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為什么-關(guān)于因果關(guān)系的新科學

為什么-關(guān)于因果關(guān)系的新科學

出版社：中信出版社出版時間：2019-07-01
開本： 16開 頁數(shù)： 374
本類榜單：經(jīng)濟銷量榜
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為什么-關(guān)于因果關(guān)系的新科學 版權(quán)信息

  • ISBN：9787521705072
  • 條形碼：9787521705072 ; 978-7-5217-0507-2
  • 裝幀：精裝本
  • 冊數(shù)：暫無
  • 重量：暫無
  • 所屬分類：>

為什么-關(guān)于因果關(guān)系的新科學 本書特色

①本書主要作者朱迪·珀爾為人工智能業(yè)界權(quán)威，被稱為AI領(lǐng)域的“貝葉斯網(wǎng)絡之父”，于2011年獲得圖靈獎。 ②本書致力于建立并完善一個全新的因果關(guān)系學科體系，在整個科學界掀起一場“因果革命”。 ③引領(lǐng)人工智能的未來發(fā)展，讓人工智能回答人類之所以成為人類的那個問題：為什么？借助因果關(guān)系理論顛覆傳統(tǒng)理論范式，從發(fā)現(xiàn)關(guān)聯(lián)、闡釋數(shù)據(jù)的神經(jīng)網(wǎng)絡和深度學習，躍升至揭示關(guān)聯(lián)與數(shù)據(jù)背后的深層邏輯的因果關(guān)系模型，賦予人工智能以真正的人類智慧甚至道德意識，讓人工智能與人類能在彼此合作的基礎上打造一個更好的未來世界。

為什么-關(guān)于因果關(guān)系的新科學 內(nèi)容簡介

在本書中，人工智能領(lǐng)域的**專家朱迪亞·珀爾及其同事領(lǐng)導的因果關(guān)系革命突破多年的迷霧，厘清了知識的本質(zhì)，確立了因果關(guān)系研究在科學探索中的核心地位。

而因果關(guān)系科學真正重要的應用則體現(xiàn)在人工智能領(lǐng)域。作者在本書中回答的核心問題是：如何讓智能機器像人一樣思考？換言之，“強人工智能”可以實現(xiàn)嗎？借助因果關(guān)系之梯的三個層級逐步深入地揭示因果推理的本質(zhì)，并據(jù)此構(gòu)建出相應的自動化處理工具和數(shù)學分析范式，作者給出了一個肯定的答案。作者認為，今天為我們所熟知的大部分機器學習技術(shù)，都建基于相關(guān)關(guān)系，而非因果關(guān)系。要實現(xiàn)強人工智能，乃至將智能機器轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂械赖乱庾R的有機體，我們就必須讓機器學會問“為什么”，也就是要讓機器學會因果推理，理解因果關(guān)系；蛟S，這正是我們能對準備接管我們未來生活的智能機器所做的*有意義的工作

為什么-關(guān)于因果關(guān)系的新科學為什么-關(guān)于因果關(guān)系的新科學 前言

前言

大約20年前，在為我的書《因果論》(Causality, 2000)作序時，我發(fā)表了一句頗為很大膽的定論，以致朋友們都勸我低調(diào)行事！耙蚬摻(jīng)歷了一次重大轉(zhuǎn)變，”我寫道，“從一個籠罩著神秘色彩的概念轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋具有明確語義和邏輯基礎的數(shù)學對象。悖論和爭議得以解決，模棱兩可的概念得以闡明，那些依賴于因果信息、長期被認為是形而上的或無法解決的實際問題，現(xiàn)在已經(jīng)可以借助初等數(shù)學加以解決了。簡言之，因果論已經(jīng)完成了數(shù)學化！

如今讀到這段話，我自覺當時還是有些短視了。我所描述的“轉(zhuǎn)變”被證明是一場改變了諸多科學理念的“革命”，現(xiàn)在，很多人稱之為“因果革命”，而它在學術(shù)圈激起的波瀾正蔓延至教育和應用領(lǐng)域。我相信，眼下是向更多讀者分享它的大好時機。

我在這本書中力圖完成一個三位一體的使命：首先，用非數(shù)學的語言闡述因果革命的知識內(nèi)涵，說明它將怎樣影響我們的生活和未來。其次，分享在解決重要的因果問題時，我們的科學家前輩走過的英勇征程，無論成敗，這些故事都值得講述。

*后，回溯因果革命在人工智能領(lǐng)域的發(fā)源地，目的是向你介紹如何開發(fā)出用我們的母語——因果語言進行交流的機器人。新一代機器人應該能夠向我們解釋事情為何發(fā)生，為何以它們選擇某種方式做出反應，以及大自然為何以這樣而非那樣的方式運作。一個更雄心勃勃的目標是，它們也應該能夠讓我們進一步認識人類自身：我們的思維為什么以這樣的方式運行，以及理性思考原因和結(jié)果、信任和遺憾、目的和責任究竟意味著什么。

在我書寫各種公式時，我很清楚我的讀者是誰。但是當我為大眾寫作時，情況就不一樣了——對我來說這是一次全新的冒險。這種新的體驗很奇特，但它可以說是我生命中令我收獲*大的一場自我教育之旅。我需要用讀者的語言組織思路，猜測讀者的背景、可能提出的問題和給出的反應，這讓我比我在寫作此書之前對所有那些公式的探索都更能加深我對因果論的理解。

為此，我將永遠感激你，我的讀者。我希望你能與我一樣迫不及待地去尋求答案

為什么-關(guān)于因果關(guān)系的新科學 目錄

推薦序

前言

導 言：思維勝于數(shù)據(jù)

**章：因果關(guān)系之梯

第二章：從海盜到豚鼠：因果推斷的起源

第三章：從證據(jù)到因：當貝葉斯牧師遇見福爾摩斯先生

第四章：混雜和去混雜：或者，消滅潛伏變量

第五章：煙霧繚繞的爭論：消除迷霧，澄清事實

第六章：大量的悖論！

第七章：超越調(diào)整：征服干預之峰

第八章：反事實：挖掘關(guān)于假如的世界

第九章：中介：尋找隱藏的作用機制

第十章：大數(shù)據(jù)，人工智能和大問題

致謝

參考文獻
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為什么-關(guān)于因果關(guān)系的新科學 節(jié)選

思維勝于數(shù)據(jù)

每一門蒸蒸日上的科學都是在其符號系統(tǒng)的基礎上繁榮發(fā)展起來的。

—— 奧古斯都·德·摩根(1864)

本書將要講述的故事會圍繞一門科學展開，這門科學改變了我們區(qū)分事實與虛構(gòu)的方式，但目前，它仍處于大眾的視野之外。這門新科學非常重要，其已經(jīng)影響到了日常生活的種種重要的方面，并且還有可能進一步擴大影響范圍，覆蓋從新藥開發(fā)到經(jīng)濟政策制定，從教育和機器技術(shù)人到槍支管制乃至全球變暖等重大問題的探索和解決。值得注意的是，盡管這些問題涉獵的領(lǐng)域廣泛多元并且完全不具可比性，但這門新科學仍然成功將它們?nèi)考{入一個統(tǒng)一的框架，這在20年前是根本不可能實現(xiàn)的。

這門新科學并沒有一個時髦的名字，和我的許多同事一樣，我簡單地稱之為“因果推斷”。它本身也并不是什么高科技。因果推斷力圖模擬的理想技術(shù)就存在于我們?nèi)祟愖陨淼囊庾R之中。數(shù)萬年前，人類開始意識到某些事會導致其他事的發(fā)生，并且改變前者就會導致后者的改變。沒有其他物種領(lǐng)悟到了這一點，更別說達到我們所理解的這種程度。由這一發(fā)現(xiàn)，人類這一物種創(chuàng)造出了有組織的社會，繼而又建立了鄉(xiāng)村和城鎮(zhèn)，直至創(chuàng)建了我們今天所享有的科技文明。所有這一切都源于我們的祖先提出了這樣一個簡單的問題：為什么？

因果推斷正是關(guān)于這個問題的嚴肅思考。它假設人類大腦是大自然有史以來為處理因果知識而設計出的*先進的工具。我們的大腦存儲了海量的因果知識，而在數(shù)據(jù)的輔助下，我們可以利用這些知識解決當代社會所面臨的*緊迫的問題。一個更宏偉的目標是，一旦我們真正理解了因果思維背后的邏輯，我們就可以在現(xiàn)代計算機上模擬它，進而創(chuàng)造出一個“人工科學家”。這個智能機器人將會為我們發(fā)現(xiàn)未知的現(xiàn)象，解開懸而未決的科學之謎，設計新的實驗，并不斷從環(huán)境中提取更多的因果知識。

但在冒險推測未來發(fā)展之前，了解迄今為止因果推斷這門科學所取得的成就至關(guān)重要。我們將深入探討它是如何改變了幾乎所有依賴數(shù)據(jù)信息的學科中研究者的思維模式，以及它將如何改變我們的生活。

這門新科學解決了以下這些看似簡單明了的問題：

一種特定的療法在預防某類疾病方面的成效如何？

是新稅法的頒布還是層出不窮的廣告推銷活動導致了銷售額的增長？

由肥胖引發(fā)的醫(yī)療保健成本增長的總體占比為何？

雇用記錄可否證明雇主實施了涉及性別歧視的招聘政策？

我打算辭掉工作。我究竟該不該這么做？

這些問題的共同點在于它們都與因果關(guān)系有關(guān)，我們可以通過諸如“預防”、“導致”、“由……引發(fā)”、“證明”和“該不該”這樣的詞語輕易識別出它們。這些詞在日常生活用語中很常見，我們的社會也一直在不斷提出這樣的問題并尋求答案。然而，就在不久之前，我們甚至還無法在科學的范圍內(nèi)找到途徑明確地表述這些問題，更別說回答它們了。

到目前為止，因果推斷對人類*重要的貢獻就是讓這個科學盲點變成了歷史。這門新科學催生出了一種簡單的數(shù)學語言，用以表達我們已知和欲知的因果關(guān)系。以數(shù)學形式表達因果關(guān)系的能力讓我們得以開發(fā)出許多強大的、條理化的方法，將我們的知識與數(shù)據(jù)結(jié)合起來，并*終回答出如上述那5個涉及因果關(guān)系的問題。

過去的25年，我有幸成為參與了這一科學發(fā)展進程中的一員。在公眾的視野之外，我曾目睹過它在學生宿舍和研究實驗室中嶄露頭角，也曾聽到過在嚴肅的科學會議中它的突破性進展所引發(fā)的共鳴。眼下，隨著我們進入強人工智能(AI)時代，越來越多的人開始鼓吹大數(shù)據(jù)和深度學習 的無盡可能性，這使我越發(fā)感覺到，向讀者展示這門新科學正在進行的大膽探索，其對于數(shù)據(jù)科學以及人類在21世紀的生活所可能造成的諸多影響是恰逢其時且激動人心的。

我知道，當聽到我把這些成就描述為一門“新科學”時，你可能會心存疑慮。你甚至可能會問，為什么科學家沒有在更早的時間就開始這樣做？比如在古羅馬詩人維吉爾首次宣稱“幸運兒乃是能理解眾事原委之人”（公元前29年）的時候，或者，在現(xiàn)代統(tǒng)計學的奠基人弗朗西斯·高爾頓(Francis Galton)和卡爾·皮爾遜(Karl Pearson)首次發(fā)現(xiàn)人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以揭示一些科學問題的答案的時候。在這些關(guān)鍵性的時間節(jié)點上，他們很遺憾地與因果關(guān)系失之交臂，這背后的曲折故事我將在本書的有關(guān)因果推斷的歷史淵源的章節(jié)中一一道來。在我看來，阻礙因果推斷這一科學產(chǎn)生的*大障礙，是我們用以提出因果問題的詞匯和我們用以交流科學理論的傳統(tǒng)詞匯之間的鴻溝。

為了說明這一鴻溝的深度，不妨設想一下科學家在嘗試表達一些明顯的因果關(guān)系時所面臨的困難——舉個例子，氣壓計讀數(shù) B 可以用來表示實際的大氣壓 P。我們可以輕而易舉地用方程式來表示這種關(guān)系，B=kP，其中 k 是某個比例常數(shù)。如今，代數(shù)規(guī)則能讓我們以多種形式書寫這個方程，例如，P=B/k，k=B/P，或者 B-kP=0。它們意義相同，即如果知道方程中的三個量中的任意兩個，那么第三個量即是確定的。字母 k、B 或 P 三者中的任意一個在數(shù)學上都沒有凌駕于其他兩個之上的特權(quán)。那么，我們怎樣才能表達這個確鑿無疑的事實，即，是大氣壓導致了氣壓計讀書的變化，而不是反過來呢？倘若連這一事實都無法表達，我們又怎能奢望去表達其他許多無法用數(shù)學公式來表達的因果推斷，例如雞打鳴不會導致太陽升起？

我的大學教授們就沒能做到這件事，也從沒有為此抱怨過。我敢打賭，你們的教授中也沒人研究過這個問題。現(xiàn)在，我們已經(jīng)明白原因為何了：他們從未見識過一種關(guān)于因果的數(shù)學語言，也從未發(fā)現(xiàn)到它的好處。這種語言的發(fā)展被好幾代科學家所漠視，其實質(zhì)是科學的一種衰敗。眾所周知，按動開關(guān)按鈕會導致一盞燈的打開或關(guān)閉，夏日午后的悶熱空氣會促使當?shù)乇苛艿甑匿N售額增加。那么，為什么科學家們沒有像用公式表達光學、力學或幾何學的基本法則那樣，用公式去捕捉這些顯而易見的事實？為什么他們?nèi)萑踢@些事實在原始的直覺中凝滯，而不去運用那些促使其他科學分支走向繁榮和成熟的數(shù)學工具呢？

答案部分在于，科學工具的開發(fā)是為了滿足科學需要。正因為開關(guān)、冰淇淋和氣壓計這類問題我們處理起來駕輕就熟，所以用特殊的數(shù)學工具來解決它們的意愿始終不夠強烈。但隨著人類求知欲的不斷增強，，以及社會現(xiàn)實開始要求人們討論在復雜的法律、商業(yè)、醫(yī)療和決策情境中出現(xiàn)的因果問題，我們終于發(fā)現(xiàn)我們?nèi)鄙僖婚T成熟的科學所應提供的用于回答這些問題的工具和原理。

為什么-關(guān)于因果關(guān)系的新科學 相關(guān)資料

“你是否曾經(jīng)對相關(guān)關(guān)系和因果關(guān)系的問題感到疑惑？這部內(nèi)容精彩的著作對此問題給出了一個富有啟發(fā)性的答案，且讀來妙趣橫生！

——丹尼爾·卡尼曼，諾貝爾經(jīng)濟學獎得主，《思考，快與慢》作者

“在過去的30年間，珀爾所取得的成就為人工智能領(lǐng)域的進步提供了理論基礎……他重新定義了‘思維機器’這一術(shù)語！

——溫頓·瑟夫，“互聯(lián)網(wǎng)之父”之一，谷歌副總裁兼首席互聯(lián)網(wǎng)專家，2004年圖靈獎獲得者

“如果因果關(guān)系不等于相關(guān)關(guān)系，那它是什么？感謝朱迪亞·珀爾劃時代的研究成果，我們現(xiàn)在對這一問題有了精確的答案。如果你想要理解世界的運行方式，那么這本引入入勝、充滿閱讀樂趣的著作就是一個很好的起點！

——佩德羅·多明戈斯，華盛頓大學計算機科學教授，《**算法》作者

“朱迪亞·珀爾一直是人工智能革命的心臟和靈魂，更廣義地說，他是計算機科學革命的心臟和靈魂！

——埃里克·霍維茨，微軟研究實驗室主任兼常務董事

“如果把一個學科的疆域比喻為一個不規(guī)則多邊形，那么多邊形的所有頂點就定義了這個學科的邊界。這本書的內(nèi)容代表人工智能學科在因果推理方面的一個‘頂點’。突破性創(chuàng)新必然發(fā)生在所有‘頂點’劃定的學科邊界之外，而‘熱點’則往往在邊界之內(nèi)。不了解‘頂點’，就難以展開突破性創(chuàng)新！

——陳小平，中國科學技術(shù)大學機器人實驗室主任

“尤瓦爾·赫拉利在《人類簡史》中指出，人類進化史上的**次認知革命以發(fā)展出“想象不存在的事物”的能力為標志，《為什么》一書則更進一步提出，正是在這一能力的基礎之上，人類發(fā)展出了因果思維。從原始部落組織狩獵行動，到孟德爾的基因遺傳特征分析，從吸煙是否致癌的爭辯到強人工智能是否可能實現(xiàn)的大討論，無一不需要因果思維的指引！

——羅振宇，得到App創(chuàng)始人

“真正的人工智能必須擁有什么能力？珀爾認為，要實現(xiàn)人工智能，就必須讓機器具備因果推斷能力。珀爾只手推動了人工智能領(lǐng)域的因果革命，面向大眾讀者推出《為什么》一書，這是一部關(guān)于人工智能與因果推斷的科普之作，也是一部哲學與科學交相輝映之作。珀爾將技術(shù)與思想融為一體，系統(tǒng)闡述了因果關(guān)系之梯的三個層級。毫無疑問，該書將和《自私的基因》一樣成為我們這個時代的經(jīng)典之作。”

——梅劍華，山西大學哲學社會學院教授，現(xiàn)代外國哲學學會理事

“人類本能地想要尋找事物之間的因果關(guān)系，卻長久地陷于迷霧之中。珀爾的《為什么》和卡尼曼的《思考，快與慢》一樣，也是石破天驚、開辟鴻蒙的巨作，這本書介紹了新興的因果推斷科學，直達人工智能學科的前沿。閱讀這本書，不僅能拓寬你的思維廣度，而且能增加你的思維維度。”

——-何帆，上海交通大學安泰經(jīng)濟與管理學院教授，《變量》作者

“頗具啟發(fā)性……珀爾教授在《為什么》一書中將其對于發(fā)現(xiàn)因果關(guān)系這一新科學的喜悅以及對于他的學生和同事所做工作的自豪感完全體現(xiàn)了出來……這本書不僅為廣大讀者們上了關(guān)于科學思想發(fā)展史的寶貴一課，也為相關(guān)領(lǐng)域的從業(yè)人士提供了判斷大數(shù)據(jù)是否能夠給出有效解釋的概念性工具。”

——《紐約時報》

“因果關(guān)系是科學界和醫(yī)學界爭論*激烈、*難證明的命題之一。這本書將引領(lǐng)你真正開始思考因果關(guān)系，因為它適用于解決我們當今時代的諸多問題，包括吸煙究竟是否會導致癌癥，膽固醇水平與心臟病的關(guān)系，等等。兩位作者細致入微地講述了這些案例的來龍去脈，實在精彩！

——“科學星期五”，**科學媒體

“‘相關(guān)關(guān)系不等于因果關(guān)系。’這一科學禁令已經(jīng)為社會帶來了嚴重的不良后果……朱迪亞·珀爾提出了一個革命性的數(shù)學解決方案……生物學、醫(yī)學、社會科學和人工智能領(lǐng)域都因此獲得了長足的發(fā)展！

——《自然》雜志

為什么-關(guān)于因果關(guān)系的新科學 作者簡介

朱迪亞·珀尓（Judea Pearl）

現(xiàn)加州大學洛杉磯分校計算機科學教授，“貝葉斯網(wǎng)絡”之父，2011年因創(chuàng)立因果推理演算法獲得圖靈獎，同時也是美國國家科學院院士，IEEE智能系統(tǒng)名人堂第一批10位入選者之一。

目前已出版3本關(guān)于因果關(guān)系科學的經(jīng)典著作，分別為《啟發(fā)法》（1984）、《智能系統(tǒng)中的概率推理》（1988）和《因果論：模型、論證、推理 》（2009）。他還獲得過多項**科學榮譽，包括認知科學領(lǐng)域的魯梅哈特獎、物理學及技術(shù)領(lǐng)域的富蘭克林獎章以及科學哲學領(lǐng)域的拉卡托斯獎。

達納·麥肯齊（Dana Mackenzie）

普林斯頓大學數(shù)學博士，自由科學記者，知名科普作家，著有《無言的宇宙》等作品，其學術(shù)論文多次收錄于《科學》《新科學家》《科學美國》《探索》等重量級期刊。

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