与创造性。

当前人工智能的局限性

目前以深度学习为代表的人工智能技术在某些特定领域取得了很大成功,但现有的深度神经网络技术仅是对生物神经系统的初级模拟,功能大多局限于感知与理解层面,还难以在复杂时变、不确定性高的真实环境中应用。而在同样环境下, 人类却往往可以依靠直觉做出较为迅速且适宜的判断。这为我们发展新的人工智能理论带来了灵感。

什么是直觉?

直觉是很少或不经过逻辑的,根据当前信息(可能是不完整的,局部的信息)进行无意识推理且具有整体性、快速性的一种从感知直通决策的一种思维习惯(如灵感与顿悟)。例如,在竞争激烈、攻防转换迅速的比赛或需捕捉高速目标时,运动员面临巨大压力下,在对对手行为进行准确的预判时,往往倾向于发挥直觉决策的能力:

图1. 羽毛球比赛中运动员对高速羽毛球的直觉反应

在驾驶途中发生突发事件时,人类驾驶员可以对危险事故凭直觉提前预警或快速而准确的执行一系列操作从而驾驶机器化险为夷;

图2. 在复杂恶劣环境下运用直觉驾驶飞机转危为安

直觉思维是基于研究对象整体上的把握,不专意于细节的推敲,也被广泛用于决策与科学研究探索中。

图3. 阿基米德在浴室里找到了辨别王冠真假的方法

Agor 进一步指出较为适合直觉决策的五类场景:(1) 工作环境具有高度不确定性;(2) 工作任务案例较少甚至无前例可循;(3) 解空间有多解, 每个解均有较好的事实依据;(4) 环境感知信息有限;(5) 没有感知到环境信息。


机器直觉及其架构模型

受人类直觉启发,复旦大学张立华教授、甘中学教授课题组与清华大学戴琼海院士课题组联合攻关,综合管理学、认知科学、决策论、脑科学等多学科领域对人类直觉的研究成果,总结了直觉思维的可能机理,提出了机器直觉这一新的交叉学科方向,给出了通用机器直觉架构的八个基本准则,明确了机器直觉的定义、特点以及架构。

图4. 直觉的机理

图5. 机器直觉的架构准则


该研究从直觉的外部激励与内部先决条件着手,论述并给出一个通用机器直觉架构。如图6所示,机器直觉的实现架构可以分为两个主要部分,机器直觉推理部分为进行直觉决策的主要流程及关键结构,直觉本原部分为直觉能力的根本来源。机器直觉进行直觉决策时会利用直觉本原中存储的模式、数据、记忆、特征等经验知识,并将决策过程中产生的新的经验知识存储在直觉本原中。机器直觉研究的核心内容主要有全息感知、直觉认知、直觉决策和博弈行动等四个方面。该架构既可通过全息传感与息拓扑、直觉相似映射、本征抽象、隐式决策等结构实现基于经验的浅层次直觉,也可以通过直觉启发机制实现由内而外的自我进化,逐步逼近人类的深层次直觉,有望令机器实现类似甚至超过人类直觉能力。

图6. 通用机器直觉架构


机器直觉学科方向的提出,将突破现有的基于五感的多模态感知及其基础上的认知智能研究,通过实现直觉这一“第六感”,赋予机器五觉+直觉的有创造性的快速预测、判断、决策能力,未来将会在真实复杂动态时变场景,自然灾害、公共卫生等突发事件预判以及创造性科学研究等领域发挥重要作用,助力突破现阶段人工智能理论及应用瓶颈,朝着通用人工智能的目标更进一步。

该项研究得到了上海市“科技创新行动计划”人工智能科技支撑专项项目(No.19511132000)资助。


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网址:

http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SSI/doi/10.1360/SSI-2020-0075?slug=abstract

Zhai P, Zhang LH, Gan ZX, Dai QH, et al. Machine intuition (in Chinese). Sci Sin Inform [翟鹏, 张立华, 甘中学, 戴琼海等. 机器直觉. 中国科学: 信息科学]

~ THE END ~

图文来源 翟鹏

排版编辑 武静

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人工智能培训找猎维 投稿者
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