數(shù)據(jù)和因果性(第一章):觀察、行動和想象

萬物互聯(lián)的時代是一個數(shù)據(jù)橫行的時代。通過天量的數(shù)據(jù),科學(xué)家可以發(fā)現(xiàn)某些變量之間的關(guān)聯(lián),進而利用數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)預(yù)測未來。然而,數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性只是數(shù)據(jù)之間的表面關(guān)系,因為為什么數(shù)據(jù)之間有關(guān)聯(lián)性,這一問題尚未得到說明。人們發(fā)現(xiàn)冰激凌銷量與犯罪率上升有顯著的正相關(guān)性,但是人們也不會輕易地認為兩者之間有更為底層和牢固的因果關(guān)系。因此,數(shù)據(jù)之間的因果關(guān)系可以說明數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性,反之并不亦然。

休謨說因果關(guān)系是宇宙的粘合劑。換句話說,因果關(guān)系是數(shù)據(jù)相關(guān)性的最終來源。因為數(shù)據(jù)之間有因果關(guān)系,所以數(shù)據(jù)才表現(xiàn)出特定的模式。在日常生活中,人們使用因果關(guān)系的機會大大多于使用相關(guān)性,即使在科學(xué)家看來,很多時候兩個數(shù)據(jù)之間只有相關(guān)性,而不是因果性。什么是因果關(guān)系?數(shù)據(jù)之間的因果關(guān)系有什么樣的識別特征?休謨是一位徹底的經(jīng)驗主義者,為我們提供了理解因果關(guān)系及其識別方式的最初思想。他認為因果關(guān)系只是人類思維的產(chǎn)物,因果性只是人類心理傾向。人類傾向于將恒常出現(xiàn)的兩個事件用“因果關(guān)系”這一語詞加以整理而已,因此,與其說因果關(guān)系是宇宙的粘合劑,還不如說是人類理解宇宙的工具。休謨之所以如此認為,是因為從經(jīng)驗的角度分析,人類只能感知到兩個事件發(fā)生的前后相續(xù)和空間相鄰,而無法直接感知到因果關(guān)系。如若這樣,數(shù)據(jù)之間的可感知特征是否足以給予人們以充分的知識,人類探索自然的腳步是否可以在此停留?

統(tǒng)計學(xué)是休謨思想的最佳代言,“不問因果,只問相關(guān)”是統(tǒng)計學(xué)的座右銘,而且超出任何數(shù)據(jù)可提供范圍的回答都被明令禁止。從冰激凌銷量和犯罪率的數(shù)據(jù)看,兩者有顯著的正相關(guān),至于兩者是否存在因果關(guān)系,這一問題是被禁止的?;蛘邔y(tǒng)計學(xué)而言,相關(guān)性足以提供所有知識,至于所存在的混合因子、中介變量諸如此類的難題,統(tǒng)計學(xué)家認為這是數(shù)據(jù)不夠完善,而不是數(shù)據(jù)處理原則問題。事實上真是如此嗎?

因果關(guān)系研究大咖朱迪亞·珀爾(Judea Pearl)卻不這么想。他認為統(tǒng)計學(xué)的數(shù)據(jù)處理方式還停留在觀察階段。從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律,是人類和其他動物都有的認知能力,但是人類之所以可以跳出動物世界,創(chuàng)造燦爛的文明,則是擁有了行動能力和想象能力的結(jié)果。行動能力和想象能力之所以能夠施展出無與倫比的威力,是因為它們操作的是因果關(guān)系。行動不是漫無目的地,隨機擺弄對象。當舊石器時代的智人制作石器時,他們每一次敲擊都是有意圖的,因為他們認為如此這般的敲擊可以獲得他們想要的石器結(jié)構(gòu),這一過程離不開對因果關(guān)系的理解。想象能力更是如此。設(shè)想情況與之前不同,最終會出現(xiàn)什么異樣結(jié)果,也離不開對因果關(guān)系的理解。因此,因果關(guān)系思維是人類擺脫動物世界的思維引擎。然而,長期以來,系統(tǒng)化的研究因果關(guān)系,找到如何從數(shù)據(jù)中獲得數(shù)據(jù)之間的因果關(guān)系的方法,一直停滯不前,甚至在概率論加持的統(tǒng)計學(xué)的主導(dǎo)下,一切對因果關(guān)系的討論變得不合時宜。近年來,人工智能異?;馃?,基于統(tǒng)計的機器學(xué)習(xí)在應(yīng)用上的成功也掩蓋了因果關(guān)系探索的必要性和急迫性。但是,基于統(tǒng)計的機器學(xué)習(xí)受制于數(shù)據(jù)的可感知特征,無法像人類一樣具有干預(yù)和想象能力。珀爾認為人工智能要成為通用人工智能,必須具有因果推理能力,如此一來,人工智能就可以超出數(shù)據(jù)的局限性,利用穩(wěn)定的數(shù)據(jù)之間的因果結(jié)構(gòu)進行推理,從而具備舉一反三,跨領(lǐng)域運用的能力。

至于如何將數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性和因果性結(jié)合起來,如何從數(shù)據(jù)的相關(guān)性推演出數(shù)據(jù)之間的因果性,以及找到一個恰當?shù)臄?shù)學(xué)方法表征因果關(guān)系,這些具體的工作將在《The Book of Why》一書的接續(xù)幾章講到。

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