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《尋找地外理性生命之通俗的AI》第45章,柔性仿真
  頭腦缺少智慧,就像燈籠沒有點燈。

  ——俄羅斯諺語

  好吧,終於可以談談仿真了!其實,蘇格對數學模型仿真並不陌生。

  什麽是仿真?利用數學語言,由純粹的數學語言信息模型複現現實世界中發生的本質過程,稱為仿真。

  什麽是模擬?利用數學仿真模型通過數據發布手段,以研究現實的未來趨勢為目的的過程,稱為模擬。

  不過任微青所說的柔性仿真數學模型遠不止於此!任微青將傳感數據與仿真模型連接在一起,使數學模型以在線的傳感數據為輸入,進行在線的仿真。這種在線的仿真模型通過傳感數據跟蹤現實運動狀態。這種虛擬跟蹤現實,是柔性仿真的“柔性”之精髓。

  蘇格有些興奮,因為他明白了一件很重要的事,信息資源化的意義。隨即,蘇格心中又是一陣悲涼,我們引以為傲的人類智慧,只不過建立在人的五感生物效率的基礎之上,仍舊是一種最原始的生物效率。

  蘇格臉上一陽一陰的變化,讓羅春木有些摸不到頭腦,顯然,羅春木並沒有明白任微青所說的信息資源化的含義。

  羅春木臉一紅,不甘心地問:“信息資源化,卻不具有功能,這是怎麽回事?”

  任微青心裡清楚,除了楚可可和蘇格之外,在座的恐怕很多人都和羅春木一樣不明白,只是羅春木有勇氣將不知道講出來而已。

  任微青並不打算過度解釋,簡單地說:“資源的目的性由需求決定,而需求必然基於實用發生;智慧構建在信息充分的基礎之上,先有信息資源才有智慧功能。”

  蘇格卻不願意羅春木過多浪費機會,他想到另外一個障礙。數學語言只能有限的仿真現實,受製於數學模型本身的有限性,也受製於感測信息的有限性(感測信息測不全)。數學仿真模型的有限性,決定了任何仿真必然是有限的仿真。任何做過仿真模型的人都會碰到這個問題,蘇格團隊也是。

  雖然,任何表達方式都不能無損的表達事物的完整信息;但是,數學語言仍舊是目前最恰當的表達方式。現實世界的事物,物質與能量關系複雜的交織在一起,沒有孤立的規律事件發生。為了仿真的實際可行,必須設定邊界!

  於是,蘇格問:“在‘全息’和‘失真’二者之間,似乎很難把握。”

  任微青:“所謂‘全息’,只是一個理想狀態;現實中,這是個偽命題。”

  既然存在不可避免地存在“失真”,那構建數學模型又有什麽意義呢?不能因噎廢食,至少可以更接近真相!以實際應用目的為依據來把握信息的精度與模型的邊界,數學描述永遠只能接近真相,不可能實現理想中的全息。

  這不是技術問題,而是經濟問題。失真是相對的,過度追求保真並不經濟,恰好可以滿足功能需要才是最經濟的。在未來實際的功能需求中,失真情況會因需求的變化,而得到應有的改善。任何數學語言不可能無限真實地描述現實;而現實也無法無限精細地到達數學描述的狀態。因此,以實際應用為目的,只需有限精細描述現實事物的有限片段即可。

  蘇格說:“獵人套裝是一個布滿了各種感測器的設備,即使是在線監測數據流也是海量的。目前,也只能利用傳統手段,感測自動控制反饋。即使自我學習,算法也是解析法,數據利用效率很低。!”

  楚可可補充說:“仿真模型所描述的是參數的場分布,

並生成網格化數據陣列。我總感覺這些海量的數據一定有應對辦法,卻一時說不上來。”  任微青:“其實,你們沿著這個思路繼續走下去,一定可以也自己解決。保存在線的傳感數據,意義不大。這如同看一部數字化電影,沒有人可以做到將每一幀圖片完整的記錄。觀眾需要的是故事,而不是畫面的像元,我們需要的也是仿真數據的故事,而不是每一個具體的數據。”

  蘇格聽懂了大概的方向。他和楚可可的感覺一樣,只知道方向,卻仍然不知道具體該怎麽做,他覺得有些地方還沒有想通,一時又不知如何問起。這需要時間,他最缺的就是時間。他知道,任微青可以幫助他節約時間。

  任微青似乎知道蘇格的困惑,他說:“仿真數學模型實際上就是一種傳感數據流的基本處理方法。“數學模型”是計算機利用數學邏輯語言構建的對現事物對象的總體描述,其中的多參數耦合關系,就是我們所說的規律。”

  蘇格:“哦?怎麽說?”

  任微青:“仿真是通過多參量之間因果律數據耦合而得以實現,但這仍舊不算最終解決信息資源化,作為資源性的數據,還需要解決數據的‘通俗性’和‘可閱讀性’問題。”

  蘇格似乎有些思路了。有限元仿真的出現,幾乎與計算機在同一個年代發展起來的。只不過仿真從來都是在有人設定參數的前提下單獨進行,而從沒有自主讓計算機聯通仿真對象現場的傳感器。通過傳感將現實與數學模型連接起來,進行“模型修正”不正是機器“學習”嗎?而“模式識別”不正是機器“決策”嗎?

  感知是信息之源,也是智慧之祖。

  “機器學習”是通過獲得傳感數據進行自主的“模型修正”過程,使認知主體掌握的模型耦合“經驗、規律”更加的接近真實情況。利用反饋原理修正的“數學模型”,這與“生物原型”的機理是一樣的。

  把我們已經掌握的教給計算機,通過人工建粗糙的模型,再交給計算機“學習”的更精細。

  世界上有兩萬多種傳感器,即使這樣,也只能測量少量的物理量參數;利用數學模型仿真技術,可以實現多參量的自動耦合、修正,形成信息閉環結構。絕大部分不能被測量的參數,卻可以被耦合關系間接獲得,這種間接獲得的參數稱為“間接參數”,也可以稱之為“耦合關系”。

  通俗地說,在一個被測對象上安裝了各式傳感器,進行多參量在線測量;將被測對象視為一個‘傳感器’,而這些安裝於其中的傳感器只是‘敏感元件’,這些‘敏感元件’通過‘數學模型’實現關聯耦合。這些‘間接參數’就是‘傳感器’輸出目標數據。

  “柔性仿真”是現實世界轉換為信息資源的重要步驟。“柔性仿真數學模型”的“柔性”體現在:實時傳感數據成為了“仿真數學模型”的一個部分。任何一次細微的修正,都是計算機邏輯運算的過程,都需要一次重新的仿真,使得這種修正與“數學模型”整體再一次全局關聯耦合。

  傳感器參數是實時變化的,“柔性仿真數學模型”也必然是實時變化的。關鍵在於,實現“柔性仿真數學模型”跟蹤現實事物的能力,實現了現實世界的信息變成了一種信息資源。即,信息資源化思想。

  通常,把來自於感測部分的信息,稱之為“果然信息(果然發生)”。而把來自認知主體的主觀判斷信息,稱之為“如果信息(如果規律)”。

  感知信息只能來自於過去,無論信息的來的有多快;認知信息只能乾預未來,無論智慧有多高。我們先進的科技,無非是掌握自然的規律的充分程度,以規律信息為依據高效地駕馭能量。

  即使是關於未來的“如果信息”,如,判據、規律、認知、決策……等等,對於“數學模型”而言都是一種參數。在數學模型中,描述其中一個參數的時間變化曲線,這種曲線對於信息提取與保存意義重大。這正是蘇格所需要的大數據處理能力,解決了傳感數據流“在線加工”問題。通過仿真模型可以很容易描述任何一個參數的時間變化曲線。

  簡單地說,能把歷史的動態“參數——時間”變化描述出來,自然也可以將曲線延伸至未來。

  “太好了!”

  蘇格教授心中一陣狂喜,經不住叫了起來!蘇格高興得像一個孩子一樣,楚可可從未看見這樣的蘇教授,不禁偷偷地一陣輕笑。

  蘇格興奮地說:“仿真模型通過傳感與現實連接在一起,除了實時動態跟蹤現實變化以外,還可以通過數據耦合實現‘模型修正’,就像人類的學習方法一樣。通過背景信息進行的‘模式識別’,就像人類的判斷方法一樣。這多麽像圖靈、香濃、維納這些先驅們設計信息機器的初衷,多麽契合他們要找的答案!”

  不一會,蘇教授又皺起了眉頭,事情看起來還不那麽簡單。這讓大家想起了金庸小說中的“武癡”,蘇教授就是一個現實版的“技術癡”。

  蘇格仍舊不知道該如何在一個柔性的動態仿真模型中,尋找到一個有用的“故事”。這個問題恐怕是今天一時解決不了的。他相信,這只是時間問題。

  雖然蘇格給自己留下了一個作業,但他可不想就這麽輕易地放過任微青,這個年輕人的腦子裡有太多的驚奇了。

  在任微青心裡,其實更關注另外一個問題:機器智慧的自我歸納問題!或然率更可靠,用因果律證明因果關系,本身是以絕對因果律為前提,而事實上這是個悖論!

  也許……

  大約10多年後,蘇格見識到了這個柔性仿真數學模型的威力。

  2030年,由各國的國家天文台聯合實施了一個“司雨”工程。顧名思義,這個工程就是控制全球的氣象信息。目的是讓地球按照人們希望的那樣,一切資源得到最恰當的規劃和利用。而氣候是一切生產活動的根本條件。

  原本計劃在全球的范圍內布設了10億個傳感器,並設置了10萬個數據采集站, 佔用全球20%的計算機資源用於運算仿真模型。

  而工程師們在工程實施的過程中,傳感器數量不得不增加到30億個,測量邊界不得不延伸。向內深入到地球內部的地質活動,向外延伸到太陽、月球的活動監測。而數據采集站也相應增加至30萬個。

  可是最後,項目還是遇到不可逾越的瓶頸——計算資源不足。

  按照當時的仿真需求,即使佔用全球80%的計算資源,也不可能實施必要的仿真速度需要。這在當時,幾乎不可能實現。科學家們不斷地優化計算方法,並不斷地調整仿真地精細度。人們不得不面臨一個悖論:即使用盡地球上地全部資源,也不可能“全息”出整個地球。

  這個問題直到10年以後才得以解決,因為光子計算機的出現。

  所謂光子計算機,又被稱之為量子計算機。該計算機是以光子替代電流進行運算。在電子計算機半導體芯片中,矽基芯片通常用離子植入法將摻雜物摻入矽中構成元件的N型和 P型部分,在矽片上形成元件。無論芯片怎麽小,P/N單元都每次二進製表述都不會只有一個電子,而我們的工藝工程師總在朝更少的電子這個方向努力。但是,這種工藝在21世紀的10年代就遇到了工藝瓶頸,摩爾定律失效。

  “司雨”工程幾經坎坷,最終在2041年宣布成功了。從此,整個地球告別了各種氣象災害,這個系統像神仙那樣可以控制地球上發生的各種氣候。

  這是一項宏偉的工程,也是一項十分偉大的工程。
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