世界首次注意到北京在人工智能領域的高超技術是在2017年末，那時英國廣播公司BBC的記者約翰•薩德沃斯（John Sudworth）隱藏在西南地區某個偏遠的城市，但中國的閉路電視監控系統在短短7分鐘內就準確定位了他的位置。當時，這是令人震驚的技術。但是現在，像依圖科技和曠視科技這樣先進的面部識別技術公司已能夠將7分鐘縮短到區區幾秒。

是什麼使得這些公司的技術如此先進，又是什麼促進了中國的宏觀經濟發展呢，謎底不是中國的人工智能技術，而是支撐人工智能技術發展的數學。

現在，搶占人工智能技術高地也許是中美大國角力最顯而易見的部分。世界人工智能領域的霸主將具有塑造全球金融、商業、電信、軍事和編程等領域格局的能力。特朗普總統已經認識到這一點，他在去年2月簽署了一份行政命令—— “美國人工智能計劃”，旨在保證美國在人工智能領域的某些關鍵技術上繼續領先。在短短幾年內，美國的企業、大學、智庫和政府已經撰寫了幾百份政策文件和發起了很多項目來應對人工智能領域的挑戰。

但請忘記“人工智能”本身。其實這一切都與數學有關，而美國卻沒能培養足夠數量的公民掌握正確的數學知識，從而保持本國在人工智能領域的優勢地位。

人工智能並不是一個神奇的黑盒子，只要向其投入無限量的資金它就會自己生長。如果美國人無法精通支撐人工智能發展的基礎數學，那這些智庫項目和政府報告就將變的毫無意義。如果不掌握能夠變革經濟和軍事的抽像數學能力，那在相關領域投資數十億美元的要求就不合情理。

實際上，我們所謂的“人工智能”不過是打包在一起的各種算法和個別程序，創建它們需要掌握大量高等數學和統計學知識。就拿那些首席信息官/首席技術官嘴裡的熱門詞彙—— 深層神經網絡為例，它們不是人工大腦，它們是大量的信息轉換模塊，這些模塊通過反復計算一連串所謂的梯度來“學習”（ gradients，高中微積分課程很少教授梯度這樣的知識），而梯度則是反向傳播算法（backpropagation）的基礎。

類似的剖析適用於機器學習的各個方面，這門學科就是要教會電腦自己學習去執行任務而不是僵硬的執行預先編輯好的代碼。更加複雜的算法配備上越來越強大的計算能力和相應數量的數據就能使電腦快速分類海量數據、識別模式、“預測”結果和“自學”。

從iPhone到Summit（位於美國橡樹嶺國家實驗室的全球最強大超級計算機），從谷歌到臉書，這些計算平台和程序都採用極其複雜的數學計算來完成各項工作，包括模擬核試驗和提供網頁搜索結果。

與某些著名的人工智能倡導者（比如《AI未來》一書作者李開復）看法相反，人工智能絕不僅僅關乎數據。李開復曾經說過一句名言，在當今世界，數據就是20世紀初期的石油，而擁有最多數據的中國就是新的沙特阿拉伯。但是，沒有掌握正確的數學知識或沒有能夠創造性研究數學的人才，當今世界的所有數據也就只能引領人類發展到當前的水平，這顯然與那些人工智能倡導者大膽設想的成就相差甚遠。

這就是為什麼最前沿的數學研究重點關注如何使電腦處理部分信息缺失和稀疏數據的情況，能夠讓電腦捨棄伴隨核心數據一起收集的無用數據。無論你怎樣研究數據，這個世界都運行在0和1二進制運算上，運行在創造算法（以便控制運算）的黑板上。然而，更加強大和精巧的算法並不是什麼人隨隨便便就可以創造出來的，這首先需要創造者經年累月耐心學習複雜的數學知識。

陳景潤在工作中圖片來源：新華社

不幸的是，美國的中學生和大學生並沒有能夠掌握基礎的數學知識，這就使得他們無法進一步探索數學的前沿領域，比如研發人工智能所需的統計理論和微分幾何。在經濟合作與發展組織（OECD）的2018年國際學生評估項目測試（PISA）中，美國15歲學生的數學測試成績排名第35位，遠低於平均成績。即使在大學階段，想要解決抽象問題也必須接受嚴格的訓練，而美國大學生卻沒有掌握必需的基礎知識，最後他們常常是被要求牢記一些算法，然後在將來用得上時粘貼上去。

未能培訓美國學生掌握高等數學知識就意味著會有越來越少的美國公民升讀數學和科學專業的高等學位。根據美國國家科學基金會（National Science Foundation）的數據，在2017年，美國計算機科學專業超過64%的博士候選人和將近70%的碩士研究生是外國人，而同年獲得數學專業博士學位的學生，其中半數都不是美國公民。在這些學生中，來自中國和印度的學生佔了大多數，這主要是因為美國大多數學科的高等教育質量仍然要優於這兩國的本土教育質量，儘管中國與美國的差距在縮小。但這也意味著，美國大學為在計算機科學和抽像數學領域開創新局面而準備的人才大部分都不是美國人。在這些人中，有些將會留在美國，但許多人會返回家園以助力發展本國新興的科技產業。

美國現在有充分的理由放寬技術移民限制，以便吸引更多這些專業的外國人在完成學業後留在美國。但更需警醒的則是選修高等數學專業的美國公民數量不足，這會對各個方面產生相應的影響—— 從國際競爭到矽谷的創業文化，從國家安全到美國公司的身份認同。

文/邁克爾·奧斯林

譯/觀察者網由冠群