第四节 人工智能研究的认知构架：小数据、大任务范式
智能是一种现象，表现在个体和社会群体的行为过程中。回到前面乌鸦的例子，我认为智能系统的根源可以追溯到两个基本前提条件：
一、物理环境客观的现实与因果链条。这是外部物理环境给乌鸦提供的、生活的边界条件。在不同的环境条件下，智能的形式会是不一样的。任何智能的机器必须理解物理世界及其因果链条，适应这个世界。
二、智能物种与生俱来的任务与价值链条。这个任务是一个生物进化的“刚需”。如个体的生存，要解决吃饭和安全问题，而物种的传承需要交配和社会活动。这些基本任务会衍生出大量的其它的“任务”。动物的行为都是被各种任务驱动的。任务代表了价值观和决策函数，这些价值函数很多在进化过程中就已经形成了，包括人脑中发现的各种化学成分的奖惩调制，如多巴胺（快乐）、血清素（痛苦）、乙酰胆碱（焦虑、不确定性）、去甲肾上腺素（新奇、兴奋）等。
有了物理环境的因果链和智能物种的任务与价值链，那么一切都是可以推导出来的。要构造一个智能系统，如机器人或者游戏环境中的虚拟的人物，我们先给他们定义好身体的基本行动的功能，再定一个模型的空间（包括价值函数）。其实，生物的基因也就给了每个智能的个体这两点。然后，它就降临在某个环境和社会群体之中，就应该自主地生存，就像乌鸦那样找到一条活路:认识世界、利用世界、改造世界。
这里说的模型的空间是一个数学的概念，我们人脑时刻都在改变之中，也就是一个抽象的点，在这个空间中移动。模型的空间通过价值函数、决策函数、感知、认知、任务计划等来表达。通俗来说，一个脑模型就是世界观、人生观、价值观的一个数学的表达。这个空间的复杂度决定了个体的智商和成就。我后面会讲到，这个模型的表达方式和包含哪些基本要素。
有了这个先天的基本条件（设计）后，下一个重要问题：是什么驱动了模型在空间中的运动，也就是学习的过程？还是两点：
一、 外来的数据。外部世界通过各种感知信号，传递到人脑，塑造我们的模型。数据来源于观察（observation）和实践（experimentation）。观察的数据一般用于学习各种统计模型，这种模型就是某种时间和空间的联合分布，也就是统计的关联与相关性。实践的数据用于学习各种因果模型，将行为与结果联系在一起。因果与统计相关是不同的概念。
二、内在的任务。这就是由内在的价值函数驱动的行为、以期达到某种目的。我们的价值函数是在生物进化过程中形成的。因为任务的不同，我们往往对环境中有些变量非常敏感，而对其它一些变量不关心。由此，形成不同的模型。
机器人的脑、人脑都可以看成一个模型。任何一个模型由数据与任务来共同塑造。
现在，我们就来到一个很关键的地方。同样是在概率统计的框架下，当前的很多深度学习方法，属于一个被我称作“大数据、小任务范式（big data for small task）”。针对某个特定的任务，如人脸识别和物体识别，设计一个简单的价值函数Loss function，用大量数据训练特定的模型。这种方法在某些问题上也很有效。但是，造成的结果是，这个模型不能泛化和解释。所谓泛化就是把模型用到其它任务，解释其实也是一种复杂的任务。这是必然的结果：你种的是瓜，怎么希望得豆呢？
我多年来一直在提倡的一个相反的思路：人工智能的发展，需要进入一个“小数据、大任务范式（small data for big tasks）”，要用大量任务、而不是大量数据来塑造智能系统和模型。在哲学思想上，必须有一个思路上的大的转变和颠覆。自然辨证法里面，恩格斯讲过，“劳动创造了人”，这个有点争议。我认为一个更合适的说法是“任务塑造了智能”。人的各种感知和行为，时时刻刻都是被任务驱动的。这是我过去很多年来一直坚持的观点，也是为什么我总体上不认可深度学习这个学派的做法，虽然我自己是最早提倡统计建模与学习的一批人，但是后来我看到了更大的问题和局势。当然，我们的假设前提是智能系统已经有了前面讲的基本的设置，这个系统设置是亿万年的进化得来的，是不是通过大量数据了打磨（淘汰）出来的呢。有道理！如果我们把整个发展的过程都考虑进来，智能系统的影响可以分成三个时间段：（1）亿万年的进化，被达尔文理论的一个客观的适者生存的pheontypelandscape驱动；（2）千年的文化形成与传承；（3）几十年个体的学习与适应。我们人工智能研究通常考虑的是第三个阶段。
那么，如何定义大量的任务？人所感兴趣的任务有多少，是个什么空间结构？这个问题，心理和认知科学一直说不清楚，写不下来。这是人工智能发展的一个巨大挑战。
理清了这些前提条件，带着这样的问题，下面我用六节分别介绍六大领域的问题和例子，看能不能找到共性的、统一的框架和表达模型。过去几年来，我的研究中心一直把这六个领域的问题综合在一起研究，目的就是寻找一个统一的构架，找到“乌鸦”这个解。
