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对实时学习AI的进一步追加说明:悬置背后的思想

对实时学习AI的进一步追加说明:悬置背后的思想

之前分享过一个项目:开源一个实时学习AI的项目
不过,我后面想了一下,绝大部分人应该看不懂。因为这个玩意儿的语境距离传统机器学习稍微有点远,所以我打算单开一篇文章专门解释一下这玩意儿和它背后的思想。我会尽可能地在一些地方使用比喻讲解。
作者的私心的提前说明
  • 首先,先澄清一下:这个开源的项目不是为了我好心分享,我没有那么好心。我是为了筛选出那些“能看懂”的人。因此,我完全不会去介意在分享出来的项目里面偷工减料——但是至少在这个版本中,我大体上确保概念完备性——至少,他在概念上是不会偷工减料的。
  • 作者我也有想过类似于知识产权过早暴露的问题。然而,我个人而言并不希望从头到尾都是一个人在研究,找队友——或者说找同频的人是我的需求。如果不谈队友,我大概率就从头到尾都闭门造车了。
  • 总之,这份不太成熟的工程对我来说就是一次恰到好处的暴露——如果补上这篇说明文章就更好。毕竟虽然我已经在readme里面打了一定的预防针,但是我估计,哪怕我打预防针了,还是有星际玩家会视而不见吧。哎。
  • 所以,总而言之,如果你在看完这个文章之后,脑子里还第一时间还是浮现出什么Loss Function啊,KV-Cache啊,归纳偏置啊,正则化归一化啊,那我只能说你没救了,滚回业界继续玩泥巴去吧。
那么就开始吧~

0.开场白:让Kimi K2.5同学,引用胡塞尔的现象学来为“悬置”的概念做一个开场白演讲

(可跳过图片不看直接翻到下文看正文)

1.引子:从“世界模型”开始讲起

  • 2018年,David Ha 和Jurgen Schrmidhuber首次提出了World Model牵引到深度学习框架下的故事。在2018的语境中,传统RL存在着样本效率低,成本高,泛化差的诸多缺点。于是他们就启发式的产生了一些想法:把控制论的一些老概念拿过来,并且提出:能不能先学一个“内部环境模型”,然后再根据这个想象出来的环境模型来优化策略?随之而来的就是他们提出的V-M-C范式。
  • 其中,2022年,Yann Lecun对深度学习框架当中的World Model做了一些改进,比如说针对VAE当中的学习到无关细节的问题,并给定了自己的JEPA架构。他认为,需要把一部分的细节给去掉,去掉细节之后留下的某个特定给Latent Respresentation可以描述为抽象表征。同时,对于一个给定输入x,经由潜在空间z,必然要预测多个不同的y(不同表征表示的对未来某个状态转移的给定预测)。
  • 所以我们回顾一下:p(st+1∣st,at),p(ot∣st).这在经典RL里面是一个非常通用的形式化;而世界模型对它的形式化的改良地方则是指出:一个成功的智能体,不能只对当前输入作反应,还必须在内部维持某种对环境结构的持续把握。然而这里有一些问题:在Yann Lecun的语境中,被舍弃掉的噪声到底是什么?为什么要舍弃掉?而舍弃掉本身,是否意味着世界模型正掩盖一个问题:在一个高度复杂且高度不确定,无法形成稳定表征的世界中呢?这是否意味着一切的输入都变成了噪声被忽视呢?
  • 显然,这不太符合我们对人类的认知——当Yann Lecun纠结于那些他认为的物理直觉,他没有考虑到,所谓的物理直觉其实非常简单,非常符合人类的语境。这不是问题的关键:关键是,定义噪声是为了什么?根本上是因为作为深度学习框架的一员,他们都要默认:新的观测最终都要被整合进某种内部状态;不确定性最终都要被压缩成某种 belief、variance ,又或者当成无关细节被舍弃;系统的目标,是尽快得到足够好的内部描述,以支持预测与控制;这是他的根本动力学所在。
  • 但真实的人类甚至广泛的生物认知过程里,未被决定的内容并不总等同于“尚未收敛的状态估计”。有些内部结构并不是暂时不准,而是当前根本不应被过早定型。它们不能被简单吸收到现有表征里,也不应作为噪声被丢弃;它们必须以某种方式继续存活,等待后续观测、动作、能量条件或更高层调度,使其在未来重新参与系统组织。
  • 因此,我们引出了一个这样的问题:我们要如何处理那些:它既不应该马上完成整合,但是又不应该马上消失掉的内部结构呢?——进而,悬置的概念就因此而生了。通俗的说就是:对于任何未定的不确定的内容,我们不要去假设一定要强求得出一个输出,而是——允许它不输出,允许系统执行某个算法,使得它可以持续的运行,保留这些不确定,未定的输入。在新观测来之后,持续整合并形成新的输出。
  • 如果你一旦承认了这一点,你就会发现,悬置的思想和深度学习框架本质上是根本不兼容的。
  • 我们回顾一下深度学习框架整体的一个流程:它大体上会先划分训练阶段和调用阶段。在训练阶段,往往是把分布式的关系学到映射参数里面,形成权重。而调用的时候则是一个前向过程,他会经历一个若干次数的迭代,并最终得出一个输出。你很难把悬置放在其中的任意一个地方,因为悬置必然不可能放在静态权重里面,也不可能放在单次迭代就消失的前向层,唯一适合它的位置,就是一个持续“活着”的内部过程当中。这就引申了整个从深度学习框架——转变为运行时(Runtime)范式的转变。

2.追问:不确定性和Anti-Attention

  • 从上面的论述中,我们自发的推翻了两大默认的前提:确定性的输出,以及深度学习的范式。那么,我们会自然而然的发现自己来到了一个全新的语境。在这个语境当中,“确定性”就不再是主角——“不确定性”成为了真正的主角。因为悬置成为了主体地位,并引申出它必须依赖于运行时之后,我们建模的关心对象,就变成了研究不确定性之间是如何演化的。
  • 然而,首先有一个问题应该是众多读者在意的:不确定性是如何表达确定性的呢?我们先抛开“确定性的本质是幻觉”这种世界观论述不谈(留到后面),现在让我们开始进入一段想象:我们想象一下:又一座巨大的冰山,水面上的冰山占比大约只有5%,而整座冰山的95%都沉在了水面下方是不能够被看到的。紧接着,水面下的冰山就是悬置发生的地方。而水面上的那一部分会被我们的主观意识捕捉到,然后经由我们的推理:自以为是一种确定性的描述,然而整体信息的推断,其实并不是由我们的主观意识来进行处理的。我们的主观意识以为的确定性推理,其实是一个采样“当前水面上的冰山上都有什么”的采样器而已。
  • 这样一来我们就有了一个这样的语境:不确定性的演化,最终会形成,或者说通过某种方法,把确定性的推理和感知给涌现出来。一旦我们假设承认这种不确定性和确定性之间的相对性关系,我们才能够放心的去提出下一个问题:在一个运行时架构里面,不确定性的演化到底是什么样的。
  • 我们先引入一个顺序上的通俗比喻:对比深度学习架构和运行时架构——一个是拿了一堆数据,在一个静态的时空中,完成一次静态的权重训练。而运行时则不同,他每时每刻都在获取数据,他面临的环境高度不确定,它对于不确定性的演化必然要趋同于——一种学习行为。
  • 这就是深度学习背景的朋友急需获得解释的第二点,我已经解释了确定性从哪里来,但我还没有解释,学习意味着什么。
  • 现在,让我们进入另一端想象:我们首先先提出一个这样的假设:智能体的推理空间,被描述为分层纤维化的悬置配置空间;他有一个底空间,有纤维有联络。在这个总空间里面,每个离散的推理因子,都在其中进行“游走”。因为它可以在悬置空间里面自由的游走,它的自由度自然也是无限大的(理论上)。但是,“离散的推理因子”肯定不止一个,而是非常多的。而且他们的游走也不是瞬间移动,而是有时间代价的,会有移动速度和移动速率。那么,我们最终可以:把他们全局游走形成的时间变化和空间变化,描述成一个时空分布的轨迹。
  • 现在我们假设第二点:很多的离散推理因子,他们汇聚在一个地方的时候,那个地方的“曲率”会上升,地形变得陡峭。倒过来看的话,会变得像是一座山峰那样。当这个山峰高到一定程度,就会被我们的主观意识捕捉到:因为它浮上水面了。那么,这些推理因子形成的时空分布轨迹,就会被我们描述为:悬置的演化路径。同时,这种用时空分布轨迹来“推高一座山峰”的过程,我们称之为解悬。
  • 那么自然我们就能够推理出来:学习的过程,其实就是一个悬置演化路径的最优化问题。
  • 然而,我们刚才描绘的,其实只是“形成推断的某个尺度”,这个描述层面是单一的。它还没有尝试去跨越大语言模型的门槛。所以我们要问语言本身是什么。这当然是一个值得讨论的话题,但我们也暂时搁置一下。
  • 我们假设每个“时空演化的路径”在不同尺度上,在不同维度上,在不同的状态空间上,都有各自的体现,那么问题来了,这是否意味着,一种广义的“注意力机制”可以天然的去描述这种尺度变换,状态变换,维度变换的过程,即:那些候选的“时空演化轨迹”本身,则成为了被计算资源分配,被计算权重的对象呢?
  • 这样,我们就保留了Attention最根本的语义:在有限的资源预算的前提下,对候选信息通路分配不同的处理权重。这其实可以视为是对整个Attention的一轮流程上的反转。故:我会在这里引入一个新的,哪怕是不怎么严谨的概念:Anti-Attention。
  • 在Anti-Attention的视野中,在该机制的形式化描述中,它更像是说在悬置演化空间里存在一个随时间变化的注意力场。
  • 因此,我们之前说的最优路径可能要细化一下定义,它是在注意力场/稳态场/能量约束场共同作用下形成的有效路径。
最后再拉出来一个话题:对于我原来工程里面的一些未尽事宜。
·当我们初始化一个GPU场让他演化的时候,我们自然而然会推演到一个这样的问题,对于一个运行时架构,它的瓶颈似乎并不是训练,因为悬置的过程其实也可以等同为是一种持续训练的过程(虽然概念有分歧,但是依然可以这么类比)。
那么它的瓶颈在哪里呢?很容易想到:它的瓶颈在于并行数量。
·为了解决这个问题,我们需要再一次拓宽关于时空演化轨迹的定义,所以让我们继续构建想象——
·现在,我们假设,并行因子非常非常多。他们都挤在了一个有限的GPU Block里面,等待遍历。但是,观测时间其实是比较稀疏的。就好比大家每个人都要干活30天,总共1000个人,但是监工(CPU)每隔50000天才来看一下你,你只需要排好队不拥挤,时间是很充裕的。所以大家就约定了一种接力算法,大家分配好各自可能要干多少活,干的活谁更频繁谁更重要。于是演化就变成了一种接力赛,允许A选手干完活之后,在自己的位置上把B选手叫来,让B选手接力干它自己的活儿,B选手干了一段时间,又把A选手叫过来让A选手继续干活。一开始大家并不清楚怎么分配接力棒才是最优的。但是大家多次协调的时候摸清楚了监工分配的任务需求,大家发现有一些任务比较高频(比如说睁开眼睛的时候,视觉就很高频)。有一些监工来之前会做预警(比如说明天约了人约会,整个生物钟都会调整);大家就找到了一条“时空分布演化的最优路径”——从并行因子的跨时间演化轨迹当中。
·再者,有一些相当低频,但是又相当重要的并行因子,他们可能并不会在这个接力棒算法中被频繁固定的召回,他们会以非常特定的顺序——比如说,先是A,再是J,再是E,最后是L,这么一通接力棒之后,那个Q就说,看来轮到我了!Q才会拿起这个接力棒,而在同一个时间层级内,多个不同的尺度的“接力棒”在不同的空间尺度中共现,可能就会唤醒“终极接力角色K”。如果这个接力棒被我们归类为层级,或者说是一种“上下文”,那么,在非常高阶的“接力棒”层级和其共现规律中,就蕴含着高阶的而且是复杂的概念表征。
·至此,我们对于悬置的演化路径的最优化这个概念就论述完毕了。
·尽管我的工程里面还有非常多其他的概念,大量引用了EFE方面的权衡,包括能量约束上的权衡,神经可塑性的启发等等等等,但是那些都是不是特别强关联悬置。本文只针对性讲解和悬置相关的概念。点到即止。

3.独属于悬置-运行时架构的Benchmark

这里面我认为一开始有且只有一个,那就是:
能不能通过纯粹的多模态作为原始感官输入,使得自然语言和背后的复杂概念逻辑能够自然涌现出来?
讲人话就是,我有一个机器人,我不给他任何的语言数据训练,但是我会给他发声器官,给他运动控制器,给他听觉感受器,给他视觉感受器,给他触觉感受器。总而言之,不能够给他任何语言Token的输入。然后它运行一段时间后,他就能够给你解高等数学题了,给你试图推理广义相对论了。
这比Hassabis的限定条件更加吓人,Hassabis认定的语料姑且好歹是不能用1911年之前的训练数据,但是训练数据姑且还是要的。我的Benchmark是,什么初始训练数据都没有,甚至Token都没有,它只能够作为一个运行时架构自己探索。毕竟——理论上你能外推,那你的外推能力拉满之后,自然就可以一丁点数据都不要了对吧。所以限定数据只是一种保守态度,真正的极端就是一丁点初始数据都不要。
(顺便,如果 你只是想停留在本工程项目的概念理解,那么,到这里本文就算结束了)

4.稍微上强度:背后一系列跨学科追线索的清单

如果你开始追问:为什么?我也稍微提醒一下:一旦进入跨学科追问,你会发现,尤其要注意的事情是,分清楚学科的边界,以及论证为什么自己能够打破边界——我从来都不觉得边界不能被打破,只是搞清楚背后的逻辑就行,或者先混淆,以后慢慢搞清楚也可以,这也是体现“悬置”的一种方法。
以下,我不再会试图“解说”,我会以提出问题的方式进行论述,如果想要追问问题的读者,可以把问题拿去和LLM或者其他人一起讨论。
·对世界模型和物理世界耦合关系的追问:
·“世界模型”(也就是内部表征这个事情)是否在物理世界当中存在一个真实的对应,且正是因为用数值模拟的方法捕捉到了真实世界的这种对应关系,才使得它的内部表征成立?
·追问:这种物理世界中真实的对应关系,是否能够直观的映射到我们不同层级的物理学解释上,比如说经典牛顿力学,比如说广义相对论等?他的适用范畴是否能够跨越不同的层级——小到中子分子原子的关系,大到天体物理,比如说恒星,中子星,黑洞?
·关于脑科学和认知科学的追问
·为什么直接描述悬置的脑科学证据会这么少,还是说其实证据一直都在,只是很容易忽略掉?是否是因为证据的采样困难导致的?还是表征学习的误导性导致的?
·像homeostatic plasticity和 associative plasticity;海马 replay的现象;不确定性门控与神经调质;ACC 等区域在不确定和策略切换中的作用;这些是否能够作为悬置的一种佐证?除此之外,是否还有更多的论文可以证明作为脑科学启发方向对于悬置现象的作证?
·为什么深度学习框架——哪怕有相当多的人在前20年已经在学界,就已经发生了像AI学者和神经科学学者之间的交流,为什么像吴恩达那样的当事人会觉得毫无收获,但后来人还是能够持续的从中获得洞见?这里的关键区别在哪里?
·脑科学启发和“数值模拟的人工智能”的根本性分野——在什么原则上?使得:什么情况下要严格严谨的遵守,什么情况下可以视作启发,什么情况下可以大胆的发散和继续探究其背后更深层的原理?
·关乎计算结构的追问
·悬置是否并非万能?实际上,从悬置本体论的视角看,记忆和结晶化的时空轨迹和它的重放,在生物智能体演化的过程中扮演着什么不可或缺的角色?
·结晶化的记忆和可塑性的记忆两者之间是否存在一个连续光谱,使得它可以动态的滑动?
·
·关于生命组织形式的追问
·为何在自创生理论和RAF理论中,“闭合”是生命得以成立的根本条件?
·对于一个AI来说,循环和闭合在概念上,有何不同?静态闭合和非平衡稳态又有何不同?
·能量约束是否是生命演化当中一个不可或缺的约束条件,这是否意味着,有能量约束就必然有生命演化?
·能量约束如何取舍在一个计算模拟的人工智能系统中,对不同的环节的取舍会导致系统发生什么样的变化?
哎呀算了,就先列这么点吧。
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