天下文化

由於某些細菌對於抗生素產生了抗藥性,每年全球因此死亡的人數已經來到七十萬,而且還在迅速增加。再不找到解方,未來每年因此死亡的人數可能上看千萬,也就是每三秒就有一人因此喪命,就連新冠肺炎(COVID-19)疫情也只會是小巫見大巫。

而且,這個問題可說是人類社會自作自受。抗生素的藥效之所以愈來愈差,是因為過去的濫用:這些藥物原本該抑制細菌,現在卻把細菌訓練成了超級細菌。

現代人對於抗生素的使用習以為常,但盤尼西林是到1928年才發現,又經過十年以上才開始量產;在這之前,簡單的骨折或刮傷就常常奪走人的性命。

巴茲萊(Regina Barzilay)是麻省理工學院人工智慧學教授,她位於麻州劍橋市的研究室色彩豐富、植物茂盛,而她對於抗生素的問題有一套解決方案。傳統藥物研發多半是針對過去有藥效的物質,試圖尋找分子「指紋」相似的物質。

這種做法通常成效良好,但在抗生素這個領域卻行不通。成分相似的物質多半早就研究過,於是新研發的抗生素結構與現有抗生素極為相像,細菌很快就會演化出抗藥性。

為此,以麻省理工學院生物工程學教授柯林斯(James Collins)為首,一群背景多元的生物學家與資訊工程學者,和巴茲萊合作,決定採用另一套方法,不再把重點放在尋找相似的結構,而是尋找期望的效果:這種物質能殺死細菌嗎?在他們看來,這不是生物學問題,而是資訊科學問題。

巴茲萊魅力非凡、充滿自信,絕不是一般人想像的那種書呆子。而她也總是在打破各種刻板印象。巴茲萊出生於東歐的摩爾多瓦共和國,從小受共產主義薰陶,說著俄語,後來到以色列就學,說著希伯來語,之後再到美國讀研究所。

2014年她在四十多歲生了第一胎,卻被診斷罹患乳癌,經過艱苦治療,總算抗癌成功。這場折磨讓她改變了研究方向,開始專注研究如何將人工智慧(AI)應用於醫學領域。她的研究逐漸受到矚目,也讓她得到了俗稱「天才獎」的麥克阿瑟獎。

巴茲萊和研究團隊合作,以二千三百多種有抗菌特性的化合物,來訓練一套AI演算法,讓AI演算法判斷這些物質能否抑制大腸桿菌的生長。AI演算法經過訓練後,就用來判斷「老藥新用資料庫」裡大約六千種分子,以及後續另一個資料庫中的一億多種分子,以預測哪些分子可能會有藥效。

在2020年初,他們挖到寶了,有一個分子脫穎而出。他們把這個分子命名為halicin,正是在向《2001太空漫遊》電影裡背叛主角的AI電腦HAL致敬。

發現了這種能夠殺死超級細菌的超級藥物,立刻登上了全球的新聞頭條。眾人盛讚這就像是「影像殺死了廣播明星」的一刻,證明AI機器已勝過人類。〈人工智慧發現能夠治療抗藥疾病的抗生素〉也一躍成為《金融時報》的頭版頭條。

然而那種說法是抓錯重點。並不是人工智慧贏了,而是人類的認知又邁出了成功的一步:面對重大的挑戰,先有一開始的想法,接著能夠改變觀點,於是開闢新路、找出解答。這裡該讚賞的並不是新科技,而是人類的能力。

巴茲萊就解釋說:「是人類選擇了正確的化合物,也是人類清楚自己在做什麼,才把那些材料提供給AI模型來做學習。」是人類定義了問題、設計了方法、選擇了要用哪些分子來訓練AI演算法、再選擇要讓AI演算法檢查哪個物質資料庫。而在選出某些候選的分子之後,也是人類再次運用生物學知識,判斷為何有效。

找出halicin的過程,一方面是一項傑出的科學突破,另一方面也是在藥物研發領域邁出一大步,讓研發速度提升、成本大幅下降。但意義還不僅於此。巴茲萊等人之所以能成功,要素之一就是掌握了一種認知自由(cognitive freedom)。而他們擁有這種自由,並不是因為讀了哪本書、依循了什麼傳統、做了什麼顯然合理的事,而只是因為他們運用了一種全人類都擁有的獨特認知能力。

運用心智模型衡量局勢

人類的思考需要運用各種心智模型。這些模型描繪著現實,能讓我們更容易理解這個世界,看出各種模式、預測事物的發展、瞭解自己遇到什麼狀況。要是沒有這些心智模型,現實對我們來說就像是怒濤洶湧的資訊洪流,又或是各種原始感官體驗與情感的叢林。

正是心智模型為我們帶來秩序,讓我們能夠無視不必要的事物而抓住重點──就像在雞尾酒會上,只聽到自己的對話,而不管四周其他人的吱吱喳喳。我們會在腦海中建構出一套現實的模擬,用來預測情況的發展。

雖然我們可能並不自覺,但心智模型時時刻刻都在運作。但也有時候,我們會清楚意識到,自己正運用怎樣的觀點在衡量局勢,而且也能夠刻意堅持觀點或改變觀點。

需要做出重大決定的時候(像是換工作、生小孩、買房子、關掉工廠、蓋一棟摩天大樓),就最常有這樣的感受,你會發現自己的決定除了出於客觀邏輯,還會有一些更根本的理由,像是看待當下情境的視角、認定世界運作的方式。而這種潛藏的認知因素,就是由各種心智模型組成的。

我們必須去詮釋這個世界,才能真正存在於這個世界;我們對現實的感知,就會影響我們的行動。這些都是我們早就知道的事情,但也總是覺得理所當然而渾然未覺。也是因此,讓巴茲萊的成就格外令人嘆服。她就是針對問題找出了正確的思考框架。

她所運用的心智模型,是將注意力從分子的結構(讓分子發揮作用的機制),轉移到分子的功能(分子能否有用)。靠著給這個問題找出不同的思考框架,就讓她和研究團隊找到一片他人錯過的天地。

巴茲萊為這個問題情境,建立了正確的思考框架,也就解鎖了新的解決方案。

所謂的思考框架(frame),也就是我們所選擇應用的心智模型,會決定我們如何理解世界,也決定我們如何行動。思考框架讓我們能夠歸納類推,得出抽象的概念,再應用到其他的情境當中。

這樣一來,我們即使面對新的情境,也有辦法應對,而不需要每次都從頭開始學習。無論何時,思考框架都會默默運作。但我們可以刻意停一下、問問自己:現在我們運用了怎樣的框架?這真的是最適合目前情景的框架嗎?如果答案是否定的,就能去選擇其他更好的框架,或是創造全新的框架。

思考框架不同,視角就不相同

「建立思考框架」是人類認知非常基本的一件事,基本到難以查覺,就連研究心智運作的學者,也是到了相當晚近,才注意到這件事。過去大家對於建立思考框架的重視程度,一直比不上其他的心智能力(例如感知和記憶)。

但由於大家愈來愈感受到必須提升自己的決策能力,而建立思考框架又與做出好選擇和行動息息相關,這件事也就逐漸從幕後走向舞臺中央。現在我們知道,如果能用正確的方式、提出正確的思考框架,就能找出更多的可能,也就能做出更好的選擇,創造更好的局勢。

使用怎樣的思考框架,就會影響所看到的選項、所做出的決定、所得到的結果。思考框架愈好,結果也就會愈好。

同樣的資料數據,不同的思考框架,就會有相反的結論。

有時,我們慣用的思考框架並不見得和現實契合。思考框架本身並沒有正誤之別(只有一個例外),但當然有些時候會出現選錯思考框架的情況,也就是選用的框架並不適合當時情境。實際上,人類進步的路上,就四處散落著被拋棄的框架殘骸。

2008年,諾基亞(Nokia)還是全球手機銷售的龍頭,很少人覺得蘋果公司剛推出的iPhone能有什麼前途。當時的趨勢是要把手機做得更小、更便宜,但iPhone卻是更大、更貴,也更容易出現各種錯誤。

諾基亞的思考框架出自保守的電信業,重視的是實用和可靠。蘋果的思考框架則出自創新步調飛快的資訊業,強調要容易使用、能透過軟體延伸出新的功能。而事實證明,蘋果的思考框架更能滿足消費者的需求和欲望,也就主宰了市場。

然而,講到當前人類所面臨的種種重大挑戰,我們卻常常說不出自己用了怎樣的思考框架。無論是在哪個領域,都必須瞭解建立思考框架有多麼重要:先能用不同的觀點來看待問題,才能用不同的方式來解決問題。(摘錄整理自《造局者》第一章,天下文化提供)

(圖片來源_天下文化)

 書名  造局者:思考框架的威力

庫基耶(Kenneth Cukier)、麥爾荀伯格(Viktor Mayer-Schönberger)、德菲爾利科德(Francis de Véricourt)/著;林俊宏/譯

天下文化出版

售價:480元

 作者  庫基耶(Kenneth Cukier)

《經濟學人》雜誌資深編輯,《經濟學人》每週科技播客Babbage主持人,牛津大學賽德商學院副研究員。

麥爾荀伯格(Viktor Mayer-Schönberger)

牛津大學網路研究所教授,並擔任微軟、世界經濟論壇等大公司和組織的顧問,是大數據(巨量資料)領域公認的權威。

德菲爾利科德(Francis de Véricourt)

歐洲管理科技學院教授,決策、模型暨數據中心主任,專精於管理科學和機器學習。


熱門新聞

Advertisement