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| 本文作者： 高秀松 | 2022-05-30 14:13 |
自然界中，「螞蟻覓食」是一種尋常但奇特的現(xiàn)象。
成群結(jié)隊(duì)的螞蟻，總是能夠在食物與蟻巢之間尋找到最佳路徑，快速地將食物搬運(yùn)至蟻巢中。這引起了生物學(xué)家的廣泛注意，在經(jīng)過多次研究實(shí)驗(yàn)之后，他們發(fā)現(xiàn)：
螞蟻在尋找食物過程時(shí)具備隨機(jī)性，沒有固定的方向和目標(biāo)，但只要有一只螞蟻發(fā)現(xiàn)食物，這只螞蟻在搬運(yùn)食物回巢時(shí)，就會(huì)留下一種微弱的氣味，即一種叫做「信息素」的物質(zhì)。其它螞蟻會(huì)沿著該氣味尋找到食物，然后再次留下氣味蹤跡。最終，越來越多的螞蟻加入其中，形成了一條最優(yōu)化的路徑。
這種特性讓螞蟻在覓食行動(dòng)中，群體的效率遠(yuǎn)高于個(gè)體，不需要浪費(fèi)更多的時(shí)間與精力。換句話說，單只螞蟻覓食低效而低智，而當(dāng)螞蟻成群，就能爆發(fā)出一種隱形的群體智能，通過協(xié)作達(dá)到「整體最優(yōu)」。
類似的現(xiàn)象在自然界中比比皆是：大雁在遷徙時(shí)會(huì)排成陣列，在「人」和「一」中來回切換；鯡魚在面臨捕獵者時(shí)會(huì)相互「預(yù)警」；蜜蜂則擁有高效的「決策系統(tǒng)」。
就連人類本身，也存在類似的「群體智能」：「世上本是沒有路的，走的人多了，也便有了路?！?/p>
人們從A點(diǎn)走到B點(diǎn)，起初會(huì)有無數(shù)條路徑，但最終會(huì)出現(xiàn)一條最優(yōu)的路徑，這正是人們?cè)趯?shí)踐中進(jìn)行無數(shù)次「探索」和不知覺中協(xié)作的結(jié)果。
因此，不論是處于食物鏈頂端的人，還是諸如螞蟻、蜜蜂等低等動(dòng)物，在形成群體之后，都能爆發(fā)出一種群體智慧。這種智慧來源于群體各成員之間的「默契」與「配合」，進(jìn)而給群體帶來整體利益的「最優(yōu)解」。
當(dāng)這些現(xiàn)象被觀察、解析之后，其內(nèi)在的群體智慧邏輯被借鑒至多個(gè)學(xué)科，例如社會(huì)學(xué)、組織行為學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等等。
也有不少學(xué)者將其應(yīng)用到人工智能領(lǐng)域，做了一系列研究，成果涵蓋從最初的「蟻群優(yōu)化算法」、「粒子群優(yōu)化算法」到后來的群體智能、眾包、群體計(jì)算等概念，并產(chǎn)生了比較多的應(yīng)用，如無人機(jī)協(xié)作、智能電網(wǎng)等等。
其中，「群體智能」作為未來人工智能的5個(gè)重大方向之一（《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，國(guó)務(wù)院，2017），在學(xué)術(shù)界已經(jīng)引起廣泛關(guān)注，不少學(xué)者紛紛將「群體智能」與自身研究方向相結(jié)合，試圖以「群體智能」的視角來重新探索各種涉及到組織協(xié)作、參與者人數(shù)較多的問題的解決之道。
黃建偉正是其中之一。
作為IEEE通信學(xué)會(huì)杰出講師，他于2016年當(dāng)選IEEE Fellow，當(dāng)選時(shí)年僅37歲，是當(dāng)年全球最年輕的幾個(gè)Fellow之一。官方給出的原因是，表彰其「在無線通訊網(wǎng)絡(luò)的資源管理及分配機(jī)制上的重大貢獻(xiàn)」。
在具體研究方向上，黃建偉長(zhǎng)期專注于網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、群體智能和經(jīng)濟(jì)學(xué)交叉領(lǐng)域的開創(chuàng)性研究，總共發(fā)表了7本英文學(xué)術(shù)專著，300多篇國(guó)際一流期刊和會(huì)議論文，谷歌學(xué)術(shù)總引用超過14400次。
他的論文九次獲得國(guó)際會(huì)議和期刊的最佳論文獎(jiǎng)，包含2011年「IEEE馬可尼無線通信論文獎(jiǎng)」（無線通信領(lǐng)域最重要的獎(jiǎng)項(xiàng)之一）。此外，他還曾獲得2009年IEEE通信協(xié)會(huì)亞太杰出青年研究學(xué)者獎(jiǎng)、2014年香港中文大學(xué)青年研究學(xué)者獎(jiǎng)。
過去5到6年的時(shí)間里，黃建偉在「網(wǎng)絡(luò)+經(jīng)濟(jì)」的基礎(chǔ)上，拓展出群體智能的方向，著重探索解決群體智能領(lǐng)域一個(gè)長(zhǎng)期的公開問題：群智決策中如何驗(yàn)證事實(shí)正誤。
而在群體智能這個(gè)領(lǐng)域，他的研究也深入到了聯(lián)邦學(xué)習(xí)、群智決策等細(xì)分方向，并且將成果應(yīng)用到了碳中和、交通、智慧城市等多個(gè)場(chǎng)景之中。
近日，雷峰網(wǎng)-AI科技評(píng)論與黃建偉博士就「群體智能」這一話題進(jìn)行了對(duì)話，后者從「群體智能」的定義、研究?jī)?nèi)容、應(yīng)用、未來研究方向等多個(gè)方面進(jìn)行了深入淺出的講解。雷峰網(wǎng)(公眾號(hào)：雷峰網(wǎng))-AI科技評(píng)論將其整理成文，以饗讀者。
讓我們先來看看，什么是「群體智能」。
1992年，意大利學(xué)者M(jìn)arco Dorigo 受螞蟻覓食的靈感，在其博士論文里提出了「一種用來在圖中尋找優(yōu)化路徑的概率型算法」，即「螞蟻優(yōu)化算法」（ACO）；三年后，社會(huì)心理學(xué)家James Kennedy和電氣工程師 Russell Eberhart 通過模擬鳥群覓食行為，提出了「粒子群優(yōu)化算法」（PSO）。
這兩種算法出現(xiàn)之后，關(guān)于「群體智能」的研究開始涌現(xiàn)，相關(guān)論文逐年增加。
由于這兩種算法都是受動(dòng)物覓食啟發(fā)，研究的是幾乎沒有智能的昆蟲（螞蟻、蜜蜂等）在形成整體之后，涌現(xiàn)出很強(qiáng)的智能性。因此，群體智能最早的含義，在英語(yǔ)語(yǔ)境下，被稱為“Swarm Intelligence”。
根據(jù)Marco Dorigo的闡述，從廣義的角度看，「群體智能」指的是群居性生物通過協(xié)作而表現(xiàn)出的集體智能行為；而從學(xué)科研究的角度看，「群體智能」則指受自然界中群體協(xié)作行為啟發(fā)，研究問題求解算法或分布式系統(tǒng)理論與方法的學(xué)科。
后來，不少學(xué)者將「群體智能」與各類學(xué)科融合在一起，如社會(huì)學(xué)、組織行為學(xué)、人工智能等，來研究社區(qū)、團(tuán)體內(nèi)，成員之間進(jìn)行互動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)整體收益的最優(yōu)。從這個(gè)角度看，群體智能又被稱為「Collective Intelligence」。
「兩種說法很多時(shí)候沒什么區(qū)別，大家也都是混用，只是從不同的角度出發(fā)而已?！?/p>
黃建偉告訴雷峰網(wǎng)-AI科技評(píng)論，實(shí)際上，如果按照研究對(duì)象分，「群體智能」在業(yè)內(nèi)還有另一種叫法——Crowd Intelligence。與前兩種相比，Crowd Intelligence 以人為主，旨在研究大量的人如何實(shí)現(xiàn)智能決策的問題。因而，Crowd Intelligence主要關(guān)注兩方面：
組織問題的計(jì)算化；
計(jì)算問題的組織化。
所謂組織問題的計(jì)算化，即將某個(gè)整體組織協(xié)調(diào)的問題的計(jì)算變成分布式計(jì)算。
比如，在一些網(wǎng)約車平臺(tái)上，每個(gè)司機(jī)都是獨(dú)立的個(gè)體，如何把這些司機(jī)有效地組織起來，來實(shí)現(xiàn)整體資源的最優(yōu)分配，就需要將整個(gè)問題通過去中心化的分布式計(jì)算來實(shí)現(xiàn)供需平衡。
計(jì)算問題的組織化，即將復(fù)雜問題拆解為多個(gè)模塊，每個(gè)模塊由不同的單元負(fù)責(zé)，最終將問題消解掉。用比較通俗的話講，就是「大事化小、小事化了」。
引用國(guó)內(nèi)北航的兩位學(xué)者，李偉和吳文峻對(duì)于 Crowd Intelligence 的相關(guān)研究，其與 Collective Intelligence 的關(guān)系如圖所示：
從圖1不難看出， Crowd Intelligence 在數(shù)學(xué)意義上屬于Collective Intelligence 的子集，Crowd sourcing（眾包，一種分解任務(wù)的方法）和 Human computation（人類計(jì)算，一種計(jì)算方式） 的交集。
因此，Crowd Intelligence 屬于群體智能（Collective Intelligence） 的一種，這也是黃建偉的研究方向之一，后續(xù)文章提到的「群體智能」，如無特別指出，皆指代Crowd Intelligence。
Crowd Intelligence 的研究對(duì)象以 Crowd（人群）為主，旨在通過借鑒簡(jiǎn)單類群居生物表現(xiàn)出的群體智能，來解決人類生活中面臨的實(shí)際問題，其與各學(xué)科的交融，尤其是與AI的融合，可在多個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用。
以聯(lián)邦學(xué)習(xí)為例：
傳統(tǒng)生產(chǎn)人工智能模型依賴大量數(shù)據(jù)，在進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理、標(biāo)注等環(huán)節(jié)之后，在大算力的服務(wù)器上進(jìn)行訓(xùn)練，然后調(diào)參、優(yōu)化等，最終產(chǎn)生模型。
然而在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)據(jù)量并不一定足夠，因?yàn)樵S多用戶出于隱私的考慮，不愿貢獻(xiàn)數(shù)據(jù)。那么該怎樣去生產(chǎn)一個(gè)復(fù)雜有效的模型呢？
聯(lián)邦學(xué)習(xí)就是一個(gè)「群體智能」的應(yīng)用案例：用戶通過本地?cái)?shù)據(jù)做計(jì)算，然后將計(jì)算模型貢獻(xiàn)給中央服務(wù)器，進(jìn)行相互交流、調(diào)優(yōu)；通過這種不接觸本地?cái)?shù)據(jù)的方法，也可以產(chǎn)生有效的人工智能模型，且規(guī)避了數(shù)據(jù)泄露的風(fēng)險(xiǎn)。
在具體應(yīng)用方面，「群體智能」已經(jīng)被廣泛運(yùn)用到智慧城市的各個(gè)場(chǎng)景，例如智慧交通、智慧物流、智能電網(wǎng)、碳中和等等。
2015年年底，黃建偉當(dāng)選IEEE Fellow，年僅37歲，當(dāng)年全球40歲以下獲此殊榮的人只有6人。
前面已經(jīng)提及，其當(dāng)選理由是：對(duì)無線系統(tǒng)資源分配的貢獻(xiàn)。但更為具體的表述，應(yīng)是「從經(jīng)濟(jì)學(xué)和博弈論的角度去分配無線網(wǎng)絡(luò)資源」。
很難想象，本科學(xué)習(xí)無線通訊的黃建偉，后來會(huì)與經(jīng)濟(jì)學(xué)、博弈論產(chǎn)生聯(lián)系，并因此而獲獎(jiǎng)。
據(jù)黃建偉介紹，他與經(jīng)濟(jì)學(xué)、博弈論的「相遇」是從東南大學(xué)無線電工程系本科畢業(yè)之后，本世紀(jì)初在美國(guó)西北大學(xué)攻讀碩博的時(shí)候。當(dāng)時(shí)他師從 Michael Honig 教授和 Randall Berry 教授，在兩位導(dǎo)師的指導(dǎo)下開始搞跨學(xué)科研究。
Michael Honig 是最早研究無線網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)學(xué)的學(xué)者之一，曾在貝爾實(shí)驗(yàn)室工作過很長(zhǎng)時(shí)間，后于1994年前往西北大學(xué)擔(dān)任講席教授，開創(chuàng)了在網(wǎng)絡(luò)中引入經(jīng)濟(jì)學(xué)的先河，黃建偉后來做網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)學(xué)，尤其是無線網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)學(xué)，就是受其影響。
Randall Berry與黃建偉則更接近于「亦師亦友」的關(guān)系：黃建偉攻讀博士學(xué)位時(shí)，Randall Berry剛從麻省理工畢業(yè)滿一年，兩個(gè)人同樣沒有經(jīng)濟(jì)學(xué)基礎(chǔ)，便一起去西北大學(xué)經(jīng)濟(jì)系上博弈論的課程，討論博弈論與無線頻譜之間的關(guān)系。時(shí)至今日，Randall Berry已經(jīng)是西北大學(xué) ECE 系主任。
從兩位導(dǎo)師那里，黃建偉除了在無線通訊領(lǐng)域獲得指導(dǎo)以外，還跨學(xué)科學(xué)習(xí)了經(jīng)濟(jì)學(xué)，以及博弈論的相關(guān)課程。并且，這種跨學(xué)科研究給他后來的執(zhí)教也帶來了深刻影響。
在帶學(xué)生時(shí)，他總會(huì)強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)：要有open mind（開放的思維），一定要對(duì)很多學(xué)科的知識(shí)感興趣，并且善于學(xué)習(xí)，「如果遇到不懂的知識(shí)，大家可以一起學(xué)習(xí)，學(xué)生反過來教他，也是很正常的」。
2005年，黃建偉獲西北大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)工程系博士學(xué)位，旋即進(jìn)入普林斯頓大學(xué)從事博士后研究，研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。2007年，黃建偉從海外歸國(guó)，在香港中文大學(xué)信息工程系擔(dān)任助理教授，創(chuàng)立了網(wǎng)絡(luò)通訊與經(jīng)濟(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)室（Network Communications & Economics Lab，NCEL），歷任副教授，教授，現(xiàn)任香港中文大學(xué)（深圳）校長(zhǎng)講座教授、理工學(xué)院副院長(zhǎng)，深圳市人工智能與機(jī)器人研究院（AIRS）副院長(zhǎng)，培養(yǎng)出了多位優(yōu)秀學(xué)者。
他與「群體智能」的第一次直接接觸是在2011-2012年。當(dāng)時(shí)，黃建偉率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研究的一個(gè)如何在電動(dòng)車充電高峰期調(diào)節(jié)電網(wǎng)負(fù)載的課題，目的是使電網(wǎng)在滿足電動(dòng)車大規(guī)模充電需求的同時(shí)，能夠進(jìn)行有效調(diào)節(jié)。在該項(xiàng)目中，采用了「群體智能」相關(guān)的激勵(lì)機(jī)制，但在那時(shí)「并沒有想到『群體智能』這個(gè)概念」。
2015-2016年，黃建偉開始系統(tǒng)研究「群體智能」，主要做了兩方面的工作：群體決策；數(shù)據(jù)的隱私保護(hù)。而在具體研究方向上，則涵蓋分布式機(jī)器學(xué)習(xí)、聯(lián)邦學(xué)習(xí)、小樣本學(xué)習(xí)等。
2017年，黃建偉團(tuán)隊(duì)在研究網(wǎng)絡(luò)定價(jià)方面的工作獲當(dāng)年IEEE 通訊協(xié)會(huì)最佳青年論文獎(jiǎng)，論文的內(nèi)容便是「通過經(jīng)濟(jì)學(xué)的方法去研究如何進(jìn)行最佳數(shù)據(jù)采集，同時(shí)保護(hù)用戶的隱私」。
同年，國(guó)家發(fā)布了《規(guī)劃》，將「群體智能」列為人工智能的5大方向之一。當(dāng)時(shí)，人工智能浪潮正激流勇進(jìn)，但與「群體智能」的聯(lián)系并不緊密，許多用到「群體智能」的場(chǎng)景，并沒有用到人工智能，而利用人工智能來解決問題已成大勢(shì)所趨。
因而，在國(guó)家政策引導(dǎo)與AI的發(fā)展趨勢(shì)下，黃建偉開始把研究重心放在「群體智能」上。
學(xué)術(shù)界研究「群體智能」已不是新鮮事，但在2010年，《Science》的一篇文章引起了廣泛注意，這篇文章提出一個(gè)命題：假設(shè)一群人聚在一起，那么這群人體現(xiàn)出來的智力水平，受哪些因素影響？
該研究發(fā)現(xiàn)，影響群智力水平最主要有三個(gè)因素：
人群的社會(huì)敏感度，即群體成員之間能否進(jìn)行有效互動(dòng)；
群體中個(gè)體平等發(fā)言的機(jī)會(huì)；
女性占比。
也就是說，在人群之間能夠有效互動(dòng)，并且每個(gè)個(gè)體都能具備平等發(fā)言機(jī)會(huì)，而女性處于合適占比的情況下，這群人體現(xiàn)出來的智力水平將高于其它情況。其中，群體成員之間的有效互動(dòng)，是最主要的因素。
該研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，要實(shí)現(xiàn)群體成員之間的有效互動(dòng)，必須設(shè)立相應(yīng)的「激勵(lì)機(jī)制」，來保證成員的積極性。這恰是黃建偉的研究?jī)?nèi)容之一。
前面曾有提及，在「群體智能」方面，黃建偉做了兩方面的工作，群智決策和數(shù)據(jù)隱私保護(hù)。而在群智決策方面，黃建偉率團(tuán)隊(duì)解決了一個(gè)問題：群智決策中如何驗(yàn)證事實(shí)正誤。
「過去五六年時(shí)間里，我們想要解決群智決策的問題，這實(shí)際上是一個(gè)很難的問題，因?yàn)楫?dāng)一個(gè)復(fù)雜問題通過眾包的方式分發(fā)給個(gè)體，個(gè)體在解決問題之后，無法驗(yàn)證其解決問題答案的對(duì)錯(cuò)，也就是事實(shí)無法驗(yàn)證情況下的群體決策。」
舉個(gè)例子：美國(guó)大選前有調(diào)查機(jī)構(gòu)做預(yù)測(cè)，但預(yù)測(cè)結(jié)果會(huì)因各種條件發(fā)生變化，結(jié)果各不相同，但當(dāng)大選結(jié)束，會(huì)有一個(gè)正確答案，該問題的結(jié)果是可以驗(yàn)證的。而如果要鑒定達(dá)芬奇畫的一幅圖，不同的專家、學(xué)生、畫家等人都可以通過自身的認(rèn)知來進(jìn)行判斷，把大家的結(jié)果綜合在一起，最后可以產(chǎn)生一個(gè)群體結(jié)果，但這個(gè)結(jié)果的答案是不可驗(yàn)證的，除非達(dá)芬奇死而復(fù)生，指明這幅圖是他的真跡，否則這幅圖的真假將永遠(yuǎn)成謎。
黃建偉對(duì)此問題的解法是，通過設(shè)計(jì)合理有效的激勵(lì)機(jī)制，一方面鼓勵(lì)參與者努力投入，使得整體答案接近于事實(shí)；另一方面，通過多數(shù)人投票機(jī)制，根據(jù)多數(shù)人的答案來決定事實(shí)的正誤。
具體來看，在群體決策中，由于個(gè)體之間的能力差異，以及利益動(dòng)機(jī)，要實(shí)現(xiàn)決策最優(yōu)是非常困難的。因此，通過激勵(lì)機(jī)制來鼓勵(lì)有能力的個(gè)體投入更多的時(shí)間和精力來做決策，配合以多數(shù)投票規(guī)則來篩選出高質(zhì)量的眾包工人，以此提高整體決策力量，是一種可行的方法。
引用判定達(dá)芬奇畫的真假這一案例，通過設(shè)置對(duì)應(yīng)的激勵(lì)，激發(fā)所有參與者的投入，將所有答案綜合起來，那么這個(gè)答案接近真實(shí)結(jié)果的概率，理論上在提高；而最終結(jié)果遵從多人投票機(jī)制，即該答案的真假根據(jù)多數(shù)人的答案決定，比如在10個(gè)人中，有7個(gè)及以上的人，認(rèn)為此畫是達(dá)芬奇的真跡，那么該結(jié)果就遵從多數(shù)人的判斷，認(rèn)為這幅畫的確出自達(dá)芬奇的手筆。
在「群智決策」之外，類似的激勵(lì)機(jī)制還被應(yīng)用在「聯(lián)邦學(xué)習(xí)」中。
聯(lián)邦學(xué)習(xí)的原理是，用戶在本地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練之后，將訓(xùn)練結(jié)果傳送到中央服務(wù)器，再次進(jìn)行訓(xùn)練。但這個(gè)本地學(xué)習(xí)過程，對(duì)于中央服務(wù)器是不透明的，用戶有無認(rèn)真進(jìn)行模型訓(xùn)練，對(duì)中央服務(wù)器而言是一個(gè)黑匣子。
這個(gè)問題可以通過挺入激勵(lì)機(jī)制來解決：設(shè)計(jì)有效的激勵(lì)機(jī)制，鼓勵(lì)那些學(xué)習(xí)成本較低、數(shù)據(jù)較多的用戶，積極參與聯(lián)邦學(xué)習(xí)，從而提高聯(lián)邦學(xué)習(xí)的整體效果。
黃建偉團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，聯(lián)邦學(xué)習(xí)產(chǎn)生的模型可以作為商品交易，其稱之為「機(jī)器學(xué)習(xí)模型的交易」。
所謂「機(jī)器學(xué)習(xí)模型的交易」，指的是在聯(lián)邦學(xué)習(xí)過程中，一些擁有數(shù)據(jù)、能做聯(lián)邦學(xué)習(xí)的參與者，訓(xùn)練出來的模型，可以作為商品，與那些沒有數(shù)據(jù)、無法做訓(xùn)練，但又需要用到模型的參與者進(jìn)行「價(jià)值交換」。
舉個(gè)例子：出租車司機(jī)基于其日積月累的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)路況的了解比普通人更多，不過出于隱私原因，司機(jī)并不打算把自己掌握的數(shù)據(jù)告訴別人。但是這些數(shù)據(jù)在本地訓(xùn)練之后，可以將訓(xùn)練結(jié)果傳送至中央服務(wù)器，從而訓(xùn)練出對(duì)應(yīng)的模型，而這個(gè)模型可以作為商品進(jìn)行交易 。因此，對(duì)應(yīng)的平臺(tái)需要設(shè)立對(duì)應(yīng)的「激勵(lì)機(jī)制」，來鼓勵(lì)這些有數(shù)據(jù)的司機(jī)，參與到聯(lián)邦學(xué)習(xí)過程中，以提高模型精度。
「機(jī)器學(xué)習(xí)模型的交易，是一個(gè)非常新的方向，目前做的人比較少，但非常有意思?！?/p>
總而言之，不論是群智決策，還是聯(lián)邦學(xué)習(xí)，都不可避免需要用到「激勵(lì)機(jī)制」，才能使決策、模型達(dá)到更好的效果。這正如黃建偉所言：
「把激勵(lì)機(jī)制的問題解決好，才實(shí)現(xiàn)『群體智能』的效率最優(yōu)。」
如今，提起「智能」二字，必然離不開人工智能（AI），「群體智能」似乎也離不開AI。
實(shí)際上，「群體智能」最早與人工智能沒有聯(lián)系，其研究的是螞蟻蜜蜂等簡(jiǎn)單生命體在群體中涌現(xiàn)的智能；而AI則是讓機(jī)器像人一樣思考，研究對(duì)象并不相同。
但現(xiàn)在「群體智能」已經(jīng)成為人工智能的5個(gè)重點(diǎn)方向之一，該如何理解群體智能與AI的關(guān)系？
在黃建偉看來，過去幾十年關(guān)于AI的研究，主要集中在數(shù)據(jù)、算力、算法三個(gè)方面，讓機(jī)器形成類人智慧的能力。但人們發(fā)現(xiàn)，這條路不一定走得通。
數(shù)據(jù)方面，數(shù)據(jù)在不斷增加，但許多都是分布式數(shù)據(jù)，而非集中式數(shù)據(jù)，并且出于隱私原因，人們不愿意進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。
算力方面，過去十幾年，算力飛速增長(zhǎng)，但算力本身不能無限擴(kuò)張，而在很多普通場(chǎng)景，并不能獲得大量算力。因此，對(duì)高算力的依賴，已經(jīng)成為許多深度學(xué)習(xí)算法在實(shí)際應(yīng)用中的瓶頸，在此趨勢(shì)下，分布式算力成為主流。
也就是說，人工智能本身要進(jìn)一步發(fā)展，必然要利用好這些分布式算力和分布式數(shù)據(jù)，而這與群體智能的關(guān)系非常緊密。因?yàn)椤溉后w智能」本身，就是依托群內(nèi)「?jìng)€(gè)體」之間的協(xié)作配合，來解決問題。
這也是為何「群體智能」在人工智能的討論中越來越重要的原因：如果不能有效聚合、調(diào)動(dòng)成千上萬(wàn)的智能體來解決問題，那么人工智能就喪失了形成巨大智能的途徑。
以無人機(jī)群體作業(yè)為例，每一架無人機(jī)能夠存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量并不大，計(jì)算處理能力很弱，靠單架無人機(jī)很難做一些計(jì)算較為復(fù)雜的問題，如火災(zāi)預(yù)警、道路檢測(cè)等。然而一旦實(shí)現(xiàn)群體作業(yè)，無人機(jī)之間能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，只要有一臺(tái)無人機(jī)做過對(duì)應(yīng)的模式識(shí)別，那么就能檢測(cè)出問題，把信息傳輸出去。
「多個(gè)智能體在有限的數(shù)據(jù)、計(jì)算條件下，實(shí)現(xiàn)互相協(xié)作，來解決問題，在現(xiàn)實(shí)生活中，遠(yuǎn)比大數(shù)據(jù)計(jì)算的應(yīng)用面更廣?！?/p>
所以，從人工智能本身發(fā)展的角度，借鑒「群體智能」的邏輯，也自然而然在情理之中。而當(dāng)政府出臺(tái)《規(guī)劃》之后，「群體智能與人工智能的聯(lián)系就更為緊密了」。
在「群體智能」方面，國(guó)內(nèi)已有不少學(xué)者展開了深入研究。
中科院梅宏院士提出了「探索融合反饋模型」，該模型把個(gè)體搜索融合起來，將結(jié)果反饋給群體，使其能夠更好地決策；鵬程實(shí)驗(yàn)室的于全院士，做了基于蜂群的群體決策；清華大學(xué)劉云浩教授則發(fā)力群體感知......
與上述學(xué)者不同的是，黃建偉擅長(zhǎng)通過「網(wǎng)絡(luò)博弈」來研究「群體智能」。具體來看，就是用「網(wǎng)絡(luò)博弈」來連接其「網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)學(xué)」，即用經(jīng)濟(jì)學(xué)的方法研究了大量的網(wǎng)絡(luò)資源分配的優(yōu)化問題。這也是黃建偉團(tuán)隊(duì)的鮮明研究特色之一。
「如果把網(wǎng)絡(luò)看作市場(chǎng)，那么網(wǎng)絡(luò)資源本身是有限的，用戶會(huì)在線性約束條件下爭(zhēng)奪資源，這實(shí)際上是一種非合作博弈 ，那么該如何滿足用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)的增長(zhǎng)需求？」
國(guó)內(nèi)做的比較多的研究，多以技術(shù)為導(dǎo)向，即把網(wǎng)絡(luò)做得更快、傳輸速度更高、延遲更短；但除了技術(shù)之外，網(wǎng)絡(luò)資源也可以通過分配來滿足市場(chǎng)需求、實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益的最大化。
比如，不同用戶對(duì)于網(wǎng)絡(luò)資源的需求差異（時(shí)間、延遲）較大，容易造成資源的閑置、浪費(fèi)，那么就可以通過設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的市場(chǎng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)有效分配。
「在『群體智能』里面，個(gè)體的決策與他人決策密切相關(guān)，每一個(gè)決策者的收益將取決于個(gè)體行為與他人之間的交互，才能達(dá)到整體最優(yōu) ，這實(shí)際上就是一種網(wǎng)絡(luò)博弈。」
目前，國(guó)內(nèi)做技術(shù)研究的更多，而研究分配、激勵(lì)用戶參與，通過分配機(jī)制來解決問題的學(xué)者相對(duì)較少。因而，在黃建偉看來，分配與激勵(lì)，應(yīng)該是未來「群體智能」的發(fā)展發(fā)向之一，能推動(dòng)「群體智能」算法實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用。
除此之外，對(duì)于「群體智能」，黃建偉認(rèn)為，還有三個(gè)方向值得關(guān)注：
一是多智能體的強(qiáng)化學(xué)習(xí)。
一般的人工智能算法嚴(yán)重依賴數(shù)據(jù)，但強(qiáng)化學(xué)習(xí)的出發(fā)點(diǎn)是「數(shù)據(jù)很少甚至沒有」，是通過與環(huán)境的不斷交互，獲得反饋之后進(jìn)行學(xué)習(xí)，目前對(duì)于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的研究也主要集中在單智能體上。
「群體智能」本身依賴多個(gè)智能體的協(xié)作配合，因而多智能體的強(qiáng)化學(xué)習(xí)變得很重要。即多個(gè)智能體之間實(shí)現(xiàn)交互，通過分布式個(gè)體與環(huán)境之間的交互學(xué)習(xí)來解決問題，比如車路協(xié)同。
二是模型交易。
「群體智能」的最終結(jié)果，可能體現(xiàn)在一個(gè)具體的機(jī)器學(xué)習(xí)模型上，而這些模型實(shí)際上可以通過交易，來惠及他人。目前，業(yè)界模型交易市場(chǎng)已初具雛形，但非常有限，相關(guān)的理論分析幾乎沒有。
三是隱私保護(hù)。
在實(shí)現(xiàn)「群體智能」的過程中，不可避免要涉及數(shù)據(jù)隱私問題，參與者越多，數(shù)據(jù)泄露的風(fēng)險(xiǎn)也就越大，因此必然要有一系列的算法設(shè)計(jì)，把隱私保護(hù)融入進(jìn)去。
「『群體智能』里面有很多問題，我們研究的是通過網(wǎng)絡(luò)博弈，通過經(jīng)濟(jì)學(xué)設(shè)計(jì)好的激勵(lì)機(jī)制，然后與算法相結(jié)合，來解決問題，這是一個(gè)研究相對(duì)較少但重要的方向。我們希望通過長(zhǎng)期積累的核心理論基礎(chǔ)與實(shí)踐結(jié)合，來實(shí)現(xiàn)突破?！裹S建偉說道。雷峰網(wǎng)雷峰網(wǎng)
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