第133章 符号逻辑推理的数学模型

作品:《我的系统能刷数学经验

    做完报告的准备工作,距离前往波恩参加ChaBONNty会议,还有整整三周的时间。


    这段时间,对于徐辰来说,显得有些尴尬。


    CNTT变换的推广,卡在了那个该死的“对数”项上,一时半会儿找不到突破口。


    而重新开启一个新的课题?


    三周时间,对于普通的“水论文”来说或许足够,但对于现在的徐辰而言,发一篇二区、三区的文章,已经毫无意义。


    他的目标,至少是一区顶刊。


    而一篇顶刊级别的论文,从选题、构思到证明、成稿,哪怕是他这样的“挂逼”,也不可能在三周内凭空变出来。


    “这三周,总不能闲着吧?”


    徐辰坐在研究室里,看着窗外燕园的春色,手指无意识地敲击着桌面。


    他的目光,扫过系统物品栏。


    那里,静静地躺着一份他之前抽到的2级物品——《具备逻辑推理与长时记忆模块的改进型大语言模型算法框架(LAART)》。


    自从上次看完这篇论文后,他就一直把它束之高阁。


    一方面是因为当时忙着搞数论,没时间;另一方面,也是因为他对AI领域的知识储备,还远远不够。


    “反正闲着也是闲着,不如……先把AI这块硬骨头给啃了?”


    徐辰的心思活络了起来。


    “而且,系统发布的那个‘多维度的学者’主线任务,要求我在其他三门学科发表SCI论文。AI,正好对应着‘计算机科学’。”


    “如果能把这篇LAART论文吃透,再结合我现在的数学能力,发一篇计算机领域的顶刊,应该不是什么难事。”


    “更重要的是,如果真的能把这个模型复现出来,哪怕只是一个简化版,它也能成为我科研路上的得力助手。”


    想到这里,徐辰不再犹豫。


    他打开电脑,登录了北大的图书馆数据库,开始疯狂地下载关于“深度学习”、“自然语言处理”、“图神经网络”、“符号逻辑”等领域的经典教材和前沿论文。


    《深度学习》(花书)、《统计学习方法》、《强化学习导论》……


    一本本厚重的电子书,被他拖进了列表。


    ……


    他先是用两天时间,将《深度学习》这本被誉为“AI圣经”的花书,从头到尾“扫描”了一遍。


    对于普通计算机系的学生来说,这本书里的数学推导,比如反向传播算法中的链式法则、正则化中的拉格朗日乘子法,可能需要花上几个月去消化。


    但对于数学等级已经达到LV.2巅峰的徐辰来说,这些东西,简直就像是小学生的加减乘除一样简单。


    “所谓的神经网络,本质上就是一个高维空间中的非线性函数逼近器。”


    “所谓的训练,就是在这个高维空间里,寻找一个能让损失函数最小化的点。”


    “所谓的泛化,就是希望这个函数在没见过的数据点上,也能表现得足够好。”


    徐辰一边看,一边在心里默默总结。


    在他眼中,那些复杂的网络结构图,瞬间被还原成了最本质的数学公式。


    ……


    然而,当他试图深入了解最新的大语言模型(LLM)时,却发现了一个尴尬的问题。


    书,不够看了。


    AI领域的发展速度,实在是太快了。


    传统的学术界,知识的沉淀和出版,往往需要几年的时间。一本教材从编写到出版,可能里面的技术就已经过时了。


    而AI,尤其是大模型,几乎是以“周”为单位在迭代。


    这种“工业界倒逼学术界”的现象,在AI领域尤为明显。


    很多最前沿的技术,根本来不及写进书里,甚至来不及发表正式的论文,就已经被OpenAI、Google、Meta这些科技巨头,直接应用到了产品中,或者以技术博客、开源代码的形式,扔到了GitHub和Hugging Face上。


    “看来,光看书是不行了。”


    徐辰果断调整了策略。


    他打开了Coursera、Udemy,以及B站,找到了几门由斯坦福大学、吴恩达、李飞飞等顶级大佬开设的最新网课。


    《CS224n:自然语言处理与深度学习》


    《CS231n:卷积神经网络与视觉识别》


    《生成式AI导论》


    他开启了倍速播放,一边看,一边在脑海中构建着知识图谱。


    徐辰学得飞快。


    这得益于他那恐怖的数学底子。


    ……


    在AI领域,有一条不成文的鄙视链:搞算法的看不起搞调参的,搞理论的看不起搞应用的。


    而站在鄙视链顶端的,永远是那些数学功底深厚的人。


    普通的AI工程师,可能只会调用PyTorch或TensorFlow的API,像搭积木一样搭建模型,然后对着一堆超参数进行“玄学”调优。他们知道“怎么做”,但往往不知道“为什么”。


    而数学家,看到的则是更本质的东西。


    他们看到的是流形上的概率分布,是高维空间中的几何结构,是优化算法的收敛性证明。


    “AI人员的数学好,通常是指他们擅长线性代数、概率论和微积分,能看懂公式,能推导梯度。”


    “但数学家的数学好,是指他们能洞察这些公式背后的‘结构’与‘本质’。”


    ……


    五天后。


    当徐辰关掉最后一节关于“Transformer架构源码解析”的网课视频时,他长长地舒了一口气。


    海量的知识,从最底层的感知机,到最前沿的大语言模型,在他的脑海中,构建起了一座宏伟的知识大厦。


    【叮!】


    【检测到宿主系统性地掌握了“深度学习与自然语言处理”的核心知识体系。】


    【信息学经验值+20!】


    【当前信息学等级:LV.0 (35/100)】


    看着那猛涨了一截的经验条,徐辰并没有太多的惊讶。


    对于一个已经站在数学LV.2高度的人来说,AI的底层逻辑并不神秘。抛开工程实现的细节,现代深度学习的本质,就是在一个极高维的参数空间里,寻找一个能够拟合数据分布的流形。


    “现在,地基已经打好了。”


    徐辰的目光,投向了系统物品栏里那份名为《具备逻辑推理与长时记忆模块的改进型大语言模型算法框架(LAART)》的“草稿”。


    他将其提取出来,仔细研读。


    这份“草稿”并没有直接给出成型的代码,它更像是一份来自未来的“技术白皮书”,指出了三个核心模块。徐辰决定,先攻克最核心的——符号逻辑推理模块(SLRM)。


    目前的AI界,为了解决大模型的“幻觉”问题,即一本正经地胡说八道,主流做法是RLHF,也就是基于人类反馈的强化学习。但这本质上是让人类去“教”鹦鹉说话,鹦鹉并不懂真理,它只是学会了迎合人类的口味。


    徐辰翻开草稿的“逻辑推理”章节,眼神逐渐变得凝重。


    草稿上写着这样一段话:


    “不要试图在离散的符号层面去强行嫁接逻辑规则。应当将一阶谓词逻辑的语法树,通过某种拓扑变换,嵌入到连续的向量空间中。使得逻辑推演的过程,等价于向量空间中的几何变换。”


    “建议路径:采用区域表示法。将每个概念视为高维空间的一个闭区域。逻辑蕴含即为几何包含。”


    “关键模型参考:箱嵌入……”


    然而,写到这里,草稿就像是被撕掉了一半似的,戛然而止。


    后面关于如何构建这个“Box”,如何处理梯度的反向传播,以及最关键的损失函数设计,全是一片空白。


    “系统,你这是断章狗行为啊……”


    徐辰忍不住吐槽了一句。


    不过,这也激起了他的好胜心。既然方向已经指明了,剩下的路,自己走不出来吗?


    他在草稿纸上画了一个简单的示意图,顺着草稿的思路继续推演。


    “把逻辑关系,映射成几何关系……Box Embeddings……”


    徐辰的笔尖在纸上重重一点。


    “明白了!系统的意思是,我们要把每一个概念,比如‘猫’、‘动物’、‘生物’,都不看作是一个点,而是看作高维空间里的一个长方形盒子(Box)。”


    他在纸上画了几个大小不一的矩形框。


    “逻辑的本质是什么?是包含与被包含。”


    “如果‘猫’蕴含‘动物’这个概念,那么在几何空间里,代表‘猫’的那个小盒子,就必须完完全全地被塞进代表‘动物’的大盒子里!”


    “如果AI生成了一句话,说‘猫不是动物’,那么在它的向量空间里,这两个盒子就会出现分离。这时候,我们只需要计算这两个盒子的交集体积。”


    “体积为零,或者重叠率极低,就说明——逻辑矛盾!”


    徐辰的眼睛越来越亮。


    这简直就是天才的设计!


    通过这种方式,他相当于在传统的概率预测模型里,植入了一个冷酷无情的“逻辑判官”。


    每当AI想要“胡说八道”时,这个逻辑判官就会瞬间计算出几何关系:


    “停!根据几何计算,‘A盒子’和‘B盒子’没有交集,这句话逻辑不通,禁止输出!”


    这将从根本上解决大模型的幻觉问题!


    基于这个理解,徐辰迅速补全了草稿中缺失的核心公式:


    Box(c, w)={x | c - w/2≤ x≤ c + w/2} P(A|B)= Vol(Box(A)∩ Box(B))/ Vol(Box(B))


    “这个模型很简单,也很有效。它把复杂的逻辑运算转化为了极其廉价的‘min/max’运算,非常适合GPU并行加速。”


    “但也存在一个明显的缺陷。”


    徐辰看着自己补全的公式,敏锐地指出了问题所在,体现出了他作为数学家的严谨。


    “数值稳定性是个大问题。当你不断对盒子求交集做逻辑与运算,盒子的体积会指数级缩小。在计算机的浮点数表示下,很快就会变成0,导致梯度消失,模型无法继续学习。”


    “这就像是把一张大饼不断对折,折到最后就没法看了。”


    “而且,‘超矩形’虽然计算简单,但它比较刚性,难以表达某些复杂的环状逻辑。”


    草稿里虽然没提这些,但徐辰凭借LV.2的数学直觉,一眼就看穿了这个初级模型的局限。


    “真正的终极形态,应该是一个基于‘李群’流形的动态拓扑结构,甚至是某种非交换几何。”


    徐辰摸了摸下巴,若有所思。


    “不过,对于目前的初级版本来说,只要能跑通就行。先造一把趁手的‘土枪’,能响就行。至于那些高大上的流形结构,等以后算力够了、时间充裕了再慢慢升级。”


    打定主意后,徐辰不再犹豫。


    他需要在前往德国之前,把这套逻辑验证代码跑通。


    “好,开工!”