从模型演化的角度看待国家的发展
时代在发展,社会也在不断地前进。得益于中国特色社会主义,近些年来,我们的生活也发生了翻天覆地的变化,这不仅仅体现在我们的衣食住行,更体现在精神与文化层面。科技日益发达,大国之间的竞争的焦点也渐渐转移到科学技术上来,尤其是进入21世纪以后,深度学习技术的突飞猛进,人工智能技术迅速发展,并且随着算力的不断提升,以前不可能实现的实验,现在都可交由计算机来实现。依托其强大的运算能力和重复特性,如今的人工智能已经有了许多不错的落地成果。我们国家也在大力倡导发展大数据与人工智能,为促进新时代科技强国打下坚实的基础,这也正是我选择跨考进入计算机专业并准备在机器学习、人工智能方向深耕的原因之一。
中国特色社会主义结合了马克思主义与中国的实际国情,在先辈们前仆后继的不断摸索中,才有了今天来之不易的幸福生活,才给了发展高新科技的前提条件。生于20世纪与21世纪的交叉点的我们,更应该珍惜这来之不易的生活,同时也要根据自身条件,努力为社会主义的建设添砖加瓦,贡献自己的力量。于我而言,作为一名计算机专业并对机器学习技术非常热爱的研究生,更要努力学习相关知识。从小的说,是为了自己,往大了说,真心希望自己可以学有所成,在技术上更进一步,为国家科技的发展贡献绵薄之力。
马克思曾经说过:“世界上任何一门学科,如果没有发展到能与数学紧密联系在一起的程度,那就说明该学科还未发展成熟”。当前的人工智能技术,不同于上世纪的第一代人工智能是基于专家系统的,新一代的人工智能技术基于机器学习,主要是深度学习技术,而深度学习技术主要是使用深层的神经网络来实现的。在早期,神经网络的设计是基于人脑的神经元以及神经元之间的连接来抽象出来的,在其不断地发展中,渐渐淡化了对人脑的参考,而是更多的数学方法被加入进来,这也使得神经网络具有了更强大的生命力,虽然它目前还距离马克思所说的方向有些距离,但它正在这个方向大踏步的前进,并且会一直持续下去。
社会的需要和市场的竞争给了人工智能技术发展的广阔空间,举例来说,随处可见的摄像头使得图片和视频的获取变得非常方便,在建设中国特色社会主义的道路上,我们需要这些摄像头来维护社会稳定。比较出色的表现就是安防领域,可以通过人工智能技术做人脸识别,帮助相关人员及时获悉并清除扰乱社会主义建设的不安因素。事实上,人工智能技术的应用领域表现在方方面面,智能家居、语音助手、机器人、无人机等技术都在反映着技术的迅速发展,反映了中国特色社会主义道路的正确性与优越性。
同时,人工智能的发展也给了我们一些建设经验与思考。
按照达尔文的进化论,从毫不起眼的微生物到如今世间万物的演变,是在不断地优胜劣汰的追逐中自发产生的,今天的一切,都是自然选择的结果,包括你我。走过了茹毛饮血的原始时代,熬过了奴隶社会的艰辛,在两千多年的封建社会中不断发展着,冲破了近代以来帝国列强的封锁与侵略,建立了新中国。直至今日,在马克思主义与中国实际相结合的思想的正确引领下,我国开辟了中国特色社会主义道路,并在这条道路上奋勇前行。如今的一切都可以表明,这是正确的选择。现代人工智能技术的基础,即机器学习技术,也在冥冥之中近似遵循着类似的准则。在最开始的时候,模型的权重是被随机初始化的,模型根本什么都不会。无论面对任何问题,模型只能随机的给出答案,这无疑是在碰运气。正如万物伊始时,诞生了许许多多不同种类的微小生命体,这些生命体在一开始面对这个世界的时候是茫然无措的,天敌,风雨,雷电,海啸,地震,它们任凭着自然力量的摆布。但是,在经历了些许后,某些生命体从中学到了某些机理,尽管我们很难解释这些机理是如何被学习到的,但这一点突破使得这些生命体进化了,有些进化出了感光系统,从而可以帮助它们防御天敌的捕食,有些进化出了可以快速移动的技能,从而在自然灾害来临之际有能力逃往更安全的地方,进而种族得以延续下去。这正对应着机器学习模型的学习过程。从某种程度上来说,模型的损失与物种生存受到的威胁,性质是一样的。为了更好的生存下去,生物会尽可能减小可能收到的威胁,比如,尽管不能让天敌消失,但可以让自己进化来对抗天敌,增加生存的几率,枯叶蝶进化出的保护色正是一个例子;尽管自然灾害无法停息,但在经历了许多自然灾害后,可以从中总结出一些经验,比如灾难来临之前的预兆等,以争取更多逃生的时间,增加生存下去的机会。这些都是从大量的经历中总结的,尽管不能很好的被解释,但这些确实行之有效。这正对应了机器学习模型的学习过程。最开始,模型是随机决策的,我们可以记录下来这些事件的前因后果,长此以往,便积累了大量的实例。同时,根据损失的指示,模型会从这些实例中不断学习如何使得损失最小化,在经历了足够长的时间后,便可能达到了目的。之所以说“可能”,是因为学习的过程并不是一帆风顺的。初始化权值的不合理,损失函数选取的不合理,训练过程的不合理,超参数设置的不合理等等,任何一个环节的出错都可能导致模型无法收敛,前功尽弃。不然的话,如今的世界,可能真的是物种大爆炸的局面。训练模型需要的资源是有限的,自然界能提供给我们的资源从某种程度上来说也是有限的,资源的有限性决定了“物竞天择,适者生存”的必然性。一般来说,一个表现良好的模型的训练过程是复杂的,深层的神经网络是难以被解释的。为何在远古时代,某些生物得以在自然的历练中不断进化,并将种族维系至今,又为何另一些生物惨遭灭绝呢?为什么它们没有进化呢?这其中涉及到的机理远超你我所想,即时是在现代科技的加持下,一些现象仍然难以被解释,这仿佛就是一个黑箱,等待着后来人去打开。
如果把国家的建设比喻成模型的训练过程,那么,模型每一步的权重更新都是前辈们前仆后继,不断探索的结果。中国古代历史经历了无数的风风雨雨,就像采用随机梯度下降法作为优化器的机器学习模型一样,在不断地试错中探索着最优解。即使刚开始的更新带来的是风雨飘摇,但总能在某一点达到局部或者全局最优解。不忘初心,牢记使命,就是要始终如一的为了损失值最小化的最优目标前进。我国正处于社会主义初级阶段这个局部最优解中,并向着中华民族伟大复兴前进,向着社会主义现代化强国前进,向着共产主义的崇高理想前进。
坚持改革开放是坚持和发展中国特色社会主义的必由之路,这已经被无数次的证明过其正确性,今天的我们所拥有的一切,就是对这句话最好的证明。从机器学习模型的角度来看,评价一个训练模型的好坏,是要看其最终训练的损失值以及在新的样本上的性能表现。类比的说,在那些经济不发达的远古时代,训练的模型效果是很差的,它所学习到的仅仅能够维系自身的需要,甚至无法厘清自身的发展规律,此时的模型还处于欠拟合的状态。天灾抑或人祸在那个时代充斥着,模型很艰难的从那个时代发展着,训练着。终于,在某些时刻,模型自身的拟合能力上去了,劳动人民可以过上男耕女织,自给自足的生活了,农业,手工业也逐渐兴盛起来。从张骞出使西域,到各国使节来访中国(比如盛唐时期),中国与其他国家的友好往来,达成了国与国之间在经济文化等各方面的交流,促进了双方的共同发展,这正是古代的开放策略。此时,模型的性能似乎已经达到了一个不错的水平,泛化能力也明显提升,似乎可以停止训练了,但真的是这样吗?时间来到清朝末年,中国遭遇了列强的欺辱与打压,被迫割地,赔款,到处战火连天,百姓流离失所,文物被毁,中国人民被卷入了水深火热之中。这一切的原因之一在于,清末施行闭关锁国的政策,导致中国脱离了世界发展的大趋势,清王朝以天朝大国自居,不屑于继续吸收外来文化,殊不知世界正在经历百年未有之大变局。如果当年的康熙皇帝接纳了微积分创始人莱布尼兹的访问,如果清末不采取闭关锁国的政策,会不会是另一种结果呢?蝴蝶效应告诉我们,任何一个细微的改变都可能导致整个体系的变动,但究其结果,仍是不确定的,就像在调试机器学习模型时,需要不断地调整超参数,以获得更合理的权重参数。只有在不断的试错中,才能最终达到我们所期望的一个性能较佳的状态。而按照目前的科技水平来看,历史的年轮无法逆转。我们之前说过,中国自古便有过“开放”的历史,结果也是非常可喜的,经济文化得到了进步,那为什么还会出现近代历史的那一幕幕呢?因为缺少了“改革”。一个被充分的训练且在训练集和测试集上表现俱佳的机器学习模型,在当时的时间节点来看是不错的模型,在面对未知事物的处理与决策中可以从容应对。然而,马克思主义哲学告诉我们,一切事物都处于永恒的发展变化之中,不存在绝对静止的事物。闭关锁国导致了模型难以继续优化,而未知事物的形态却在悄然改变。于是,当时机到时,未知事物突然涌进,而模型仍是以前的模型,难以应对新的未知形态,无法合理的做出决策,从而导致模型失活。这给我们的经验教训是:模型必须是动态的,不能一成不变,即使是对于当前已经表现不错的模型,也要不断地让模型见识新生事物,这样,当模型自身无法处理新生事物时,可以及时调整模型的结构,以便适应新生事物的发展。因此,要坚持改革开放,这是坚持和发展中国特色社会主义的必由之路,无论是从历史经验方面还是模型训练角度,都应证了这一点。
今天的世界,正在经历着新冠肺炎的侵袭。世界各国的确诊人数仍在持续上升,医疗卫生条件超负荷,从前些天的新闻报道中得知,美国部分人的温饱都成了问题,只能领着廉价的救济餐维持生计。而我们得益于中国特色社会主义的正确道路,得益于党的坚强领导,在病毒肆虐华夏大地的时候,中国人民万众一心,使得确诊人数不再像一开始那样持续上升,从而维护了人民的健康,维护了社会的稳定。医务工作者,研究者们积极投身患者的救治与疫苗的研制。最终,在党的领导下,才有了如今的稳定局面。
同时,各行各业也在积极贡献者自己的力量,人工智能行业也不例外。依托深度学习技术的新冠肺炎检测系统,可以辅助医生进行检测,它借助计算机的高效运算能力和模型强大的学习能力,从而可以在短时间内定位病变区域,并判断是否是新型冠状病毒导致的。
在这一切的变化中,社会这个大模型也在不断地更新着自己的权重,向着损失最小化的目标前进着。在党的领导下,我们的“模型”以合理的学习率更新着,向着人民的幸福生活前进,向着社会的长治久安前进,向着中华民族的伟大复兴前进,向着社会主义现代化强国前进,向着共产主义前进!