斯蒂芬·沃尔夫勒姆这个名字,在中文世界里可能远谈不上家喻户晓;但他的英文名Stephen Wolfram恐怕反而却要熟悉得多。
他是Mathematica软件的发明者和首席设计师,被广泛地认为是当今科学和计算技术中最重要的革新者之一。
大名鼎鼎的数学软件Mathematica每次启动的时候都会提醒你这是Wolfram出品
Wolfram Alpha:下一代搜索引擎,历史上第一个实用的AI(http://www.wolframalpha.com/)。
WolframAlpha是开发计算数学应用软件的沃尔夫勒姆研究公司开发出的新一代的搜索引擎,能根据问题直接给出答案的网站,于 2009年5月15日晚7点(美国中部当地时间,北京时间5月16日上午8点)提前上线,用户在搜索框键入需要查询的问题后,该搜索引擎将直接向用户返回答案,而不是返回一大堆网页链接。
从直接了当的数学问题(对 x^2 sin^3x dx积分),到简单的逻辑问题(哪些书的名字里有“蓝”这个词),到物理和化学问题(ATP的电子式是什么,描述三维盒子中的自由粒子需要哪些变量和方程),甚至更一般性的知识问题(卡西尼探测器上携带了多少核燃料,林白单人飞越大西洋的起点和终点,1969年8月发生了哪些大事件),它都可以回答。
更重要的是,这些问题都可以用自然语言提出,无需懂计算机语言——当然像Siri一样接受调戏的能力也是有的(其实它比Siri早得多,甚至Siri应用了它的技术)。数学家格里高利·蔡廷(Gregory Chaitin)说,这是“第一个真正实用的人工智能”。
Mathematica / Wolfram Languagetree
而斯蒂芬·沃尔夫勒姆的野心,可远远不止于此。(插播:晚辈小札同学刚刚投资了一家知识引擎公司。)
沃尔夫勒姆1959年出生在英国伦敦,父母是当年从德国来英避难的犹太人。10岁的时候他立志要当科学家,然后几乎立刻发现自己和所有“科学家的摇篮”都合不来。12岁的时候他拿到了大名鼎鼎的伊顿公学的奖学金,却根本不屑于听老师指挥,还靠帮别的学生写作业来赚零花钱。
17岁时,他还没从伊顿真正毕业就被牛津录取了,但是却没有真正“上”过牛津——开学第一天他听了一堂大一新生课,觉得“糟透了”。第二天和第三天他分别听了大二和大三的课,结论是“全都糟透了,我再也不去听课了”。自此他几乎就没有去上过课,并在短短两年之后就前往加州理工大学攻读理论物理博士生了——牛津的一些老教授至今对此耿耿于怀。
他拿到博士学位后立刻被加州理工聘用,当时他年仅20岁;仅仅一年之后他就获得了奖励年轻创新者的著名奖项“麦克阿瑟天才奖”,至今仍然是该奖最年轻的得主。
但是,这样一位少年天才此后的发展路线却出乎所有人的意料。在加州理工时,他发明了一种计算机语言,却因为学校规定他不能独享专利而和校方闹翻,转而前往普林斯顿高等研究院。在这里他放弃了理论物理,开始研究一个奇怪的新领域:“细胞自动机”(又名--元胞自动机)。
这以后的十五年中他悄无声息地独自研究,而最终的成果就是 《一种新科学》。在这本书里,他发展了对于元胞自动机与复杂性问题的研究,认为一切规律都可以被认为是元胞自动机产生的结果,从基本的加减乘除到华尔街股票的涨落都可以用他的“新科学”来解释。
除了在研究领域取得突破外,2009 年时,基于 Mathematica 软件的 Wolfram Alpha 自动问答系统也终于上线,它一出现就被认为是 Google 搜索的挑战者。可以说,传统搜索引擎如 Google 是在通过语义分析寻找对网页进行索引,帮助用户寻找答案;而 Wolfram Alpha 的野心在于通过分析来计算答案。
回顾史蒂芬·沃尔夫勒姆目前取得的成就就可以看出,与他那 50/50 的工作时间分割比例一样,他的成就也一分为二,前者是他倾心的复杂系统研究,后者就是 Mathematica 及其相关软件。
今天,苹果的 Siri 和三星的 S Voice 智能助手在回答问题时,都或多或少地得到 Wolfram Alpha 的支持。此外,微软的必应搜索引擎也在一些方面采用了该技术。 Wolfram Alpha 也被认为是可能实现强人工智能的未来产品。
想象一下,一望无际的大平面被分成了许许多多方格子。每个格子里正好能放下一个“细胞”。这个细胞不能运动,它可以是死的,也可以是活的;但它的状态,是由它周围8个细胞的死活决定。
至于决定的规则,在这个例子里只有这么几条:
1 “人口过少”:任何活细胞如果活邻居少于2个,则死掉。
2 “正常”:任何活细胞如果活邻居为2个或3个,则继续活。
3 “人口过多”:任何活细胞如果活邻居大于3个,则死掉。
4 “繁殖”:任何死细胞如果活邻居正好是3个,则活过来。
而下面这几张图,全是遵循这几条简单规则的产物。
"脉冲星":它的周期为3,看起来像一颗周期爆发的星星。
“滑翔者”:每4个回合“它”会向右下角走一格。虽然细胞早就是不同的细胞了,但它能保持原本的形态。
“轻量级飞船”:它的周期是4,每2个回合会向右边走一格。
“滑翔者枪”:它会不停地释放出一个又一个滑翔者。
“繁殖者”:它会向右行进,留下一个接一个的“滑翔者枪”。动图最后一帧定格时用三种颜色区分了繁殖者本体、滑翔者枪和它们打出来的滑翔者。
细胞自动机的想法可以追溯到冯·诺依曼,上面这几条规则别名“生命游戏”,可能是最出名的一套规则组。沃尔夫勒姆对细胞自动机着了迷,而他的同事们对此的评论是“我不太确定他搞的东西能叫科学”,“这更像是数学游戏,他显然已经不再是物理学家了”,还有“这个‘少年天才’其实没有穿衣服”。
可是沃尔夫勒姆却觉得自己发现了某种本质的东西。1983年,他做出了自己最得意的发现:“Rule 30”。这是一套规则组,处理的是更加简单的一维细胞自动机,每一次迭代的产物变成新的一行打印在下面。可是,从一个活细胞出发,它却生成了一套极其复杂的无尽花纹;后来Mathematica里使用的随机数生成器,就是基于Rule 30的。(顺便说,用Rule XX指代一维细胞自动机的规则组,这一用法是沃尔夫勒姆首创,沿用至今。)
Rule 30的全部规则,以及从一个黑点开始的迭代结果。每一次新的迭代就是新的一行,而每一个细胞的死活由且仅由它自己和它左右两侧的细胞在上一行的状态决定。之所以是30,因为按顺序排列的二进制数00011110对应的十进制就是30。
250次迭代后的Rule 30。左边缘看起来还有一定规律,但大部分区域看起来近乎是随机的。
织锦芋螺(Conus textile)的花纹神似Rule 30的结果
《一种新科学》中举例的 110 号元胞自动机模型,他认为这个模型是图灵完备的。



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