元學習,學習“學習的能力”(上篇)——思維神經與人工智能系列之元學習
http://m.mattsalter.com2021年05月17日 09:53教育裝備網
你喜歡學習嗎?回答這個問題之前,你必須知道一個不可改變的事實,那就是學習本身就是與生俱來的,是一個無論你怎么討厭都會一直伴隨著你的能力,無論你是厭惡還是喜歡,它就一直存在著。那我們厭惡學習的情緒又從何而來呢?答案是“反饋回路的缺失”。人類在進行任何回來反饋時,都會在體內不斷生成各種激素,并給我們帶來各種心理,生理的愉悅,快感反饋越迅速,頻率越高,回路所收到的刺激就越強烈,也就更容易沉浸在行為模式中,比如做題—考高分—得到別人的贊揚,或者刷視頻—這個視頻真好看—下個視頻是什么?關于反饋回路的底層原理和重構方式。
學習,學習是什么?曾經的我也和大家一樣,把學習等價于讀書,做題,考大學,上課,實習,找工作,這其實是一種極其膚淺的理解,也是應試教育帶來的俠義思維定式。這種定式一直在教導我們要好好學習,卻沒有人教過我們去理解和認識學習這個機制本身,大多數(shù)人從未意識到自己與生俱來的學習能力,加上反饋回路的缺失,變得越來越厭惡學習,很多人學了十幾年都沒有理解什么是學習,更別提正真的掌握,只能是機械性地依靠生物本能,來運作大腦的記憶和認知功能,導致了長期的低效學習和自制力退化,再加上反饋缺失,便無法集中注意力,難以進入專注狀態(tài)。
事實上,學習是泛用的,自然的,孩童時期模仿說話,蹣跚學步,幼年時期學習使用筷子,少年時學習騎車,打游戲,這些學習過程和看書考試在底層上并無不同,它們都共同一套神經網絡,你在打游戲時激活的某些神經元,在你做數(shù)學題時也會被激活,并釋放相似的生物電信號,我們要做的第一件事,就是要打破學習的狹義思維定式,將其擴展為廣義學習的概念,在廣義學習的框架下,學習不僅僅是為了應付考試,還包括對世間萬物的理解和運用能力,這是智能大腦經過數(shù)十萬年進化來的,作為強大的功能之一,從第一個火種的誕生,到對抗猛獸的趨利避害,或是從倉頡以來文字中傳承的知識與文化,都是廣義學習的延伸,這種能力的獲取來自于時間尺度的積累過程,并內聚在泛化的基因或特化的神經網絡中。
在表現(xiàn)形式上,我們可以將其分為兩種,一種是進化而來的先天結構,一種是學習探索的后天結構,兩者都包含了對語言,符號,圖像,空間等基本信息結構的理解能力,并進一步衍生出對不同領域知識的學習,也就是構建具體事物模型的能力,這個能力,我們給他定義的名字——“元學習”。
元,意為萬物之始,宇宙之源,是一切機制的底層核心,而學習是掌握一項技能,了解一個事物的過程,元學習賦予人類充分利用不同領域的本源知識,來指導新事物建模的能力,對元學習能力的掌握,也就是“學會學習”,就是這樣一個井然有序的元學習系統(tǒng),最終才造就了在各種自然的或者人造事物面前游刃有余的個體。
如何識別一只狗?假設我們從未認識狗,要從現(xiàn)有數(shù)據中學習和識別一只狗,該怎么做呢,首先在看到狗的圖片的瞬間,我們的視覺神經會將視網膜信息編碼成為可被傳遞的生物電信號,信號傳遞到我們的大腦中負責圖像處理的部分,視覺皮層,并解構為一個個特征集,比如輪廓,胡須,在進一步轉化為更抽象的底層信息,經過大腦更深層次的決策,最終與現(xiàn)實概念關聯(lián),識別包成為概念采樣,而所看的圖片稱為數(shù)據采樣。對一個具體的任務采樣來說,通過數(shù)據采集的信息壓縮和提取,我們學習到了特征x到狗y間的映射關系fdog,在元學習框架下,神經網絡所學習到的,在特征與概念間建立聯(lián)系的能力,被稱作通用底層模型F(X),可以幫助我們在從未見過的任務f中迅速找到解決方案fnew,而我們對于fdog的掌握是具體的知識,對識別其他物種的幫助有限,因為每類實物的特征都會有差異,但從信息編碼,信息轉化到大腦決策的這一系列過程,卻能復用到幾乎一切知識概念的建模上來。
通過識別狗的任務,我們不僅獲取了實體的經驗,更重要的是學習到了建模的過程,并重復激活這種抽象學習的能力,除了視覺識別,這種能力還可以被遷移到很多不同任務上來,比如記一個單詞,理解一組公式,單詞的特征集是字符,詞根,語法,公式則是符號,算子,關系,他們和識別貓狗的唯一區(qū)別在于,激活的神經元不同,但信息的表征形式卻大同小異。這就是我們多說的最底層的學習能力,簡言之,元學習改變一生,不只是學習具體的知識,而是學習學習的能力。
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責任編輯:黃程程
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