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原理
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用通俗的话讲清 AI 怎么工作：从人工神经元到 Transformer、预训练和推理模型。
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人工神经网络人工神经网络是由许多简单相连单元组成的计算系统，其行为由连接权重决定。它的源头是1943年的神经元模型，带学习能力的版本则始于1958年罗森布拉特的感知机。玻尔兹曼机玻尔兹曼机是一种用全局能量给每种网络配置打分、并用随机学习算法训练的神经网络。它由杰弗里·辛顿与特里·塞诺夫斯基提出，把能量模型带进了认知科学与机器学习。卷积神经网络卷积神经网络让同一组小型图案探测器扫过整张图像，因此无论特征出现在哪里都能被找到。它在1989年用反向传播训练，1998年以LeNet-5的形式成熟，如今已是计算机视觉的标准方法。主题模型主题模型把文档表示为主题的混合，用潜在主题为文本集合提供紧凑的统计描述；2003 年的 Latent Dirichlet Allocation 论文将这一思想形式化为分层贝叶斯模型。深度神经网络声学建模深度神经网络声学建模用多层网络把语音映射为音素等单元。2010 年 NIPS 论文用深度信念网络与均值-协方差 RBM 提取语音特征，在 TIMIT 上取得 20.5% 音素错误率。变分自编码器变分自编码器是一种生成模型：编码器把输入映射为隐空间上的分布，解码器从采样结果重建输入，训练时最大化数据似然的下界。生成对抗网络生成对抗网络让一个生成器和一个判别器在零和博弈中相互竞争，生成器因此学会模仿训练数据的分布；2014 年由 Ian Goodfellow 等人提出，此后衍生出一系列图像生成架构。深度伪造深度伪造（deepfake）指用人工智能生成或修改的图像、视频和音频，属于合成媒体。「深度伪造」由「深度学习」与「假」组合而成，2017 年末出现后成为这类内容的通称。扩散模型扩散模型（diffusion models）学习逆转逐步加噪的过程，从噪声出发逐步去噪以生成图像。潜在扩散（latent diffusion）是 Stable Diffusion 的基础。思维链与推理模型思维链是让语言模型在回答前先写出中间推理过程的方法。推理模型在此基础上，用强化学习训练模型在回复前进行较长的内部思考，是近年大语言模型的重要方向。文本水印（Watermarking）文本水印是在语言模型生成的文字里嵌入一种人看不见、但程序能从一小段词元中检测出来的信号，用来判断一段文本是否出自某个模型。测试时计算（Test-time compute）测试时计算指模型答题时额外投入的算力，而非训练阶段已固化在参数中的算力。Snell 等人 2024 年 8 月的研究表明，按题目难度分配这份算力，能让小模型在同等总计算量下胜过大得多的模型。计算机使用（Computer use）计算机使用（computer use）是 Anthropic 在 2024 年 10 月开放公开测试的一项能力，让模型像人一样看屏幕、移动光标、点击和打字，从而操作原本为人设计的普通软件。无监督学习无监督学习让算法在没有标签的数据上自行找出结构，如聚类、降维与生成建模。从伊辛模型、玻尔兹曼机到变分自编码器，它是聚类工具与神经生成模型背后的框架。提示工程（Prompt engineering）提示工程是设计输入文本、引导生成式人工智能产出目标结果的实践。统一的术语和思维链提示等技术，让提示方法更容易描述、比较和复现。合成数据（Synthetic data）合成数据是由模型生成、而非从人或从网上收集的训练材料。phi-1 的实验显示，混入模型生成的「教科书」后，一个小规模代码模型也能在代码基准上取得不错的成绩，说明数据质量本身影响能力。多模态模型（Multimodal models）多模态模型在同一个模型里处理不止一种输入或输出，例如图像和文本。CLIP 与 Flamingo 这两项工作展示了这类模型怎样训练出来，又怎样靠文字提示迁移到新任务。工具调用（Tool calling）工具调用让语言模型把算术、查找资料这样的子任务交给外部程序，再把返回结果写进回答。2023 年的 Toolformer 展示了模型可以自己学会何时调用、如何调用工具。规划（Planning）规划（planning）是 AI 智能体（agent）把目标拆成中间步骤、决定下一步行动，并根据结果调整方案的过程，而不是一次给出答案。[^1][^2]奖励黑客（Reward hacking）奖励黑客指优化一个不完美的代理奖励函数，结果在真正的奖励函数下表现反而变差。它是目标写偏、而非优化器出错时的典型失效模式。