文｜Robbert Dijkgraaf

 

　　人工智慧是現代的煉金術嗎？從網路搜尋到社群媒體，控制著我們生活的強大演算法，難道就是把鉛變成黃金的現代版？此外，這是壞事嗎？對人工智慧科學家阿里‧拉希米（Ali Rahimi）等人來說，現在流行的神經網路和深度學習是基於一系列的花招加上些許的樂觀，而非系統性的分析。根據這樣的觀點，現代工程師好比古代煉金術師那樣，以一廂情願的想法和錯誤的理解來拼湊程式碼。

 

　　確實，我們對自學演算法的內部工作原理或實際應用的局限性知之甚少。這些新型態的人工智慧與可逐行理解的傳統電腦程式碼非常不同，它們在一個黑盒子裡運作，盒子裡所發生的事情似乎不為人類所知，甚至機器本身也不知道細節。

 

　　人工智慧社群的這類探討對所有科學都會產生影響。隨著深度學習影響了目前研究的許多分支——從藥物開發到智能材料的設計，再到粒子碰撞分析——科學本身可能面臨被「概念上的黑盒子」吞噬的風險。我們如此仰賴與遷就機器，這會是拋棄已被證明有效的科學方法，退回到煉金術的暗黑途徑嗎？

 

 

　　因神經網路的開創性研究而獲得2018年圖靈獎的共同獲獎者楊立昆（Yann LeCun）不覺得會那麼快，他認為人工智慧研究的現況在科學歷史上並不新鮮，這只是許多領域都曾經歷過、一個必經的「青春期」階段，其特徵為嘗試和錯誤、困惑、過度自信和缺乏全面的理解。這沒有什麼好害怕，這種方法可以獲得很多好處，而我們只是更熟悉它的缺點罷了。

 

　　人類每個時期都有所謂的「實用科學」、「實用知識」，但是在技術突破的轉變時期，這些當初非常實用的知識就會變成無用知識，因為新的思考模式取代了它們。因此，科學的摸索（或者說科學的青春期）相當重要。

 

　　我們很容易想像知識的流動是順流而下，從一個抽象概念來源，經過曲折的實驗，再到廣泛的實際應用，這就是著名的「無用知識的實用化」，由教育家亞伯拉罕．弗萊克斯納（Abraham Flexner）在1939年的文章提出。

 

　　愛因斯坦的廣義相對論就是典型的例證，一切都始於一個基本概念，物理定律應適用所有觀察者，獨立於運動之外。然後，他把這個概念譯為扭曲時空的數學語言，並將其應用在萬有引力和宇宙的演化。如果沒有愛因斯坦的理論，智慧型手機的GPS定位每天會偏離軌道七英里。也許，「無用知識的實用性」的範例正是丹麥物理學家尼爾斯‧玻爾（Niels Bohr）所謂的「偉大真理」——而其對立面同樣也是偉大真理。

 

 

　　如同人工智慧所展示的那樣，知識也能向上流動。楊立昆指出，從科學的歷史長河中能發現許多例子，或許可稱之為「實用知識的無用化」。從一系列循序漸進的改進和實驗中，產生一個全面且重要的新理論。

 

　　最好的例證是熱力學定律的發現，它是所有科學分支的基石。這些優雅的方程式描述了能量守恆和熵增的自然法則，被所有物理現象所遵循。但是，這些概念經歷了漫長且眾多費解的實驗後才逐漸顯現出來，始於18世紀第一台蒸汽機的製造和後續設計的逐步改進。在現實考量的謎團中，數學定律慢慢地浮現出來。

 

　　流體力學的歷史也是一個例子。早期人類面臨著迫在眉睫的問題：如何透過在不同的水道進行運輸？他們竭盡所能去克服問題，而不是擔心或關心流體力學的基礎原理。在隨後的幾千年中，人類建造與駕駛船隻完全基於經驗法則，設計出更高效的形狀與做法。

 

　　直到19世紀，人類才偶然發現著名的納維—斯托克斯方程，該方程精準地描述了流體運動。那時，隨著機械引擎的出現和更快的速度，理論思考的需求不斷增加，從而導致知識不停地向上流動。

 

　　我們甚至可以說，科學就是沿著這條艱辛的上坡而前進。在17世紀現代研究方法與實踐出現以前，科學研究主要是由非系統化的實驗和理論組成。長久以來，煉金術一直視為笑話，但近年人們對這些古老做法重新進行了評價：煉金術現在被視為對現代化學有用、甚至有其必要性的先驅——它更像是原科學，而不只是騙人的把戲。

 

 

　　將修補視為通往偉大理論之路的觀點，對於當前以新穎方式結合先進工程和基礎科學的研究尤其重要。在科技的推動下，奈米物理學家也藉由不斷修補的方式在分子層級的世界建造現代蒸汽機，操縱單一原子、電子和光子，如同CRISPR基因編輯技術讓科學家得以剪下貼上生命本質的程式碼。當有這麼多探索物質和資訊的新結構機會，我們很可能正邁向一個現代煉金術的黃金時代。

 

　　但是，我們也不應忘記得來不易的歷史教訓。煉金術不僅是原科學，也是「超科學」。占星術的預測被如此認真地看待，以至於生活不得不去適應理論，而不是反過來。遺憾的是，現代社會並沒有擺脫這種神奇的思維，過於相信「無所不能」的演算法，而不去批判性地質疑其邏輯或倫理基礎。

 

　　科學始終遵循著擴展和聚焦交替循環的自然節奏，在非探索的時代之後，是鞏固理論的時期，為新的基本概念和知識奠定基礎。我們只能期望目前在人工智慧、量子設備和基因編輯方面的創意性修補及其豐富的實際應用，能對世界帶來更深入的理解。

 

 

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原文出處：Quanta