夏乙 问耕 发自 凹非寺
量子位 出品 | 公众号 QbitAI
谁能想到，NIPS这种顶会都能风波乍起。
Ali Rahimi（阿里·拉希米），因为2007年发表的一篇论文，获得今年的“Test of Time”最具时间价值大奖。当然，阿里作为最佳论文作者理所应当的登台演讲。
起初，这个演讲主要介绍之前的研究成果。阿里说从很多方面来讲，我们的状况都比10年前好多了。在技术上，取得了很大的进步，街上跑着自动驾驶汽车，人工智能可以干很多事情……基于机器学习技术，能产生出几十亿美元的公司。
后来，火药味逐渐浓烈起来，阿里朝着整个深度学习界开了一枪，他说：
但某些方面更糟糕了。
空气中飘荡着一种自鸣得意的感觉，我们会说“人工智能是新的电力”。（安德鲁老师最爱的说法）
我想换个比方：机器学习已经成了炼金术。
炼金术挺好的，炼金术没毛病，它自有它的地位，炼金术“管用”。
炼金术带来了冶金、纺织、现代玻璃制造工艺、医疗等等领域的发明。但同时，炼金术还相信水蛭能治病，廉价金属能变成金子。
从当年的炼金术到现在的物理、化学，到我们现在对宇宙的认识，科学家们要消解掉2000年的炼金术理论。
如果你要做个照片分享系统，用“炼金术”就行。但我们现在所做的远远超出了这个范围，我们所做的系统用在医疗领域，用在社交媒体上，甚至能影响大选。
我希望我所生活的世界里，这些系统都建立在严格、周密、可验证的知识之上，而不是基于“炼金术”。
我有点怀念十年前NIPS上质疑各种想法够不够严谨的“学术警察”，希望他们回来。
（不关心技术细节的可以跳过下面的例子）
举个例子，不知道你有没有经历过这样的情况：从零开始搭建、训练了一个神经网络，然后发现它不管用的时候，总觉得是自己的错。这种状况我大约每三个月就要经历一次，我想说，这不是你的错，是梯度下降的错。
比如说这个最简单的深度神经网络，两层线性网络：
左边是我的模型，右边是损失函数，底下是不同参数设置下梯度下降的过程。有时候loss一开始下降得很快，后来就不动了。你可能会觉得遇到了局部最小值，或者鞍点，loss和0相差还很远。
换一个下降的方向，很快就能优化到最低。
你可能会觉得这个例子不自然，或者说梯度下降在更大的神经网络上表现得不错，我的回答是：第一，很多人都被梯度下降坑过；第二，我们把自己的工具用在简单的例子上，从中学习知识，然后应用到更复杂的场景，这正符合我们建立知识的方式。
梯度下降带来的痛苦是真实存在的。
上个月，我的朋友Boris给我发了封邮件：
周五，另一个组有人改动了TensorFlow内部的默认舍入模式，从“舍到0”改成了“四舍五入到偶数”。
我们的训练就崩溃了，误差从＜25%飙升到了~99.97%。
这样的邮件我收到过不少，网上也有人在讨论类似的问题。
会发生这种情况，是因为我们把脆弱的优化技巧用到了我们不理解的loss上， 我们的解决方案在本来就已经很神秘的技术上增加了更多神秘性。
Batchnorm是加速梯度下降的一种方法，把Batchnorm插入到深度神经网络的层中，梯度下降的速度就会更快。
我不排斥使用一些自己不懂的技术，比如说我是坐飞机来的，并不完全清楚它的工作原理，但知道有整个航空界都在研究这项技术就很安心了。
而对于Batchnorm的工作原理，我们只知道它的功能是“reducing internal covariate shift”。
可是为什么这样就能加速梯度下降了？有没有相关的理论或者实验？你甚至都不清楚internal covariate shift是什么，就不想要一个定义吗？
Batchnorm已经成了构建深度神经网络的一个基础工具，但我们对它几乎一无所知。
想想过去一年里你为了刷竞赛榜单而做的实验、尝试的新技术；再想想过去一年里你为了解释奇怪现象、寻找其根源而做的努力。前者，我们做得很多，后者，我们应该再多做一些。简单的实验和理论是帮我们理解复杂系统的基础。
我们还有一件事可以做。现在，所有商用硬件上运行的成熟计算引擎都是梯度下降的变体，处理着数百亿的变量。
想象一下，如果我们有能在标准商用硬件上运行，处理数百亿变量线性解算器或者矩阵分解引擎，想象一下这样我们能做出多好的优化算法，用多好的模型来做实验，当然，这在数学上和系统上都很难，但这正是我们要解决的问题。
我对这个圈子有真挚的爱，这也是为什么我会站在这儿，号召大家更严格精确，别那么像炼金术师。
希望我们可以共同努力，将机器学习从“炼金术”变成“电力”。
完整演讲，参见下面这段视频：