人工智能“孤勇者” 辛顿

2024年诺贝尔物理学奖共同授予约翰·霍普菲尔德和杰弗里·辛顿，他们在使用人工神经网络实现机器学习方面做出了卓越贡献。值得一提的是，辛顿还曾获得有计算机领域“诺奖”之称的图灵奖。物理学奖颁给计算机专家一度引发舆论哗然，但对辛顿而言，这其实是一条初心不减的道路。

探索大脑机制

辛顿1947年出生于英国的学术世家，父亲以研究昆虫而著称，母亲是一位教师，曾外祖父是19世纪著名的数学家乔治·布尔。除此，辛顿的家族中还有一名地理学家、一名经济学家、一名记者，以及美国曼哈顿计划里极为少数的女性核物理学家琼安·辛顿。

小时候，辛顿喜欢冷血动物，他在车库里挖坑，饲养乌龟、青蛙、蜥蜴甚至毒蛇。冬天到来后，他把蛇挪到室内的玻璃容器里继续观察，试图弄懂“蛇如何思考”。中学时代，辛顿在私立学校克利夫顿学院求学，当时有位朋友告诉他人脑的工作原理就像全息图，所有记忆分布于整个大脑，并在庞大的神经网络里加以传播，他因此对人脑机制产生了浓厚兴趣。高中毕业后，辛顿考取剑桥大学国王学院，而后辗转于数学、物理、化学、哲学、建筑学等多个专业，最后选定实验心理学方向提交毕业论文。他曾跟哲学专业的导师大吵，又只在建筑学专业读了一天……辛顿发现自己在任何专业都不是“最聪明的人”，更令他沮丧的是，所有这些专业都无法解答人脑的工作机制。

大学毕业后，辛顿搬到北伦敦的伊斯灵顿区居住。这时他找到一份木匠的活计，然后一边制作木门、桌椅与书架，一边探求大脑运行的奥秘。木工活使人心绪安宁，却无法为辛顿答疑解惑。于是，他会在每个周末前往图书馆寻找答案。

痴迷人工智能

1972年，辛顿进入爱丁堡大学攻读人工智能专业。当时，人工智能还是新兴领域。辛顿认为前者运用计算机语言把事物规律告知机器的方式“太过理性”，他倾向于让机器模拟人类神经网络展开自主学习的感性方式。然而形势不容乐观，辛顿选学人工智能的前一年，英国政府的一份调查报告显示，人工智能取得的成果未实现它所承诺的重大影响；有“人工智能之父”之称的马文·明斯基更是指出采用人工智能构建神经网络的缺陷……辛顿与导师朗吉特·希金斯每周见一次面，对方数次劝说他放弃这个小众课题，大喊大叫的争论成了师生相处的常态。事实上，辛顿认可众人对神经网络的诟病，但他更愿意朝这个“有缺陷的方向”前进。

1978年，博士毕业、在英国找不到合适工作的辛顿抵达美国发展。他先后在卡内基梅隆大学、加州大学圣迭戈分校做研究，也遇到一些相信计算机神经网络的伙伴。不久，辛顿移居加拿大并加入多伦多大学。1982年，物理学家约翰·霍普菲尔德开发出一种计算机神经网络，将计算机模拟人类大脑记忆、存储等的学习行为变为现实。辛顿备受鼓舞，四年后，他与合作者大卫·卢梅尔哈特提出反向传播算法。依据该算法，信息误差从多层网络的输出层倒推至输入层，进而帮机器掌握不易理解的复杂图形。与此同时，辛顿还主导发明了玻尔兹曼机，这个模型汲取统计物理学原理，能借助概率识别它未曾见过信息中的熟悉特征。玻尔兹曼机系统问世，辛顿直呼这是一生中最激动人心的时刻。

缔造“学习图景”

反向传播算法奠定了机器深度学习的基础，玻尔兹曼机展现出机器的学习能力，但碍于计算机数据处理能力受限，人工智能发展依然受挫。昔日，辛顿的实验室只有十名左右学生，资金支撑与行业资助更是匮乏。为保证研究顺利进行，辛顿于2004年从加拿大高等研究院申请到每年50万美元的经费支持。据说，他还养成一种自我激励法，每周大吼一次，“我发现大脑是怎样工作的啦！”2009年前后，计算机被赋予挖掘海量数据的超强能力，辛顿的成果开始显山露水。2009年，他的两名学生使用计算机神经网络赢下一场语音识别比赛。2012年，他带领学生在华裔科学家李飞飞举办的图像识别竞赛中再度夺冠，其研发的名为“AlexNet”的深度神经网络程序彰显出人工智能的无限可能。

语音、图像识别比赛屡创佳绩，百度、谷歌、微软等计算机科技巨头争相抛来橄榄枝。辛顿决定听从律师建议举行“线上竞拍”。2012年12月，美国滑雪胜地太浩湖区的竞拍现场，辛顿住在用临时坐垫、熨衣板和湿毛巾搭建的“雨棚”里躲避干冷空气。担心给外界留下“衰老感”，有人来访时，他立刻把工具掩藏。辛顿在竞拍身价被提高到4400万美元时加入谷歌，成为“谷歌大脑”项目的顾问。2017年，他与同事开发“胶囊神经网络”，通过模拟人类大脑的运行方式，提升神经网络对空间层次的理解力，弥补了神经网络容易混淆三维物体的不足。2019年3月，凭借对机器“深度学习”的贡献，辛顿和约书亚·本吉奥、杨乐昆共同斩获2018年度图灵奖。辛顿无意中掀起一场浩浩荡荡的“革命”：越来越多的科技公司重视深度学习型人工智能项目，辛顿的不少学生晋升为人工智能领域的顶尖人物。

辛顿在谷歌不断验证人工智能的强大优势，也暗自隐忧这一技术的不断强大。他曾要求一个聊天机器人准确解释他所杜撰的一个笑话为什么好笑，这个聊天机器人居然用语言清楚地讲出其中的幽默之处。意识到人工智能堪比人类的理解能力，辛顿决定离开谷歌，以在不受限于任何公司的情况下自由讨论人工智能之风险。他更多关注人工智能的道德与监管问题，希望人们以更负责任的方式使用人工智能，避免其从生活助手成为生活威胁。辛顿亦充分意识到可能的失控结果，连线诺贝尔奖颁布现场时，他真诚地表示“感到愧疚和后悔”。

儿时，辛顿在帮母亲搬运取暖器时导致腰背部受伤，50岁后，坐下来的动作也易导致腰椎间盘滑脱。辛顿于是不再坐下，在工作时使用站立式办公桌，吃饭时跪在泡沫垫板上。此外，辛顿不搭乘飞机出行。他在社交方面同样低调：乱蓬蓬的白发、朴素的羊毛衫，即使在一手创办的“神经计算和自适应感知”研讨会上，他也通常站在讲台附近安静地聆听。犹如二十多年前参加会议和刚进谷歌时，几乎无人留意这位科技大佬。那时，辛顿曾不无幽默地自嘲道：“他们看我的眼神，就像看一个老年痴呆患者。”

编辑 王冬艳 [email protected]