如果把人类搞科学研究、找规律的过程比作做饭,那图灵奖得主Jim Gray在2007年提出的“第四范式”,就是告诉我们:现在做饭不用先猜“放多少盐、煮多久”,而是让海量的“食材数据”自己告诉我们最好的做法。这个理论不仅重新定义了科学研究的方式,还直接启发了戴文渊创办第四范式公司,让AI从“实验室玩具”变成了帮企业找规律、做决策的实用工具。接下来我就用最接地气的话,把这个理论的来龙去脉、核心意思,还有它对现在的AI发展到底有啥影响,掰开揉碎了讲清楚。
一、先搞懂:啥是“范式”?其实就是“搞研究的套路”
首先得先弄明白“范式”这两个字到底啥意思,不然听“第四范式”肯定一头雾水。其实“范式”就是咱们解决问题、探索未知的固定套路和思路,就像咱们上班有“打工的套路”,做饭有“炒菜的套路”,人类搞科学研究,也有自己一步步迭代出来的“套路”。
Jim Gray作为计算机领域的大牛(拿过图灵奖,相当于计算机界的诺贝尔奖),一辈子都在研究数据和计算,他发现人类几千年来探索世界、搞科学研究的方式,其实就分了四个阶段,每个阶段的“套路”都不一样,他把这四个阶段叫做“四大科学研究范式”。而他重点提出的“第四范式”,就是当下最符合数据时代的新套路——简单说,就是以前靠人“猜规律、验规律”,现在靠数据“自己说规律、自己找规律”。
二、四大范式演变:从“用手试”到“让数据算”
咱们顺着时间线,把这四大范式一个个讲清楚,你就能明白第四范式到底新在哪、牛在哪了。这就像从“用柴火做饭”到“用智能电饭煲做饭”的升级,每一步都让“找规律”这件事更高效、更靠谱。
(一)第一范式:实验科学——靠手试,靠眼睛看
这是人类最原始的研究套路,核心就是**“动手做实验,亲眼观现象”**。咱们的老祖宗想知道“钻木能不能取火”,就真的拿木头钻来钻去;伽利略想知道“轻重物体下落速度一样吗”,就真的爬到比萨斜塔上往下扔铁球;咱们小时候玩放大镜,对着太阳烧纸,也是在做这种实验。
这种范式的特点就是“简单直接”,不用复杂的理论,就靠“试错”找规律。但缺点也特别明显:一是能研究的东西有限,比如你没法亲手去试“太阳内部是啥样的”;二是靠人的感官判断,容易出错,比如古人觉得“天圆地方”,就是因为眼睛看出去天好像是圆的、地好像是平的。
打个比方,这就像你第一次做西红柿炒鸡蛋,不知道放多少盐,就一勺一勺加,尝着咸淡合适了就记住“这次放了半勺盐”——完全靠手试、靠嘴尝,没有任何理论指导。
(二)第二范式:理论科学——靠脑子想,靠公式算
随着人类观察的现象越来越多,光靠实验试错已经不够了,于是就有了第二范式:“用数学公式和理论,总结普适的规律”。简单说,就是从很多次实验里,提炼出一个能通用的“公式”或“道理”。
比如牛顿看到苹果落地,不是只觉得“苹果会往下掉”,而是琢磨出了“万有引力定律”,用公式F=G\frac{m_1m_2}{r^2}告诉我们,任何两个物体之间都有引力,苹果落地、月亮绕着地球转,都是因为这个规律;爱因斯坦的相对论,用E=mc^2解释了质量和能量的关系,也是典型的理论科学。
这种范式的厉害之处,在于能“举一反三”。比如你知道了万有引力,就不用再去试“橘子会不会落地”“篮球会不会落地”,直接就能判断“所有东西都会往下掉”。但它也有短板:如果遇到特别复杂的问题,比如“天气预报”“股市涨跌”,根本没法用一个简单的公式概括,理论就会失效。
还是拿西红柿炒鸡蛋举例,这就像你做了十次之后,总结出“两个西红柿配三个鸡蛋、半勺盐、一勺糖,味道最好”,还把这个“配方”写下来——以后再做,就按这个配方来,不用再瞎试了。
(三)第三范式:计算科学——靠计算机模拟,代替手试
到了计算机出现之后,人类迎来了第三范式:“用计算机做模拟,解决没法实验的问题”。有些研究课题,要么实验成本太高,要么根本没法做实验,比如“核爆炸是什么原理”“台风会往哪走”“宇宙大爆炸初期是什么样的”,总不能真的去炸一次核弹、去台风眼里测数据吧?
这时候计算机就派上用场了。科学家先根据已有的理论,建立一个数学模型,然后把模型输入计算机,让计算机用算力去模拟过程、预测结果。比如气象预报就是这样,把大气运动的公式输进电脑,再输入温度、湿度、气压等数据,电脑就能算出未来几天的天气;车企设计新车时,用计算机模拟撞车实验,不用真的撞坏几十辆车,既省钱又安全。
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