CHAPTER 08/1987〜2005

第2次熱潮之後的寒冬,與悄悄長出的新芽

寫入知識的AI逐漸萎縮,而從資料中學習的類神經網路在背後成長的年代(1987〜2005年)

把專家的知識寫進去的AI事業逐漸萎縮,人們說第2次來了。可就在同一時期,模仿大腦神經連結的類神經網路裡,通往今天的技術正一項接一項地誕生。這一章裡,我們每次讓1個機制動起來,看看它如何運作。

011984〜1996·美國

用數字測量寒冬有多冷

1984年擔心的寒冬,真的來了嗎?

1984年8月,美國人工智慧學會(AAAI)大會的一場討論會上,主持人McDermott描繪了:大約5年內,國防的失敗,新創企業倒閉,AI的資金中斷。他介紹說,這種狀態被一些人稱為。不過,他本人也說,自己認為發生的可能性並不高。

右邊的圖是後來美國的資料。AAAI的會員數在1987年達到最高的16,421人,到1996年減少到4,000〜5,000人。開發Lisp機器(AI專用電腦)的Symbolics公司,產品銷售額在1986〜1988會計年度從1億160萬美元降到5,560萬美元。單位不同的數字,把最高值都設為100,就可以比較。

調整後的值 = 當年的數字 ÷ 最高值那年的數字 × 100
最高值
數值最多的那一年
以為知道的事常見說法:1984年的討論準確預言了AI寒冬
原始資料中:主持人把它當作提出,並說發生的可能性不高。情境中的許多事情後來確實發生了,但並不是5年後一下子全部發生。

圖所展示的:1984年以「最壞的情境」描述的AI寒冬,並不是5年後一次到來,而是會員數、營收經過多年逐漸下降。

021987〜2003·日本

日本沒有迎來寒冬?

美國在談寒冬的時候,日本怎麼樣?

1991年3月,通商產業省監修的寫道,日本。當時日本流行模糊理論(處理模糊性的理論),1990年「模糊」還獲得新語、流行語大獎(日本的年度流行語評選)新語部門的金獎。

白皮書的1項依據是1989年的調查。導入AI的比例是:回答問卷的電腦使用單位中占26.2%,AI中心會員中占80.5%,整體為37.8%。但是,寄出調查表的7,084處裡,回答的只有1,844處。在右邊的圖裡,看看問的是誰會讓這個比例怎麼變化。

把圖切換到學會會員,企業等會員在1991、1992年達到最多的155家,到2003年減少到49家。日本的寒冬,看起來較晚到,而且來得很慢。

回答者中的比例 = 導入的數量 ÷ 回答的數量
下限
假設沒有回答的單位全都沒有導入時的比例(導入的數量 ÷ 寄出的數量)
以為知道的事常見說法:第2次熱潮之後,日本和世界同時迎來了寒冬
原始資料中:1991年由國家監修的白皮書寫的是,日本沒有迎來美國那樣的寒冬。學會的企業會員開始減少,是從之後1993年的報告開始。

圖所展示的:1991年白皮書寫道,日本沒有出現寒冬,但用來支持這個說法的比例,會因「問了誰」而大幅改變。從學會會員數來看,日本的寒冬像是較晚、較緩慢地到來。

031992〜1995·日本的國家計畫

從符號的計畫,到學習的計畫

第五代電腦之後,日本的國家計畫以什麼為目標?

1995年,日本的3個國家計畫一起結束了。它們是以用邏輯推理的電腦為目標的第五代電腦計畫、手工編製電腦用巨大詞典的日本電子化詞典研究所(EDR,1986〜1995年),以及處理模糊性的LIFE(1989〜1995年)。

在此之前的1992年,通商產業省已啟動10年計畫。據主要推動者大津展之說,第五代追求的是,而RWC瞄準的是,也就是影像、語音這類模糊的資訊,目標是開發透過學習靈活處理它們的技術。

在右邊的圖裡調整「目前年份」,可以看到當年進行中的計畫,其目標正從符號轉向模式與學習。

1年的平均 = 資金總額 ÷ 年數
平均
不是每年金額相同,而是除以年數後算出的平均值

圖所展示的:第五世代(符號與邏輯)之後,日本國家計畫的目標轉向「模式與學習」,透過學習,靈活處理影像和聲音。

041982·類神經網路

落入能量山谷的網路

會回想的網路,為什麼一定能在某處穩定下來?

1982年4月,物理學家霍普菲爾德發表了一種網路:所有神經元的值都是 +1或 −1,彼此全部相連。連結的強度在兩個方向都相同。每次更新1個神經元,根據周圍輸入總和的正負號來決定。

論文借用研究磁鐵性質的物理學想法,為每個狀態定義一個叫能量的數值。每更新1個神經元,能量不是下降就是不變。所以,它總有一天會在某個谷底停下來。只要把記住的模式設為谷底,即使從殘缺的模式開始,也會落入附近的山谷,回想起來。

在右邊圖的下方圖表裡,確認一下能量一次也沒有上升過。論文寫道,可以記住的模式數最多約為神經元數N的0.15倍。

E= −½ Σi≠j wij si sj  si ← 正負號(Σj wij sj)
si
神經元i的值(+1或 −1)
wij
i與j的連結強度(雙向相同)
E
整體的能量
以為知道的事常見說法:聯想記憶網路是霍普菲爾德在1982年首次做出來的
原始資料中:他本人的論文也把甘利俊一(1977、1978)等列為先前的研究。1972年,中野馨和甘利俊一就已發表過相近的機制(第5章)。

圖所展示的:每更新1個神經元,能量只會下降或不變,因此網路一定會停在谷底。把記住的形狀設為谷底,就能從變形的樣子想起原形。

每更新1個神經元後的能量
051985·類神經網路

依機率動作的神經元

如果停在淺淺的山谷裡,怎麼辦?

霍普菲爾德網路只能往下坡走。1985年,Ackley、辛頓、Sejnowski的波茲曼機裡,神經元依機率選擇開啟或關閉,所以有時也能走上坡。決定隨機程度的是溫度 T。逐漸降低溫度,就更容易穩定在低能量的狀態(與物理上的退火是同樣的想法)。

在右邊的圖裡,多按幾次「退火(慢慢冷卻)」和「快速冷卻」,比較到達最深山谷的次數。

論文還提出了訓練含有隱藏神經元的網路的規則。比較展示資料並固定時,以及自由運作時,2個神經元同時開啟的機率,用兩者之差來修正權重。起初計算很費時間,沒有太多實際用途(諾貝爾獎委員會的解說,2024)。

P(開啟)=1/(1+e−ΔE/T)  Δwij ∝ p+ij − p−ij
ΔE
變為開啟狀態時下降的能量
T
溫度
p+·p−
固定時、自由運作時同時開啟的機率
以為知道的事常見說法:含隱藏層的網路,是從1986年的誤差反向傳播法開始學習的
原始資料中:1985年的波茲曼機論文,已經提出含隱藏神經元的網路的學習規則。

圖所展示的:只能下坡,就會停在淺谷裡。波茲曼機以一定機率偶爾上坡,逐步降低溫度後,就比較容易到達深谷。

運作時的能量
061986·類神經網路

只連接2層之間

同一層內部不連接,會讓什麼變得容易?

1986年,在『平行分散式處理(PDP)』第1卷的第6章裡,Smolensky提出了一種叫harmonium的類神經網路。他把神經元分成可見層和隱藏層,連結只存在於層與層之間。他在註腳裡還寫道,這是波茲曼機中(譯)的特殊情況。現在稱為受限波茲曼機(RBM)。

由於同一層內部沒有連結,只要一層確定了,另一層就可以一起計算。右邊圖裡的「往返1次(向上、向下)」,會讓每一層的神經元同時更新。學過條紋圖案的網路,即使影像殘缺了,往返幾次也能還原。

2002年,辛頓發表了只往返1次就能學習的快速方法(對比散度法)(第9章)。

P(hj=1|v)=σ(bj +Σi wij vi)
v
可見層
h
隱藏層
σ
把值轉換到0〜1的函數
b
偏置
以為知道的事常見說法:受限波茲曼機是辛頓為2000年代的深度學習做出來的
原始資料中:辛頓本人在2002年的論文裡寫明,受限的類型是Smolensky(1986)提出的。2000年代的工作,是快速學習的方法,以及把它們疊起來建立深層網路的方法。

圖所展示的:不連接同一層裡的節點,只連接2層之間的節點,就能在一層確定後,同時計算另一層。

071967〜1986·學習方法

沿著誤差的坡往下走

權重很多的模型,怎麼一點一點地改進?

學習型機器的誤差,在權重確定後就會是1個數值。把權重設為橫軸和縱軸,就形成有山有谷的地形。梯度下降法是朝著下降最陡的方向(梯度的反方向),一點一點前進,減少誤差的方法。

在右邊的地形上按一下,放下小球,看它往下滾。1步(學習率η)太大會跳過山谷,再大就會飛到外面去。選擇「每1個例子更新」來計算時,前進的路線會晃來晃去,但每1步的計算量很小(隨機梯度下降法)。

1967年,甘利俊一從理論上研究了每看1個例子就一點一點更新權重的學習方法,並在1968年的日文解說裡稱之為「隨機下降法」。1986年的誤差反向傳播法,也用到這種沿坡下降的想法。

w ← w − η ∂L/ ∂w
L
誤差的大小
∂L/ ∂w
稍微移動w時L的變化(梯度)
η
學習率
以為知道的事常見說法:連隱藏層也能訓練的方法,是從1986年的誤差反向傳播法開始的
原始資料中:甘利本人(2025)和京都獎的介紹都說,1967年的理論,就已提出連隱藏層也包含在內、用梯度訓練的想法。1967年那篇論文的正文,本站尚未確認。

圖所展示的:把誤差畫成權重的地形,學習就是一點點朝最陡的下坡方向前進。每1步太大會跨過谷底,再大一些就會飛出去。

更新次數與誤差的大小(縱軸每格為10倍)
081986·類神經網路

把誤差,從後往前傳

隱藏層的權重,該怎麼修正?

1986年10月,魯梅爾哈特、辛頓、威廉斯在Nature的論文裡,提出輸入與輸出之間有隱藏層的類神經網路的學習方法。把輸出的誤差,從輸出端向輸入端依序傳回去,把誤差分配給隱藏層的神經元,一點一點修正權重(誤差反向傳播法)。

第5章裡1層的感知器學不會的XOR,讓右邊圖裡的網路來學一學。隱藏層的每個神經元各畫一條不同的邊界線(虛線),在線與線之間對XOR進行分類。把隱藏層的神經元減到1個,就學不會了。

論文本身就寫道:(譯)。

δ輸出 =(y − t)y(1 − y)  δj =δ輸出 wj hj(1 − hj)
y·t
輸出值與正確答案
hj·wj
隱藏層神經元j的值與通往輸出的權重
δ
分配到的誤差
以為知道的事常見說法:誤差反向傳播法是辛頓發明的
原始資料中:論文本身就寫道,其他人也各自獨立發現過。諾貝爾獎委員會的解說(2024)也稱之為,並認為重要的是證明了:有隱藏層的網路,能解決沒有這一層就無法解決的課題。

圖所展示的:有隱藏層的網路,能把輸出誤差從後面分配回去,修正權重,因此能解出1層無法解的XOR。

每次訓練後的誤差大小
091985〜1987·類神經網路

把8個壓縮成3個

不用另外準備正確答案,能讓網路自己建立編碼嗎?

讓中間層很窄的網路,學習輸出與輸入相同的東西。8個輸入中只有1個是1的模式,經過3個隱藏神經元,映射到同樣的8個輸出。網路對這8種模式,只能自己分配一組3個值(編碼)。

這個課題在1985年的波茲曼機論文裡,是以編碼問題(encoder problem)的形式出現,1986年那本書的誤差反向傳播法章節裡也用它來訓練。據該章所述,隱藏神經元不只用0和1,也用了中間的值。在右邊的圖裡,看8種模式散布在立方體的不同位置。

1987年,Ballard提出了把這種網路疊起來的方法。現在稱為自編碼器(autoencoder)。

編碼z=σ(W1x)  輸出y=σ(W2z)  還原誤差 =Σ(y − x)²
x·z
輸入(8個)·隱藏層(3個)
W1·W2
前半部(編碼器)·後半部(解碼器)的權重
以為知道的事常見說法:自編碼器是辛頓在2006年開創的
原始資料中:1985〜1987年就已經有了。2006年那篇Science論文也寫道,深層自編碼器效果很好這一點(譯)。

圖所展示的:把8個輸入壓縮成3個,再訓練它還原,網路就能在沒有人教答案的情況下,自己建立編碼。

每次重複學習後的還原誤差
101986〜1990·類神經網路

把前1步的自己放進來

依序到來的文字,網路怎麼記住?

1990年,Elman給3層類神經網路加了情境單元。把隱藏層的值原樣複製到情境單元,在下一個時刻與輸入一起放進去(遞迴網路,RNN)。用來複製的連結,權重固定為1。

讓網路在沒有標示分隔的文字序列裡預測下一個字母,預測誤差在單字開頭很大,隨著單字往後進行就變小。並沒有教過它,單字的分界卻浮現出來了。右邊的圖是本站做的、排列了5個單字的例子。只有紫色的長條(第1個字母)保持很高。

Elman自己寫道,這個想法始於喬丹1986年的報告。

ht =tanh(W xt +U ht−1)
xt
時刻t的字母
ht−1
前1步的隱藏層
U
來自情境單元的連結
以為知道的事常見說法:RNN是Elman在1990年發明的
原始資料中:Elman的論文本身就說,這是喬丹(1986)最先寫下的想法,並列舉先前的例子。諾貝爾獎委員會的解說還寫道,霍普菲爾德網路也是遞迴型的。

圖所展示的:把前1次自身的狀態和下一個輸入一起送入,即使字串沒有標出分界,也沒有人教它,詞語的分界仍會浮現。

單字的第幾個字母與平均預測誤差
111989·卷積

重複使用同一個視窗

怎麼做出連位置稍微偏移的手寫數字也能讀懂的類神經網路?

1989年,貝爾實驗室的楊立昆等7人,用美國信封上手寫的郵遞區號數字9,298個,訓練辨識數字的類神經網路。關鍵在於,把同一個5×5的小視窗(找特徵的濾波器),在影像各處重複使用(用今天的說法就是卷積)。

在右邊的圖裡選一個視窗,再把數字移一移。視窗與形狀吻合的地方會有反應,有反應的位置也會跟著移動。由於重複使用視窗,需要學習的權重數大幅減少(右上方的數字)。

在2,007個測試資料上,錯誤率為5.0%。論文只引用了1處福島邦彥1980年的論文(新認知機)。

特徵圖(x, y)=Σi,j k(i, j)× 影像(x+i, y+j)
k
視窗(5×5的權重。在任何位置都相同)
以為知道的事常見說法:影像辨識的深度學習(卷積)誕生在美國
原始資料中:楊立昆等人自己在1998年就寫道:(譯)。差別在於,新認知機沒有訓練整個網路的方法(誤差反向傳播法)。

圖所展示的:在影像各處重複使用同一個小視窗,數字即使稍微偏移,也能找到同樣的形狀,要學習的權重數也大幅減少。

121989〜1998·卷積

沒把握的文字交給人

會錯5%的機器,銀行就不能用嗎?

1989年讀郵遞區號的網路,在測試資料上錯了5.0%。論文還指出,要把錯誤率壓到1%,必須把12.1%當作「讀不出來」而排除。把答案把握程度較低的交給人,機器作答的那部分裡,錯誤就會減少。在右邊的圖裡,調整排除線θ看看。

1998年,楊立昆等人整理了7層的卷積類神經網路LeNet-5和支票辨讀系統。這個系統被裝進NCR公司的支票辨讀機,在美國的一些銀行使用。在這篇論文使用的手寫數字資料集MNIST(訓練資料6萬、測試資料1萬)上,錯誤率為0.95%。

排除比例 = 把握程度 <θ的數量 ÷ 全部的數量
θ
排除標準的線
把握程度
輸出值中最大的那一個

圖裡把握程度的分布,是本站為了接近1989年論文中的2個點而做的例子。

以為知道的事常見說法:深度學習是從2012年開始有實際用途的
原始資料中:1990年代後半,卷積類神經網路就已經在銀行辨讀支票,從事實際的工作。

圖所展示的:即使機器會答錯5%,只要把信心低的答案交給人處理,機器自己回答的部分,錯誤就會大幅減少。

排除比例與作答部分中的錯誤率
131990·機器翻譯

從對譯中計算機率

不寫詞典也不寫文法,能收集到翻譯的線索嗎?

1990年6月,IBM的Brown、Jelinek等8人發表了把翻譯當作機率計算來處理的方法。他們使用的材料,是同時以英文和法文記錄的加拿大議會紀錄(英文約1億個詞)。

雖然有成對的對譯句子,卻沒有標明哪個單字是哪個的譯詞。於是論文採用了語音辨識中用過的EM演算法。一開始,假設任何單字譯成任何單字的機率都相同,再根據這個機率重新計數,反覆進行這樣的計算。在右邊的圖裡按一下「重複1次」看看(句子對是本站做的例子)。

論文從4萬對句子裡估算了約8,100萬個數值,並寫道,the自動與le、la連在一起,not也自動與pas連在一起。73個新句子的翻譯裡,一字不差的占5%,合理通順的譯文占48%。

分配比例 =t(f|e)÷ Σe′ t(f|e′)
t(f | e)
英文的e被譯成法文的f的機率
e′
同一句子對裡的所有英文單字

圖所展示的:即使對照翻譯沒有標明哪個詞對應哪個譯詞,從「大致平均」開始,反覆重新計數,正確配對就會自然浮現。

141991·類神經網路

把工作分給各位專家

讓1個類神經網路學習各種工作,會怎麼樣?

讓1個網路學習各種工作時,它們會互相干擾,讓學習變慢。1991年,Jacobs、喬丹、Nowlan、辛頓針對這個問題,把多個專家網路與算出交給哪位專家的機率的閘控網路組合起來。

由於把誤差的衡量方式改成競爭而非合作,每位專家只負責輸入資料的一部分。右邊的圖,是讓2位只能畫直線的專家,學習左右形狀不同的點列。下方的色帶表示閘控。

2017年,還出現了從數千位專家中只選取前幾位的大型機制(第11章)。

y=Σk gk yk  gk =esk /Σm esm
yk
專家k的輸出
gk
閘控交給k的機率(總和為1)
以為知道的事常見說法:混合專家(MoE)是為這幾年的大型語言模型想出的新方法
原始資料中:基本想法在1991年的論文裡就有了。2017年的論文本身也寫道,這種方法(譯)已有許多研究。

圖所展示的:讓1個網路負責各種工作,彼此會互相干擾。讓它們競爭,專家就會各自只負責其中一部分。

每次重複後的平均誤差
151992〜1997·強化學習

只從勝負中學習

不告訴它每一步的正確答案,能學會厲害的下法嗎?

1992年,IBM的Tesauro做出的TD-Gammon裡,3層類神經網路與自己下西洋雙陸棋,對戰了數十萬次,只從勝負中學習(強化學習)。對戰了150萬次的版本,在與前世界冠軍Robertie的40局比賽中,追到只差1分。

關鍵是時間差(TD)。每走一步,就把當前局面勝算的預測值,向下一個局面的預測值靠近一點。最後的勝負,就這樣一點一點向前面的局面傳遞。右邊的圖用井字遊戲做同樣的學習。按空白格,還可以用 × 跟它對戰。

1997年8月,黑白棋世界冠軍村上健,以0勝6敗輸給了透過自我對弈等方式學習的程式Logistello。Logistello在一般的個人電腦上執行。

V(st)← V(st)+α[V(st+1)− V(st)]
V(s)
局面s的勝算預測值
α
讓預測靠近的比例
以為知道的事常見說法:AI改變人類的下法,是從圍棋的AlphaGo(2016)開始的
原始資料中:Nilsson的書裡引用了這樣的記述:1990年代,西洋雙陸棋的頂尖棋手們模仿TD-Gammon改變了開局的下法。

圖所展示的:即使不教每一步的正確答案,只要反覆把現在的預測稍微往下一個局面的預測靠近,勝負就會傳回較早的局面,棋力也會提高。

與隨機落子的對手對戰200局(紫=輸,灰=平手)
161992〜1995·機器學習

最寬的路的正中央

能分開資料的邊界線可以畫很多條時,哪條比較好?

Vapnik等人認為,如果在離2類資料都盡可能遠的、最寬的路的正中央畫線,沒見過的資料也能分類得很好。路寬的一半叫間隔(margin)。

決定邊界線的,只有碰到路邊的少數幾個點(支持向量=撐住這條路的點)。在右邊的圖裡拖一拖點。移動帶圈的點,路就會改變;其他的點,只要不進入路裡,怎麼移動邊界線都不變。

在手寫數字MNIST上,Cortes和Vapnik的方法錯誤率為1.1%,成績接近LeNet。不過,辨識1個字大約需要1,400萬次乘法和加法。

讓間隔 =1/ ‖w‖ 最大  條件:yi(w · xi +b)≥ 1
w·b
決定邊界線的參數
yi
點i所屬的組別(+1或 −1)
以為知道的事常見說法:1980年代之後,類神經網路一直是主角
原始資料中:2000年前後的10年裡,許多實用的辨識任務由支持向量機等類神經網路以外的方法占據(Schmidhuber,2014)。

圖所展示的:分開2個群組的線有很多條,最好的是離兩邊最遠的「最寬道路」的中線。這條線只由接觸道路邊緣的少數點決定。

171997·類神經網路

記憶的盒子與閘門

很久以前的線索,網路怎麼一直記住?

用誤差反向傳播法訓練遞迴網路時,誤差信號每往回走1個時間步,就會乘上差不多的數。小於1就消失,大於1就膨脹。Hochreiter在1991年分析了這個問題。

1997年,Hochreiter和Schmidhuber的LSTM配備了。盒子裡的內容以權重1連回自己,不會消失地傳下去。進出由輸入閘門和輸出閘門開關(1997年的閘門只有這2個)。在右邊的圖裡按「傳送」。論文寫道,相隔1,000步以上的線索也能用上。

ct =ct−1 +it × gt  ht =ot × h(ct)
c
盒子裡的內容
i·o
放入的閘門·取出的閘門(輸入閘門·輸出閘門。0〜1)
g
想放進去的值

圖裡LSTM的權重,是本站手動決定的(沒有訓練)。按「詳細說明」打開的下方圖表,是每1步乘上「乘數」後剩下的誤差信號。

圖所展示的:一般循環網路的訊號,每往回傳一次,就會透過乘法逐漸消失。LSTM用權重1把記憶盒原樣傳送,再用閘門控制進出,因此能記住很久以前的線索。

往回走的步數與剩下的信號(縱軸每格為10倍)
181994〜1997·搜尋

剪掉不用看的樹枝

每1秒檢查約2億個棋盤局面的電腦,是把所有局面都看了一遍嗎?

1997年5月,IBM的西洋棋專用電腦深藍,在紐約以2勝1敗3平手(3.5比2.5)擊敗世界冠軍卡斯帕洛夫。它強大的來源,是每1秒檢查約2億個棋盤局面的大量計算,以及高手們的對弈紀錄。

即使如此,也不可能把一切都看完(第5章的組合爆炸)。α-β剪枝法會剪掉已經知道對手有更好應對的樹枝,停止往下看。在右邊的圖裡,比較看過的葉子數。答案不變,要看的數量卻減少了。

賽門等人(譯)的預言(1957年),約40年後以改變了的形式實現(第3章)。

一旦α ≥ β,這根樹枝剩下的部分就不再看
α
自己已經確保的最低得分
β
對手不會再讓你拿到的最高得分
以為知道的事常見說法:深藍的勝利是AI的勝利
原始資料中:IBM自己在當時的網頁上寫道:(譯),並說明它是靠大量計算與高手的對弈紀錄變強的。

圖所展示的:Alpha-beta法發現對手有更好的走法後,就不再分析那條分支,直接剪掉。答案不變,要分析的數量卻減少了。

191985〜2005·機器人

不再先想好才行動

沒有地圖的機器人,能走遍整個房間嗎?

1985年9月,MIT的布魯克斯發表了把機器人的動作分成層來設計的方法。在底層(不要撞上去等)的動作之上,疊加較高階的動作層,上層只在需要時才壓制下層。他在1991年的論文裡寫道:(譯)。

2002年以199.95美元上市的掃地機器人Roomba,其發表資料裡同樣沒有提到地圖。它反覆使用螺旋形、沿牆、直行的走法,讓房間的每個部分被經過2〜5次。在右邊的圖裡,試著加上或移除一些層(房間是本站做的例子)。

在日本,1999年發表了Sony的AIBO,2000年發表了Honda的ASIMO。

執行的動作 = 目前起作用的、最上面一層的動作
層
直行、沿牆前進、螺旋狀繞圈這類動作的集合
以為知道的事常見說法:1980年代後半〜90年代的AI寒冬裡,研究本身都停止了
原始資料中:就在同一時期,布魯克斯一邊寫下寒冬的景象,一邊指出從身體與動作出發建立智慧的另一條路,並做出四處走動的機器人。

圖所展示的:即使機器人沒有地圖,只疊上碰到障礙就轉彎、沿牆走、走螺旋等行為層,也能反覆走遍整個房間。

行駛過的地板比例(紫=牆邊,綠=中央)
201993〜2005·預言

把「倍增」的線延伸下去

能從電腦效能的提升,預言與大腦比肩的年份嗎?

1998年,卡內基美隆大學的莫拉維克估算,人腦的運作需要約1億MIPS(每1秒100萬次指令為1 MIPS)。並預言,所需的硬體將(譯)。他還寫道,1960〜1990年是(譯)。

預言的年份,會隨著倍增所需的時間怎麼設定而大幅變動。據論文,1990年便宜的個人電腦上,1 MIPS要1,000美元。倍增所需的時間,在1980年代是18個月,1990年代後半是12個月。在右邊的圖裡,改變時間試試看。

1993年,文奇寫道:(譯)。

達到的年份 =1990+ 倍增所需的時間(年)× log2(1億)
log2(1億)
約26.6(重複多少次2倍,才能達到1億倍)
以為知道的事常見說法:奇點是庫茲威爾的想法(2045年)
原始資料中:文奇在1993年就稱之為the Singularity,並寫明超越人類的智慧將出現在2005〜2030年。文奇自己介紹說,這個詞可以追溯到馮紐曼,想法可以追溯到I·J·古德。

圖所展示的:把性能不斷翻倍的線延伸出去,就能預言追上大腦的年份。但光是改變「幾個月翻倍」的設定,年份就可能移動幾十年。

結語

這一章裡,還有哪些事尚不清楚

美國的,從學會會員數和企業銷售額來看,是從1980年代後半起,花了好幾年才到來的。在日本,1991年國家的白皮書寫的是沒有迎來,但1991年之後日本的AI使用情況怎麼變化,日本的寒冬是什麼時候來的(究竟有沒有來),目前仍不清楚。1984年的情境裡提到的(譯)是否真的發生過,也沒有找到做過統計的資料。

在同一個年代,通往現代AI的技術幾乎都已出現。霍普菲爾德網路、波茲曼機與受限波茲曼機、誤差反向傳播法、把輸入擠進窄窄一層的網路(自編碼器的雛形)、遞迴網路與LSTM、卷積、混合專家、支持向量機,以及從自我對弈中學習的TD學習。可是,TD-Gammon為什麼能學得這麼好,當時的理論並沒有解釋。真正的大腦是不是像霍普菲爾德網路那樣運作,也沒有得到證實。

缺少的東西中的1項,也許是電腦的運算能力。莫拉維克在1998年寫道,長期被說不會開花結果的種子,正在突然發芽。下一章裡,從2006年起,深層類神經網路「自己從資料中學習」的第3次熱潮開始了。

本章的其他事件(1則。都附有原始資料和可信度)
1983–1984年已查證原始資料說法有出入

「McCarthy向MYCIN輸入『男性病患的羊水』,它就直接接受了」──開發者親自在書中註解記錄

把專家知識寫入的AI不知道未被寫入的(理所當然的事),有個故事常被用來說明這項弱點。MYCIN一書(1984)的註解寫道,John McCarthy向MYCIN輸入男性病患的檢驗材料(培養部位)是羊水,MYCIN沒有察覺錯誤就接受了。McCarthy的網頁版論文(1984)沒有這個故事,但指出MYCIN缺乏常識:它無法預測治療之後的情況,也答不出。

常見說法:常被傳成「有McCarthy捉弄MYCIN的故事(傳聞)」(Nilsson也寫了)
原始資料中:製作MYCIN的人自己,在1984年的書的註解裡,以為出處記錄了這件事。不過McCarthy的網頁版論文裡沒有這個故事,寫的是別的常識缺失(治療之後沒有預判等)。

還不清楚的事:具體指哪篇文章或演講,沒有核實。

原始資料3筆及查證內容

有出入:故事細節的差異:Nilsson寫的是輸入了「男性,做了羊水穿刺(amniocentesis)」。MYCIN一書寫的是「男性病患的培養部位是羊水(amniotic fluid)」。

  1. Rule-Based Expert Systems: The MYCIN Experiments of the Stanford Heuristic Programming Project, Chapter 36 Major Lessons from This Work(註18)(Bruce G. Buchanan, Edward H. Shortliffe・1984・p.692註18・本人後來的回憶)
  2. Some Expert Systems Need Common Sense(網頁版,1984。節COMMON SENSE KNOWLEDGE)(John McCarthy・1984・node2.html(COMMON SENSE KNOWL…・原始資料)
  3. The Quest for Artificial Intelligence(Nils J. Nilsson・2010・p.407 24.3 Acknowledged Shortcomings・綜合整理)