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元學(xué)習(xí),學(xué)習(xí)“學(xué)習(xí)的能力”(上篇)——思維神經(jīng)與人工智能系列之元學(xué)習(xí)

http://www.ainooo.com2021年05月17日 09:53教育裝備網(wǎng)

  你喜歡學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)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(xué)習(xí)的情緒又從何而來呢?答案是“反饋回路的缺失”。人類在進(jìn)行任何回來反饋時,都會在體內(nèi)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(qiáng)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(yáng),或者刷視頻—這個視頻真好看—下個視頻是什么?關(guān)于反饋回路的底層原理和重構(gòu)方式。

  學(xué)習(xí),學(xué)習(xí)是什么?曾經(jīng)的我也和大家一樣,把學(xué)習(xí)等價于讀書,做題,考大學(xué),上課,實習(xí),找工作,這其實是一種極其膚淺的理解,也是應(yīng)試教育帶來的俠義思維定式。這種定式一直在教導(dǎo)我們要好好學(xué)習(xí),卻沒有人教過我們?nèi)ダ斫夂驼J(rèn)識學(xué)習(xí)這個機(jī)制本身,大多數(shù)人從未意識到自己與生俱來的學(xué)習(xí)能力,加上反饋回路的缺失,變得越來越厭惡學(xué)習(xí),很多人學(xué)了十幾年都沒有理解什么是學(xué)習(xí),更別提正真的掌握,只能是機(jī)械性地依靠生物本能,來運(yùn)作大腦的記憶和認(rèn)知功能,導(dǎo)致了長期的低效學(xué)習(xí)和自制力退化,再加上反饋缺失,便無法集中注意力,難以進(jìn)入專注狀態(tài)。

  事實上,學(xué)習(xí)是泛用的,自然的,孩童時期模仿說話,蹣跚學(xué)步,幼年時期學(xué)習(xí)使用筷子,少年時學(xué)習(xí)騎車,打游戲,這些學(xué)習(xí)過程和看書考試在底層上并無不同,它們都共同一套神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),你在打游戲時激活的某些神經(jīng)元,在你做數(shù)學(xué)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(xué)習(xí)的狹義思維定式,將其擴(kuò)展為廣義學(xué)習(xí)的概念,在廣義學(xué)習(xí)的框架下,學(xué)習(xí)不僅僅是為了應(yīng)付考試,還包括對世間萬物的理解和運(yùn)用能力,這是智能大腦經(jīng)過數(shù)十萬年進(jìn)化來的,作為強(qiáng)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(xué)習(xí)的延伸,這種能力的獲取來自于時間尺度的積累過程,并內(nèi)聚在泛化的基因或特化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中。

  在表現(xiàn)形式上,我們可以將其分為兩種,一種是進(jìn)化而來的先天結(jié)構(gòu),一種是學(xué)習(xí)探索的后天結(jié)構(gòu),兩者都包含了對語言,符號,圖像,空間等基本信息結(jié)構(gòu)的理解能力,并進(jìn)一步衍生出對不同領(lǐng)域知識的學(xué)習(xí),也就是構(gòu)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(xué)習(xí)”。

  元,意為萬物之始,宇宙之源,是一切機(jī)制的底層核心,而學(xué)習(xí)是掌握一項技能,了解一個事物的過程,元學(xué)習(xí)賦予人類充分利用不同領(lǐng)域的本源知識,來指導(dǎo)新事物建模的能力,對元學(xué)習(xí)能力的掌握,也就是“學(xué)會學(xué)習(xí)”,就是這樣一個井然有序的元學(xué)習(xí)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(shè)我們從未認(rèn)識狗,要從現(xiàn)有數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)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(jīng)會將視網(wǎng)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(fù)責(zé)圖像處理的部分,視覺皮層,并解構(gòu)為一個個特征集,比如輪廓,胡須,在進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為更抽象的底層信息,經(jīng)過大腦更深層次的決策,最終與現(xiàn)實概念關(guān)聯(lián),識別包成為概念采樣,而所看的圖片稱為數(shù)據(jù)采樣。對一個具體的任務(wù)采樣來說,通過數(shù)據(jù)采集的信息壓縮和提取,我們學(xué)習(xí)到了特征x到狗y間的映射關(guān)系fdog,在元學(xué)習(xí)框架下,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所學(xué)習(xí)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(wù)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(zhuǎn)化到大腦決策的這一系列過程,卻能復(fù)用到幾乎一切知識概念的建模上來。

  通過識別狗的任務(wù),我們不僅獲取了實體的經(jīng)驗,更重要的是學(xué)習(xí)到了建模的過程,并重復(fù)激活這種抽象學(xué)習(xí)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(wù)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(guān)系,他們和識別貓狗的唯一區(qū)別在于,激活的神經(jīng)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(xué)習(xí)能力,簡言之,元學(xué)習(xí)改變一生,不只是學(xué)習(xí)具體的知識,而是學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)的能力。

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(來源:中國教育裝備網(wǎng) )

責(zé)任編輯:黃程程

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