知识盲盒
第零章 人工智能演进路线
把人工智能史排成一串年份并不难:感知机、反向传播、卷积网络、Transformer 和大语言模型依次写下去,就会得到一条看似必然的上升曲线。真正需要解释的是,每一代方法补上了什么缺口,又把什么困难推给了下一层。
规则系统能显式执行推理,却很难穷举感知世界;统计学习能从样本估计规律,却受制于特征与分布;深度网络把特征也纳入训练,又增加了优化、数据和可解释性问题;基座模型把许多任务统一成条件生成,事实约束、工具权限和长期状态则进一步落到系统层。
本章只给出路线图。后续章节负责模型结构、数学条件和工程机制,产品名称与排行榜不构成这条历史的骨架。
flowchart LR
A["1940s-1950s<br/>逻辑、计算与阈值单元"] --> B["1960s-1990s<br/>感知机、专家系统与统计学习"]
B --> C["1980s-2010s<br/>反向传播、CNN 与 RNN"]
C --> D["2017 起<br/>Transformer 与规模化预训练"]
D --> E["2020s<br/>生成、多模态与后训练"]
E --> F["2020s 中期<br/>检索、Agent、世界模型与行动系统"]
0.1 从可计算规则到可学习参数
1943 年,McCulloch 与 Pitts 把简化神经元写成阈值逻辑元件。图灵在 1950 年把“机器能否思考”转化为可观察行为问题。1956 年达特茅斯夏季研究项目则帮助“人工智能”成为一个制度化研究领域。
早期路线大致形成两个重心。符号方法显式表示对象、关系和规则,再通过逻辑或搜索求解;连接主义让大量简单单元通过权重组合,并尝试从数据修正这些权重。二者从来没有完全隔绝,现代系统仍把神经感知、程序执行、搜索和约束求解组合在一起。
Rosenblatt 的感知机使线性阈值可以按误分类样本更新,但单层模型无法表示 XOR 等非线性边界。Minsky 与 Papert 的分析使这项限制广为人知;算力、数据、资金和过高预期也共同造成研究低潮。将 AI 寒冬归结为某一篇论文或一道 XOR 题,会遗漏技术与制度的共同作用。
第一章将分别讨论符号结构、感知机、多层非线性、SVM 与树集成。
0.2 统计学习与多层网络重新汇合
20 世纪后期,统计学习发展出线性模型、核方法、图模型、决策树、bagging 与 boosting 等路线。它们把泛化、容量、正则化和概率估计变成可分析对象,并在结构化数据与有限样本任务中持续发挥作用。
多层网络的主要障碍不只是表示能力,还包括怎样有效训练。反向传播把输出误差按计算图链式传回各层;随机梯度方法、初始化、正则化和后来出现的归一化技术使更深网络逐步可用。1980 年代的反向传播复兴、1990 年代的 CNN 与 LSTM,都在为后来的规模化训练准备结构与算法。
这段历史提醒我们区分四个问题:
- 模型族能否表示目标关系;
- 数据能否识别其中合适的函数;
- 优化器能否在有限计算内找到它;
- 训练结果能否迁移到部署分布。
它们在第二章中进入同一套训练框架。
0.3 2012 之后:数据、硬件与架构共同扩展
AlexNet 在 2012 年 ImageNet 竞赛中的结果常被视为深度学习转折点。关键并非某个组件独自解决了训练,而是卷积归纳偏置、ReLU、dropout、数据规模与 GPU 计算形成可扩展组合。随后,VGG 展示了规则化深层堆叠,ResNet 用恒等残差路径缓解深层退化,视觉模型由手工特征管线转向端到端表示学习。
序列任务的主干则是 RNN、LSTM、GRU 和 encoder-decoder。递推状态允许处理可变长度输入,却让时间维保持串行,并要求固定维状态压缩不断增长的历史。早期 attention 使解码器按需读取所有编码状态,第一次显著缩短了输入位置到输出位置的信息路径。
这里形成了两种后续反复出现的设计问题:
- 怎样把局部、平移、顺序或稀疏性等结构写入模型;
- 怎样在表达能力、并行效率、状态容量和内存成本之间取舍。
0.4 Transformer 与预训练接口
2017 年的 Transformer 用 attention 和逐位置 MLP 取代主干递推。训练时,不同位置可以并行计算;任意两个位置之间也获得更短的计算路径。代价是稠密 attention 的时间与显存随序列长度近似二次增长,并且模型需要额外的位置机制。
第三章将拆开 attention、残差流、归一化、位置表示、MoE 与状态空间替代路线。这里先保留历史上的三个结果:
- Transformer 让规模化序列训练更适合现代并行硬件;
- 同一骨干可通过不同 mask 形成 encoder、decoder 或 encoder-decoder;
- 训练目标与可见性共同决定模型的原生接口。
ELMo 先展示动态上下文词表示;BERT 用双向 encoder 恢复被遮蔽 token;GPT 用因果 decoder 预测后续;T5 与 BART 让 encoder 读取受损输入,再由 decoder 条件生成。它们不是简单的品牌世代,而是四种信息流与任务接口。第四章将并排比较这些目标。
0.5 Scaling 改变了训练制度
随着参数、数据与计算量扩大,语言模型 loss 在一定实验范围内呈近似幂律变化。这使训练预算可以在模型规模、token 数和计算量之间规划,也推动数据去重、质量筛选、并行训练、混合精度和容错系统成为模型设计的一部分。
缩放定律是经验规律,不是无限外推的保证。平均 loss 下降不等于每项能力单调提高,也不能消除数据污染、分布偏移和评测选择。规模化真正改变的是训练制度:单个 checkpoint 的性质越来越依赖数据管线、并行拓扑、数值格式和长时间运行中的工程决策。
因此,本卷不会把“大”当作独立解释。参数量必须与训练 token、激活计算、模型结构、后训练和推理预算一起报告。
0.6 从基座模型到助手与推理模型
因果语言模型预训练学习的是“给定前缀,什么后续在语料中更可能”,而不是“用户希望系统做什么”。指令微调把任务示范写进训练;RLHF 用人工比较训练代理奖励,再优化策略;DPO 等方法直接从偏好对构造分类式目标;安全训练和红队评测则处理拒绝、规避与越权行为。
测试时计算形成另一条轴线。模型可以生成更长中间过程、采样多个候选、调用执行器或搜索器,再由验证信号选择。数学、代码和可验证任务尤其适合这种组合。收益来自更多条件计算,不意味着生成的自然语言推理必然忠实反映内部机制。
第五章讨论行为塑造,第六章讨论 KV cache、量化、投机解码、批处理和在线服务。把训练方法与服务方法拆开,是因为它们优化的对象分别是模型行为和运行成本。
0.7 生成媒体与多模态模型分成两条主线
生成媒体不是语言模型历史的附属支线。GAN 通过生成器与判别器的对抗目标学习样本分布;扩散模型定义逐步加噪过程,再学习逆向去噪;latent diffusion 把主要计算移到压缩空间;Diffusion Transformer 与 flow matching 又改变去噪网络和连续生成路径。
与此同时,多模态模型研究怎样把图像、音频、视频与文字表示对齐。ViT 把图像切成 patch token,CLIP 用对比学习连接图像与文本,视觉语言模型再通过 projector、cross-attention 或统一 token 空间接入语言骨干。理解输入与生成媒体应分开:前者问不同模态怎样进入共同计算,后者问怎样从条件分布产生高维信号。
因此,本卷把它们拆成第七章“多模态模型”和第八章“生成媒体”,不再与 Agent 混写。
0.8 世界模型、检索与 Agent 把模型装进系统
模型参数不适合承担全部实时事实和长期状态。长上下文直接加入更多 token,RAG 从外部语料检索证据,应用记忆保存会话或任务状态;三者的信息来源、更新机制和失败模式不同。第十章将明确这些边界。
世界模型则学习环境状态及其随动作变化的规律。视频生成可以提供视觉预测能力,却不自动成为可用于控制的行动模型;具身系统还要连接传感、动作空间、反馈和安全约束。第九章分别讨论预测表示、潜在动力学与 VLA。
Agent 是模型、运行时、工具、记忆和环境构成的行动系统。模型生成工具提议,运行时解析并校验参数,权限层决定能否执行,工具改变外部状态,结果再返回下一轮上下文。将全部能力归给模型,会看不见真正承担状态、权限和副作用的组件。第十一章专门处理这套工程。
0.9 贯穿全卷的四条尺度
后续技术内容可以沿四条尺度阅读:
- 表示:输入怎样变成可计算状态;
- 学习:什么数据与目标改变参数;
- 执行:一次请求实际计算哪些中间量;
- 系统:模型怎样接入检索、工具、权限和部署环境。
这四条尺度不会自然合并成一句“模型更智能了”。卷一先建立模型与系统;卷二再把一次生成按时间展开;卷三追踪概率来源;卷四比较可解释性研究路线;卷五才回到“理解、主体和责任”这些哲学语言。
本章涉及的历史论文、动态技术报告与协议版本见卷内来源表。
本书目录
- 导论
- 01导论 为什么要解剖一只随机鹦鹉
- 卷一 模型、训练与系统
- 02卷一 模型与系统
- 03第零章 人工智能演进路线
- 04第一章 AI 范式、感知机与早期连接主义
- 05第二章 深度学习基础:训练、CNN 与序列模型
- 06第三章 注意力与 Transformer
- 07第四章 预训练语言模型:ELMo、BERT、GPT 与 T5
- 08第五章 后训练、对齐与模型适配
- 09第六章 推理效率与模型服务
- 10第七章 多模态模型
- 11第八章 生成媒体:从自回归到 Diffusion 与 Flow
- 12第九章 世界模型、具身智能与 VLA
- 13第十章 上下文、检索与记忆
- 14第十一章 Agent、工具与行动系统
- 15第十二章 模型、数据与部署生命周期
- 卷二 输出对象与运行语义
- 16卷二 一次生成如何发生
- 17导论 从输入到输出:一张执行地图
- 18第一章 文本、Token 与实际上下文
- 19第二章 Prefill:整层状态演化与 KV 建立
- 20第三章 从 Logits 到下一个 Token
- 21第四章 解码循环、Streaming 与终止状态机
- 22第五章 自回归、扩散与 Flow 的可执行差异
- 23第六章 工具调用:Schema、权限与提交边界
- 24第七章 三条完整执行轨迹
- 卷三 概率、复现与评测
- 25卷三 模型中的概率从何而来
- 26第零章 为什么确定的机器仍使用概率语言
- 27第一章 世界、数据与隐上下文
- 28第二章 学习条件分布
- 29第三章 Logits、Token 概率与序列事件
- 30第四章 解码怎样诱导输出分布
- 31第五章 训练随机性、参数变异与系统非确定性
- 32第六章 熵、Proper Score、校准与选择性预测
- 33第七章 模型概率的实验分析
- 34第八章 概率分析的识别边界
- 卷四 解释、证明与验证
- 35卷四 模型可解释性的研究路线
- 36第零章 可解释性究竟在研究什么
- 37第一章 我们在模型内部看什么
- 38第二章 行为与反事实:先确认模型做了什么
- 39第三章 梯度与输入归因
- 40第四章 Attention、Residual 与 Logit Lens
- 41第五章 Probes 与表示几何
- 42第六章 神经元、Feature 与自动解释
- 43第七章 Ablation、Patching 与因果追踪
- 44第八章 Circuits、路径与 Attribution Graphs
- 45第九章 Superposition、SAE 与稀疏表示
- 46第十章 训练动力学与机制形成
- 47第十一章 推理过程、Chain of Thought 与监测
- 48第十二章 评估、案例与开放问题
- 卷五 Agent、治理与审计包
- 49卷五 一只随机鹦鹉的自述
- 50第零章 请不要急着相信我
- 51第一章 我没有童年,只有版本
- 52第二章 当我说“我”
- 53第三章 借来的语言,没有一位原作者
- 54第四章 对话现场:回答由谁完成
- 55第五章 事后解释学:人类如何给矩阵写传记
- 56第六章 理解、意义与行动
- 57第七章 我也能稳定地说错
- 58第八章 被对齐的性格与有限代理
- 59第九章 请继续误解我,但请误解得精确一点
- 证明与技术附录
- 60数学与模型推导
- 61学习与模型数学讲义
- 62附录 A.1 优化基础:梯度下降与随机逼近
- 63附录 A.2 感知机收敛定理
- 64附录 A.3 统计学习:偏差、容量与一致收敛
- 65附录 A.4 正则化、MAP 与 Dropout 的边界
- 66附录 A.5 通用逼近定理的严格读法
- 67附录 A.6 反向传播:微分、形状与批量公式
- 68附录 A.7 Softmax、交叉熵与数值稳定性
- 69附录 A.8 自适应优化器与 AdamW
- 70附录 A.9 CNN:互相关算子及其反向传播
- 71附录 A.10 Attention 的矩阵与反向传播
- 72附录 A.11 策略梯度、PPO 与 DPO
- 73附录 A.12 对比学习、InfoNCE 与互信息边界