30年深度學習的孤獨之旅!今年圖靈獎頒給了「AI三巨頭」
30年深度學習的孤獨之旅!今年圖靈獎頒給了「AI三巨頭」

有一個流傳很廣的說法:Steve Jobs把公司取名蘋果,並以咬了一口的蘋果作為logo,是為了紀念服食毒蘋果自殺的電腦科學先驅艾倫·圖靈(Alan Mathison Turing)。

Steve Jobs否認了這個說法,但他說,「很希望自己是那樣構思的。」

從電腦科學到人工智慧,圖靈都做出了奠基性的貢獻,以他的名字命名的「圖靈獎」,被公認為電腦世界的最高榮譽,相當於電腦界的諾貝爾獎。

今年的圖靈獎被授予了深度學習領域的三巨頭:Yoshua Bengio、Yann LeCun和Geoffrey Hinton,以表揚他們對人工智慧發展的推動,三位科學家將平分100萬美元的獎金。

現在,深度學習已經幾乎是人工智慧的代名詞,從AlphaGo、人臉辨識、智慧語音助理到自動駕駛,都得益於深度學習的發展。

但它的進步,是一個孤獨的故事。

過去10年內,ImageNet圖像辨識挑戰賽都是人工智慧領域最權威的比賽之一。

ImageNet有一個超百萬張圖片的超級數據庫,其中的圖片由人手工添加標籤,說明圖片的內容,並分成不同的類別,從動物、汽車等大類,一直到虎鯊、廁所衛生紙這樣的小類。

參賽者要做的就是對圖片中的物體進行辨識和分類,準確度最高者獲勝。

圖靈獎
圖/ 作者提供

2012年,首次參賽的加拿大電腦科學家Geoffrey Hinton領銜的團隊拿到了冠軍,而且,比第二名准確率高出了10%。

這個結果震驚了學術界,因為當時的第二名到第四名都用了相同的研究方法,他們已經做到了極致,每個隊伍準確率的差別不超過1%。

Hinton團隊用的是完全不同的方法——深度學習,具體的算法被稱為卷積神經網路(CNN)。這是一個里程碑式的進步,正是Hinton團隊的突破,讓學術界和工業界用更多人關注、使用深度學習,最終推動了人工智慧行業的大發展。

如果以辨識貓為例,傳統的電腦視覺算法依靠設計者的先驗知識,比如透過貓的集合體推斷出,四條腿,體型較小,會喵喵叫的動物為貓。機器透過人的思維構建的模式來判斷它是否為貓。

深度學習則不同,它從海量的和貓相關的數據中自動學習,並提取出相應特徵,最終可以判定某個未知物體為貓。它和人類的思維方式更為接近,這種算法也被歸於神經網路。

雖然看起來深度學習從根本上就是一個更先進的算法,但在過去相當長的時期內,它並不被看好。

因為過去用於訓練的數據集規模都比較小,這很容易導致過擬合現象,即算法在測試集表現很好,但在實際應用出會出現極大的誤差;同時,電腦性能也無法滿足擁有成千上萬個參數的深度學習模型。

Yoshua Bengio、Yann LeCun和Geoffrey Hinton三位科學家正是在這樣的限制下堅持深度學習研究的。

Hinton已經71歲了,上世紀70年代,還在愛丁堡大學攻讀人工智慧博士學位的他就著迷於神經網路,這和當時的學術主流背道而馳,就連他的博士生導師也反對他的研究。

「我們一周見一次面,有時會以爭吵結束,有時候不會。」Hinton在一次採訪中曾回憶他的博士時光。

Yoshua Bengio和Yann LeCun要年輕一些,三人的研究互有交集。Yann LeCun現年58歲,1987至1988年,他在Hinton的實驗室中有一年的博士後研究經歷,之後加入當時最頂尖的隸屬於AT&T的貝爾實驗室。

在貝爾實驗室中,LeCun利用深度學習研發出了辨識手寫的信件和電話號碼的系統,這個成功取得了不錯的商業成功,它一度辨識了美國10%的手寫支票。

但是,當他將深度學習用於其他領域時,就遇到了重重困難,只有當訓練數據集足夠大時,深度學習才能表現得足夠好,但當時很少有什麼領域滿足這個條件。

LeCun的研究被視為異類,但依然有一些研究員和他一樣堅信深度學習的未來,包括現年55歲的,當時同在貝爾實驗室的Yoshua Bengio。

2004年,在加拿大前沿科學機構的讚助下,Geoffrey Hinton創立了專注於「神經計算和自適應感知」的項目,他也邀請了在深度學習堅持多年的Yoshua Bengio和Yann LeCun加入。

三人聯手後,就是推動深度學習不斷前進的故事。他們在2010年幫助微軟、IBM和Google拓展了語音辨識的邊界,之後在圖像辨識做了相同的工作,一直到2012年,Hinton領銜的團隊在ImageNet圖像辨識挑戰賽一戰成名,掀開了人工智慧的嶄新一頁。

現在,Hinton加入了Google,同時在多倫多大學繼續研究工作;LeCun是Facebook的首席人工智慧科學家,同時也是紐約大學的教授;Bengio拒絕了科技巨頭的邀請,他是蒙特利爾大學的教授,並創立了一家名為ElementAI的AI公司。

如果算上Hinton在博士期間的研究,他們已經默默為深度學習奉獻了30年。

「他們引領了科學典範的轉變,歷史最終選擇了他們,我充滿敬畏。」另一位AI權威,艾倫人工智慧研究所CEO,Oren Etzioni如此評價他們的獲獎。

圖靈獎沒有忘記英雄,我們也應該銘記。

本文授權轉載自愛范兒

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2025年總統科學獎〉跨界40年!梁賡義院士在產官學研間,搭建科技、人文間橋樑
2025年總統科學獎〉跨界40年!梁賡義院士在產官學研間,搭建科技、人文間橋樑

2025年總統科學獎得主梁賡義院士,即便同時擔任逢甲大學春雨講座教授、浩鼎生技董事長,還為了協助國立臺東大學設立護理系而大力奔走,三不五時要環島、全臺走透透,日子忙得不得了,但他始終精神抖擻、滿懷熱情,只因他做的,是有益臺灣、社會發展的事。

事實上,梁院士從數學跨足生物統計,再投身高等教育與國家衛生,不僅以「廣義估計方程式」(Generalized Estimating Equations,GEE)改寫了縱貫式數據分析的規則,更以獨到的人文關懷,影響無數學子與政策制定。

從小,梁院士就喜歡數學的嚴謹與邏輯,1973年,他自國立清華大學數學系畢業後,便赴美深造,並在美國南卡羅萊納大學取得統計所碩士;接著,他又轉往美國華盛頓大學,攻讀生物統計博士學位。

從數學到生物統計,帶出數據背後的人性關懷

在研讀博士期間,他接觸到了當時炙手可熱的「存活分析」,意識到生物統計能直接幫助科學家、臨床醫師回答有意義的科學問題,對人類健康產生間接但深遠的助益,就此便踏上生物統計的「不歸路」。

教學界的老友們來到頒獎典禮,為梁院士祝賀殊榮。
教學界的老友們來到頒獎典禮,為梁院士祝賀殊榮。
圖/ 數位時代

1986年,已在美國約翰霍普金斯大學(Johns Hopkins University)任教職的他,與同事Scott Zeger研發出新的統計方法「廣義估計方程式」。梁院士解釋,不論是實驗室、世代流行病學或臨床試驗,只要是縱貫式硏究(longitudinal study),產學研界都會用到GEE,進行統計分析。尤其在國際大藥廠最常用的「前後測臨床試驗」(pre-post design for clinical trial designs)中,GEE讓全球臨床醫師能準確評估癌症、心臟血管和糖尿病等新藥的療效,進而獲得各國食藥署通過,造福千萬病患。GEE發表至今,已被引用逾22,000次,並納入R、STATA、SAS、SPSS等主要統計軟體中。

雖然在約翰霍普金斯大學任教長達28年,梁院士卻幾乎年年暑假,都返國舉辦研討會,分享國際生物統計和流行病學的新知。也因為始終心繫臺灣,讓梁院士在2010年,毅然辭去在美教職,回臺擔任國立陽明大學校長。

一方面,梁院士成功為學校爭取5年500億的計畫經費,成立腦科學中心、腫瘤免疫中心和高齡健康研究中心,將陽明大學打造成研究型大學,並在國際間嶄露頭角。另一方面,為了培育年輕人才,他選擇停下個人研究,建立起由資深教師帶領年輕教師的「師徒制」,鼓勵經驗傳承,「組織要永續發展,有賴於年輕人才的成長。」像是他自己儘管平常公務繁忙,仍活躍於社群,默默留心學生的大小事;他並邀請學生前往校長宿舍,定期舉辦「與校長有約」活動,這讓學生與他之間「零距離」,大至職涯規劃、小至生活瑣事,都樂於與他分享。

最重要的是,梁院士相當看重全人教育,因此廣泛開設人文講座、藝術文化等通識課程,尤其陽明大學以醫科見長,「所謂視病如親,醫護人員在專業之外,更需要具備人文素養,才能真正關懷病患。」

梁院士於頒獎典禮現場發表感言。
梁院士於頒獎典禮現場發表感言。
圖/ 數位時代

2017年,梁院士接下國家衛生研究院院長一職。這時,他又迅速轉換角色,每週檢視國際文獻、提供數十件政策建言,充分發揮國衛院的智庫功能。新冠肺炎爆發期間,他再度臨危受命,擔任中央流行疫情指揮中心研發組組長,帶領國衛院在15天內,完成公克級瑞德西韋合成,並與阿斯特捷利康(AstraZeneca)簽約,預採購1千萬劑疫苗,達成防疫、安定民心的任務。

不斷跨界,帶著使命感堅定前行

一輩子都在「跨領域」的梁院士,堅信創新不僅來自技術,也來自跨域合作帶來的新思維。他在美國求學、教書時,不是發表完論文就沒事了,他還持續思考,自己的研究能如何被用在臨床,因此他積極參與思覺失調症、強迫症研究等多項計畫,與基因學家、精神科和流行病學醫師腦力激盪、挑戰彼此。但梁院士特別提醒莘莘學子們,「跨領域」固然重要,大學時期仍應先在一個領域「站穩腳跟」,如此才能擁有與不同領域對話、欣賞的紮實基礎。

在產官學界耕耘逾40年,梁院士絲毫未停下前進的腳步。如今,他仍在杏壇作育英才,也深入業界,期望將研究成果更直接應用在藥物,以造福病患,「這是我一直鼓勵學生進入藥廠的原因!因為他們對人類的貢獻,可能比發表文章更直接。」近來,他心心念念的最大任務,是以自身人脈連結資源,為臺東大學爭取設立護理系,填補偏鄉地區的醫護缺口。

賴總統親自頒發「2025年總統科學獎」殊榮予梁院士。
賴總統親自頒發「2025年總統科學獎」殊榮予梁院士。
圖/ 數位時代

每一個統計數字背後,都承載著真實的生命重量;每一次跨領域的嘗試,都可能為人類帶來新的希望曙光。梁院士在統計學的精準座標中,繪製出一幅幅影響深遠的生命藍圖,持續為臺灣乃至全球的健康與福祉努力。

梁賡義 院士
專長:生物統計、流行病學
現職:逢甲大學春雨講座教授
成就:研發「廣義估計方程式」,讓全球臨床醫師得以正確評估許多如癌症、心臟血管及糖尿病等新藥的療效,造福嘉惠全球數以千萬計的病患;橫跨產官學界,為臺灣貢獻所長

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