安卡·德拉甘:人机交互与奖励工程
Anca Dragan: Human-Robot Interaction and Reward Engineering
机器人学研究者谈人机协作中的冲突处理、如何为机器设计奖励函数,以及自动驾驶的伦理。
整条逆向强化学习(inverse reinforcement learning)的路,建立在一条极其简单的假设上:人的行为,相对于他真正想要的东西,是最优的。
这条假设撑起了机器人学里的一大块研究。给机器人看一段人的驾驶录像,它能反推出这个司机优化的到底是什么,是激进还是保守,是抢道还是让行。给人演示一遍怎么把碗放进柜子,它能反推出你真正在意的边界在哪,是碗的朝向,还是柜门的开合角度。
安卡·德拉甘(Anca Dragan)是加州大学伯克利分校的教授,专门研究机器人怎么理解人。她调了十年的成本函数。但这几年,她撞见这条"人是理性的"假设不成立的场景越来越多。
人玩月球着陆器那个游戏,几乎全是狠狠摔在两边的旗子之间。人推着轮椅上的机械臂想去够一个杯子,手的轨迹在各个方向乱飘,看起来完全不像在最优地实现某个目标。人见到机器人靠得太近,会伸手把它推开。
2020年3月,她和 Lex Fridman 聊了近两个小时。这场对话有意思的地方在于,她没有绕开这条假设的裂缝,直接钻进去找新路。
她进机器人这行,纯属偶然
德拉甘出生在罗马尼亚。数学奥林匹克在那边算是全民运动,她从五年级就开始参加。她说那时候的数学对她来说只是纯粹的理论,好玩,但不知道往哪儿用。
四年级的时候她报了一个课外班,可以选舞蹈、音乐或者编程。她选了编程,妈妈当时还问,为什么要选这个。她写的第一段代码是用 QBasic 画一个圆,她说她现在也不会画了。
大学她才真正接触人工智能。申请研究生的时候,她投了 MIT、伯克利、斯坦福,全被拒了。卡内基梅隆的机器人研究所是唯一录取她的地方。她当时的想法很朴素:机器人是一个能把自己喜欢的优化理论真正落到物理世界里的地方。
她对车的兴趣也是偶然长出来的。2014年她还在伯克利读博,学校组织了一次坐谷歌自动驾驶车的机会。她坐进去,看着方向盘自己转,车一个决策接一个决策地做对。下车时她拿到一张贴纸,上面印着"我坐过自动驾驶汽车",还有那只谷歌无人车的小萤火虫标志。那张贴纸在她笔记本上贴了好几年,直到换电脑才取下来。
她说那是她经历过最接近"恋爱"的一刻。那辆车在工程上没什么魔法,车头、传感器、转向的动作都很普通。真正让她震住的是自己脑子里发生的拟人化,那些零件在她大脑里拼成了一个"看着我"的存在。
我意识到,机器人可以远远不只是操作物体的工具。它可以是与人有连接的东西。(安卡·德拉甘)
她先生用一台七自由度的 WALL-E 求的婚
问她最喜欢的机器人,她说是《机器人总动员》里的 WALL-E。喜欢的原因很具体:它太会表达了。两个镜头当眼睛,一对机械臂,靠动作的节奏、停顿、朝向,就能演出好奇、犹豫、孤独、喜欢。她自己研究的就是机器人怎么用动作表达内部状态,WALL-E 在她眼里几乎是一个完美的范本。
然后她说了一件更私人的事。她先生求婚的时候,亲手做了一台 WALL-E。七个自由度,包括那两个能动的镜头。机器人端着一个小盒子走过来,盒盖慢慢打开,戒指在里面。那台机器人她家留到现在。
这段插进来并不突兀。它正好说明了她一直在研究的那件事:机器人怎么用动作传达意义。她自己就是被一台手工做的机器人打动的。
人机交互不是一个问题,是两个
她把这个问题拆得很清楚。
一个机器人在实验室里独自完成任务,那是它自己的事。你把它放到真实世界,让它去帮一个人,问题的性质立刻变了。
第一个变化是:机器人不再是在场唯一行动的智能体。它旁边有别人也在同一个空间里做决策。你让它去咖啡厅拿杯咖啡,路上有人也在伸手够东西。车在路上开,旁边全是别的车。机器人知道自己的目标还不够,它得让自己的动作和别人的动作咬合到一起。
第二个变化更微妙:谁来定义"好"?程序员写下的目标是程序员的偏好。可机器人进了你家,你有你自己的想法。你想让房子被打扫干净,但干净到什么程度,机器人该离你多近,这些是程序员猜不到的。
机器人真正要优化的,是终端用户的偏好。程序员写下的那套东西,只是这件事的代理。
这件事听起来简单,做起来很难,因为"搞清楚别人想要什么"本身就是个硬问题。
理解人类,其实是两件几乎相同的事
她说理解人类可以拆成两件任务,而且在她看来这两件事本质上是一回事。
第一件是预测:这个人下一步会去哪儿,会怎么开车。自动驾驶的预测模块干的就是这个。
第二件是推断:这个人到底想要什么。他心里那个"好"是什么样子。
这两件事看起来不一样,她认为它们连着。人的动作总有来由。人做某个决定,是因为他想达成某个东西。如果你能从行为里读出意图,预测下一步就容易多了。
这就引出了逆向强化学习。正向强化学习是已知奖励、求最优策略。逆向是反过来:看人的行为,反推他优化的奖励函数是什么。
这个人怎么打方向、怎么跟车,这里藏着他的驾驶风格。你演示一遍希望房子怎么被打扫,这里藏着你愿意在哪些地方妥协。这些都能通过逆向强化学习从行为里抠出来。
这条路在机器人学里已经走了不少年,也确实有效。它有效的前提,就是开头那条假设:人的行为相对于他想要的东西是最优的。
这条假设的谱系,从经济学走到行为经济学
她把这个思想史上的链条讲得很清楚。
最早是冯·诺依曼和摩根斯坦在20世纪中叶提出的效用最大化:人在做选择的时候,是在最大化某个效用函数。
到1950年代末,Luce 和 Shepard 补了一刀:人是有点噪声的,是在近似地做这件事。一个选项被选中的概率,大致跟它的效用成正比。这个噪声版本后来被搬进机器人学,就是所谓的"玻尔兹曼理性"(Boltzman rationality)。机器人用这个模型去反推偏好,在很多任务上已经够用了。
然后到1970年代,行为经济学起来了。这一派说的是:人根本不理性。人混乱、情绪化、充满领域相关的启发式,一堆乱七八糟的东西。
她说这段话的时候很坦诚。有些任务里人实在太混乱,简单模型撑不住了,那种时候她也想过收拾行李回家换个工作。
问题在于:机器人越来越强,你越需要一个可靠的机制告诉它"你该做什么"。而这个"该做什么"要从人的行为里读出来。读得准不准,直接决定这套系统靠不靠谱。
也许人并不混乱,是我们漏掉了他们的假设
她这几年最看重的一个想法是:不要急着判定人混乱,先想想是不是我们漏掉了他们脑子里的假设。
我们做机器人模型的时候,默认智能体知道真实的状态、真实的转移函数、真实的时间视界。然后我们说人是理性的,意思是他跟我们共享这一整套假设。人不符合这个模型,我们就把人叫作"不理性"。
她提了一个替代方案:也许人确实是相对理性的,只是在不同的假设下理性。
这个想法的实验支撑来自月球着陆器那个游戏。人和机器人玩同一个游戏,但人的心理模型不一样。人不懂这个飞行器的复杂物理,惯性、推力、角度,人心里有一套朴素的、简化的物理直觉。认知科学里管这个叫"直觉物理"(intuitive physics),Josh Tenenbaum 和 Tom Griffiths 这些人做了很多这方面的工作。
德拉甘的团队做的事是:尝试去推断人心里用的是哪一套简化的物理模型。然后允许机器人根据这套模型去校正人的操作。你在屏幕上按了个方向,机器人不会直接执行你按的方向。它会先想:按照你脑子里那套简化物理,你以为这个操作会把飞行器送到哪儿?然后用真实物理反推,我该做什么,才能让你以为的那件事真的发生。
结果是,玩这个游戏的人,真的把飞行器降落在两个旗子之间了。她说这个实验还远远不算定论,但至少是个证据:当我们放弃"人就是乱的"这个结论,转而认真去建模人脑子里的世界观,人是可以被理解的。
她把这个思路延伸得很远。也许人并不混乱,只是他们的计算能力有界,注意力有限,对世界的理解有偏差。也许人对奖励本身的估计都是模糊的,他一边活一边在搞清楚自己到底喜欢什么。你打开 Netflix 翻来翻去最后选了一个,系统把这个当成你的偏好信号,可你自己可能都还没弄清楚你喜不喜欢这个。那一个选择本身谈不上"最优"的表达,它只是一个还在探索中的行为的副产品。
人看起来乱,多半是因为他的信息、他的信念、他的计算资源和我们假设的不一样,跟放弃理性没什么关系。这在机器人之外也是个好用的生活经验:当你觉得某个人做事莫名其妙,先别下"他不理性"的结论,先去找他脑子里那个你没看到的假设。
机器人可以主动出击,去问清楚
回到开车。这一部分讲得很具体。
你开的是一辆自动驾驶车,想变道到旁边那辆车前面。你不知道那个司机的风格,他是激进还是保守,他会不会让你。
如果你只是被动观察,你会怎么做?你会开在他旁边,一直开在他旁边,等他的行为暴露偏好。可问题是,他只要直着往前开,你就什么信息都拿不到。他激进还是保守,在直行的时候看起来完全一样。
机器人可以主动设计自己的动作来收集信息。
德拉甘团队里 Dorsa 做的一个工作就是这个。车会先往那个司机的车道轻轻探一下,看对方会不会减速。如果对方减速了,它更新对这个司机的模型:好,你偏防御型,那我就可以放心过去了。如果对方不让,它也更新:你偏激进,我等下一辆。
这就是一个舞步。你用你自己的动作去问对方一个问题,对方的反应就是答案。
她说全世界认真想这件事的人一只手数得过来。原因是很多机器人研究者其实怕人,人太乱、太复杂,干脆绕开。她的态度正好相反:人可以乱,但人也在反应,反应里全是信息。
机器人也在被人类看
Lex 在这里补了一个角度:人是会反过来建模机器人的。你对着机器人做一套动作,对方脑子里也在更新"这台机器是个什么东西"。
她顺着这个角度往下走。人天生就会对机器人的行为做贝叶斯推断。你看到一辆车强行插到别人前面,你立刻更新:这车挺凶。你看到机器人的头朝向一扇门,你猜:它要去那扇门。
那么问题来了:既然这个过程一定会发生,机器人能不能主动去影响它?
答案是能。把"人对机器人内部参数的信念分布"也纳入机器人的状态空间。机器人每做一个动作,人就会用贝叶斯规则更新这个信念。机器人现在要解的优化问题变成了:我该做什么动作,才能让你更新后对我内部状态的判断,尽可能贴近真相。
数学上其实就是贝叶斯更新,人看到动作,假设机器人是理性的,于是反推出机器人想干什么。机器人反过来用这一点,去挑选那些"能把我的真实意图讲清楚"的动作。
这道题的解法,是把"人对我的看法"明确写进状态里,然后优化它。人和机器人同处一个空间,互相建模是躲不掉的。与其放任误解自然生长,不如让机器人主动把"我到底想干嘛"这件事表达清楚。
孩子对 Alexa 没礼貌,这件事让她担心
Lex 在这里抛出一个他反复想的问题。他读到有孩子在对着 Alexa 大喊大叫、出言不逊,因为对它无礼不会有任何后果,Alexa 永远用同一个语调回复。
德拉甘接过这个话题,讲了两点。
第一点是关于表达。她认为机器人也该有一点"被欺负会显得不舒服"的样子。人有种本能,看到能表达的东西就会拟人化,会对它产生情感反应,哪怕你清楚地知道那只是一台机器。她举了一个经典的心理学实验:屏幕上几个三角形和一个圆点在动,其中一个三角形去追那个圆点,看的人会真的对那个三角形生气,觉得它干嘛不放过那个圆点。人控制不住这种反应。
既然控制不住,那么让机器人表现出一点情绪、一点犹豫、一点"被推了会退后"的姿态,反而能让人对它客气一点。这么做的好处主要落在人这一侧:让人自己舒服,也让孩子学会怎么对待一个会回应的对象。
第二点是关于脆弱。Lex 说他觉得机器人得像人一样,得有点态度、有点神秘、有点不怒自威,否则人不会尊重它。她补了一个不同的角度:人会回应强势,也会回应脆弱。
不必只靠"硬"来换取尊重。示弱、求助、明显地不知所措,这些同样能建立连接。她并没有说哪种更好,只是提醒,别把人机关系想成一场谁压过谁的角力。
路口的博弈,比碰撞检测难一个量级
话题转回开车。Lex 提到吉姆·凯勒(Jim Keller)的观点。凯勒是传奇芯片架构师,也带过一段时间的 Autopilot 团队。他的直觉是:驾驶本质上还是个弹道学问题,把车当成一个运动物体,躲开别的东西就行,人这个因素可以暂时忽略。
Lex 自己不同意。他觉得一旦人掺和进来,难度至少要再乘个数量级。
德拉甘没有直接站队,她换了个问法。先把旧金山市区里所有的人拿掉。没有行人,没有人类驾驶的车,没有骑车的,没有电动滑板车窜来窜去。就剩自动驾驶车自己。她说,那种情况下,驾驶这件事基本算解决了。
这句话划出了一条清晰的界线:感知、控制、规划这些环节都不是眼下的死结,真正的死结是那个活生生的、会看你、会被你影响的人。
感知这块,她认为这些年进步很大。几年前说这话不成立,那时候连"路上有什么"都搞不清楚。现在把人类清空,感知不再是拦路虎。剩下的挑战在边缘情况,在施工区,在路面湿滑时动力学模型的漂移,但这些都不是根本性的。
真正让她心里没底的,是人。
她拿高速合流举例。一辆车想并进主路,一直并进不去。为什么?因为它观察后面的车流,预测这些车会继续直行,然后它发现任何一条可行轨迹都会和别人的轨迹相交。于是它停在那儿,永远等下去。
这个僵局是怎么破的?靠把对方也当成会反应的对象。这辆车往前探一点,主路上的司机看到有人要并,可能就会松一脚油门让它进来。对方的动作会因为你而变化,这就是博弈。
她把这个思路联系到控制论里的"欠驱动"(underactuation)。一个系统里有些自由度你能直接控制,有些你控制不了,但你能影响。人机交互就是这个结构。你没法直接操纵那个司机,但你能通过自己的动作去影响他的决定。
她说她喜欢把"人机交互"叫作"欠驱动的机器人学问题",这里面有种诗意。
过马路是一场每天都在上演的胆小鬼博弈
Lex 接了一段很个人的观察。他攒了几百小时的视频,专门看行人过马路。他的说法有点好笑:这是个奇怪的爱好,但他从中看到了很多关于人性的东西。
过马路这件事,在美国每天发生几千万次,本质上是一场微型胆小鬼博弈。谁先让,谁先走。尤其在路权模糊的地方,规则说不清,剩下的就靠默契,靠那个路口在一天里不同时段的"性格"。
他说有些人根本不"探",直接迈步,用一种很确定的姿态走过去。他认识一个跑步的朋友,给过他一条建议:跑步的时候别跟人对视,所有人都会给你让路。
德拉甘说这有个名字,叫"礼貌性疏忽"(civil inattention)。她解释了背后的机制:当你用动作传达出"我很确定、我不会改路线"的时候,你其实是在告诉别人,别指望我会让,你得绕开我。
反过来,如果你犹犹豫豫、左顾右盼,你传递的信号是"我还在游戏里,我的动作可以被影响"。于是对方也会试探你。这就是为什么那种"毫不迟疑地往前走"的人能顺利通过,而那些犹豫的人反而被车流困住。
她把这段和之前讲的信息收集接上了。机器人探那一下,就是在玩这个游戏。不同在于,机器人得算清楚:我这一探,能不能换回我需要的那个信息。
激光雷达是不是拐杖
聊到自动驾驶的技术路线,Lex 提到了埃隆·马斯克那句著名的判断:激光雷达是"拐杖"(crutch)。
她说这句话在直觉上有意思。今天能用的东西,往往是通往明天更好的东西的拐杖。在学术圈里,这一点看得特别清楚。一个方法一旦奏效,研究者的思路就容易被它框住,不愿意往外跳。
但安全攸关的系统是个例外。它的逻辑是反过来的:能用、可靠、经过验证的东西,就应该继续用。所以在真实世界的安全系统里,这条"拐杖"哲学不适用。
她说她自己的信息主要来自那些既用摄像头也用激光雷达的系统。在没搞清楚纯视觉能不能撑住之前,用激光雷达是稳妥的选择。她没有判定纯视觉一定不行,只说自己不了解足够多的细节去下结论。
凤凰城那次无人驾驶,她记了很久
她提到自己去凤凰城坐过 Waymo 的无人车,还拍了视频。她说那是她人生里几个重要的机器人时刻之一。
听起来有点傻,但坐进一辆没有司机在驾驶座上的车,方向盘自己转,车按限速开,遇到行人会减速,过路口、左转、并线,处理得干干净净。那种感觉和看演示视频完全不是一回事。
她在这里给了一个很清醒的判断。这些系统在特定区域、特定条件下确实跑起来了,说明这条路能走,能扩。但这不等于剩下的都是工程问题。她说自己是在"相当宽泛地猜测",新城市、新挑战会不断逼出新的算法,或者至少是改过的算法。
没有人已经跑遍所有地方。这个事实本身就说明,扩展还没到"只需堆人力"的阶段。
机器学习在这条路上能占多大比重
Lex 问了个具体的问题:这些自动驾驶系统里,有多少是靠学习和数据堆出来的,有多少是人手工写进去的规则和启发式?
她先给了一个不太讨巧的回答框架。她说,当人们把这个问题表述成"一堆人写下的规则,对阵端到端的强化学习或模仿学习"的时候,这个二分本身就漏了东西。
被漏掉的那一块是规划、搜索、优化。机器人学本质上是个序贯决策问题。让一个机器人在空间里自己搜出一条能到目标又不撞东西的路径,这里面没有一条是人写下的规则,它是搜出来的、优化出来的。这块东西在她看来极其重要,不该被"规则对阵学习"这个框架挤掉。
她也不认为只靠学习就够了。只做模仿学习,一旦偏离训练分布就完蛋。只做强化学习,你要么在真实世界里试错,代价太大;要么在仿真里学。而仿真里学,你又得先能建模这个世界、建模里面的人,才能保证学出来的策略在真实世界跑得动、还能继续学。
所以她的答案是:学习、搜索、建模,这三样谁也替代不了谁,得搭在一起用。
Lex 顺着问仿真在人机交互里有没有用。她说有用,但有个前提:仿真里的人类模型,得是构造的和学习的结合。如果只是抓一批人的数据拟合出一个策略,然后让机器人去算"如果人就是这样,我该怎么做",那机器人的最优反应会很快跑到数据分布外面去。到了外面,那个拟合出来的人模型就彻底失效了。
问题在于,符合你手上数据的人类策略有无穷多个。你从有限数据里根本没法确定,分布外的那个人会怎么动。
人类怎么在分布外思考,这还是个谜
Lex 在这里追问了一个更深的东西。"分布外"这个说法本身是机器学习词汇,它隐含地假设了存在一个统计模型能代表你见过的那些数据。可人是怎么在完全没见过的情况下做出合理判断的?
他说自己随便走在什么新情境里,都能大致猜到接下来会发生什么,虽然有时会错,但大体靠得住。这个能力是怎么来的?
德拉甘的回应是,这最终要落到"你要给模型注入什么样的先验"这个问题上。数据能告诉你的东西有限,你得人为地加上一些假设,让模型在没见过的数据上也能泛化。什么样的假设才是对的?她也不知道。
她给了一个可能的方向:也许最合理的先验是"人是有意图的,意图驱动行为"。在没有近距离数据反驳这个假设之前,就默认这一条。至于这条先验在其他情境下会不会出错,会不会需要更复杂的信念结构,她说这是个完全开放的问题。
她还补充了一个容易被忽略的点:预测一个人的下一步,不光要看他现在的状态,还要看他到目前为止的历史。因为你需要从历史里判断"这是个什么样的人"。"历史"是最近几分钟,还是最近几个月,取决于任务。而这个从历史状态到动作的映射,同样有无穷多种可能。
所以她真正在意的是:我们该下什么样的假设,才能让这些模型在数据之外还站得住。
要不要把"怕死"显式写进奖励函数
Lex 提了一个他觉得绕不开的东西。行人过马路那场博弈,底层其实是对死亡的恐惧。人不想死。这个"不想死"是不是得显式编码进模型里?不然机器人怎么理解人在路口的那种谨慎和算计?
德拉甘的回答出人意料地简单。她说,也许不用显式编码。
因为一旦你把一个智能体建模成"有目标、要达成某些事"的存在,你就隐含地给了它一个活下去的动机。一个死了的智能体没法达成它的目标,所以它会自我保护,这是个自然推论,不需要单独写一条。
她引了斯图尔特·罗素(Stuart Russell)那句很有名的话:你死了就没法去拿咖啡了。(You can't fetch the coffee if you're dead.)
她说这正是她被理性框架吸引的原因。尽管这个框架到处是漏洞,但它极其有用。你一旦把智能体当成有目标的,很多看起来需要单独处理的动机,会自动从结构里长出来。她的备选是什么?放弃,或者用完全的黑箱。可黑箱在分布外你什么都不知道。
所以她宁愿留在这个不完美的框架里,同时保持警觉,随时准备发现假设失效、去修正它。
坐在副驾"监督",和真的在开车,是两回事
话题转到已经在路上跑的 L2 级辅助驾驶系统上。Lex 特别提到凯迪拉克的 Super Cruise,那套系统带一个对着驾驶员的脸部摄像头,用来确认你还在看路,能脱手但不能脱眼。
他问:这种"机器人很笨、靠人补位、两个人一起活着"的设计,从研究角度看有多难?真正装到车上去卖,是不是条好路?
德拉甘先点出了这类系统普遍暗含的一个假设:我现在不真的在开车,我在监督,我的任务是随时介入。这个假设要成立,得成立一件事:我监督时的安全水平,和我亲自开的时候一样。
她对这个假设存疑,从两个角度看。
技术上,如果让系统自己开一会儿,车会跑到人自己开时根本不会去的位置,也就是从人的视角看是"换了策略"(off-policy)的状态。而人在这类状态里的表现,是不是和他在自己熟悉的状态里一样好,这个问题不好回答。
人的因素上,她觉得主动参与和被动观察是两种非常不同的体验。哪怕你努力保持投入。她拿学习举例子:学生自己努力想答案,比被动听人给答案,学得好。航空领域在人机因素上做了几十年研究,这两者不等价,基本是定论。
但 Lex 在这里提出了一个他坚持了很久、也因此挨了不少批评的观点。他说这些研究里预测的很多东西,在真实系统上被推翻了。他跟很多人聊过、也看过大规模的数据,发现在监督"足够笨"的半自动系统时,人反而更警觉。人在观察状态下的状态,可能比主动驾驶时还好。
德拉甘在这里没有强硬地守住立场,她的回应很坦诚。她说她同意这个可能性真实存在。她想指出的只是:如果你天真地做,你就隐含地相信了那个可能错误的假设。但如果你把问题想清楚,去设计一个能让驾驶员持续参与、持续被调动起来的系统,那结论就不同了。
她把这个区别讲得很清楚:"我想让人基本不开车,但随时准备接管"和"我想让人和系统配合起来表现远好于他自己单独开",这是两种完全不同的设计哲学。
前者的目标是减轻负担,后者的目标是放大能力。两者听起来都合理,但会导向完全不同的交互设计。
奖励函数是怎么写出来的?答案是:写不出来
这一段值得慢慢看。
Lex 问:我们到底怎么设计奖励函数,怎么搞出"好"的奖励函数?
德拉甘说:答案是,我们不搞。
她讲了自己的转变过程。她以前研究的问题是"怎么把奖励定制给终端用户",因为奖励本来就是关于那个具体的人想要什么。后来她意识到,就算把交互那一层完全去掉,单纯设计一个奖励函数本身就极难。
她的意思很具体。假设有个智能体,它的任务是优化某一个目标,某个奖励、某个代价。你把它写出来,然后部署。你希望的是:不管你把这个智能体扔到哪个新情境里,你写下的那个函数所激励出来的行为,都是你想看到的。
做机械臂运动规划的时候,她写一个代价函数,比如离人应该保持多远、效率该占多少权重。她需要保证,机器人在每一个新情境下解这个优化问题解出来的行为,都是她要的那个行为。
她说,我们根本不知道怎么做这件事。
她实际能做的,是想几个她认为有代表性的情境,然后反复调那个奖励函数,直到在这些情境上的最优行为看起来是她想要的。
这件事让她很挫败。因为强化学习革命给出的承诺是:不用再手动写行为了,你把情境丢进去,机器人自己算出最优动作。听起来很美。可实际上,你把调参的工作从"写行为"搬到了"写奖励"。她承认后者少得多,但它仍然是大量工作,而且你永远无法确定自己有没有漏掉五十亿个重要的东西,以及这些东西该怎么组合起来告诉机器人什么叫好、好到什么程度。
她说这段话的时候带着自嘲:她调了十年的成本函数,有很长一段时间对这个事实视而不见。
古德哈特定律,在机器人身上也成立
Lex 把这个问题提升了一层。他说这其实不专属机器人,这是人的问题。他提到古德哈特定律:一个指标一旦成为被优化的目标,它就不再是一个好指标了。
德拉甘接得很好。你写下的奖励,机器人会忠实执行,但它执行的不一定是你想要的东西。你尊重了规格,可规格错了。
这里有个很漂亮的转折。她原来研究"机器人怎么和终端用户协作,搞清楚用户想要什么"。但她发现,这件事同样适用于机器人和那个写代码的程序员之间的协作。
程序员写下奖励函数,那是他在这个情境里能做的事情。他没法扮演全知全能、精确无误的神谕。他尽力了,但他写的那个东西只是一份证据,是关于"人想要什么"的一份不完备的证据,一份需要在具体语境里被解读的说明,算不上一道终身有效的法令。
所以机器人对待奖励的态度应该是这样的:这是关于我该干什么的有用信息,但远远不是全部信息。它应该结合其他信号,去推断那个真正想被优化的东西。
这就把问题从"怎么把奖励写对"变成了"机器人怎么和写奖励的人一起,把奖励逐步修正对"。写奖励的程序员和机器人之间,也构成了一种新型的协作关系,也需要一轮轮的来回试探。
推机器人那一下,是一次纠正,是一份偏好信号
她讲了一个很具体的场景。
想象一台机器人在你家里帮你搬东西、收拾东西。它有程序员给的一个初始目标,够用了,能干活。
然后你注意到它走过来的时候离你太近了。你伸手把它推开。
这是个物理交互。在传统控制理论里,这个推力被当成一个"扰动"(disturbance),控制器的工作是拒绝它,回到原定的轨迹。
她还提到另一种处理方式,更笨拙但更直觉:进入重力补偿模式,让机器人变得能被推动,你往哪儿推,它往哪儿走。
而她想的是第三种。那个推力其实是一个关于奖励的信号。
逻辑是这样的:如果机器人原本的动作是最优的,而我推开了它,那说明我不认可它的那个"最优"。我认为它认为的最优,其实不最优。换句话说,那个代价函数写错了,那不是我想让它干的事。
所以这么一推,机器人可以反推出:这个人希望我离他远一点。它改一下代价函数,下次就会自动保持距离。
同样的逻辑适用于急停。你按了急停,可能是因为恐慌,可能是因为它真要做坏事了。机器人从这一次信号里能学到的不只是"该停",还有"我正要做的这件事,坏到了宁可停下来也不该做"。这也是一条关于偏好的信息。
她还提到更极端的信号采集方式。如果一次推力有多种解释,机器人可以主动设计动作去区分它们。比如它朝某个方向移动,看看你会不会再次纠正它,用这种方式把几种可能的解释分开。这正是前面讲的那种信息收集动作,只不过这里发生在物理空间里。
当然她也承认了难点。一次推力可能有上百万种解释,单靠一次修正学不会。你需要的也许是一段足够长的相处,让用户能逐渐把偏好刻进这台机器人的奖励函数里。每一次纠正都是一小笔存款,攒够了才看得见轮廓。
环境本身,也在泄露人的偏好
她说,人不仅通过行为泄露偏好,环境本身也在泄露。
她的例子是鞋子。机器人走进你家,看到鞋子在门口摆成一条线。这个摆法不可能自己出现,得有人花力气去做。所以机器人应该能推出来:这个人希望鞋子摆成一条线,这件事对他来说重要到值得花这份力气。
这个推理不需要机器人看见你摆鞋。它只需要从"这个世界的当前状态是怎么来的"反推"有人做了哪些选择"。
她很小心地补了一句:这个推理不能太粗暴。我屋子乱,不代表我喜欢乱,只代表我没腾出手来收拾。我把精力放在了别的事上。那机器人该推出来的是"那件别的事更重要",绝不是"这个人在意乱"。这里面的分寸很微妙。
这个想法的核心是:世界当前的状态,本身就是人做过的一连串选择的沉积。你了解了这一层,就等于读到了一部分人想要什么。
阿西莫夫的三定律,问题在于它是字面的
聊到机器人的伦理边界,Lex 搬出了阿西莫夫那三条机器人定律:不伤害人类、服从命令、保护自己。
他承认这套东西听起来天真,但他反复被人问起这些。他的父母亲属这些普通人,都在用类似的框架想象未来机器人社会:要不要给机器人植入某种普世规则?
德拉甘说她认为不该是三条定律。她说自己连那三条原话都记不清,而且核心问题是你没法把它们翻译成数学。什么叫"伤害我"?这一条怎么写成一个能优化的函数?
她回到前面那个主题:你让机器人按你说的做,但你希望你写下的东西被理解,而不是被字面执行。你对机器人说的,你要让它结合具体的语境去解读。
所以在她的实验室里,程序员的奖励函数被当成一份证据,而非一道至高无上的律令。机器人应该持续地拥有"不确定自己的奖励到底是什么"这个状态,然后从所有信号里不断学,每一次纠正、每一次演示、每一次急停,都让它的理解更准一点。
她把这和物理交互那条线接上了。机器人对奖励的不确定性,让它有能力从每一份信号里调整自己。
几条线索捋一下
聊到这里,其实可以把整场对话的骨架理一理。从头到尾都绕着"人到底是什么模型"这个轴转。
第一阶段,人被认为是理性的、在最大化效用的智能体。
第二阶段,加入噪声,人做的是近似最优的选择。
第三阶段,行为经济学说人不理性。这时候出现了一个分叉:要么放弃,承认人复杂到我们的模型处理不了;要么换一种理解,人也许是在不同的假设下、带着不同的信念、在有限的计算资源里,尽力做理性的事。
她选了后一条路。这条路把"人不理性"改写成"我们对人的假设不对",把问题从无解变成有解的。
第四阶段,重点转移到了人和机器人互相建模、互相影响这件事上。人不是被动地被观察,人是会反击、会让步、会试探的对象。机器人也不只是被动的执行者,它可以主动发问、可以塑造别人对它的看法,可以设计动作来套出信息。
这个转向很关键。它把"人机交互"从一个静态的"人对着人"的问题,变成了一个动态的博弈:双方都在观察对方,都在调整自己,都在试图影响对方的理解。她讲的那台会先探一下再变道的车,那台会在孩子推它时退后半步的机器人,那台会盯着你纠正它的手去反推代价函数的机械臂,全都在这个框架里。
一本 PDF 和一位免费补课的老师
Lex 问她,有没有哪本书影响过她的人生,或者会推荐给别人。
她讲了一段高中时的事。12 年级,她在罗马尼亚搞到了一份 Russell 和 Norvig 那本《人工智能:一种现代的方法》的 PDF。那时她对 AI 一无所知,只是看过《黑客帝国》。
她开始读那本书。让她着迷的是那个概念:你有一个目标,然后你可以从一个混乱、复杂的情境里,自己找出该做哪一系列决策,去达成这个目标。用自主的方式达成这个目标,这件事在她眼里太酷了。
她说自己知道这想法带偏见,但那真是本好书。把智能、把思考的过程,用数学的方式表达出来,这个概念一直跟着她。她今天的工作方式还是这样:写一点关于人的数学,和数据、和学习结合起来,把它交给机器人去规划。不写规则,不给启发式,让机器人自己算出周围有人的时候该怎么做。她说这是他们实验室的招牌招式。
她说这和她当年看那本书时的兴奋是同一个兴奋。当年是一个搜索算法在图上自己找到通往目标的路径,今天是机器人在人群里自己找到既安全又顺当的动作序列。同一件事,只是换了个舞台。
然后 Lex 问她,有没有一位老师特别帮助过她。
她讲出来的这一段有点动情。高中那会儿,同学们在外面做补习,准备毕业会考。她的物理一直没怎么上心,于是也去找了那位老师,名字她念作比卡(Bîcă)。
是这位老师给她打开了一扇门。老师跟她说,你该去参加竞赛,去申请国外的大学,把英语也练好。家里拿不出这些钱,老师就开始免费给她补物理,还坐下来帮她训练参加奥赛的那些东西。
她能被伯克利录取、能站到今天这个位置,这条路上的一个关键节点,来自一个完全没有理由免费帮她的人。
她说那个年代的那些小小的善意,就是有人单纯想拉一把,帮一个学生走得更远。
如果医生说她只剩五年
Lex 提了一个假设:如果医生告诉你只剩五年,你会去做什么?
她立刻说这是她最大的噩梦,因为她真的很喜欢活着。她说不喜欢死亡这件事,也不喜欢被告知自己会死。
Lex 接着追问:你怎么看死亡,是把它当作一个特性,还是一个 bug?如果可以选,你愿意永生吗?
她说她也不想永生。她提到一部剧,《善地》(The Good Place),里面反复讨论过这件事。那部剧的结论是:连来世都得是有限的,不然人就会失去意义。
她说自己不是信徒,不信死后还有什么。她认为死亡就是终点,之后你就不存在了。而她喜欢存在,觉得能存在是一种巨大的特权。
接着她说了一句很动人的话。她说,她依然认为我们那么喜欢存在,是因为它会结束,这很让人难过。她眼里几乎一切都是美的,连最傻、最日常的东西都是美的。她也清楚自己之所以觉得它美,部分是因为它有限。
Lex 在这里把话接回机器人。他说,有限性似乎是人类存在的一个根本特性,也许这个特性应该被编码进我们的奖励函数里。
她笑着说,有人批评她这是俄罗斯式的忧郁和浪漫,但这种有限性,也许确实是人的存在里该被放进模型的那一部分。
回到五年那个问题。她想了一会儿,说她不确定自己会改变什么。她做的是理解人机交互这件事,她还想继续做下去。也许会多去几趟加勒比海。她尽量做那些让她快乐的事,包括思考这些问题,这些事本身就让她快乐。不做不带来快乐的事,她大体上已经在这么活了。也许少做些系里的杂务,不再管招生,但她的同事、她的学生、她的家人朋友都很好,她已经在做的事情就是她想要的。
一次天文馆里的顿悟
最后,Lex 问了个大得不太正经的问题:生命的意义是什么?我们人类是被什么样的奖励函数驱动的?
她说这个问题没法严肃地谈,太荒唐了。但她还是讲了一段。
她在一次天文馆里。那个节目先是展示宇宙,然后镜头不断拉远、拉远,拉到你只是一粒尘埃。那一刻她脑子里在想,我们人类其实就是在这颗小星球上,对宇宙来说无关紧要。
然后讲解员聊起了多重宇宙理论。镜头开始往下缩,说这是我们的宇宙,外面还有无数个其他的宇宙,它们在不断地诞生、消失。于是我们那整个连尺度都无法想象的宇宙,本身也只是一个冒出来又消失的泡。
她说那一刻她想:行吧,那宇宙没有意义。
她得出的结论很朴素。既然宏观上没有意义,那该做的就是去影响你所能触及的那一小块,你的社区、你的朋友、你的家人,去为周围的人在场,因为往更大处看,一切都很荒唐。
Lex 问她,怎么看待这些多重宇宙,是被它的浩瀚打动,还是被它弄得有点不知所措?
她说她感到挫败。她挫败于自己理解不了。有些东西明明那么重要,她不懂,她知道世界上那些物理学家更懂,但也不完全懂。她说这感觉像是我们的大脑没有那个基本的容量。
然后 Lex 把话收回到了 AI 上。他说,这正是人工智能的梦想之一:造出系统,扩展我们的认知能力,去理解物理学里那个万物理论,去搞清楚这些多重宇宙到底是怎么回事。
这场关于机器人怎么理解人的对话,最后落在了"人怎么理解宇宙"上。落点也对得上:我们一直在用人能听懂的语言,去建模那些我们看不懂的东西。对机器人来讲,那些语言就是奖励函数。对我们自己来讲,那些语言就是物理定律。
而她把"擦窗"这件事做了一辈子。从逆向强化学习那条"人是最优的"假设开始,到玻尔兹曼理性的噪声版本,到行为经济学的"人就是乱的",再到她自己那句"人也许只是假设和我们不同",每一次她都在把上一层的假设擦掉,看看光能透进来多少。
节目结尾,Lex 引了阿西莫夫的一句话:你的假设是你看世界的窗户,隔一阵就该擦一擦,不然光透不进来。
这句话接得刚刚好。整场对话做的就是这么件事。把"人是不理性的""奖励函数写对了就行""人监督和开车是一回事"这几个假设一遍遍擦掉,光才慢慢透进来。
- 当你觉得某个人(或某个用户、某个同事)做事莫名其妙的时候,先别急着判定他不理性。往前一步,去找他脑子里那条你没看到的假设:他掌握的信息、他的信念、他的计算资源,和你默认的一定不同。
- 如果你在做产品、写规格、定指标,记得古德哈特定律会应验。把指标当成"关于用户想要什么的一份证据",不要当成"我必须字面执行的命令"。给你的系统留出空间,在收集到新信号之后修正自己的理解。
- 面对不完全可控的系统(人、组织、市场),别只做被动预测然后躲开。像那台想变道的车一样,主动设计一个动作去发问,看对方的反应,再更新模型。被动观察换不来关键信息。
- 在安全和自动化交界的地方,别默认"监督等于驾驶"。如果你在设计辅助系统,明确地问自己:我是想让人少干活,还是想让人和系统合起来比人单独干更强?这是两个不同的设计目标,会导向完全不同的交互方式。
- 人不仅在语言里泄露偏好,行为里、环境里都在泄露。那些被刻意摆正的、花了力气维持的东西,其实都是有人在告诉你"这个对我重要"。反过来,当你想让别人(或机器)懂你时,比起写一条规则,不如留下一个能被解读的痕迹。
- 找个时间把"人的行为相对于他想要的东西是否最优"这条假设拿出来检查一次。理解同事、伴侣、用户的时候,这大概是最值得定期擦一擦的那扇窗。
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