“新兴计算革命”——一场演讲

上个星期我在学校做了一次演讲2010年新兴技术麻省理工学院的会议。我谈到了许多我最喜欢的话题,但都特别关注科技行业的未来。

新利app怎么样EmTech的Stephen Wolfram说

以下是谈话记录:

正在兴起的计算革命

当我们回顾科技的历史时,我想我们会看到20世纪最伟大的革命是计算概念的到来。

在今天的这些年里,我认为我们看到了另一种情况:第二次革命的出现,这是由计算的概念带来的。

我今天想在这里谈的就是这些革命。

不用说,我也参与其中了。对我来说,这真的是一个30年的旅程,直到我们今天,慢慢地理解什么是可能的。

嗯,在我身后,我有一个这样的成果-沃尔夫拉姆|阿尔法

我想谈谈这一点,以及它使基于知识的计算成为可能的想法。

世界上有很多知识。大量系统收集的数据。许多方法、模型、算法和专业知识已经建立起来。

从我还是个孩子的时候起,我就一直想知道我们是否能以某种方式使所有这些都可以计算。我们是否可以建造一些有点像旧科幻小说中的电脑。

这样我们就可以走到一台机器前,立即能够回答任何可以根据我们文明积累的知识来回答的问题。

这是一个雄心勃勃的目标。当我40年前第一次想到这一点时,它似乎离我很远。

但从那以后,每隔十年左右我就会回到这个话题上。最后,在过去十年的早些时候,我开始认为,实际上尝试建造这样的东西可能并不疯狂。

有几件事使这成为可能。

对我来说,尤其是两件我做了近30年的事情。

第一个是数学软件

很久以前,我是一个物理学家,需要计算各种各样的东西。那时,我不得不使用一些奇怪的手工和随机不同的计算机系统的组合来完成工作。

在某个时候,我决定,真的应该有可能建立一个统一的,集成的,系统来自动化所有我想做的事情。

我思考建立这样一个系统的方式有点像我思考物理学的方式。

找出你现在想要做的计算的基本组成部分,然后看看如何从中构建。

主要的技术思想是所谓的“符号编程”,即任何形式的计算结构或操作都可以以一种非常统一的方式表示,即符号表达式。

从这个想法开始,我们建造了数学软件. 基本上只是系统地实现每一种方法,每一种算法,这些方法,每一种算法,都可以被转换成纯计算的形式,并且发明了许多新的方法。

把一切都设置成自动化,这样人类就可以说该做什么,然后所有关于如何做的事情都由计算机来完成。

在过去的几十年里,数学软件已经成为几乎所有行业高端研发的首选工具。

起初是面向数学的东西,但现在几乎所有涉及计算、分析、可视化或表示任何复杂知识的东西。

好吧,那么,用数学软件我有一种方法可以计算任何形式的东西。

但是,把世界上的知识转换成这种可计算的形式需要什么呢?

有一段时间,它似乎太大,太令人生畏。

但实际上,除了建筑,数学软件我一直在吸毒数学软件

我把它看得有点像我的伽利略望远镜。但不是指向天文宇宙,而是指向计算宇宙。

通常,当我们有计算机程序时,它们是一种复杂的东西,我们一步一步地建立起来,以执行我们想要的特定任务。

但我30年前第一次问的问题是:所有可能的程序看起来像什么?

假设我们从最简单的程序开始。只是列举的可能性。

这里有一些例子。这些被称为细胞自动机。

元胞自动机

每一个都有一个稍微不同的程序。按一定的顺序。

但结果就像一个动物园。很多不同的事情正在发生。

有时行为非常简单——比如下面的程序。

但这里有一个重大发现:这并不总是正确的。

在可能的程序的计算宇宙中,很容易找到非常简单的规则可以自发地产生巨大复杂性的情况。

这是我最喜欢的例子,因为这是我发现的第一个例子。这就是“30条规则”。

30规则

这个发现逐渐改变了我的整个世界观,并引导我创造了一个大的新科学

例如,我认为,我们在这里看到的是大自然似乎拥有的一个大秘密的核心,它让我们可以毫不费力地创造出如此复杂的东西。

围绕着这一切的新科学正在引导一些令人兴奋的新方向,在模拟自然,在理解生物医学的基本问题,甚至在发现物理学的基本理论方面。

但它也引领了一些令人兴奋的技术方向。

你看,通常当你创建程序时,你是一步一步来的。因为这似乎是得到一个真正能做有趣事情的程序的唯一方法。

但我们从NKS这门新型科学中学到的是,这是不正确的。

在计算世界里,到处都是做非常有趣事情的程序。

我现在展示的是一个很棒的随机生成器。还有一些我们知道的做各种事情的生物,从图像分析到网络路由到语言学再到功能评估。

这有点像物质世界。你走出去,发现各种各样的东西。是铁磁的,或者超导的,或者别的什么。

然后你发现其实你可以利用这些东西来制造科技。

在过去十年左右的时间里,我们一直在以一种加速的速度在计算领域中这样做。

创建程序和算法不是一步一步地,而是通过“挖掘”计算宇宙。

这将是一件大事。

事实上,我的猜想是,在50年内,各种各样的技术将会以这种方式被创造出来,比所有形式的传统工程加起来还要多。

当然,经济的变化。

制作原创的、定制的东西变得便宜了。大规模定制。

随时随地进行有效的动态发现成为可能。

无论是算法药物,还是新型交易系统,等等。

但让我们回到可计算的知识上来。

你看,研究NKS真的改变了我对事物的看法。

我意识到,尽管世界上所有的知识看起来都非常混乱和复杂,但实际上可以有可管理的简单规则——一个可管理的简单框架来处理它。

这是NKS的新范例,让我觉得也许建立一个完整的系统,让世界上的知识可以计算,并不是那么疯狂。

现在,即使有这样的想法,通常也很难实际执行。

但我当时的处境很特殊。

我们公司Wolfram Research作为一家紧密控股的私营企业,已经实现了20多年的盈利增长。

在公司内部,我从各个领域网罗了一批杰出的精英。

那时我们的规模还很小——只有500人左右——我们非常习惯于做非常有创意的事情。以前只是在我们需要的时候发明一些大玩意儿。

所以数学软件作为一种实现语言和部署平台,NKS作为一种范例,我们的公司作为一种环境,我们有一种完美的风暴,需要什么来开始一个看似疯狂的项目,使世界的知识可计算。

嗯,在去年中期,我们发布了我们对世界所做的一切。沃尔夫拉姆|阿尔法

让它继续它的工作吧。

看到发生了什么真的很令人满意。

每天有成千上万的人使用它。真正民主化的知识。

你看,我们的目标是获取所有领域的专家级知识,并使其可计算。所以任何人都可以走到系统前,问一个他们可能会问人类专家的问题。然后自动得到响应。

那么它是如何工作的呢?里面有什么?

它不像搜索引擎。你看,搜索引擎把你输入的单词作为输入,然后试着将它们与网络上存在的页面相匹配,然后给你到这些页面的链接。

但是我们在Wolfram|Alpha中所做的是不同的。我们试图计算问题的答案。

我们会根据你提出的特定问题,利用内置的可计算知识,计算出特定问题的自定义答案——不管之前是否有人问过这个问题。

那么这其中涉及到什么呢?

首先,我们必须收集关于这个世界的所有数据。成千上万的域。海量的实时消息。等等。

我们必须整理这些数据。使它可计算的。

仅仅有原始数据是不够的——即使它非常清晰。你必须理解它,把它和其他东西联系起来,看看如何用它来计算。

我们已经为这类策展建立了一整套渠道。自动分析的混合数学软件和人类专家一起,如果你真的想得到正确的答案,你总是需要人类专家。

我们认为,实际上获取原始数据大约是我们必须做的事情的5%;另外95%是整个整理过程,以使数据具有可计算性。

没有灵丹妙药。如果你真的想要可靠的、可计算的数据,每一块都必须经过验证。你不能使用自然语言处理,你自豪地有85%的成功。因为你不知道哪15%没起作用。最后,唯一要做的就是有干净的原始资料,然后真正地经过适当的管理过程。

那好吧。在Wolfram | Alpha中,我们积累、关联和验证了来自更多领域的数据,这是前所未有的。

随着我们拥有更多的域名,我们就越来越容易进一步发展。

但是一旦你有了数据,你会怎么处理它呢?

事实证明,人们想问的问题中只有相当少的涉及到查阅数据。

通常,人们希望使用这些数据,然后从中计算出答案。

在过去的几百年里,很多方法,模型和算法都被发明出来了。

所以Wolfram|Alpha项目的另一部分就是实现所有这些。

乍一看,这似乎是一个荒谬的不可能完成的任务。但是我们有数学软件.所以我们需要的原材料都有了。现在只是工作。

Wolfram|Alpha现在大约有1000万行数学软件代码。

数学软件是一种非常简洁的语言。可能是最简洁的常用计算机语言。因此,这可能相当于一种低级语言的3000万或5000万行。

所以它很大。但在所有这些代码中,我们现在已经捕捉到了我们的文明知道如何计算的所有东西的非常广泛的范围。

所以,好的。我们有数据。事实我们可以用它来计算。

但是我们应该如何与之互动呢?

嗯,不同范围的系统需要不同的机制。

你知道,如果你只有一些选择做什么,使用菜单。再多一些选择,给人们一张表格来填写。

然后,当人们开始使用脚本语言或完整的计算机语言时,就会有一个巨大的飞跃——当人们真正开始编写程序时。

但当事情变得非常大的时候,就连它也崩溃了。

在试图与世界上所有的知识进行交互的过程中,一种正式的计算机语言将会过于庞大。太复杂了,我们人类无法学习或记住。

真正让人类与系统互动的唯一选择是使用我们自己的人类,自然语言。

这就产生了一个巨大的算法问题。我们如何理解那些随机出现的人类话语?

嗯,特别是使用NKS的想法,我认为我们在这方面取得了一些相当大的实际突破。

我根本不确定这是否可能。但是慢慢地,通过使用新的算法,通过大微粒和观察用户无数的实际查询,我们能够越来越多地理解人类输入Wolfram | Alpha的奇怪自然语言。

实际上,这些天我们通常运行在93%的成功率:93%的时间,一个查询可以成功地解释和转换从模糊的人类自然语言到我们精确的内部符号语言。

好吧,好吧。所以如果我们理解了这个问题,我们通常可以计算出各种各样的东西来回答它。

因此,最后一步是自动计算如何生成最好的“报告”以发送回用户。

应该展示什么?事情应该如何最优地可视化?最好的信息层次是什么?

这是一个很大的领域,我们已经开发了各种各样的新算法和启发式——例如,整个计算美学领域。

我们有这些技术。但好消息是数学软件让我们真的将它部署在一个非常大规模的生产环境中,这样我们就可以让Wolfram|Alpha网站为全世界稳健地运行,并提供计算知识。

你知道,不仅仅从智力和技术的角度,而且从管理和创新的角度来看,Wolfram | Alpha是一个有趣的项目。

我是一个做大型项目的人。但Wolfram | Alpha是迄今为止我处理过的最复杂的项目。更多活动部件。涉及更多不同的专业领域。

看着所有这些东西在我们公司内部成长和组织起来是一件很有趣的事情。各种奇怪的新职位头衔:“语言管理员”、“扫描设计分析师”、“可计算内容管理员”、“领域专家协调员”等等。

看到一种新技术问世总是很有趣的。这就是现在的情况。

但是好的。所以我们有这个网站,很多人用它来做很多事情。

但这只是冰山一角。

在接下来的一段时间里——特别是当我们逐渐了解到什么是可能的——越来越多的冰山将变得可见。

有移动版本。有一个API,供计算机和人类与Wolfram | Alpha交互。

有很多方法可以在电子书中获得可计算的知识。我们最近发布了一个小部件生成器,这使得使用Wolfram | Alpha获取一个定制小部件来计算一个特定的东西,并将其部署到网站上变得非常简单,等等。

Wolfram|Alpha也进入了技术领域,比如微软的必应和苹果的Siri。而且还会有很多很多。

但总的来说,Wolfram | Alpha正在引入一种新的计算:基于知识的计算。

在过去,人们希望从头开始编写程序,从原始的计算原语开始。

但是使用Wolfram|Alpha的想法是从世界的知识开始,然后从那里构建。

它让所有的事情突然变得容易,所有的新事物突然成为可能。

你知道,Wolfram | Alpha出现的一个大领域是企业。拥有各种数据和各种内部知识的大公司和其他组织。他们真的想让电脑变得可计算。

我们正在逐步研究如何让事情变得更自动化。但我们已经能够用企业数据做一些令人印象深刻的事情。利用Wolfram|Alpha的经验,将公司内部数据与我们现有的所有知识相结合,等等。

你知道,当我看到数据变得可计算的过程时,它让我想起了从纸张到数字的转变。曾经有一段时间,纸面数据已经足够了。但所有这些都让人们不得不把它数字化。很快,不可计算的数据就会像今天的纸面数据一样被遗弃。

所以,我认为基于知识的计算将会变得无处不在,就像网络、搜索等等所做的那样。所有那些让电脑回答问题的科幻场景都将会发生。

但还会有更多。

那么,我们能用我们组装的技术堆栈做些什么呢?

嗯,有一件事。

现在,我们大多认为计算机是从静态输出的计算中输出的。

但是从我们做的计算中数学软件在过去20多年中,我们很快将推出我们称之为CDF的可计算文档格式。

它可以让人们从计算中产生动态的交互输出。并且可以轻松地在任何文档中嵌入动态交互。

在我们的网站上大约有6000个这种技术的例子示威活动网站。

示威活动

很快Wolfram|Alpha也将能够生产CDF。有效地生成动态报告。

嗯,我认为CDF对于所有类型的出版来说都是非常有趣的,首先是技术出版。事实上,作为一个试点例子,有一本微积分教科书正在使用CDF技术发布。

但这也是未来人们期望如何消费各种结构化信息的一部分。

这是一种经济可行的方法,让各地都有交互性,真正利用我们现在在电脑上而不是在纸上阅读的事实。

事实上,我们最近又参与了一项出版冒险。

如果你看苹果的iPad广告,你可能会看到这样的东西:

联系媒体

这是动态电子书的一部分,我们的衍生产品,联系媒体,已创建。

这是另一件有趣的事数学软件应用程序。使用数学软件管理所有这些数字资产,进行图像处理,并制作最终部署到iPad上的结构。

Touch Press将会做大量的电子图书交易。利用Wolfram|Alpha作为知识来源。

还有CDF。

嗯,好的。但还有更多。

比较Wolfram | Alpha和数学软件

数学软件我们有这种精确的语言——这种精确的计算方式——你可以用它来建造潜在的巨大物体。在Wolfram|Alpha中,我们有这个非常广泛的,有点随便指定东西的方式。

把他们聚在一起会发生什么?

嗯,这很有趣。

你可以开始和我说话了数学软件确切地说,不是母语。但用简单的英语来说。

让it了解如何将您可能对他人说的话转化为它能够理解和处理的精确规范。

你可以做一些简单的计算。但你也可以在编程时这样做。

你可以用简单的英语。然后使用Wolfram | Alpha的技术创建一个精确的程序,该程序符合您的要求。

这很令人兴奋。因为现在编程必须是一种专家活动。你必须懂得计算机的语言才能做到这一点。

但是通过Wolfram|Alpha方法,我们正在打破这个障碍。如果你作为一个人类可以用简单的自然语言描述你想要做什么,那么我们就可以自动为你创建一个程序来完成它。

今年秋天晚些时候,我们将推出此功能的第一个版本。它将在未来几年内增长。但我认为这种自由形式的编程确实会改变人们使用计算机的方式。

你可以开始用简单的英语来指定一个程序。

但如果你只知道你想要实现的总体目标,而不知道如何实现呢?

好吧,我们是这么想的。你可以尝试使用NKS。您可以尝试通过自动搜索计算空间来找到适合的程序来实现您的目标。

自动实时发现。

几年前,我们在一个艺术领域就这么做了:我们创造了音调的网站。它从计算世界中提取音乐作品。这在人类作曲家中非常流行。

音调

在视觉和机械领域也做了类似的事情。正如我之前提到的,我们在创建算法时使用了很多自动的算法发现数学软件Wolfram | Alpha。

总的来说,要使这项工作成功还有一段距离。也许它需要更快的计算机等等才能真正实用。但我认为这是未来计算机的重要组成部分。

嗯,我应该很快就结束了。

在我们的公司,我们试图维护一种技术开发项目的组合,从那些我们可以在每周的代码中为Wolfram|Alpha交付结果的项目,到那些可能已经过去十年的项目。

使用NKS有点可怕:我可以看到潜在的应用,无论是纳米技术,还是生物医学,或者其他什么。但我担心这就像说17世纪有微积分和牛顿定律,然后马上成立一家卫星发射公司。

人们必须选择正确的世纪,正确的十年,才能开始应用这些思想。

对于可计算的知识来说,那个十年就是这个十年。对于其他事情,它是更远的。

但我的方法是观察,看什么时候事情开始准备好了。但总是要构建工具和平台,以便在每个阶段都能做出非常实用的东西。

你知道,我们现在的处境很有趣。你会看到所有这些公司都有5个员工在网上创造东西。有人会想:“令人惊讶的是,任何重要的大事都能由5个人完成。”当然,有时候是不行的。但有时确实如此。

可能的原因是,现在存在的用于web开发等的工具足够好,可以在非常高的平台上构建。

嗯,我们也处于这种情况。虽然了解它的人要少得多。具有数学软件通过Wolfram|Alpha和基于知识的计算、NKS,以及未来的CDF,我们已经有了很多平台。

在那里可以相对容易地建造令人惊叹的东西。

我总是想把基础研究推进下去。在现代社会很难知道如何做到这一点。大学的建立似乎并不是为了进行必要的创新。

他们被大约半个世纪前的建筑结构束缚住了。

我们已经在一些新的教育方法上取得了成功,我们正在考虑推出一种相当广泛的新方法。

但是,当涉及到公司,以及创造产品和东西时,我们的处境相当不妙。

我们有这些平台,我们可以用它们做很多事情。现在我们必须想出如何围绕它们构建业务。

我们试图发展一种内部-外部的创业结构一种商业结构研发。我们来看看会怎样。

我对我们过去近25年的创新记录感到非常自豪。

但最令人兴奋的事情是看到所有这些智力和技术方向走到一起。

我们已经看到了计算机革命的第一阶段。现在我们看到了计算对未来的真正意义。无论是可计算的知识。或可计算的文档。或者在计算领域中的自动发现。

这些将成为21世纪技术的主题。这不仅是计算的未来,也是我们技术世界的未来。

非常感谢。

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