透過現象看本質系列(1):從認知的角度談一談

“透過現象看本質”,源自Bruce同學的議題。一個好問題勝過一個好老師。這個問題引發了我很多思考。以下是我的學習筆記。

一、

辨別事物之間的差別是認知的基礎,只有將A和B、C、D……區分開來,才對A進行分析、研究。

世界上任何兩樣東西都是不同的,“世界上沒有兩片樹葉是完全一樣的”。但我們認識事物不可能從一片片樹葉開始,這樣效率太低。取過你手邊任意一本書,這幾百頁紙,沒有任何兩張是完全一樣的,但你不可能去一張一張地分別研究。一開始,我們大腦中并不存在“紙”的概念,碰到這樣一個東西,對我們來說是全新的,我們對它充滿好奇,把它拿過來,看它、抓它、揉它、撕碎它、聞它、舔它、摸它、把它點著、扔出去……又遇到一個這樣的東西,我們繼續把玩。直到我們再也找不出新的玩法來。慢慢,我們發現,有些東西很像。它們看起來樣子很像,摸起來手感很像,拿起來重量差不多……

我們覺得,這些很像的東西不必一個個都調動我們所有的感官知覺細細研究了。我們可以將它們歸成一類。由此,分類產生了。這標志著我們認知效率有了質的飛躍。世界上的紙張不計其數,一張張把玩的話,窮極我們一生也無法做到。現在,我們只要拿幾張,琢磨透。下回再遇到一個新東西,我們只要認為它屬于“紙”這個分類。那么,我們就會“預測”它擁有跟這個分類所具有的同樣的外觀(尺寸、反光度、薄厚…)、手感、密度……

二、

我們說要“透過現象看本質”,實際上是有三個步驟:
分類——建立類別,并且命名;
歸類——透過現象判定事物所屬的分類;
預測——通過已有分類的模型,進行預測。

拿電腦來打個比方,三個步驟:
分類——建一個文件夾,命名為“我的音樂文件”;
歸類——遇到一個文件,觀察它的特征,比如文件名后綴、圖標。如果有“音樂文件”的特征,將其放入這個文件夾;
預測——文件夾中的所有文件都可以用音樂播放器打開等等

三、

分類——建立類別的過程,就是特征抽取的過程,也是建立模型的過程。我們把一個具體的事物變成一個抽象的模型,就是抽取出其中的關鍵特征,以及分析特征之間的相互關系,得出的結果就是一個模型。在對紙張的接觸中,我們不斷學習關于它的特征,這些特征慢慢地都成為被模型的一部分:重量較輕、可撕碎、不防水、可塑性(折紙)……最后,我們還給這個模型取了個名字,叫作“紙張”。

模型,是我們以后用來“看本質”的預備知識。模型,是我們觀察世界的眼睛。沒有眼睛(模型),我們什么都看不見。準確來說,是:沒有模型,我們看世界,只是停留在很低的分辨率上。就像一般人看星空,只會看到滿天繁星——如果是連“星星”模型都還沒建立的嬰孩,連“滿天繁星”的概念都得不出,只會覺得好多東西在閃閃發光。但是,如果我們建立了星座、銀河、恒星、行星的模型,同樣是肉眼,我們就能夜空中觀察到更多信息,也就說,我們觀察世界的分辨率提升了。獲取更多的模型,我們能看到更寬廣的世界。我們不是生活在客觀世界中,我們是生活在思想家們給我們建立的世界中。

歸類——任何現象都有著紛繁復雜的表象。歸類時,我們就像一個偵探來到亂糟糟的犯罪現場,所作的第一步就是判斷哪些是可以用來偵破的線索,哪些不是。有時候可能一個關鍵線索就能做出判斷,但更多時候需要找到好幾塊線索才能拼出一個完整的拼圖。

在人工智能技術中,把這步驟叫做特征抽取。特征抽取的目的是為了類別判定(斷案)。同樣的特征,在不同模式中有著不同的含義。如下圖中箭頭所指向的點,若整幅圖被判定為兩張相對的人臉,這個點就被視作鼻尖;若被判定為一個花瓶,這個點就被視為凹進去的瓶頸。


當然,如果這個模型已經被熟練掌握,甚至達到了自動化的程度。那整個特征抽取和類別判定的速度是極快的。就像上述案例中的花瓶模型和人臉模型,已經成為我們潛意識中的一部分。我們對它們的識別,也就在電光火石之間完成了。

預測——這是我們學習模型、掌握模型的目的所在。如果一個模型沒有預測能力,那是沒有意義的模型。就像在上述文件夾的例子中,如果我們不是只把音樂文件放入其中,而是胡亂分類,那我們就無法預測其中的文件有什么特征。

回到紙張的案例上來。當我們人生中第一次遇到紙張的時候,充滿了好奇。我們把玩、好奇、探索紙張的各種性質,直到厭倦——這意味著再也難從紙張中挖掘出新的屬性了,也意味著“紙張”這個模型也在我們腦中建立起來了。當我們再“看到”一個東西,如果被我們歸類為“紙張”,我們不用去摸、去揉、去折,也能預測這個物體一定也具備紙張的其他特征:重量較輕、可撕碎、不防水、可塑性(折紙)……

透過現象看本質(第一性)。看本質的目的,是為了更好的預測。而預測的目的,是為了能夠更有效地操作。在Elon musk對電池成本分析所建立的模型中,決定電池成本的,是組成電池的各種物理成分的成本。由此,他“預測”鋰電池的價格還有巨大的下降空間。這個預測成為他整個商業戰略的基石假設。無疑,他建立的這個模型是非常成功的,所以電池成本的下降速度也在他的預測范圍之內。

四、

剛剛,我們談到了建立模型。模型,聽起來很高大上。而且現在還有種輿論在助長這種傾向,把“模型”提升到了一個很神秘的高度。但如果你看完上文所述的那些例子,會覺得其實模型也不過如此。其實的確也是這樣的。建模是我們智人與生俱來的本事。人人都會,并不神秘。而我們在日常生活中就在不斷建模,不斷預測。

一個人哪怕電視看多了,也能建立一些劇情的模型。比如看武俠片多了,我們都能總結出:“跳崖升級模型”:

當主人公被逼到懸崖邊上時,一定會“被迫”跌下去。墜崖以后肯定非但是重傷不死,還會因此遇到“傳說中”的前輩教他某某絕技,或者得到什么仙草妙藥,再不濟也能撿到一本傳說中的武功秘籍然后發揮小強精神苦練成為高手高手高高手。總而言之,不墜崖則已,一墜則是成為頂尖高手的人生轉折!

而且這種模型的建立,大部分時候無需意識的參與,“唯手熟爾”。人的記憶分為故事型和模型型兩種,但這并不是截然對立的兩種類型,而更像一個連續光譜的兩端。故事在反復使用的過程中,那些被頻繁提取的特征和各故事共同的特征被加強,而多余的信息則被忘卻,逐步被精煉成能在適當時機調用,而且預測能力很強的模型。(趙南元:《認知科學與廣義進化論》)

模型并不高大上。老農使用諺語(模型)來預測未來“晚霞不出門,朝霞行千里”。雖然聽起來很土,但從預測效力來說,比之于現代的天氣預報差距并不是太遠。

那么,聽起來好像這種建立模型,使用模型的能力,人人都有,人人都會。但是,為什么有些人的人認知能力更強,看問題更深刻呢?欲知后事如何,且聽下回分解。

預告:
透過現象看本質系列,暫時列了幾個子標題
(1)從認知的角度談一談
(2)本質是否穩定不變?
(3)怎樣提高“看本質”的能力?
(4)如何獲得更深刻的認知

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