AI 無法取代的數感-科學人雜誌
認知科學

AI 無法取代的數感

2023-06-01 吳嫻
人工智慧的數學能力來自大量數據和演算法的訓練,人類的數感則是與生俱來,不僅展現高度的直覺和靈活度,也與後天數學能力的培養相輔相成。
▲ 圖源:reepik

重點提要

■生成式人工智慧(GAI)技術近年在語言組織上有大幅進展,解決數學問題方面則差強人意,這凸顯出人類天生數感的獨特性。

■人類在嬰幼兒時即展現辨識小數量和掌握數量相對比例的數感能力。人類對數量的表徵與時間和空間的感知有關,並受讀寫經驗影響。

■學齡前的數感,與幼兒的數學表現、青少年時期的數感高度相關,意味著天生的數感與學習符號系統,可能影響日後數學及抽象能力的發展。

生成式人工智慧(generative artificial intelligence, GAI)在去年底掀起熱潮,這項技術在教育、醫療、娛樂等面向的潛在應用激起多方熱烈討論。在人們爭相與人工智慧(AI)系統互動時,除了讚歎它上知天文、下知地理,更驚訝於它展現出以往認為人類才擁有的思考、整合、創作能力,並且學習速度驚人、潛力無窮。

然而在GAI亮麗的能力列表中,有一個明顯的缺點:數學能力特別差。剛問世的GAI可以說明相對論、量子物理等艱澀概念,卻無法正確解答小學生就會的簡單數學問題。這樣巨大的能力落差,對於了解GAI技術的專家來說也許並不意外,畢竟GAI的模型源自機器學習領域,仰賴自然語言處理和深度學習技術,這類演算法擅長於可用語言表達的知識結構,但並不專精於數學問題,這也凸顯出對數量的理解,很可能奠基於和理解語言完全不同的機制。

相形之下,人類展現出天生的數感(number sense)便顯得獨特且難得。發展心理學的研究結果顯示,未滿一歲的嬰兒可以在不需計算的情況下,快速認知、具體掌握或表徵1~3的小數量(subitizing,數感能力之一),例如把兩片和三片餅乾分別放入兩個杯中, 嬰兒會爬向有較多餅乾的杯子。未滿一歲的嬰兒也能對小數字進行簡單加減,例如嬰兒看到舞台上出現一隻玩偶熊,接著研究人員拉起布簾並遮住玩偶熊,此時舞台側邊出現另一隻玩偶熊,也跑到布簾後方,如果嬰兒已懂得1+1=2,應該會認為布簾後方有兩隻玩偶熊,即使在其視覺經驗中,從沒有看過兩隻玩偶熊同時出現在舞台上。溫恩(Karen Wynn)於1992年進行了上述實驗,發現10個月大的嬰兒看到布簾落下之後只有一隻玩偶熊,會驚訝地盯著舞台上的玩偶熊較久的時間……


# 關鍵字:認知科學心理學
更多文章
活動推薦更多
追蹤科學人