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为什么(关于因果关系的新科学)

  • 定价: ¥69
  • ISBN:9787521705072
  • 开 本:16开 平装
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  • 出版社:中信
  • 页数:419页
  • 作者:(美)朱迪亚·珀尔...
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  • 2019-07-01 第1版
  • 2019-07-01 第1次印刷
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导语

  

    在本书中,人工智能领域的权威专家朱迪亚·珀尔及其同事领导的因果关系革命突破多年的迷雾,厘清了知识的本质,确立了因果关系研究在科学探索中的核心地位。
    而因果关系科学真正重要的应用则体现在人工智能领域。作者在本书中回答的核心问题是:如何让智能机器像人一样思考?换言之,“强人工智能”可以实现吗?借助因果关系之梯的三个层级逐步深入地揭示因果推理的本质,并据此构建出相应的自动化处理工具和数学分析范式,作者给出了一个肯定的答案。作者认为,今天为我们所熟知的大部分机器学习技术,都建基于相关关系,而非因果关系。要实现强人工智能,乃至将智能机器转变为具有道德意识的有机体,我们就必须让机器学会问“为什么”,也就是要让机器学会因果推理,理解因果关系。或许,这正是我们能对准备接管我们未来生活的智能机器所做的最有意义的工作。

内容提要

  

    一个多世纪以来,科学家一直信奉“相关关系不等于因果关系”这句统计论断,逐步形成了闭El不谈因果关系的局面。今天,这一禁忌终于被打破了。人工智能领域的权威专家朱迪亚’珀尔及其同事领导的因果革命突破多年的迷雾,厘清了知识的本质,确立了因果关系研究在科学探索中的核心地位。
    在本书中,珀尔和科学作家达纳·麦肯齐阐述了为什么因果关系思维(体现在我们推断自身行为后果的能力中)是人类之所以区别于其他物种而进化出智能的原因所在,也正是对于因果关系思维的重新发现,让我们得以回答几代科学家无法触及的问题。
    本书作者通过一些贴近现实生活的实例,向读者介绍了因果关系思维如何被应用于解决当前人类社会的一些难题,其中包括:吸烟是否致癌,大学或公司在录取学生或招聘员T时是否存在性别歧视,以及我们是否可以将异常天气事件归咎于全球变暖,等等。此外,因果关系思维也让我们能够想象实际没有发生,但假如发生的某一事件可能产生的结果——假如您没有购买这本书,那会怎么样?珀尔的这本书将告诉我们,在面对此类“反事实”问题时,我们应该如何借助可靠严谨的科学方法给出确定的回答,而非只能依据主观猜测做出模棱两可的判断。
    而因果关系科学真正重要的应用就体现在人工智能领域。珀尔在本书中回答的核心问题就是:我们能否让智能机器像人一样思考?换言之,“强人工智能”的实现是否可能?借助因果关系之梯的一个层级逐步深入地揭示因果推理的本质,并据此构建出相应的自动化处理工具和数学分析范式,珀尔给出了一个肯定的答案。实际上,今天为大众所熟知的大部分机器学习技术,都建基于相关关系,而非因果关系。而配备了因果关系思维的智能机器将迅速成为我们拓展认知边界、探索前沿科学,乃至进行道德判断、追寻公平与正义的强有力的合作者。或许,在走向智能机器逐步接管人类生活的未来时,这就是我们所能做的最有意义的丁作吧!

媒体推荐

    “你是否曾经对相关关系和因果关系的问题感到疑惑?这部内容精彩的著作对此问题给出了一个富有启发性的答案,且读来妙趣横生。”
    ——丹尼尔·卡尼曼,诺贝尔经济学奖得主,《思考,快与慢》作者
    “在过去的30年间,珀尔所取得的成就为人工智能领域的进步提供了理论基础……他重新定义了‘思维机器’这一术语。”
    ——温顿·瑟夫,“互联网之父”之一,谷歌副总裁兼首席互联网专家,2004年图灵奖获得者
    “如果因果关系不等于相关关系,那它是什么?感谢朱迪亚·珀尔划时代的研究成果,我们现在对这一问题有了精确的答案。如果你想要理解世界的运行方式,那么这本引入入胜、充满阅读乐趣的著作就是一个很好的起点。”
    ——佩德罗·多明戈斯,华盛顿大学计算机科学教授,《终极算法》作者
    “朱迪亚·珀尔一直是人工智能革命的心脏和灵魂,更广义地说,他是计算机科学革命的心脏和灵魂。”
    ——埃里克·霍维茨,微软研究实验室主任兼常务董事
    “如果把一个学科的疆域比喻为一个不规则多边形,那么多边形的所有顶点就定义了这个学科的边界。这本书的内容代表人工智能学科在因果推理方面的一个‘顶点’。突破性创新必然发生在所有‘顶点’划定的学科边界之外,而‘热点’则往往在边界之内。不了解‘顶点’,就难以展开突破性创新。”
    ——陈小平,中国科学技术大学机器人实验室主任
    “尤瓦尔·赫拉利在《人类简史》中指出,人类进化史上的**次认知革命以发展出“想象不存在的事物”的能力为标志,《为什么》一书则更进一步提出,正是在这一能力的基础之上,人类发展出了因果思维。从原始部落组织狩猎行动,到孟德尔的基因遗传特征分析,从吸烟是否致癌的争辩到强人工智能是否可能实现的大讨论,无一不需要因果思维的指引。”
    ——罗振宇,得到App创始人
    “真正的人工智能必须拥有什么能力?珀尔认为,要实现人工智能,就必须让机器具备因果推断能力。珀尔只手推动了人工智能领域的因果革命,面向大众读者推出《为什么》一书,这是一部关于人工智能与因果推断的科普之作,也是一部哲学与科学交相辉映之作。珀尔将技术与思想融为一体,系统阐述了因果关系之梯的三个层级。毫无疑问,该书将和《自私的基因》一样成为我们这个时代的经典之作。”
    ——梅剑华,山西大学哲学社会学院教授,现代外国哲学学会理事
    “人类本能地想要寻找事物之间的因果关系,却长久地陷于迷雾之中。珀尔的《为什么》和卡尼曼的《思考,快与慢》一样,也是石破天惊、开辟鸿蒙的巨作,这本书介绍了新兴的因果推断科学,直达人工智能学科的前沿。阅读这本书,不仅能拓宽你的思维广度,而且能增加你的思维维度。”
    ——-何帆,上海交通大学安泰经济与管理学院教授,《变量》作者
    “颇具启发性……珀尔教授在《为什么》一书中将其对于发现因果关系这一新科学的喜悦以及对于他的学生和同事所做工作的自豪感完全体现了出来……这本书不仅为广大读者们上了关于科学思想发展史的宝贵一课,也为相关领域的从业人士提供了判断大数据是否能够给出有效解释的概念性工具。”
    ——《纽约时报》
    “‘相关关系不等于因果关系。’这一科学禁令已经为社会带来了严重的不良后果……朱迪亚·珀尔提出了一个革命性的数学解决方案……生物学、医学、社会科学和人工智能领域都因此获得了长足的发展。”
    ——《自然》杂志

目录

推荐序
前言
导言:思维胜于数据
第一章:因果关系之梯
第二章:从海盗到豚鼠:因果推断的起源
第三章:从证据到因:当贝叶斯牧师遇见福尔摩斯先生
第四章:混杂和去混杂:或者,消灭潜伏变量
第五章:烟雾缭绕的争论:消除迷雾,澄清事实
第六章:大量的悖论!
第七章:超越调整:征服干预之峰
第八章:反事实:挖掘关于假如的世界
第九章:中介:寻找隐藏的作用机制
第十章:大数据,人工智能和大问题
致谢
参考文献

前言

  

    了解因果关系科学,从珀尔的《为什么》开始
    珀尔教授一生致力于因果关系科学及其在人工智能方面领域的应用,这本科普著作是他毕生思想的沉淀,其中他以平实的话语介绍了因果推断的理论建构,每段文字都浸透着他对因果关系科学的热情。珀尔教授不仅学问做得好,还执着地追求真理,深入地反省自我,勇敢地阐述思想,在这个堆积术语、追逐名利的学术大氛围里,珀尔教授孤单的身影显得尤为意味深长。
    为什么要写这本书?在此之前,珀尔教授已经出版过三部因果关系科学的专著,读者群仅限于数据分析或者人工智能的研究者,影响范围很窄。这本书则是这些专著的科普版,其面向更广泛的读者群体,着重阐述思想而非拘泥于数学细节。对渴望了解因果推断的人们来说,它既是因果关系科学的入门书,又是关于这门学问从萌发到蓬勃发展的一部简史,其中不乏对当前的人工智能发展现状的反思和对未来人工智能发展方向的探索。正如作者所期待的,这场因果革命将带给人们对强人工智能更深刻的理解。
    统计学的传统教育讳忌讨论因果,权威的统计学家曾言:“……从未见过一种关于因果的数学语言,也从未发现过它的好处。”对此,珀尔在本书中的讨论与评述可谓良药苦口。很惭愧,笔者在北大讲授概率统计、机器学习、贝叶斯数据分析等一些与人工智能相关的课程时,也未曾谈及因果关系科学,更从未主动地去突破这种因果禁忌。
    这部关于因果关系科学的科普著作如同为我们开启了一扇窗,让我们看到了更广阔的天地。笔者甚至觉得,此书比珀尔的三部因果关系科学专著都要好,理论之争的来龙去脉,学术江湖的恩怨情仇,正道沧桑的愤世嫉俗,授业解惑的苦口婆心,黎明曙光的呼之欲出……都由作者在此书中娓娓道来。对于读者而言,阅读本书就像亲历一次冒险之旅,整个过程充满了惊奇与兴奋、怅然若失与无限瞳憬。
    珀尔的《为什么》是笔者所知道的目前已出版的唯一一部因果关系科学方面的科普著作,作者在其中深人浅出地把因果关系科学的理论框架及其发展脉络展现给了读者。值得一提的是,那些曾经令人备感困惑的悖论作为经典统计学中的未解之谜,最终也经由因果关系分析而拨云见日,笼罩在其上的迷雾也随之烟消云散了。水落石出后,因果推断显得如此自然,就仿佛一切本该如此。对于每一位想了解因果关系科学的读者来说,以《为什么》为起点就意味着你踏上了一条捷径,在理解此书的基础上阅读因果关系科学方面的专业著作,你的收获将会更大。
    虽然以科普读物为定位,作者仍然雄心勃勃地将这本书的英文书名确定为“The Book of Why”。(大凡以“The Book of……”为书名的作品大多在某一领域意义重大,例如,《易经》的英文书名为“The Book of change”,《诗经》的英文译名则为“The Book of Songs”。)这样一本重量级的科普读物,即便是对于一位专门从事人工智能或机器学习方面的研究的学者而言,如果其以前从未接触过因果推断,那么在初次阅读时他也未必能完全掌握书中的内容,因此这本书对于没有专业背景的普通读者的阅读难度可想而知。对于没有概率统计基础的读者来说,笔者的阅读建议是略过数学细节,着重抓住内容大意;而对于有一定概率统计基础的读者来说,笔者认为在阅读时一定不能放过正文中的数学精髓,这本书中的数学公式不多不少,刚好自圆其说。
    在人人接触人工智能的今天,各种学说、思潮充斥于媒体,铺天盖地的科技快餐也让人应接不暇。昨天刚得报一个突破,今天就听说一场革命,人们在良莠不齐的信息中逐渐迷失了方向。1971年图灵奖得主、“人工智能”概念的提出者约翰·麦卡锡教授曾说过:“不符合数学的,都是胡言乱语。”按照这个标准,现今的人工智能理论又有多少是真正有价值的呢?珀尔教授在这本新书中提出的因果关系视角可谓一股清流。古人云:“博学之,审问之,慎思之,明辨之,笃行之。”此话正合此书精神,与读者共勉。
    《为什么》第一译者  江生
    2019年5月于美国,旧金山湾区

精彩页(或试读片断)

  

    起初……
    第一次读伊甸园中亚当和夏娃的故事时,我大概六七岁。上帝禁止他们吃智慧树的果子,对于这个任性的要求,我和我的同学们一点儿都不惊讶,我们觉得神灵肯定有他自己的原因。我们更感兴趣的是这一事实:吃了智慧树的果子,他们立即像我们一样有了意识,并意识到了自己赤身裸体。
    到了青少年时期,我们的兴趣渐渐转移到了故事的哲学层面(以色列的学生每年都要读上好几遍《创世记》)。我们最关注的是,人类获得知识的过程不是快乐的,而是痛苦的,伴随着叛逆、内疚和惩罚。有人问,放弃伊甸园无忧无虑的生活值得吗?相对于与现代生活相伴相生的经济困境、战争和社会不公,我们在知识累积和文明发展的基础上发起的农业革命和科学革命值得吗?
    请不要误会,我们不是神创论者,连我们的老师骨子里都是达尔文主义者。然而我们知道,《创世记》的写作者实际上是在努力回答他那个时代最为紧迫的哲学问题。我们猜测这个故事隐含着智人逐步统治整个星球这一真实过程的文化足迹。那么,这一快速的、伴随着激烈演进和超级进化的过程,其具体步骤是怎样的呢?
    我对这个问题的兴趣在早年担任工程教授的职业生涯中曾有所消退,但在20世纪90年代又重新燃起。当时,我正在写《因果论》这本书,刚刚与“因果关系之梯”不期而遇。
    在第100次读《创世记》时,我注意到了一个多年来一直忽略的细节。上帝发现亚当躲在花园里,便问他:“我禁止你碰那棵树,你是不是偷吃了它的果子?”亚当答道:“你所赐给我的与我做伴的女人,她给了我树上的果子,我就吃了。”“你都做了什么?”上帝问夏娃。夏娃答道:“那蛇欺骗了我,我就吃了。”
    众所周知,这种推卸责任的伎俩对全知全能的上帝不起作用,因此他们被逐出了伊甸园。但这里有一点是我以前一直忽略的:上帝问的是“什么”,他们回答的却是“为什么”。上帝询问事实,他们回答理由。而且,两人都深信,列举原因可以以某种方式美化他们的行为。他们是从哪里得到这样的想法的?
    对我来说,这一细节有三个深刻的含义:首先,人类在进化早期就意识到世界并非由枯燥的事实(我们今天可能称之为数据)堆砌而成;相反,这些事实是通过错综复杂的因果关系网络融合在一起的。其次,因果解释而非枯燥的事实构成了我们大部分的知识,它应该成为机器智能的基石。最后,我们从数据处理者向因果解释者的过渡不是渐进的,而是一次“大跃进”,借助的是某种奇异的外部推力。这与我在因果关系之梯上的理论观察完全吻合:没有哪台机器可以从原始数据中获得解释。对数据的解释需要借助外部推力。
    我们希望从进化科学中求证这些信息,我们当然不可能找到智慧树,但我们仍能发现一个无法解释的重大转变。我们知道,人类历经了500万到600万年的时间才从类人猿祖先进化而来,这种渐进的进化过程对地球生命来说很寻常,但是在大约5万年前,不寻常的事情发生了,有人将其称为认知革命(Cognitive Revolution),另外一些人则(带一点儿讽刺意味的)将其称为“大跃进”。在这场巨变中,人类以神奇的速度获得了改变环境和提升自身能力的能力。
    P3-4