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《人工智能:改变世界,重建未来》联结主义者

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有了杰夫·辛顿等人的帮助,神经网络开始蓬勃发展。当时有一个传统,那就是继任的一代都会给自己重新命名,新研究人员们称自己为“联结主义者”,因为他们对复制大脑中的神经联结十分感兴趣。到1991年,仅在美国就有1万名活跃的联结理论研究人员。

忽然之间,各个领域都取得了突破性的进展。例如,人们发明了专门用于预测股市的神经网络。大多数情况下,投资公司使用不同的网络预测不同的股票,然后由交易商来决定投资哪只股票。然而,有些人在此基础上更进一步,赋予网络本身自主权,使其能够自行买卖。无独有偶,金融领域迅速涉足电子游戏领域,时刻准备着为人工智能研究人员进行投资。算法交易时代轰轰烈烈地开始了。

当时神经网络领域的另一个引人注目的应用就是自动驾驶汽车。发明自动驾驶汽车一直是技术人员的梦想。1925年,发明家弗朗西斯·霍迪纳(Francis Houdina)展示了一款无线电控制的汽车,他操控汽车行驶在曼哈顿的街头,而车中无须人来操控方向盘。之后,自动驾驶汽车测试使用导丝和车载传感器使汽车能够按照路上画好的白线行驶,或通过识别出地下电缆发出的交流电行驶。1969年,约翰·麦卡锡发表了一篇标题为“计算机控制汽车”的论文极具挑战性。麦卡锡所提议的方案基本上是设计一个“自动化司机”。他的项目需要一个能够进行公路导航的计算机,计算机上仅带有一个电视摄像机来输入信息,该输入使用与人类司机相同的视觉输入。麦卡锡假设用户能够使用键盘输入地点,并要求汽车立即载他们过去。紧急情况下,用户可以使用额外的命令变更目的地,要求汽车停在洗手间或宾馆门口,在有紧急情况时减速或加速。

类似的项目直到20世纪90年代早期才得以实现,当时卡内基—梅隆大学的研究人员迪安·波默洛(Dean Pomerleau)写了一篇激动人心的博士论文,文章介绍了如何将“反向传播”应用于无人驾驶汽车。波默洛称其开发的神经网络为神经网络中的无人驾驶汽车或ALVINN(控制器),并将道路上的原始图像作为输入信息,并实时输出转向控制信息。当时,还有许多其他传统人工智能博士正在研究类似的自动驾驶项目。这些非神经网络的方法主要通过严谨的像素分析将各图像划分为不同类别,例如“道路”和“非道路”。然而,与许多传统人工智能面临的问题一样,计算机很难将信息解析为像实时路况那样的非结构化信息。假如一辆自动驾驶汽车依靠这一技术进行危险的高速行驶,发生事故的可能性是很大的。波默洛回忆道:“它们可能将树影或者树木本身识别成道路,这样车辆就会朝着树直接开过去,而不是避让。”

为了训练ALVINN,驾驶员只需简单地驾驶一段路程。波默洛说道:“驾驶员只需驾驶2—3分钟,ALVINN系统就能够了解并更新反向传播网络的权重。结束驾驶时,驾驶员可以放开方向盘,系统会继续驾驶车辆开始一段新的路程。”波默洛的发明只关注了方向,却无法控制速度或避开障碍物,这两点必须由驾驶员来完成。尽管如此,波默洛也取得了巨大的成功,1995年,庞蒂克小型货车上安装了从旧汽车上回收的ALVINN的升级版——RALPH(快速调节横向位置处理器)。波默洛和一位名为托德·约赫姆(Todd Jochem)的研究人员为其配备了一台电脑、640×480像素的彩色照相机、全球定位系统接收器和光纤陀螺仪,之后他们驾驶该车横穿美国。借鉴了1986年“携手美国”(Hands Across America)慈善活动的名称,他们将这次旅行称为“横穿美国”(NO Hands Across America)。他们在路上卖10美元一件的衬衫,用于支付食宿费用。最后,这辆汽车一共行驶了2 797英里,途经匹兹堡、宾夕法尼亚、圣地亚哥、加利福尼亚,中间还穿过了胡佛水坝,这一切都是汽车自动驾驶完成的。《商业周刊》的一位记者在报道这一事件时,一名堪萨斯州骑兵要求其将车停到路边。而波默洛和约赫姆乘自动驾驶汽车旅行,甚至连双手都无须握住方向盘。

15年后,谷歌在2010年10月发布了自己的无人驾驶汽车项目。然而,我们仍要感谢波默洛在神经网络领域做出的开创性贡献,他证明了自己的观点。