阿尔法狗零如何实现自我进化突破?

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AlphaGo Zero是人工智能发展史上的一个里程碑,它标志着机器学习进入了一个全新的时代——从零开始,无需人类数据,纯粹自我对弈

阿尔法狗零如何实现自我进化突破?-第1张图片-广州国自机器人
(图片来源网络,侵删)

为了更好地理解它的革命性,我们最好将它放在AlphaGo的演进序列中来介绍:


AlphaGo的演进之路

AlphaGo Fan (击败欧洲冠军)

  • 学习方式:监督学习 + 强化学习
  • 数据来源:学习了大量人类专家的对局棋谱(监督学习),让自己学会“像人类一样下棋”,然后通过自我对弈进行强化学习,微调策略。
  • 局限性:严重依赖人类数据,其上限受限于人类知识的边界。

AlphaGo Lee (击败世界冠军李世石)

  • 学习方式:监督学习 + 强化学习
  • 数据来源:同样基于人类棋谱,但使用了更强大的神经网络和更长的训练时间。
  • 突破:在击败李世石的比赛中,下出了“第37手”等许多超越人类常识的“神之一手”,证明它已经超越了人类。
  • 局限性:依然从人类那里“起步”,无法探索人类未曾触及的领域。

AlphaGo Master (60:0横扫人类顶尖棋手)

  • 学习方式:监督学习 + 强化学习
  • 数据来源:基于AlphaGo Lee与自己对弈的棋谱进行训练,数据质量远超人类棋谱。
  • 成就:在网络上以“Master”为匿名,60战全胜,击败了包括柯洁在内的几乎所有顶尖高手。

AlphaGo Zero:真正的从零开始

AlphaGo Zero的出现,彻底打破了上述所有模式的局限。

核心思想:“空”的起点

AlphaGo Zero的起点不是任何人类知识,而是一个随机初始化的神经网络最基本的围棋规则,它不知道什么是“好棋”,什么是“坏棋”,只知道“落子”和“吃子”的规则。

如何学习?—— “自我对弈 + 强化学习” 的完美结合

AlphaGo Zero的学习过程是一个自我强化的闭环,主要分为两个核心部分:

阿尔法狗零如何实现自我进化突破?-第2张图片-广州国自机器人
(图片来源网络,侵删)

自我对弈

  • 过程:启动后,它用当前的自己(神经网络)和自己下棋,一局结束后,无论输赢,这盘完整的棋谱都会被记录下来,作为训练数据。
  • 作用:源源不断地产生新的、从未被人类探索过的棋局数据,它既是“学生”,也是“老师”,还是“题库”。

强化学习

  • 核心机制:蒙特卡洛树搜索

    这不是AlphaGo Zero的发明,但被它用到了极致,MCTS可以看作是在脑海中“预演”接下来的几种走法,并根据神经网络的评估来选择最有希望的路径进行深入探索。

  • 学习目标:价值网络 和 策略网络
    • AlphaGo Zero的神经网络有两个输出:
      • 策略网络:在当前局面下,预测下一步棋的胜率,它告诉AI哪些位置是更有可能赢的。
      • 价值网络:在当前局面下,直接评估整个棋盘的最终胜率(当前局面下,黑棋有70%的获胜概率)。
    • 训练过程:在自我对弈中,当一局棋结束后,就有了最终的结果(赢或输),这个“最终结果”就是“奖励信号”
    • AI会拿这局棋的每一步棋和对应的局面,去对比“价值网络”的预测和“最终结果”,如果价值网络在某个局面预测的胜率是80%,但最终输了,那么AI就会调整神经网络,让它下次在类似局面时,预测的胜率会更低。
    • 通过这种方式,神经网络不断被修正,它的“策略”和“价值”判断越来越准。

训练成果:指数级增长

AlphaGo Zero的训练成果是惊人的:

阿尔法狗零如何实现自我进化突破?-第3张图片-广州国自机器人
(图片来源网络,侵删)
  • 速度:它只用了3天时间,就以100:0的战绩击败了AlphaGo Lee(后者曾击败李世石)。
  • 效率:它仅用了40天的训练,就超越了之前所有版本的AlphaGo。
  • 棋力:它的棋力达到了前所未有的高度,探索出了许多全新的围棋理论和定式,彻底改变了人类对围棋的认知。

AlphaGo Zero的革命性意义

  1. 摆脱了人类偏见:它不再受限于人类几千年的围棋经验,从一张“白纸”开始,探索出了更本质、更高效的围棋真理,它发现的下法有时甚至会让人类棋手感到困惑,但事后证明是正确的。

  2. 通用人工智能的曙光:这是最重要的一点,AlphaGo Zero的核心方法——“从零开始,通过自我对弈和强化学习掌握复杂技能”——是一个通用的框架。

    • 它不仅可以下围棋,还可以下国际象棋、日本将棋等。
    • DeepMind后续开发的AlphaZero,就是将这个框架通用化,只用一个算法,通过调整规则,就在围棋、国际象棋、将棋上都达到了世界顶尖水平。
    • 这表明,这种方法可以应用于任何有明确规则的领域,比如材料科学、蛋白质折叠、药物研发、芯片设计等,为解决现实世界的复杂问题提供了全新的思路。
  3. 效率的极致体现:它证明了AI可以通过自我迭代实现“野蛮生长”,其学习效率和潜力远超依赖人类数据的传统方式。

特性 AlphaGo (Lee版) AlphaGo Zero
数据来源 海量人类棋谱 自我对弈生成的棋谱
初始知识 模仿人类,有基础认知 完全空白,只有规则
学习方式 监督学习 + 强化学习 纯强化学习 (MCTS + 神经网络)
突破性 击败人类冠军,超越人类常识 超越所有版本,发现新理论
意义 AI在特定领域超越人类 通用AI方法论的诞生,摆脱对人类的依赖

AlphaGo Zero是AI从“学生”转变为“独立研究者”的关键一步,它不再需要人类的“教科书”,而是通过自己的实践和思考,发现了全新的知识体系,这不仅是围棋的胜利,更是人工智能方法论的一次巨大飞跃。

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