科技爱好者周刊(第 349 期):神经网络算法的发明者

封面图

科技爱好者周刊(第 349 期):神经网络算法的发明者

北京的护城河公共绿道,位于鼓楼附近。(via visuals_china@instagram

神经网络算法的发明者

上周的《李飞飞自传》读后感,还有后续。

那篇文章的结尾是,2012年一支加拿大团队使用神经网络算法,夺得了 ImageNet 比赛冠军。

今天就来说说,这支加拿大团队的故事。

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大家看了就知道了,神经网络算法是怎么诞生的,背后的推手又是谁。

(1)杰弗里·辛顿(Geoffrey Hinton,1947-)

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辛顿出生于英国,后移居加拿大。他是神经网络算法的奠基人和主要发明者。

神经网络的概念,是上世纪40年代后期提出的(提出人不是辛顿)。当时的想法是,既然人类通过神经网络进行思考,那么只要让机器模拟神经网络,机器就能思考了。

但是,那只是一个概念,并没有具体的算法。机器怎么模拟思考,人们并不知道。

1984年,辛顿在加州大学担任博士后,与两个同事一起提出了反向传播算法。

这个算法可以建立多层网络,产生一个输出结果,让神经网络变成了现实,也是后来更高级算法的基础。

由于它需要多层计算,后一层在前一层的结果上学习,所以被称为“深度学习”,辛顿因此成为“深度学习之父”。

辛顿后来因为这个贡献,获得了图灵奖(2018年)和诺贝尔物理学奖(2024年)。

(2)杨立昆(1960-)

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杨·安德烈·勒坎(Yann André Le Cun,中文名杨立昆)是法国人。上个世纪80年代,他是多伦多大学博士后。

这一时期,辛顿也来到了多伦多大学任教,担任他的指导教师。

所以,杨立昆是辛顿的大弟子,继承和发展了辛顿的算法。他的主要成就是,为神经网络引入了卷积算法,并且做出了第一个有实际用途的神经网络。

1990年代,他用神经网络识别银行支票的手写数字,成功获得了企业的采用。

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但是,这个应用也暴露了卷积神经网络的弱点:它需要大量样本的训练,耗费巨大的算力。银行支票只需要识别10个阿拉伯数字,如果是更多样化的场景,当时的计算能力难以做到。

学术界因此认为,卷积神经网络只适用特定的、计算量较小的场景,不具备推广的价值。这导致这种算法,以及辛顿和杨立昆,被冷落了二十年。

这二十年,杨立昆一直混迹于企业实验室和大学教研室。等到世界重新认识卷积神经网络,他在2018年与辛顿一起获得了图灵奖,现在是 Meta 公司的副总裁和 AI 首席科学家。

(3)亚历克斯·克里泽夫斯基(Alex Krizhevsky,1986-)

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亚历克斯·克里泽夫斯基是乌克兰人,少年时随家人移民到加拿大。2007年,他进入多伦多大学,成为辛顿的博士生。

这时距离杨立昆提出卷积神经网络,已经过去快20年了。辛顿始终没忘记它,他鼓励亚历克斯和稍后要提到的伊尔亚·苏茨克维,使用这种算法,去挑战李飞飞的 ImageNet。

亚历克斯就写了一个程序,用 ImageNet 的1500万图片,来训练他的卷积神经网络。但是,计算量太大了,他的个人计算机根本跑不动,他就买了两块 Nvidia 显卡,每天24小时一刻不停地运算。

事实证明,卷积神经网络+大训练集+高速计算硬件,超过了其他一切已知的算法。最终,他们的三人团队以巨大优势,夺得了2012年第三届 ImageNet 算法比赛冠军。

这件事轰动了业界,各大互联网公司纷纷邀请辛顿和他的学生加入。百度也伸出橄榄枝,邀请辛顿担任首席科学家,但是最后输给了谷歌。

2013年,谷歌以4400万美元收购了辛顿成立的空壳公司,将辛顿、亚历克斯、伊尔亚三个人一起招入麾下。

2017年,亚历克斯辞职,现在一家创业公司研究 AI 技术。

(4)伊尔亚·苏茨克维(Ilya Sutskever, 1986-)

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伊尔亚·苏茨克维出生于前苏联,后去了以色列,然后来到加拿大。他是亚历克斯·克里泽夫斯基在多伦多大学的博士同学,也是辛顿的博士生。

他与亚历克斯组成团队,共同赢得了2012年的 ImageNet 算法比赛。辛顿作为指导老师,也是团队一员。

他在2013年跟随辛顿加入谷歌,2015年辞职,成为 OpenAI 的联合创始人和首席科学家,后来是 ChatGPT 的主要作者之一。2024年,他离开 OpenAI,现在创立了自己的 AI 公司。

(5)安德烈·卡帕斯(Andrej Karpathy,1986-)

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安德烈·卡帕斯出生于斯洛伐克,15岁随家人来到加拿大,在多伦多大学读完了本科。

他跟伊尔亚·苏茨克维很可能大学里就认识。但是,他没在多伦多大学读博士,而是去了斯坦福大学,指导老师就是李飞飞。

他的方向也是卷积神经网络,博士期间开设了斯坦福大学第一门深度学习课程,担任主讲。

2015年,他跟随伊尔亚一起加入 OpenAI,成为主要研究人员。

2017年,他离开 OpenAI,去了特斯拉,担任特斯拉 AI 总监,2022年离职。

(6) 总结

上面五人是神经网络算法的主要创立者和推动者。没有他们,就不会有今天的 AI 大模型。

但是,单单靠他们的算法,AI 不会成功。因为算法需要大量的数据进行训练,而训练需要高速计算的硬件。这三者缺一不可。

只有等到2012年,才万事俱备。神经网络算法 + 李飞飞的 ImageNet 训练集 + Nvidia 高速显卡,同时出现了。

历史于是翻开了新的一页,AI 时代正式来临。

科技动态

(1)一家深圳公司推出了,可能最炫酷的树莓派机箱

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它自带机箱显示屏、RGB 灯光、风扇、NVMe SSD 扩展板,很适合用作 NAS 和 AI 边缘计算。

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(2)芬兰尝试在驯鹿的鹿角,涂上荧光粉。

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这是为了方便司机在夜间看到驯鹿,目前每年在芬兰公路上被撞死的驯鹿有4000头。

(3)在线会议软件 Google Meet,推出实时语音翻译,首先提供西班牙语版本。

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在线会议时,对方说西班牙语,你听到的却是英语,而且声音、语调和情感‌都不变。

(4)意大利开源硬件公司 Arduino,研发出了可降解 PCB(电路板),减轻对环境的污染。

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这种可降解电路板,将电路印刷在植物亚麻材料上,而不是传统的玻璃纤维和树脂。

不过,电路板上的铜无法降解,需要在丢弃电路板之前先回收。

(5)一家美国创业公司,准备发射卫星,将 AI 机房建在太空

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它依靠24小时的太阳能供电,也不用担心散热。

该公司希望通过这种方法,解决 AI 服务器的耗电和冷却问题。

文章

1、手机的 Linux 桌面环境(英文)

作者出门不带笔记本,只带手机,再配上蓝牙键盘和 AR 眼镜。

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他的安卓手机在获取 root 权限后,通过 chroot 安装了 Linux 发行版,从而可以运行桌面环境。

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2、AI 应用的核心逻辑(英文)

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作者提出,AI 应用(AI agent)的核心逻辑只需要9行代码。

3、浏览器默认屏蔽的端口(英文)

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你可能不知道,浏览器无法打开下面的网址localhost:6000,原因是6000是浏览器默认屏蔽的端口。

4、推荐 RustDesk 远程桌面(英文)

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Mac 电脑访问 Windows 电脑,一种方法就是使用远程桌面,作者推荐远程桌面工具 RustDesk。

5、HTML <dialog> 的 CSS 技巧(英文)

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HTML 有一个原生的弹窗元素<dialog>,本文介绍两个配套使用的 CSS 技巧。

6、Git 配置详解(英文)

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本文详细解释 Git 配置命令 git config 的几个最常见的设置。

工具

1、Pyrefly

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Meta 公司发布的 Python 代码的类型检查器,参见介绍文章

2、Zen Browser

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新发布的一个开源浏览器,基于 Firefox,国外评价非常高,使用体验好,参见介绍文章

3、xtool

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Xcode 的替代品,在 Linux/Win/macOS 开发 iOS 应用。

4、Zero Convert

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在线批量转换文件,基于 WebAssembly 技术,完全本地完成,还可以编辑图片。(@xiaoshangmin 投稿)

5、耗子面板

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Go 语言开发的服务器管理面板。(@devhaozi 投稿)

6、Goravel

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Go 语言的 Web 开发框架,与 PHP 的 Laravel 框架保持一致,方便快速上手。(@devhaozi 投稿)

7、OpenSpeedy

开源的游戏变速工具,通过调整 Windows 系统时间函数来实现游戏速度变化。(@game1024 投稿)

8、SimonAKing-Gallery

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后端的 JS 相册应用,瀑布流展示图片,指定图片目录,直接运行即可。(@SimonAKing 投稿)

9、Jwno

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网友开源的 Windows 10/11 平铺窗口管理器,键盘驱动。(@agent-kilo 投稿)

10、星河小程序

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滴滴公司开源的跨平台开发框架,支持将小程序打包成为安卓、iOS、鸿蒙和 Web 四个平台的原生 App。(@dos1in 投稿)

AI 相关

1、aTrain

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一个跨平台、图形界面的自动语音识别工具,基于 Whisper 模型,支持识别50多种语言,参见介绍文章

2、AI Image Editor

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在线的免费图像处理工具,提供多种 AI 功能,比如图片增强、去除水印、风格转换等十几种。(@worminone 投稿)

资源

1、万物博物馆

一个跨平台的桌面软件,将维基百科变成一个虚拟博物馆。

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每件展品与维基百科的一篇文章相对应,墙上的画框就是文章图片,讲解牌就是文章内容。

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走廊则根据文章的链接通向其他展厅,有几乎无限的展厅可以参观。

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图片

1、《星球大战》的机器人

《星球大战》的第一部电影,拍摄于1976年,里面有一个机器人 R2-D2,会四处走动,做各种动作,还会说话。

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其实,它根本没那么高科技,拍摄的时候,就是里面藏了一个真人演员。

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2、冰为什么体积大?

水变成冰以后,体积会增大10%,密度因此小于水,使得冰可以浮在水面上。

那么,冰的体积为什么会增大呢?

答案是冰的分子结构,跟水的分子结构不一样。

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上图左侧是液态水的分子结构,右侧是冰的分子结构。其中,白色节点为氢原子,红色节点为氧原子。

可以看到,液态水是紧密聚合的网络结构,冰则是中空的网络结构。也就是说,冰的分子结构不是那么密合,所以体积就变大了。

文摘

1、Slack 公司的 URL

Slack 是一家即时通信的软件公司。它的官网有一个“公司介绍”的页面,通常来说该页面的 URL 会是slack.com/about,但是 Slack 没有采用这种做法。

它将这个页面命名为is,并分拆成若干个子页面。

所以,“公司介绍”页面的 URL 是slack.com/is

子页面的 URL 如下。

  • slack.com/is/team-communication
  • slack.com/is/everything-in-one-place
  • slack.com/is/wherever-you-are

这样的好处是单单看 URL,就知道页面想要传递的信息,URL 本身就是对公司的一种宣传。

这种 is 的巧妙做法,后来被广泛借鉴。碰巧的是,is也正好是一个顶级域名,代表冰岛(iceland)。很多名人就申请了 is 域名,作为个人主页。

比如,艺术家杰西卡·希斯切(Jessica Hische)的个人网站,域名就是jessicahische.is,她介绍自己的页面 URL 就都是jessicahische.is/xxx的形式。

言论

1、

我们很快会跟大家分享一个低调的研究成果。我们会给它起一个比 chatGPT 更好的名字,以防它流行起来。

— Sam Altman,OpenAI 的 CEO

2、

加尔定律经常被引用:“一个有效的复杂系统,总是从一个有效的简单系统进化而来。”

但是,它的推论很少被引用:“一个从零开始设计的复杂系统永远不会有效,你必须从一个可以运行的简单系统开始。”

— Stack Staves

3、

宇宙有两种可能:要么我们是孤独的,要么我们并不孤独。这两种可能性都同样令人恐惧。

— 阿瑟·克拉克,英国著名科幻小说家

4、

太阳绕银河系公转一圈需要2.3亿年,上一圈的时候,地球的主宰还是恐龙。

— Reddit 网友

5、

我关注了一些教育工作者,他们都报告了同样的现象:他们的学生什么事情都用 ChatGPT,结果什么也没学到。

最终可能会出现这样一代人,自己的智力很低下,完全依赖于他们不理解的技术,一旦技术崩溃,他们永远无法从头开始重建。

— 尼尔·斯蒂芬森(Neal Stephenson),美国科幻小说家,“元宇宙”一词的创造者

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