機器自主學習推演出物理公式，算不算科學發明？它是怎麼做到的？

午夜裡，豪德·利普森（Hod Lipson）被電話鈴聲吵醒，電話裡傳出興奮的聲音：「這幾個方程式找到啦！」打電話的是他的學生麥可·施密特（Michael Schmidt）。這幾個方程式他們等待已久了，雖然不是什麼震撼人心的新發現，只是物理學乃至整個科學界都非常熟悉的牛頓第二定律、能量守恆定律與動量守恆定律，但這一次，得到它們的途徑卻是非常特殊，它另闢蹊徑，堪稱是一個奇蹟。利普森是康奈爾大學創新機器實驗室的工程學教授。多年來，他致力於研究工程學的一個最基本也是具有挑戰性的問題，這就是製造一個能自我學習的機器。他認為應該把生物學的新思想引入到工程學中，研究機器的進化，讓它們具有自我意識、自我服務，以及自我進化的能力。

2007年，利普森在TED（技術、娛樂、設計）大會上首次介紹他的研究成果。隨後，當眾表演一個像海星樣的四腳機器人。與一般機器人不同，它不是靠事先的編程行走的，而是輸入一個特殊的「自我學習」程序，使這個機器人具有「自我學習」的能力。例如，如果在行走中出現障礙，發生錯誤，它能根據程序的基因算法，學習修正錯誤，緩慢地「進化」，甚至在弄斷一條腿時，也能慢慢地應對困難，學會用三隻腳重新行走。

利普森的新奇想法與「尤裡卡」的精彩表演令在場觀看的人震驚，更引起工程界的廣泛注意，也引起了媒體的興趣。《華爾街雜誌》、《新聞周刊》、《時代周刊》、《美國有線電視新聞網》（CNN）、《紐約時報》及國家公共電臺等競相報導。多年來，利普森曾獨立或以他為主與他人合作寫出關於智慧機器人的專業論文200餘篇，在美國國家科學院和其他高端場所做多次公開演講。他所領導的智能機器實驗室開創了一系列「創造力機器」研究，這一切使他成為這一領域的領軍人物。

實際上，「尤裡卡」還有更新也更重要的用途。就在那次午夜電話不久以前，利普森和施密特做了一個簡單的實驗，把兩個單擺連接起來，在振蕩時，互聯的雙擺相互碰撞、相互拉扯，其運動狀態比一個單擺的振蕩複雜得多。他們收集到兩個單擺位置的大量數據，並把這些複雜的數據輸入到「尤裡卡」程序中，想看看，能否通過這個程序得出什麼力學公式出來。如果可行，就說明計算機可以「自動地識別自然定律」。這次實驗情況果然驚人，既沒有事先給計算機添加任何其他的數學知識，也沒有補充任何力學公式，只用了一天多的時間，「尤裡卡」竟然能自行把牛頓第二定律、動量守恆定律和能量守恆定律的公式挖掘了出來。2009年4月23日，他們把這一成果發表在《科學》雜誌上，題目是「從實驗數據中自由提取自然定律」。

「尤裡卡」的面世，猶如一石激起千層浪，不僅引起了媒體和公眾的注意，也招致人工智慧領域和其他一些領域科學家的質疑。耶路撒冷希伯來大學專門研究系統科學的國米學科中心主任納弗塔利·蒂士比（Naftali Tishby）就公開質疑。他認為，不可能有這樣的東西，開始時在沒有任何預先假設的情況下，不具有任何「背景知識」，就能找到像牛頓第二定律這樣的公式。他認為要達到這一步，首先要建立基本概念，例如質量、力等，而不只是發現適合數據的規律，只找到各個因數之間的關係。他的批評很是尖銳，認為利普森和施密特所得到的公式並不是什麼新成就，「這只不過是那些已經知道牛頓定律的人用他們的程序來鑑定牛頓定律而已，對我們來說，顯得有點多此一舉。」

面對多方面的質疑，「尤裡卡」用行動給予了回擊，利普森和施密特最終把「尤裡卡」曬到網上，讓大家免費下載，自由使用。很快，「尤裡卡」便成為網上的「大紅人」和「大忙人」，在全世界，它迅速地被成千上萬的研究者所使用，其中有科學家、政策制定者，也有業餘愛好者和好奇者。而現在，大數據分析以不容置疑的趨勢融入了我們的生活。