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神秘的群体智能,或许是真正创造AI的关键

来源:网络 

在一些动物社会里,个体微不足道,群体却充满智慧:没有领导,没有组织者,所有的分工却秩序井然。 ­

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  我们过去常常认为,蚂蚁一定明白自己在做什么。当一群蚂蚁雄赳赳穿越厨房餐桌的时候,它们看起来是如此自信,想必它们“心中早已有谱”,知道要去哪儿和做什么。否则。它们怎可能造起精巧的巢穴,进行浩浩荡荡的捕食活动呢?

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  不只蚂蚁如此。成百上千的蜜蜂能够迅速决定把蜂房筑在哪里,即使这决定遭到许多蜜蜂的反对;成群的鸽子在城市的广场上憩息,突然间,似乎有什么事情惊扰了它们,所有的鸽子同时飞了起来。

  这些鸽子并没有一个领导者,没有鸽子告诉别的鸽子做什么,每只鸽子只是遵循简单的规则:1、尽量靠近邻近的鸽子;2、要避免挤撞邻近的鸽子;3、与邻近鸽子的飞行方向保持一致。就这么简单的几条,鸽子的行动就达到了惊人的一致。
  不仅天空中的鸟群。还有海洋中的鱼群。陆地上的动物.它们的群体协调能力都令人瞠目结舌。一些鱼类或陆生动物经常要成群结队地迁徙。沿途会时时遭到捕食者的攻击,对这些动物而言,能否协调行动关系生死存亡。
  在海洋中,当几千条鱼在一起游动时,总比一条鱼更容易发现危险。危险到来的信息很快会在一群鱼中传播开来,因为鱼通过它周围邻居的行动来感知发生了什么事情。
  这样。一个虎视眈眈的捕食者就很难隐蔽了。它刚一现身攻击,得到信息的鱼群就会在一瞬间像爆炸似地散开,在捕食者周围形成一团游动的泡泡,或者裂成多个“碎片”,然后又汇聚回去并游走。
  陆地上的动物更是如此。北美驯鹿长途跋涉迁徙时。看起来很像 一片云影掠过田野,或者像一堆多米诺骨牌顷刻倒塌,好像每一只动物都知道它的邻居要做什么,而且一个紧随着一个,依次类推。没有预先的推测或者反应,也没有原因和目的,只是如此这般赶路而已。
  一个积雪的冬日,当鹿群以漏斗状的队形穿越溪谷的时候,一只狼悄悄地靠了上来,鹿群很快作出了典型的群体防御反应,就好像在整个鹿群里掀起了一阵波浪。后来,所有驯鹿都奔跑起来。狼追逐了一只又一只,一次次失利。最后,鹿群越过了山脊,留下那只倒霉的狼在气喘吁吁地吞咽着积雪。
  对每一只驯鹿来说,没有比这样的时刻更危险的了,但整个鹿群逃跑的动作是那么精确,看不出有什么恐慌。每一只驯鹿都知道什么时候跑,以及往哪个方向跑,即使它并不很清楚为什么要这样做,没有领导者负责协调它们的行动。相反,每只动物都只是遵循数千年来在面对饿狼的攻击时进化出来的一套简单规则而已。

  这就是群体智慧的迷人之处。不论我们是在谈论蚂蚁、蜜蜂、鸽子还是驯鹿,群体行为的基本要素——没有指挥中心.只对局部的信息作出反应。遵循简单的经验规则——整合起来导致了应付复杂情况的高明策略。
  如果成员中的一个出了故障,另外的就会顶替上去。并且最重要的是,集团的控制是无中心的,不依赖于某个领导者。因为假如有个领导者,一旦这位“大人”出了故障或突然发起神经来,那整个团队都跟着完蛋了。
  蚂蚁已经进化出在它们邻近区域寻找最佳路线的办法,为什么不学学它们呢?

  人类社会的结构一直都是层层叠叠的中心制,社会和政治团体已经开始采纳粗略的群体策略。
  关于集体智慧,最重要的是行动。即使我们并不知道为什么。比如说我们也许并不知道少用一个塑料袋,对保护地球环境有什么意义.但只要你、我、他都一起行动。拒用塑料袋,白色污染自然就会减轻。
  一只蜜蜂并不比你我更了解全局的情况。我们没有一个人知道社会作为整体需要什么。但假如我们环顾四周,寻找并去做我们能做的事情,就会创造出一个更加有效率的社会。

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遵循简单规则的简单生物以群体形式出现时,可以表现出惊人的复杂性、效率,甚至是创造力。这种特性被称为“群体智能”,在自然界中随处可见,但研究人员最近开始利用这种特性来升级改造一些领域,如机器人、数据挖掘、医学和区块链。


例如,蚂蚁只能完成有限的功能,但是蚁群可以建造桥梁,创造传递食物和信息的“高速公路”,发动战争,奴役其他物种的蚂蚁——所有这些都超出了任何一只蚂蚁的理解范围。同样的,鱼群、鸟群、蜂群和其他物种群体所表现出的有计划性的行为,也应当出现在拥有更高的智商等级的物种之中。


这发生在一个叫做“共识主动性”的过程中。简单来说,一个小组成员行为的一个小小改变会导致其他成员的行为也发生改变,从而导致一种新的行为模式出现。


当一只蚂蚁找到食物来源时,它会用信息素标记出路径。这吸引了其他蚂蚁过来,引导它们前往食物来源所在地,并提示它们用更多的信息素标记这条路。随着时间的推移,最有效的路线将成为超级高速公路,因为获取食物的路线耗时更短且对于蚂蚁来说更容易的话,到达食物所在地的蚂蚁就越多,它们留下的信息素也就越多。因此,这看起来就像是一个更聪明的个体选择了最佳路线,但这条路线来自于许多个体所做的微小的、简单的改变。


那么,这对人类意味着什么呢?不胜枚举。在过去的几十年里,研究人员开发出了大量的算法和启发式算法,比如蚁群算法和粒子群优化算法,并且这些算法正很快被采用。


机器人群


一群机器人将遵循和蚁群一样同样的原则来工作:每个成员都有一套简单的规则可以遵循,以进行自我组织和自我支持。


例如,乔治亚机器人与智能系统实验室(GRITS)的研究人员创造了一群简单的机器人,它们可以拼写单词和弹奏钢琴。这些机器人不能交流,但仅仅基于周围机器人的位置,它们就能够使用自己的特殊创建的算法来确定完成任务的最佳路径。


群体智能案例:群体机器人进行钢琴演奏

这对无人机群也非常有用。


去年2月,中国的航空公司亿航制造了一千架无人机组成的无人机群,它们不仅完成了精彩的高空飞行表演,还展示了能完全自主地随机应变和排除故障的能力。


此外,就在最近,剑桥大学和科克大学公布了他们称之为“无人机智能能源共享网络”(Energy Neutral Internet of Drones)的构想。令人惊讶的是,这群无人机能主动与其他没有得到通讯信息,或者能量不足的无人机分享信息或能量。


世界各国的军队也都在利用这一点。


去年,美国国防部宣布其一大批微型无人机测试成功,它们可以更低能耗、更有效地执行复杂任务。他们声称,“微型无人机显示出了先进的群体行为,如集体决策、适应性编队飞行和自我修复。”


一些专家估计,至少有30个国家正在积极地发展建设无人机群,甚至是水下无人机,用于完成军事任务,包括情报收集、导弹防御、精确导弹打击和加强通信。


美国国家航空航天局还计划在太空探索中部署大量的微型宇宙飞船,医疗界也在考虑使用大量的纳米机器人来精确运送药物、进行显微手术、靶向攻击毒素和制造生物传感器。


如果人类是蚂蚁呢?


任何区块链的优势都来自于支持它的社区的规模和多样性。比特币、以太坊和莱特币等加密货币是由使用、投资、以及最重要的,开采这些货币的人们所影响,从而让区块链发挥作用。没有一个活跃的社区,或者群体,他们的区块链就会失败。


若你从上往下看,区块链竟像蚁群一样运转,自然而然便会找到最有效的方式来移动大量信息。


矿工们相互竞争来进行复杂的计算,以增加另一块区块,而赢家则会得到区块链的原生货币和商定的费用。当然,拥有功能更强大的电脑的矿工更有可能赢得奖赏,从而也进一步增强了赢家的能力,让他们获得更多的奖励。随着时间的推移,能留下来的矿工越来越少,因为胜利者能够更有效地承担更多的工作量,就像蚂蚁建造高速公路一样。


此外,一家名为“Unanimous AI”的公司开发了一种算法,让人类可以集体做出预测。到目前为止,人工智能算法及其人类参与者做出了一些预测,准确的令人惊讶不已,比如肯塔基赛马会的前四名、奥斯卡奖得主、斯坦利杯冠军等等。有越多的人参与到该群体之中,他们的预测能力就越大。


需要说明的是,这不是基于群体共识的预测。更确切地说,这群人利用软件实时地输入他们的意见,从而对群体内的其他成员进行细微的改变,由此其他成员的输入的意见也会产生细微的变化。


研究表明,在没有算法的情况下,群体智能的表现总是优于没有算法加持的个体和人群的表现。虽然这只是冰山一角,但也有一些人认为,群体智能可以彻底改变医生对患者的诊断方式,以及向消费者推销产品的方式群体智能甚至可能是真正创造人工智能的关键一步。


虽然群体智能是许多物种成功的关键组成部分,但加以时日,人类便能利用它的有效性。



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