第一幕|AI 想變聰明AI 入門:四個關鍵詞

AI 想變聰明:從人教到自己學

在會說話的 AI 出現以前,人類已經花了幾十年,試過好幾種「教」機器變聰明的方法。這一幕快速走過 1950 到 2016 年,看三種很不一樣的做法——記住最後那個轉彎就好。

這一幕要回答

在會說話的 AI 出現之前,人類是怎麼「教」機器變聰明的?

AI 生成插畫:復古機房裡,史旺姬托著下巴盯著螢幕上的對話框,猜哪一邊是機器;戴白色笑臉大帽的老師從紅色布簾後探頭,布簾後面是兩台打字機座位
先猜猜看

在會說話的 AI 出現以前,你覺得「教機器變聰明」有哪幾種教法?

想好了,看這一幕的三種做法

這一幕快速走過 1950 到 2016 年,會看到三種很不一樣的做法:

  1. ELIZA:套句型裝懂。抓關鍵字、套固定句型,讓它看起來能聊天。
  2. 專家系統:人來寫規則。請專家把經驗寫成規則,交給電腦照表做。
  3. 機器學習:機器自己從資料學。不再把規則全部寫完,而是給大量資料,讓機器自己找出規律。

關鍵的轉彎是:從「人把規則教完」,變成「機器從資料裡學」——這也是下一幕理解 LLM 的起點。

六個年份,一張圖

從「人把規則教完」,到「機器從資料學」

先看全貌:前半段,人類想辦法把聰明「寫進去」;後半段,改成讓機器自己從資料裡「學出來」。點年份下的標題,可以直接跳到那個故事。

  1. 1950

    🎮 圖靈測試

    「機器能思考嗎?」被換成一個隔著文字猜誰是機器的遊戲。

  2. 1956

    🏷️ 達特茅斯

    前一年的計畫書寫下「人工智慧」這個名字,隔年夏天開研討會。

  3. 1966

    💬 ELIZA

    找關鍵字、套句型,看起來像在聊天。

    ① 套句型
  4. 1980s

    📚 專家系統

    把專家的經驗寫成「如果…就…」規則,越寫越厚。

    ② 人寫規則
  5. 2012

    🐱 認貓大賽

    給 120 萬張標好答案的照片,讓機器自己學會認圖。

    ③ 從資料學
  6. 2016

    ⚫ AlphaGo

    從棋譜和自己跟自己下棋學,第 37 手連高手都沒想到。

    ③ 從資料學
起點:問題與名字人來教:套句型、寫規則機器自己學:從資料找規律

只記一句六個年份,三種做法:套句型、人寫規則、機器從資料學。

故事 1:問題的起點

1950 年:「機器能思考嗎?」

英國數學家圖靈提出這個問題,但他覺得光爭論「什麼叫思考」太模糊,很難得到清楚的答案,於是把它換成一個遊戲。這就是後來常聽到的圖靈測試。

圖靈測試:隔著布簾,只用文字猜誰是機器
1裁判看不到對方,只能根據回答來猜
2只用文字聊天同時跟兩個對象打字對話
3布簾後面
A ?B ?
一個是人、一台是機器

猜得出哪個是機器

機器還沒過關。

裁判猜不出來

就算機器過關:它的表現已經讓人分不出來。

1955 年:提案

四位學者提出計畫書,開頭就寫下 Artificial Intelligence(人工智慧),這個名字從此誕生。

1956 年:研討會

計畫書提議隔年夏天,在美國達特茅斯學院開研討會。要分清楚:1955 是提案,1956 是研討會。

當時好樂觀

他們以為 10 個人、2 個月 就能有重大突破。

結果這題做了 70 年,到現在還在繼續。

這一段不用記一串人名,先記住:人類很早就想知道,機器能不能表現得像有智慧。有了這個問題,接著真的有人做出能跟人聊天的程式。

只記一句圖靈測試看的是「表現」:隔著文字分不出來,就算過關。

出處:Turing (1950) Mind 59(236);McCarthy et al. (1955) 達特茅斯計畫書。

故事 2:1966 年的聊天機器人

ELIZA:只會把你的話換句話問回來,人卻當真了

ELIZA 的對話(依 1966 年論文範例改寫)

你:男人都一樣。
ELIZA:怎麼說呢?
你:是我男朋友叫我來的。
ELIZA:你男朋友叫你來的?
你:他說我常常很沮喪。
🙋 換你猜:ELIZA 下一句會回什麼?先在心裡想好一句,再打開下面的「揭曉」。
  • 它其實在做什麼?美國麻省理工學院(MIT)的 Weizenbaum 寫的小程式,只會找關鍵字、套句型,把你的話換句話問回來。完全不懂意思。
  • 但人當真了。作者的祕書明知它只是程式,聊沒幾句就請作者離開房間,好讓她單獨跟它聊。
  • ELIZA 效應:人很容易把「講得像懂」當成「真的懂」。這個提醒到現在還有用。
  • 不是說現在的 AI 跟 ELIZA 一樣。而是提醒:對方回答得自然、有禮貌、很有自信,不代表內容就可靠。
揭曉(先猜完再打開)
我猜好了,看 ELIZA 怎麼回

ELIZA 回:「聽到你很沮喪,我很遺憾。」看起來有接住你的情緒,但它只是把關鍵字「沮喪」放回固定句型:

你說「他說我常常很沮喪。」
1找關鍵字抓到「沮喪」
2套固定句型「聽到你很__,我很遺憾。」
ELIZA 回「聽到你很沮喪,我很遺憾。」

整個過程沒有「理解」:換成任何一句含「沮喪」的話,它都會這樣回。

後面還會遇到:AI 的「幻覺」——很有自信地講出錯誤或不存在的內容,就是同一個陷阱(見第二幕:LLM 的三個脾氣 )。

只記一句講得像懂 ≠ 真的懂。

出處:Weizenbaum (1966), CACM 9(1);Weizenbaum (1976)《Computer Power and Human Reason》。

故事 3:方法一,人來寫規則

1980 年代,專家系統:
把經驗寫成「如果…就…」規則

如果套句型不夠,能不能把專家的判斷寫進去?想法很直覺:專家怎麼判斷,就寫成「如果遇到這個條件,就做那個動作」的規則,交給電腦照表做。這就是專家系統。

專家系統怎麼運作
專家的經驗
寫成規則如果…就…
電腦照表做
AI 生成插畫:史旺姬抱著一疊越堆越高、快要倒下來的規則手冊,戴白色笑臉大帽的老師伸手撐住;手冊側面都畫著分岔箭頭,紙張在空中亂飛

真的有用:XCON

當時的電腦大廠 DEC 用專家系統 XCON 檢查客戶訂的電腦零件有沒有配錯(像幫你檢查組電腦的零件清單),據稱每年省下約 2,500 萬美元。

但例外永遠寫不完

世界太複雜。規則越寫越多,改一條會牽動一堆,最後要專門團隊一直維護。方法有用,但把所有例外寫完,成本越來越高。

XCON 的規則,越疊越高
1980 年約 750 條
1989 年1 萬條以上

不到十年,規則多了十幾倍。每多一個例外,就要多補一條規則。

AI 冷過不只一次:「寒冬」是經費和熱度大退潮的時期
1973 年英國 Lighthill 報告後經費大砍,第一次寒冬
1980 年代專家系統熱潮
1980 年代末專家系統熱潮退燒,又冷了一次

想一想:你的工作上,有沒有一份越寫越厚、每次修改都很小心的規則文件?專家系統遇到的,就是類似的難題。

只記一句當「人把規則全部寫完」越來越困難,研究方向就需要轉彎。

出處:Polit, “R1 and Beyond”, AI Magazine(1980 年約 750 條);Barker & O'Connor (1989) CACM 32(3)(1 萬條以上);Wikipedia「Xcon」;Lighthill Report (1973);Wikipedia「AI winter」。

關鍵轉折

教機器認貓:人寫規則 vs. 讓它自己學

規則如果永遠寫不完,是不是可以改成讓機器看例子、自己學?拿「認貓」來看這個轉彎。

方法一:人寫規則
尖耳朵+鬍鬚+四隻腳 = 貓
  • 折耳貓?
  • 只拍到背影?
  • 玩偶貓?
例外一直冒出來
規則寫不完:每多一個例外,就要多補一條規則。
2012 轉彎
方法二:機器自己學
120 萬張照片都標好答案
深度學習一層層找特徵線條耳朵貓臉
貓!自己認出來
2012 認圖大賽:錯誤率猜 5 次都沒中才算錯
AlexNet15.3%
第二名26.2%

左邊:人寫規則

有尖耳朵、有鬍鬚、四隻腳,所以是貓。聽起來合理,但折耳貓、背影、玩偶貓都會讓規則失靈,只好一直補。

右邊:機器學習

不先把貓的長相寫清楚,而是給機器大量已經標好答案的照片,讓它自己找出照片和答案之間的規律。

深度學習

很多層的「人工神經網路」(模仿腦細胞連結方式的計算方法),一層一層找特徵:先看線條、局部形狀,最後認出比較完整的貓臉。

2012 年那場認圖大賽,讓模型對每張照片提出 5 個猜測,5 個都沒猜中才算錯。AlexNet 的錯誤率是 15.3%,同一屆第二名是 26.2%。這是兩個參賽結果的比較,不是同一個系統改版前後的數字。不用背錯誤率,記住下面這句就好——接下來的語言模型,也是沿著「從資料學習」這個方向發展。

只記一句從「人教規則」變成「機器從資料學」:這是 AI 歷史最重要的轉彎。

出處:ILSVRC-2012 官方成績(猜 5 次的錯誤率);Krizhevsky, Sutskever & Hinton (2012)。

故事 4:自己學到比老師還強

2016 年 AlphaGo 第 37 手:萬分之一的一步

學會從資料找規律以後,機器甚至開始做出超出老師習慣的選擇。Google DeepMind 的 AlphaGo 在首爾以 4 比 1 擊敗頂尖棋士李世乭。

它厲害的地方不只是算得快,而是學會哪些下法比較值得進一步計算:不是把每條路都同樣認真走一遍,而是先選出比較有希望的方向,再往下看。

AI 生成插畫:圍棋盤上一顆白子落在意想不到的位置並發著光,史旺姬驚訝地摀著嘴;戴白色笑臉大帽的老師在棋盤對面托著下巴沉思
拿來比較:同樣會計算,差在「先學出哪幾步值得算」

1997 年 IBM 深藍(西洋棋)

示意:大量下法都算一遍

贏了西洋棋世界冠軍,靠每秒算 2 億個棋局的「暴力計算」,加上人寫的評分規則。但圍棋的變化多到算不完。

2016 年 AlphaGo(圍棋)

示意:只試走看起來最有希望的幾步

像高手一樣,只在腦中試走幾步「看起來最有希望」的棋,不是每一步都算。而「哪幾步有希望」,是它自己學出來的。

AlphaGo 怎麼學?
1先看人類棋譜看大量高手棋譜,學「人通常怎麼下」
2自己跟自己下下大量對局,從輸贏中調整
3真正下棋時只試走幾步看起來最有希望的棋
最有名的一步:第二局第 37 手
人類高手會這樣下萬分之一(AlphaGo 自己估計)

AlphaGo 自己估計,人類高手會下這一步的機率只有萬分之一,但它還是下了,後來公認是妙手。

最容易講錯的地方:萬分之一不是這一步的「勝率」,而是「人類高手會不會這樣下」的估計。它不是故意選一步幾乎會輸的棋,而是做了人類很少會選的判斷。
想一想

朋友說:「第 37 手的勝率只有萬分之一,AlphaGo 還敢下!」這句話對嗎?

看答案
B,萬分之一是「人類高手會下這一步」的機率,不是勝率。

只記一句那時的 AI 只會下棋這一件事,下一步,人們想讓它學會「語言」。

出處:DeepMind AlphaGo 官方頁;IBM History: Deep Blue;Silver et al. (2016) Nature 529:484。

整理一下:名詞的家族關係

AI、機器學習、深度學習、LLM:一圈包一圈

往語言前進之前,先把前面出現的名詞排一排。這張入門圖用一圈包一圈的方式定位:越往內,範圍越小、越專門。

  1. AI 人工智慧
    方法不限讓機器做需要智慧的事;人寫規則也算。例:圖靈、ELIZA、專家系統
  2. 機器學習
    從資料自己學例:認貓、AlphaGo
  3. 深度學習
    一層層找特徵:線條→耳朵→貓臉用多層的人工神經網路;2012 年 AlexNet 起爆紅
  4. 生成式 AI
    產生新內容文字、圖片、聲音、影片
  5. LLM
    核心是語言ChatGPT、Gemini、Claude 背後的大型語言模型;新一代還會看圖、聽聲音(多模態,例:GPT-4o)
畫圖、做影片的 AI,也都叫 LLM 嗎?不是。它們也在生成式 AI 圈裡,但多半不是 LLM,例如 Stable Diffusion 屬於另一類「擴散模型」(從一片雜訊中一步步還原出圖片)。不過有些模型會把文字、影像和聲音整合在一起,也就是「多模態」。
分分看

它屬於哪一圈?選「最裡面、最貼切」的那一圈

ELIZA
AlexNet 認貓
Stable Diffusion
GPT-4o

不用把每一圈的邊界背得很死。先把一句話講清楚就好:

只記一句LLM 是生成式 AI 裡以「語言」為核心的那一類,不是所有 AI 的總稱。

出處:Rombach et al. (2022) arXiv 2112.10752(Stable Diffusion);OpenAI「Hello GPT-4o」(2024-05-13)。

小測驗 1/10:第一幕

下面哪一個,是「機器學習」的做法?

看答案
D,給電腦看大量標好答案的照片,讓它自己找規律。A 是專家系統、B 是 ELIZA、C 是深藍的暴力計算。

自學計分:先選定再看解答;答錯的話,回到上面的 「教機器認貓」 重看左右對照。

Takeaways

第一幕,帶走這幾句

第一幕到這裡:機器學會從資料自己找規律,但那時的 AI 只會下棋這類單一件事。下一幕,人們把資料換成「語言」——而我們的工作,很多正是靠文字交代、理解和完成的。

  • 教機器有三種做法:套句型裝懂(ELIZA)、人來寫規則(專家系統)、讓機器從資料自己學(機器學習)。
  • 講得像懂 ≠ 真的懂。回答自然、有禮貌、很有自信,不代表內容可靠。
  • 例外永遠寫不完;AI 歷史最重要的轉彎,是從「人教規則」變成「機器從資料學」。AlphaGo 也不只是算得快,而是先學出「哪幾步值得算」。
  • AI 包住機器學習,機器學習包住深度學習,再往內是生成式 AI 和 LLM:LLM 是以語言為核心的那一類,不是所有 AI 的總稱。
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