元學習，學習“學習的能力”（上篇）——思維神經與人工智能系列之元學習

　　你喜歡學習嗎?回答這個問題之前，你必須知道一個不可改變的事實，那就是學習本身就是與生俱來的，是一個無論你怎么討厭都會一直伴隨著你的能力，無論你是厭惡還是喜歡，它就一直存在著。那我們厭惡學習的情緒又從何而來呢?答案是“反饋回路的缺失”。人類在進行任何回來反饋時，都會在體內不斷生成各種激素，并給我們帶來各種心理，生理的愉悅，快感反饋越迅速，頻率越高，回路所收到的刺激就越強烈，也就更容易沉浸在行為模式中，比如做題—考高分—得到別人的贊揚，或者刷視頻—這個視頻真好看—下個視頻是什么?關于反饋回路的底層原理和重構方式。

　　學習，學習是什么?曾經的我也和大家一樣，把學習等價于讀書，做題，考大學，上課，實習，找工作，這其實是一種極其膚淺的理解，也是應試教育帶來的俠義思維定式。這種定式一直在教導我們要好好學習，卻沒有人教過我們去理解和認識學習這個機制本身，大多數人從未意識到自己與生俱來的學習能力，加上反饋回路的缺失，變得越來越厭惡學習，很多人學了十幾年都沒有理解什么是學習，更別提正真的掌握，只能是機械性地依靠生物本能，來運作大腦的記憶和認知功能，導致了長期的低效學習和自制力退化，再加上反饋缺失，便無法集中注意力，難以進入專注狀態。

　　事實上，學習是泛用的，自然的，孩童時期模仿說話，蹣跚學步，幼年時期學習使用筷子，少年時學習騎車，打游戲，這些學習過程和看書考試在底層上并無不同，它們都共同一套神經網絡，你在打游戲時激活的某些神經元，在你做數學題時也會被激活，并釋放相似的生物電信號，我們要做的第一件事，就是要打破學習的狹義思維定式，將其擴展為廣義學習的概念，在廣義學習的框架下，學習不僅僅是為了應付考試，還包括對世間萬物的理解和運用能力，這是智能大腦經過數十萬年進化來的，作為強大的功能之一，從第一個火種的誕生，到對抗猛獸的趨利避害，或是從倉頡以來文字中傳承的知識與文化，都是廣義學習的延伸，這種能力的獲取來自于時間尺度的積累過程，并內聚在泛化的基因或特化的神經網絡中。

　　在表現形式上，我們可以將其分為兩種，一種是進化而來的先天結構，一種是學習探索的后天結構，兩者都包含了對語言，符號，圖像，空間等基本信息結構的理解能力，并進一步衍生出對不同領域知識的學習，也就是構建具體事物模型的能力，這個能力，我們給他定義的名字——“元學習”。

　　元，意為萬物之始，宇宙之源，是一切機制的底層核心，而學習是掌握一項技能，了解一個事物的過程，元學習賦予人類充分利用不同領域的本源知識，來指導新事物建模的能力，對元學習能力的掌握，也就是“學會學習”，就是這樣一個井然有序的元學習系統，最終才造就了在各種自然的或者人造事物面前游刃有余的個體。

　　如何識別一只狗?假設我們從未認識狗，要從現有數據中學習和識別一只狗，該怎么做呢，首先在看到狗的圖片的瞬間，我們的視覺神經會將視網膜信息編碼成為可被傳遞的生物電信號，信號傳遞到我們的大腦中負責圖像處理的部分，視覺皮層，并解構為一個個特征集，比如輪廓，胡須，在進一步轉化為更抽象的底層信息，經過大腦更深層次的決策，最終與現實概念關聯，識別包成為概念采樣，而所看的圖片稱為數據采樣。對一個具體的任務采樣來說，通過數據采集的信息壓縮和提取，我們學習到了特征x到狗y間的映射關系fdog，在元學習框架下，神經網絡所學習到的，在特征與概念間建立聯系的能力，被稱作通用底層模型F(X)，可以幫助我們在從未見過的任務f中迅速找到解決方案fnew，而我們對于fdog的掌握是具體的知識，對識別其他物種的幫助有限，因為每類實物的特征都會有差異，但從信息編碼，信息轉化到大腦決策的這一系列過程，卻能復用到幾乎一切知識概念的建模上來。

　　通過識別狗的任務，我們不僅獲取了實體的經驗，更重要的是學習到了建模的過程，并重復激活這種抽象學習的能力，除了視覺識別，這種能力還可以被遷移到很多不同任務上來，比如記一個單詞，理解一組公式，單詞的特征集是字符，詞根，語法，公式則是符號，算子，關系，他們和識別貓狗的唯一區別在于，激活的神經元不同，但信息的表征形式卻大同小異。這就是我們多說的最底層的學習能力，簡言之，元學習改變一生，不只是學習具體的知識，而是學習學習的能力。

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