- 数学家发现了一个没人能解决的计算机问题
- 来源:自然法律
数学家们发现了一个他们无法解决的问题。不是他们不够聪明,根本没有答案。
这个问题与机器学习有关——一些计算机用来“学习”如何完成特定任务的人工智能模型。
当facebook或google识别出你的照片并建议你给自己贴上标签时,它使用的是机器学习。当一辆自动驾驶的汽车在繁忙的十字路口行驶时,那就是机器学习的过程。神经科学家利用机器学习来“阅读”某人的想法。机器学习的关键在于它是基于数学的。因此,数学家可以在理论层面上研究和理解它。他们可以写下机器学习是如何工作的证明,这是绝对的,并在每种情况下应用它们。
在这种情况下,一组数学家设计了一个叫做“估计最大值”或“EMX”的机器学习问题。
要了解EMX的工作原理,请想象一下:你想在网站上投放广告,最大限度地增加这些广告将吸引多少观众。你有向体育迷、爱猫者、汽车爱好者和运动爱好者等投放广告,但你事先不知道谁会访问该网站。你如何挑选一系列广告,使你的目标观众数量最大化?EMX必须用少量关于谁访问该网站的数据来找出答案。
研究人员接着问了一个问题:EMX什么时候能解决问题?
在其他机器学习问题中,数学家通常可以说,在给定的情况下,根据他们所拥有的数据集,学习问题是否可以解决。谷歌用来识别你的面孔的基本方法能应用于预测股市趋势吗?我不知道,但可能有人。
问题是,数学有点不好。自从1931年逻辑学家库尔特G_德尔发表了他著名的不完全性定理后,它就被打破了。他们表明,在任何数学系统中,都有某些问题是无法回答的。它们并不难——它们是不可知的。数学家们认识到,他们理解宇宙的能力从根本上是有限的。G_del和另一位数学家保罗·科恩发现了一个例子:连续统假设。
连续体假设是这样的:数学家们已经知道有不同大小的无穷大。例如,有无限多的整数(如1、2、3、4、5等数字);有无限多的实数(包括1、2、3等数字,但也包括1.8、5222.7、pi等数字)。但即使有无穷多的整数和无穷多的实数,实数显然比整数多。这就引出了一个问题,有没有比整数集大但比实数集小的无穷大呢?连续统假设说,不,没有。
G_del和Cohen证明连续统假设是正确的是不可能的,但也不可能证明它是错误的。”连续统假设是真的吗?”是一个没有答案的问题。
在1月7日星期一发表在《自然机器智能》杂志上的一篇论文中,研究人员发现EMX与连续统假说有着不可分割的联系。
结果表明,只有连续统假设成立,EMX才能解决问题。但如果不是真的,EMX就不能……这意味着问题,“EMX能学会解决这个问题吗?”答案和连续统假设本身一样不可知。
好消息是,对大多数数学来说,连续体假设的解并不十分重要。同样,这个永恒的谜可能不会对机器学习造成重大障碍。
芝加哥伊利诺伊大学数学教授Lev Reyzin在《自然新闻与观点》的一篇随行文章中写道:“由于EMX是一种新的机器学习模式,我们还不知道它在开发现实世界算法方面的作用。”所以这些结果可能没有实际意义,”Reyzin写道。
Reyzin写道,遇到一个无法解决的问题,是机器学习研究人员的一大优势。
Reyzin写道,这证明机器学习已经“成熟为一门数学学科”。
Reyzin写道,机器学习“现在加入了许多数学的子领域,这些子领域处理了不可验证的负担和随之而来的不安。”也许像这样的结果会给机器学习领域带来一剂健康的谦逊,即使机器学习算法继续给我们周围的世界带来革命。”
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