AI看不見,為什麼知道紅的黑的白的?一個研究,揭露AI「一法通、萬法通」訓練學習秘訣
AI看不見,為什麼知道紅的黑的白的?一個研究,揭露AI「一法通、萬法通」訓練學習秘訣

AI 學會東西的方式,和人類學會東西的方式,不只常常雷同,還往往能夠反過頭來給我們人類很大的啟發。

Meta 超級智慧實驗室(Superintelligence Lab)與牛津大學的科學家們最近的一個研究,相當具有啟發性。

假設我們現在讓一位天資聰穎的小朋友,從出生起就只被允許閱讀純文字(或是只能聽 podcast 或有聲書來學習)。並且用這個方式讓他讀完了圖書館裡所有的書:從牛頓的「原理」、莎士比亞的劇本、到網路上的程式碼、鄉民的廢文也好,全部看完、全部吸收。

他從未親眼看過一張照片、一段影片。他的世界只有文字,完全沒有「視覺」的經驗、沒有「看過」任何東西。

總之,就是透過全部是文字的方式,把人類的知識全部學完了。

那麼,如果我們現在讓這位小朋友「睜開眼睛」,他能立刻理解眼前這個複雜的世界嗎?例如,看懂一張照片裡人們微妙的表情,或是一場球賽中攻防的動態關係?

Meta 與牛津大學的科學家們,在這項耗資 50 萬 GPU 小時的龐大研究中,給出了一個驚人的答案: 一個只靠「讀萬卷書」長大的 AI,在真正「行萬里路」之前,其心智中早已具備了理解視覺世界的驚人潛力

也就是說,這個 AI 小朋友居然只靠著吸收文字,就培養出了會「看」東西的能力。

以往我們總是把一個人區分成是「文字型」還是「視覺型」的學習者,但這篇論文的結論似乎打破了這個界線,雖然我們現在訓練的對象是 AI 而不是人類,但這篇論文對於訓練 AI 的發現,讓我們得以從人類學習的角度反思一些更深的問題: 對我們人類而言,到底什麼才是學習的本質?讀萬卷書、還是行萬里路比較好?

這些一直以來的大哉問,似乎也可以透過我們與 AI 的互動和科學研究,有了新的啟發和屬於現代的答案。

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圖/ AI生成圖片

我們還是用最簡單的方式,來稍微看看到底最近人類從 AI 的學習當中發現了什麼。(請不要左轉)

這項研究最關鍵的地方,是發現 AI 從文字中獲得「視覺先驗(visual prior)」的方式,是由兩種學習成果所構成。「視覺先驗」看似是個高深的專有名詞,但這邊簡單理解就是「看東西的能力」而已;所以當中的「先驗」指的是「預先具備的能力或是知識」。

再來,AI 這裡的大腦結構,採用的是目前像 Llama-3 這類模型主流的「decoder-only」架構。(請不要左轉)

這種架構其實就是「文字接龍」大師,AI 在這個架構下的核心任務是「根據前面的內容,預測下一個最合理的字詞」。為了完美地完成這個看似簡單的任務,AI 被迫要學會理解文法、上下文、事實,甚至是字裡行間的情緒和意圖。

這個架構也是為什麼 AI 常常一本正經地胡說八道的原因,因為 AI 每次回答只是在做文字接龍,而不是去驗證自己說的話是對還是錯。

不過,正是這種「被迫」的深度學習,為它孕育出了兩種關鍵能力。這其實就是各位可能聽過的「湧現(emergence)」,指的是當一件事物變得複雜或很大時,會產生出不可預期的新特性,這是目前大自然當中最迷人、也最費解的神奇現象

AI的「視覺先驗」是怎麼構成的?

第一種能力,研究者稱為「推理先驗」(Reasoning Prior)。這並非指「具體的知識」,而是一種更底層、更抽象的「思維框架」。這就像我們學習數學或程式設計,其真正的目的不是記住公式或語法,而是要內化一種分析問題、建立因果、洞察模式的邏輯能力。就像是學內功,而不是學表現上的花俏招式。

研究發現,AI 正是透過大量閱讀高度結構化的文本,例如程式碼、數學公式和學術論文,來鍛鍊這種「思維肌肉」的。這套思維框架是跨領域的,今天用它來理解程式碼的迴圈與條件,明天就能用它來理解一張圖片裡「因為 A,所以 B」的邏輯關係。

第二種能力,則被稱為「感知先驗」(Perception Prior)。這像是我們腦中的「世界常識百科全書」,包含了對具體事物的認知。我們是如何知道「天空是藍的」、「貓有鬍鬚」?並非透過嚴謹的邏輯推導,而是來自於成長過程中,從無數的故事、對話和閱讀中,潛移默化、無數次重複後形成的印象。

AI 也是如此,它透過閱讀網路上包羅萬象的通用文本,以一種「彌散式(diffusely)」的方式,逐漸將關於物體顏色、形狀、名稱等基礎知識,收錄進自己的心智資料庫。

AI到底是怎麼「開眼」的?

為了精準地分離出 AI 在「睜眼」前到底學會了什麼,研究團隊設計了一個極其巧妙的實驗流程。

1.他們先把純文字訓練好的語言模型(LLM)的「文字大腦」給「凍結」起來,不允許其內部參數再發生改變。

2.他們外掛上一個能看懂圖片的「視覺編碼器」(Visual Encoder,可以想像成 AI 的眼睛),並只訓練一個小小的「轉接器」(Adapter),讓它負責把「眼睛」看到的資訊,翻譯成「大腦」能聽懂的語言。

這個設計的巧妙之處在於,如果 AI 的「文字大腦」在預訓練階段就已經很「聰明」、邏輯很強,那麼這個小小的「翻譯官」就能事半功倍,輕鬆地將視覺資訊轉化為深刻的理解。反之,如果大腦本身是個草包,再好的翻譯官也無能為力。透過這個方法,他們得出了幾個極具啟發性的結論:

一個很聰明的AI,原來是這樣來的!

首先,「教材」的類型,決定了學到的能力。 實驗證明,那些主要閱讀「程式碼」和「數學」長大的 AI 模型,在需要抽象思考的視覺問答(VQA)任務上表現最好:這類任務考的不是「圖裡有什麼?」,而是「 圖裡的人為什麼要這麼做? 」這清晰地指出,特定的訓練材料會塑造出特定的心智能力,就像常做邏輯謎題的孩子,解決新問題的能力會更強一樣。

其次,也是深具啟發的一個發現是: 不同的學習內容,存在著截然不同的「效益曲線」 。對於程式碼這類能鍛鍊思維的「推理教材」,AI 是多多益善,當其在訓練資料中的佔比持續提升到 75% 左右時,模型的視覺推理能力仍在顯著增強。然而,對於描述顏色、形狀的「常識教材」,其學習效果會迅速「飽和」。AI 只需要一小部分這類資料打下基礎,再餵養更多,效果的提升就微乎其微了。

這給了我們一個啟示: 想讓 AI 變得更聰明,與其讓它死記硬背一百萬次「蘋果是紅色的」,遠不如讓它多去解析一些複雜的程式碼或數學證明 。前者只是在增加資料庫的冗餘,後者卻是在升級整個底層邏輯的作業系統。

最後,實驗還發現,這個 AI 學到的「思維框架」是通用且獨立的。這也印證了他們實驗設計的巧妙之處:因為 AI 的「文字大腦」在接入視覺時是被「凍結」的,所以無論給它接上哪一款「眼睛」(視覺編碼器),只要大腦本身邏輯強,它解決複雜視覺問題的能力都會很強。相反的,「常識百科」這部分能力,就更依賴於「眼睛」本身的品質和後期「翻譯官」的針對性訓練。

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圖/ AI生成圖片

基於這些發現,研究團隊接下來不再只是被動觀察,而是主動出擊打造 AI 的「黃金學習菜單」。他們最終為一個擁有 70 億個參數的 AI 大腦,調配出了一套黃金學習「平衡配方」。這份「菜單」並非簡單的資料大雜燴,而是一個精心設計的比例,其中富含能鍛鍊思維的推理內容,同時搭配了適量的、能建立世界常識的訓練資料。

結果,用這套配方訓練出的模型,不僅在所有視覺測試中全面超越了其他對照組,甚至在純語言能力上,也絲毫不輸給那些專門為語言任務優化的模型。這證明了,我們可以「未卜先知」,在 AI 的「幼兒期」(純文字預訓練階段),就為它未來的多模態發展,打下很好的基礎,專注在建立底層邏輯,而非過多重複性的死記硬背。

這裡還是要強調一下,死記硬背有其必要,但過了一個程度就會邊際效益遞減,重點是抓住死記硬背的效益的甜蜜點,這也是這個研究的發現之一。

看到這邊,AI 跟我們人類的學習,是不是很像呢?

這篇論文不僅僅是在談論如何構建更強大的 AI。它更像是在用海量的數據和嚴謹的實驗,為我們印證了一個古老的教育哲學: 學習的核心,是建立思考的能力,而不僅僅是知識的堆疊

而且,文字和圖像,似乎都只是我們所處的這個複雜世界,在不同媒介上的「投影」罷了。一個真正掌握了底層規律的人類或是 AI,可以僅僅透過深入研究其中一種投影(文字),就反推出創造出這些投影的那個「現實世界」的內在結構。

在 AI 的專業領域中,這叫做遷移學習「Transfer Learning」;在人類世界,這就做「一法通、萬法通」。

雖然 AI 的發展才剛剛開始。但已經為我們帶來了很多寶貴的啟示,促使我們去重新思考:對於我們自己,對於下一代,到底什麼樣的學習方式,才是真正通往「理解」的康莊大道?

本文授權轉載自程世嘉Facebook

關鍵字: #AI
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以技術突圍,星路科技攜手夥伴開拓台灣低軌衛星產業新局
以技術突圍,星路科技攜手夥伴開拓台灣低軌衛星產業新局

全球衛星產業正迎來前所未有的成長契機。高盛研究報告〈The global satellite market is forecast to become seven times bigger〉預估,2025年至2030年間,全球衛星營運商將發射多達7萬顆低軌衛星,帶動從衛星發射、衛星製造、地面終端、網路管理等周邊產業蓬勃發展,市場規模將從當前的150億美元飆升至1,080億美元以上。這場衛星產業變革不僅吸引跨界國際巨擘投入,也讓星路科技等台灣業者擁有切入國際供應鏈、甚至是引領市場發展的機會。

星路科技董事長謝森芳表示:「在日常生活的每一個角落,無線通訊技術早已成為不可或缺的存在,智慧型手機、物聯網、高鐵到醫療設備都仰賴穩定的通訊網路支撐。」值得特別注意的是,過去,市場對衛星通訊的印象不外乎高成本、複雜、專用領域,但低軌衛星技術帶來的低延遲與全球覆蓋正在改變市場遊戲規則。星路科技憑藉自主研發的次世代封包交換系統–PSMA–突破傳統架構瓶頸,讓高速移動通訊成為可能,並成功參與台灣國家太空中心的標案,以及在國際市場展開關鍵布局。「隨著星路科技進入快速擴展期,資本運作必須適度調整,接下來將透過對外募資的方式,以回應市場對衛星通訊日益增長的需求。」

星路科技董事長 謝森芳
星路科技董事長 謝森芳
圖/ 數位時代

台灣衛星產業價值鏈逐漸成形,星路科技以持續創新加速全球布局

台灣的衛星通訊技術日漸成熟,從軟體技術、零組件、設備到系統整合等能力皆可接軌國際,在眾多業者中,星路科技憑藉著衛星地面站到用戶終端設備的一條龍服務能量,以及在國際合作、產品創新、營運布局與戰略聯盟四個面向的亮眼成果,成為推動全球衛星通訊產業新秩序的關鍵力量。

首先是透過國際合作展開全球佈局。星路科技宣布與印尼國家級衛星業者Telkomsat展開技術與商業服務合作,將自主研發的SkySwitch衛星通訊平台導入印尼的高通量衛星「Merah Putih 2」,未來服務將覆蓋印尼全境–17,000座島嶼與615萬平方公里海域,協助Telkomsat以更穩定、高效且具成本優勢的方式提供衛星通訊服務,並在龐大的群島市場建立新優勢。

星路科技總經理賈和凱進一步解釋:「SkySwitch衛星通訊平台的核心是PSMA系統,結合多址接取技術,讓單一數據機可同時連線多個終端節點,不僅可降低建置與營運成本,亦十分適合車輛、船舶、飛行器乃至無人載具等高速移動場景使用。」事實上,SkySwitch的卓越動態通訊能力不僅讓星路科技成功打進印尼市場,也獲得多國政府與軍方關注,成為具備戰略價值的衛星通訊解決方案供應商。

其次是持續不斷的產品創新。例如順利完成台灣國家太空中心(TASA)的公開招標案、推出首款支援Ku-band頻段的電子式相控陣列終端設備。賈和凱進一步解釋,星路科技以相控陣列技術研發的新一代電子掃描天線,不僅具備IP67防水等級、超過49dBW的發射功率、250Mbps的低軌傳輸速率,還具備不同衛星軌道與衛星波束的切換的能力,再加上隨插即用且低廉維運成本,不僅適合海事市場,亦有進入大眾市場的潛力。

星路科技總經理 賈和凱
星路科技總經理 賈和凱
圖/ 數位時代

低軌衛星世代已至,星路科技攜手台亞衛星通訊打造最佳解方

再來是與台亞衛星通訊聯合申請衛星通訊營運軌照,預計在今(2025)年底前即可提供台灣市場合法且高品質的衛星通訊商用服務,帶動衛星通訊與相關產業發展。台亞衛星通訊總經理郭育鈞表示:「星路科技的產品有助於提升頻寬效率與支援動態通訊,而我們則擅長衛星頻譜、地面站與系統整合等,雙方合作等於是將『衛星上空』到『地面應用』形成完整鏈結,可以更快速且精準的滿足市場需求。」
也因如此,雙方除在台灣聯合申請衛星通訊營運軌照,也積極布局印尼等海外市場例如,台亞衛星通訊藉由星路科技與Telkomsat共同打造的通訊生態體系,透過衛星智慧物聯網機制,在印尼提供AI驅動的遠距醫療、氣象預測、精準農業等服務。

最後,同時也是最重要的是,星路科技將與展開更深層次的合作,共同推動產業升級,提供更多元且優質的衛星通訊解決方案。對此,謝森芳認為:「全球衛星通訊迎來一個全新世代,在這個關鍵時刻,星路科技不僅會持續投入創新研發,也會從市場需求出發,攜手夥伴提供最佳方案,讓台灣不只是被看見,還可以在新一波衛星通訊變革中引領潮流。」

總的來說,在這一波低軌衛星全球競賽中,星路科技不僅僅是參與者,更是推動者,接下來,將持續透過技術創新、跨國合作、產業鏈布局等方式強化競爭優勢,攜手價值鏈夥伴一同為台灣衛星通訊產業寫下新的篇章。

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