- 天才與算法:人腦與AI的數學思維
- (英)馬庫斯·杜·索托伊
- 2698字
- 2020-04-08 19:33:17
第2章 激發創造力
02 巴勃羅·畢加索(Pablo Picasso)
理智是創造力最大的敵人。
現代人非常重視創造力。許多思想家、作家都曾在著作中對創造力與其重要性,以及如何激發創造力進行過闡述。在英國皇家學會(Royal Society)一次主題為“機器學習如何影響未來”的委員會議上,我認識了認知科學家瑪格麗特·博登(Margaret Boden),并了解了她的觀點和理論。我認為她對機器創造力的定位和評價是最中肯、最貼切的。
博登是一位獨具慧眼的科學家,她的研究涉及哲學、心理學、醫學、人工智能、認知科學等領域,并能將其很好地融會貫通。80多歲高齡、滿頭銀發的她,老當益壯、精神矍鑠,依然擁有著異常活躍的思維,滿懷熱情地參與到關于這些“錫罐”(博登對計算機的稱呼)未來前景的研究和討論當中。博登將人類的創造力歸納為三種:探索型創造力、組合型創造力、變革型創造力。
探索型創造力是探索已知事物的外部邊界,在保持規則約束的同時擴展其可能的極限。巴赫的音樂創作在巴洛克時期是登峰造極的,他的復調作品通過多旋律、不同調性的應用探索音樂的世界。巴赫的前奏曲和賦格曲在調性、和聲對位技巧的運用等方面涉及了所有的可能性,突破了巴洛克音樂創作的藩籬,為以莫扎特和貝多芬為代表的、由單一旋律支配的主調音樂為主流的古典主義奠定了堅實的基礎。雷諾阿(Renoir)和畢沙羅(Pissarro)的畫作,重構了我們具象化的自然及周圍的世界。克勞德·莫奈(Claude Monet)徹底打破了古典主義審美(高完成度)和印象審美之間的界限——他喜歡極多層次的堆疊,畫作色彩飽和,純度極高。莫奈使用厚涂法為細小的區塊著色,一遍又一遍地繪制《睡蓮》,直到色塊融入一種新的抽象思維形式——運用純色的、感性的筆法來分解光與色的區塊,消除了古典主義畫風的陰影和死板的輪廓。
數學是探索型創造力的狂歡,“有限單群分類”是它的力作之一。從對稱性的簡單定義(4個基本性質)開始,數學家用了150年的時間,列出了所有可能的有限單群,并最終發現“大魔群”——其元素數量超過地球上所有原子的總數,是最大的散在單群。數學創造力在挑戰極限的同時,又必須遵循游戲規則。就像一名闖入秘境的探險家,仍然不能完全擺脫地球的束縛。
博登認為,人類97%的創造行為屬于探索型創造行為。計算機的運算速度遠勝人類,所以用“窮舉”或“暴力破解”的方法求取一組模式或規則的極限也是它最擅長的。但其結果均在情理之中,并無意料之外的驚喜,不能算真正意義上的創造。
第二種創造力是組合型創造力。將兩種完全不同的結構或理念結合起來是藝術家慣用的創作手法,某領域特定的規則會為其他領域構建出新的框架。組合,也是數學領域里一個非常強大的創新工具。龐加萊(Poincaré)提出的關于探尋宇宙形狀的猜想,最終也是運用不同領域的工具(微分幾何學、熱力學)來證明的。格里戈里·佩雷爾曼(Grigori Perelman)的創造性工作,讓我們意識到液體在表面上的流動方式能夠對可能存在的表面進行分類(他創造性地運用微分幾何學的知識,解決了龐加萊猜想)。
我的研究就是將數論中分析素數的方法運用于探索可能的對稱性分類。數字與幾何對稱性乍看起來毫無聯系,但如果用對稱元代替素數,再運用這種探索素數之謎的“語言”進行分析,就可以獲得關于對稱性理論令人驚訝的新發現。
這種“組合”也極大地促進了藝術的創新。菲利普·格拉斯(Philip Glass)在與拉維·香卡
(Ravi Shankar)的合作中獲得了靈感,在作品中融入了多種不同風格的音樂元素,最終形成了他獨具一格的創作風格:“簡約音樂”。扎哈·哈迪德在她所鐘愛的俄國畫家卡西米爾·馬列維奇(Kasimir Malevich)的啟發下,形成了獨特的“曲線美”建筑設計風格,甚至烹飪界久負盛名的大廚也常常在美食的創新中融合世界各地不同的烹飪風格。
一些有趣的跡象表明,組合型創造力也可能完美適合人工智能世界。比如,藍調音樂與布列茲(Boulez)的奇特組合可能會打開聲音新世界的大門,當然,也可能會生成一種不和諧甚至刺耳的噪聲。這就需要程序員找出某種有趣的方式、方法來融合兩者了。
博登歸納的第三種創造力更加神秘和難以捉摸,被稱為變革型創造力。這種創造力是完全改變游戲規則的創新。每種藝術形式都有這種創造力的體現,比如畢加索的立體主義繪畫、勛伯格(Schoenberg)的無調性音樂、喬伊斯·卡羅爾·奧茨(Joyce Carol Oates)的現代主義小說,等等。這類似于水突然從液態轉變為氣態的物理學相變。就像歌德描述他創作《少年維特之煩惱》的那兩年時光時所說的,他腦海中突然閃現出一個畫面(某種刺激激發的偶然事件):那一刻,維特的計劃落空了;仿佛有子彈從四面八方而來,匯聚成團,就像瓶中的“過冷水”,受到輕微的震動即刻成冰。
在多數情況下,變革型創造力需要徹底打破游戲規則,或者拋開前人已做的努力。很多規則乍看起來似乎已經很難突破。比如,任何數的平方都是正數,所有分子都是長線型結構而不是鏈結構,音樂的創作必須要建立在和聲音階的結構中,臉的兩側都長著眼睛。但激發變革型創造力的“元規則”就是打破常規,去掉約束,看看到底會出現什么。藝術這種創造性行為就是通過打破已有規則或者引入新規則,最終得到了一個全新的、有價值的作品。
“-1的平方根”的引入,是16世紀中葉數學界一個很典型的變革型創新。笛卡爾將其稱為虛數(虛暗含不存在的意思),這個稱謂沿用至今,可許多大數學家都不承認虛數的存在。但事實證明,虛數與已有的數學理論并不矛盾。如果給計算機預設了負數不存在平方根的規則,那它就不可能建立-1平方根的概念。真正的創造性行為有時需要打破常規,創造一個新的現實世界。這能否通過一個復雜的算法來實現呢?
浪漫主義音樂的出現在許多方面都打破了巴洛克風格、古典主義音樂創作的常規。像舒伯特(Schubert)這樣的新秀沒有沿用古典主義作曲家推崇的不同主調之間對位與平衡的技巧,而是刻意選擇了出人意料的方式進行調式的運用。舒曼(Schumann)沒有采用海頓(Haydn)或莫扎特一般四平八穩的和弦進行創作。肖邦(Chopin)在他不同尋常的重音段落和扭曲的節奏里創作出密集的半音跑動,在節奏上讓人們大吃一驚。從中世紀到巴洛克風格,到古典主義,再到浪漫主義;從印象派到表現主義,再到……音樂時代的更迭,是打破原有常規的過程:后來者都要參考前者才能展現它的創造性。毋庸置疑,歷史背景在我們定義新事物時起著重要的作用。創造力不是絕對的,而是相對的。我們在我們所在的文化和參照系內具有創造性。
計算機的出現能否啟動“相變”,激發創造力,將我們帶入全新的音樂或數學世界呢?這可能很有挑戰性。算法根據數據間的交互關系自主學習,難道就不會產生更多相同的事物嗎?
正如畢加索所說:“理智是創造力最大的敵人。”從表面上看,這或許有悖于機器文明。但是,通過編程創建一個“元規則”,指導機器改變路線,最終產生“非理性”的行為,這是機器學習非常擅長的。
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