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大语言模型与涌现:复杂系统视角(David C. Krakauer 教授)
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大语言模型与涌现:复杂系统视角(David C. Krakauer 教授)

摘要

  • Krakauer 的核心测试,是看一个系统能否以更少做到更多,而不是看海量数据和算力能否让它掌握更多知识。 他区分能力、知识与智能,同时把“获得能力的能力”视为一个仍有争议、尚未定论的定义。他反复强调的标准是:「在智能问题上,少即是多,而不是多即是多」(“When it comes to intelligence, less is more, not more is more.”)。对投资者而言,基准测试的提升或许能验证算力需求,却不能证明今天的架构已经进入更高效的推理形态。

  • 基准测试的突然跃升,只有在系统内部组织发生变化时才算涌现。 Krakauer 举了一个说明性例子:三位数加法的表现从1000亿参数时低于50%,升至1750亿参数时的80%;而一台HP-35计算器只需1K ROM就能完成同一任务——“内存占用小了大约10亿倍”。他的结论刻意尖锐:「我只会把这叫作烂透了的编程」(“I would simply call that really shit programming.”)。

  • 可投资的架构拐点,应当是缩放关系断裂,并伴随一种全新、更简约的内部表征。 真正的涌现会过滤掉微观细节,就像流体力学用密度和Navier–Stokes方程取代对分子运动的逐一追踪。主持人转述Daniel Hendricks提到的研究称,能力与规模“相关性大约为96%”;Krakauer认为,这种关系必须先断裂,研究者还要证明其背后的微观到宏观重组。

  • 进化解释了为什么存储、学习和智能不应被视为同一项资产。 Manfred Eigen的准物种理论设定了大约“每次选择性死亡1 bit”的速度上限,即每个基因组每代1 bit,迫使大型生物发展出大脑及其他基因组外系统,以更快获取信息。文化更进一步:只要发现被归档,它在这个意义上就没有上限,并能“突破进化光速”;但Krakauer仍将这种档案归类为知识,而非智能。

  • 有用的先验或许能提升模型效率,但Krakauer拒绝把对称性视为一把万能钥匙。 他以卷积网络为例,说明视觉场景中存在真实协方差,质疑这个领域对融入世界知识的先验所表现出的“过敏”。但生命具有历史偶然性:「Darwin在某种意义上是反Noether的」——改变时间或空间,生物结果也会改变;因此,几何上的优雅无法抹平进化留下的破缺对称性。

  • 具备能动性不只是自主行动,还要在自适应的内部记录之上增加面向未来的策略。 Krakauer 的层级从物理行动,经过借助图式实现的达尔文式适应,最终到能动性——系统会说:「这就是我想做的事」。他对集体智能的描述也横跨人和人工制品:地图、算盘和语言把集体发现压缩成低维结构,从而重组个体大脑。

  • Krakauer最大的担忧,是AI的普及会削弱它所取代的人类能力。 地图可以被内化,而一个确定更优的GPS会消除学习导航的动力;他预计,提高保真度、降低付出的驱动力会让人类“最终把自己外包出去”。他对超级智能的条件毫不妥协:只有在“让我变得更聪明”,而不是“更愚蠢、更顺从或更依赖”时,它才有意义。

精读

1. 累积知识不再能替任务完成之处,智能才开始

  • Krakauer 偏好的信号是「用更少做到更多」(“doing more with less”)。他讨论但没有定论地提出,智能是获得能力的能力,即“获得能力的能力”。主持人将其概括为“愚蠢就是用更多做到更少”,Krakauer随即纠正这一说法,并转向解释自己的涌现理论。他还明确区分了知识与智能。

  • Eigen的准物种理论提供了进化约束。选择通过淘汰失败变体来检验相互竞争的假设,但每次选择性死亡只能保留约“1 bit”的信息,即每个基因组每代1 bit;世代时间决定了这一速度上限。

  • 大型多细胞生物接收到的适应性信息,频率高于世代频率。因此,大脑和表观基因组充当基因组外的推断系统,用于获取高频信息;Krakauer把需要这种机制的边界称为“错误阈值”。

  • 文化再次改变了这一过程:书籍、图书馆和硬盘将既有发现“冷藏”起来,只要累积信息得到保存、成功的新增内容得到存储,变体就可以以任何速度生成。因此,文化能够“突破进化光速”,但Krakauer坚持认为,存储仍然是知识,而不是智能。

2. 基准测试的断点不是涌现证据

  • Krakauer将涌现建立在Phil Anderson 1972年的「More Is Different」之上。随着系统变大,初始条件可能决定系统最终处于哪一种破缺对称态,因此必须通过聪明的平均化,即粗粒化,才能得到简约的宏观描述。

  • 对于三位数加法,Krakauer回忆的数字只是说明性估计,并非精确值:1000亿参数时表现低于50%,1750亿参数时大约为80%。HP-35计算器只需1K ROM就能得到同样狭窄的结果,使得LLM路径看起来不像智能,而更像「烂透了的编程」(“really shit programming”)。

  • 真正的相变,特征在于内部组织发生变化,而不只是分数出现不连续跃升。流体力学是典型案例:平均密度和Navier–Stokes方程已经足够,逐一追踪每个分子并不会增加有用的预测信息。

  • 缩放定律本身“不是涌现证据”。主持人引用Daniel Hendricks提到的研究称,能力与规模“相关性大约为96%”;Krakauer的测试是,先看缩放定律是否断裂,再解释内部机制如何把微观动力映射为新的宏观观测量。

3. 更好的表征需要世界结构,但不能假装历史已经消失

  • 主持人提出,当前模型学习到的是碎裂、纠缠的表征,而涌现应当产生因子化、统一的抽象,能够“沿着世界的关节切分世界”。Krakauer认同,神经系统和身体都遵循真实的物理约束。

  • 卷积网络展示了更强先验的价值:视觉场景中存在协方差,而这种架构能够自然地捕捉它。Krakauer认为,神经网络领域抗拒先验的态度令人困惑,因为这个领域本身就是受神经系统启发而建立的:「为什么不能也加入一点来自世界的启发?」

  • 不过,他仍然反对一套广义的柏拉图式对称性方案,同时承认自己并不熟悉具体的几何深度学习论点。Noether定理把物理对称性与守恒量联系起来;而「Darwin在某种意义上是反Noether的」,因为历史的偶然性会让不同时间、不同空间产生不同结果。进化在粗粒度下可能显得趋同,但放大后便会显露其独特的化石记录。

4. 涌现、因果性与能动性需要不同的内部描述

  • 物理涌现通常研究由大量相同组件构成、接受一个全局信号的系统,例如温度。生物学和机器学习则涉及不相同、可能在局部参数化的组件:这是「知识在内」(“knowledge in”),不同于「知识在外」(“knowledge out”)——后者中,改变一个变量会产生意料之外的新状态。真正的难题,是在违反这一经典设定后,仍然宣称系统发生了涌现。

  • 涌现可以重新表述为“更简约的因果机制”。粗粒化后的观测量可能在Pearl的干预意义上具有真实因果性;这是一种与基础层面的牛顿式因果性互补的概念,而不是同一种因果性。

  • Krakauer的层级首先是物理行动,例如球向下坡滚动;然后是适应,即由内部图式把情境映射为反应;最后才是能动性。策略增加了指向性:系统不再只是被动反应,而是会说:「我希望未来做这件事。」

5. 心智通过沟通、人工制品与集体向外延伸

  • 在孤立大脑中,很难确立内生粗粒化,因为语言思维仍会调动数百万个神经元。沟通让这种结构变得可见:解释分部积分或Fourier变换时,人们传递的是一种低维符号方案,另一个人可以据此“编程”自己的神经元。

  • Krakauer把集体构建的外部工具称为“离身化”(exbodied),以区别于具身(embodiment)。地图、算盘、棋盘和Rubik’s Cubes都是人工制品,其物质结构能够承载集体发现,并为计算提供一个外部载体,否则这些计算就必须由大脑完成。

  • “具身螺旋”从集体人工制品通向个体心智,再返回集体。一个人可以记住一张地图、把地图烧掉、依靠内部表征导航、继续探索,然后贡献改进后的信息,供其他人内化。

  • 因此,个体性取决于尺度:一个边界明确的对象,只要在选定的时间跨度和分辨率上包含足够信息,就能传播自身。细胞可能符合这一条件;Einstein的工作若只存在于一个人的心智中会不完整,或许由一个群体保存得更充分。可演化性传播的不只是信息,还包括生成新颖性的算子,从突变到想象皆然。

6. AI的终点可能是增强,也可能是把人类外包出去

  • Krakauer认为,进化可以被理解为:信息处理从生物体内更“短命”的形态,转向更持久的文化、软件和硬件存储。技术弥补人类的短板——人类不擅长计算,所以有了计算器和算盘;而走路、唱歌是人类本来就擅长的能力,为此构建技术反而更难。

  • 当辅助工具消除了掌握技能的理由,危险便出现了。地图可以被内化;更优的GPS则会诱使人把导航彻底委托出去。Krakauer说,LLM辅助撰写的邮件已经“100%是垃圾”,并预计人类所占的比重会继续缩小,直到“最终所有人的声音都一样”。

  • Krakauer用生理学作比:把健身委托给别人,无法保住自己的肌肉。「大脑是一个器官,就像肌肉一样」,因此认知一旦完全外包,就会萎缩。对他而言,超级智能只有在让自己变得更聪明,而不是更愚蠢、更顺从或更依赖时,才值得关注。