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那福忠,網路作者。
   
  西海岸數位隨筆
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  April 21, 2017  人工智慧的黑箱
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   人工智慧的應用越來越廣,功能也越來越強,紐約 Mount Sinai 醫院有龐大資料,研究人員發展一個稱為「深切病人」(Deep Patient) 的人工智慧電腦程式,用病人的就醫次數、檢驗結果的數值等幾百種參數,以 70 萬病人的資料「訓練」這個「病人」,然後用新病人測試,結果「診斷」的非常準確。更教人難以置信的,是在沒有專家的指令之下(比如從血糖的檢驗值判斷有沒有糖尿病),電腦完全自行發現,或說是自我學習,隱藏在龐大資料中導致疾病的模型。

   深切病人的診斷既然這麼精準,原本對醫師應該有很大的幫助,但也正因為過於精確,教人疑慮、甚至焦慮。這個電腦程式不但精確診斷生理疾病,連醫師都很難診斷的心理疾病,像精神分裂症,也能預測,只是這些精確的結果是怎麼產生的,用什麼方法、規則、邏輯、過程得到的結果,沒有人知道,連設計電腦程式的人都無法合理解釋。最直接的問題是,醫師對診斷的過程豪不知情,怎麼處方用藥?

   加州矽谷的電玩影像晶片公司 Ndivia,與德國汽車技術公司 Bosch 合作,發展自動行駛汽車技術,供全球汽車製造廠使用,Bosch 無疑的提供技術與零件,Ndivia 則提供自動駕駛的心臟:人工智慧。實驗雛形的汽車已在新澤西州鄉下上路,表面上與 Google 等同類的自動行駛汽車沒有什麼不同,遵循交通規則安靜行駛,只是並不是遵從工程師與電腦程式師的指令行駛的,而是跟人一樣「擅自」駕駛的。

   人工智慧的開車技術跟人一樣,顯然是跟人學的,Ndivia 做的正是如此,工程師發展一套學開車的電腦程式,連接到一輛訓練汽車,讓這個電腦程式「現場學習」,汽車開動,駕駛人各種動作、經歷各種路況,電腦都記錄下來,反覆訓練到一定的程度,電腦駕駛智慧成孰,就可以自動上路。但與深切病人同樣的令人不安,因為沒有人會知道這輛車怎麼決定轉方向盤、煞車、等紅燈,一旦發生問題,沒有人能找出原因。

   上面兩個實例的智慧,是靠學習獲得的,從醫院的病人資料、從真人駕駛汽車的經驗,依工程師設計的邏輯累積學習來的,設計的工程師不是醫學專家,也不是汽車技術專家,僅提供學習的方法,讓機器自己學習,就是俗稱的「機器學習」(Machine Lerning),這裡說的「機器」是通稱,可能是一個電腦軟體,也可能是一個軟硬體結合的一個盒子,而人工智慧有這樣的進展,關鍵的技術在模仿我們腦子結構的「神經網路」(Neural Network)。


腦神經網路(左)與人工神經網路(右)處理資料示意圖。取自網路

   上圖是人的生物腦子與人工腦子處理資料的比較,左圖那一大塊叫「神經元」(Neuron),也稱為腦神經細胞,接受神經(圖中細枝)傳來的信號,處理之後,再把處理過的信號由神經傳給下一個神經元,圖中箭頭是傳送的路徑,神經元可以接受多個信號,但僅送出一個信號,這個信號又分別傳給多個神經元,形成一個複雜的網路,人腦的十分之一是這種結構,所以能處理複雜的事物,但也讓我們最難瞭解自己。

   上右圖是仿造的人工神經網路,圓圈代表神經元、或稱為「節點」,箭頭代表資訊的傳送方向,每一節點接收資訊,處理後傳到下一層的每一節點,下層每一節點接收資訊處理後,再傳給更下一層每一節點,這樣層層傳下去直到最後一層,以模擬腦神經網路處理信號的方式,處理我們的數位資訊。這個網路的複雜程度,依層次的多少與每一層節點的數量而定,越複雜的問題越需要複雜網路來解決,以圖像辨識為例,需 10-30 層節點。

   人工神經網路的運作,是從簡單的處理開始,然後每進一層產生更有意義的結果。第一層可能僅是數位影像的像素,下一層可能辨識影像的輪廓,層次加深辨識出色彩、毛髮,逐漸露出鼻眼,最後認出是一隻狗。人工智慧就是從這種方式的多次循環操作,「自我學習」取得的「經驗」,但是因為流程過於錯綜複雜,我們無法清楚的解釋,也正因為這種不透明的特質,人工智慧演變成一個「黑箱」(Black Box)。

   很多人都玩過 Google 的 Deep Dream,把一張數位圖片重複運算,變成一幅有趣的夢幻的圖像,就是利用神經網路的層次轉換。Google 研究人員曾用這個軟體試圖瞭解神經網路的運作,發覺在圖像的認知上,機器與人有很多的不同,也就是經過訓練的人工智慧,在運作上仍教人難知原委。

   人工智慧逐漸進入哲學的範疇,有人認為是「信仰」(Faith),享受超人類智慧的果實,欣然生活在「後人類」(Posthuman) 的新世界。當然有更多的人擔憂超人類智慧可能帶來的後果,除了人類喪失主導能力,讓大家屈就於邏輯化的生活,更恐懼於墨菲定律 (Murphy's Law):「凡能出錯的事,必會出錯」。高度人工智慧的社會,一旦出錯,可能無法補救,更可能演變成災難。




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