“大卫·哈罗德·布莱克威尔(David Harold Blackwell,1919年4月24日- 2010年7月8日)生于美国伊利诺伊州,是一位杰出的美国数学家与统计学家。他是美国国家科学院首位黑人院士,也是加州大学伯克利分校首位黑人终身教授。1965年当选美国国家科学院院士,2014年被追授国家科学奖章。他不仅在学术上取得了卓越成就,更以打破种族壁垒的先驱者身份,深刻影响了20世纪的数学界。”
瓦尔德发现了布莱克威尔的天才,并把他带入了统计决策理论的最前沿。在芝加哥的日子里,布莱克威尔与瓦尔德、萨维奇(Jimmie Savage)等人一起工作,他们在做的事情,是重新思考“统计”这个学科的本质。传统统计学关心的是:给你一些数据,你能告诉我什么?瓦尔德的决策理论问了另一个问题:给你一些数据,你需要做一个决定,你应该怎么做?这是两种完全不同的思维方式。前者是被动的,像一面镜子,只是反射信息。后者是主动的,像一个棋手,要在不确定中做出最优选择。这不就是今天人工智能在做的事情吗?一个AI系统接收数据,然后输出一个决策——识别这张图片是猫还是狗,决定这盘棋下一步落在哪里,判断这段语音对应哪一串文字。布莱克威尔在二十世纪五十年代,就已经在思考这些问题的数学基础了。在芝加哥的那段时间里,他证明了一个后来以他和印度统计学家拉奥(C. R. Rao)共同命名的定理——拉奥-布莱克威尔定理。(图片来源:AI生成)这个定理说了什么?简单来说,它回答了一个问题:如果你有一个不够好的估计方法,你能不能把它变得更好?想象你在一个黑暗的房间里,只能隐约看到一个物体的轮廓。拉奥-布莱克威尔定理告诉你,如果你用手电筒把那些模糊的角落照亮一下——不是乱照,是按照某种特定的方式——你就能看到一个更清晰的图像。换句话说,它可以帮你把杂乱的数据信号“提纯”,用更少的噪音获得更准确的推断。今天,几乎每一个需要从数据中学习的人工智能系统,都在某种程度上受益于这个定理。它隐藏在机器学习的每一个角落里,像混凝土中的钢筋,看不见,但缺了它就会塌。1954年,布莱克威尔迎来了他职业生涯中最重要的机会。加州大学伯克利分校向他发出了邀请。不是访问,不是临时,而是一个终身教职的职位。伯克利是美国最好的公立大学之一。它的数学系和统计系在全美名列前茅。而且——这一点非常重要——伯克利在种族问题上比东海岸的许多学校要开明得多。1955年,布莱克威尔正式成为伯克利统计系的教授。他是伯克利历史上第一位获得终身教席的黑人教授。不是第一个黑人学生,不是第一个黑人讲师,是终身教授,是全职的、享有全部权利的、坐在教授会圆桌边的、有投票权的教授。他终于走到了,那一年,他36岁。
四、那些改变未来的定理
伯克利是布莱克威尔的学术天堂。这里没有种族隔离,没有黑人学院那些琐碎的限制。他可以自由地选择研究课题,可以自由地和全世界最聪明的头脑对话。他的同事中有像奈曼(Jerzy Neyman)这样的统计学巨擘,有像勒让德(Lucien Le Cam)这样的天才。布莱克威尔的研究进入了一个疯狂的爆发期。他研究动态规划。“动态规划”这个名字听起来很技术,其实它的核心思想极其简单,甚至有点诗意:一个复杂的最优决策问题,可以分解成一系列简单的最优决策问题。想象你在爬一座山。你不知道山顶在哪里,但你有方向感。你每一步都朝着当前看起来最高的方向走。如果你每一步都是最优的,你最后会到达山顶——即使你一开始并不知道山顶在哪里。这就是动态规划的思想。它后来成为人工智能中强化学习的核心原理。当AlphaGo在棋盘上打败人类冠军时,当自动驾驶汽车在十字路口决定加速还是刹车时,当推荐系统为你挑选下一首可能爱听的歌时——它们在做的,本质上就是动态规划。布莱克威尔是这一领域的奠基人之一。他证明了动态规划中一些最深层的数学定理,包括所谓的“布莱克威尔更新定理”和“接近最优定理”。这些定理确保了在不确定环境中做出一连串决策时,存在一个最优策略,并且这个策略可以通过某种迭代方法找到。没有这些数学基础,强化学习就只是一个模糊的想法,而不是一门严谨的科学。他还研究比较统计实验。这个问题听起来有点哲学:你怎么知道一个实验比另一个实验更好?假设你有两个不同的数据收集方法,哪个更能帮助你做出正确决策?布莱克威尔给出了一个数学上的精确答案,建立了一套完整的“信息比较”理论。这套理论直接影响了今天人工智能系统中关于“如何选择最优模型”、“如何评估不同信息来源的价值”等问题。他还在博弈论中留下了自己的名字。他的“布莱克威尔接近最优策略”定理,为两人零和博弈中的长期互动提供了深刻洞见。在重复博弈中,即使你不知道对手的策略,你仍然可以通过某种方式保证自己获得接近最优的收益。这些理论像是他为未来建造的脚手架。当时的计算机还很笨重,填满整个房间,连今天一部手机的计算能力都比不上。没有人能预见到半个世纪后,这些理论会在一个叫做“人工智能”的领域里遍地开花。但布莱克威尔似乎有一种超前的直觉。他不关心应用。他不是一个工程师,不是一个“解决问题”的人。他纯粹是出于对数学美的追求,去思考那些最深层的、最本质的问题。而正是这种对本质的追求,让他的工作具有了惊人的前瞻性。最实用的东西,往往来自最不实用的问题。