謝幸：尋找人工智慧研究中的結構洞
在社會學中有一個著名的理論叫「結構洞理論(structural holes theory)」[1]。對這個理論不了解的讀者可以先看看下面這兩張圖（來自維基百科）。
想像這是兩個社交網路，網路中每個節點是一個人，每條邊代表兩人之間存在的朋友關係。在左邊這張圖，節點A鏈接了三個群體，而這三個群體之間不存在其它的鏈接，因此，如果A消失了，那麼這張圖也將分裂成三個互不連通的子圖。在右邊這張圖就不存在這樣一個節點，比如節點B雖然和A一樣，也有自己的三個朋友，但如果把B移走，這張圖的連通性完全不會受影響。提出結構洞理論的芝加哥大學教授Ronald Burt認為， 與B相比，A在社交網路中具有顯著的位置優勢，Ａ不僅可以在不同的群體之間傳遞信息，還有機會結合來自不同群體的想法以產生自己的創新。
我們能不能將這個理論應用於自己的工作呢？
其實這也不是什麼全新的概念，因為在歷史上經常可以看到學科之間發生交叉，從事交叉學科研究的學者就像圖中的A，在學術網路中佔據了一個有利的位置，他們做出的研究工作也往往具有較大的影響力，甚至能開創一個全新的領域。當然，隨著研究的深入，曾經的結構洞可能會逐漸消失、節點A演化為節點B，但同樣可以預見的是，這時一定會出現新的結構洞和新的節點A。
近年來人工智慧的發展如日中天。作為人工智慧的早期開拓者之一，Herbert A. Simon（中文名是司馬賀）就是一個著名的跨界學者，他的研究工作橫跨了心理學、認知科學、計算機科學、經濟學和社會學等眾多領域。深度學習的知名學者Geoffrey E. Hinton同時也是一位心理學家。
回到我們自己的研究。在過去十年，我的團隊一直在計算機科學、社會學、心理學、地理學和經濟學等領域的交叉地帶展開研究。這一方面是研究興趣所致，另一方面也是由於計算和數據技術的高速發展給整個社會帶來了巨大的變化，計算機科學通過和傳統學科交叉產生了大量新的研究課題。
從2015年底開始，我們就頻頻和心理學家接觸，這並不是我的同事們發生了心理問題，而是我們最近幾年一直在做用戶畫像的研究[2]，做著做著我們發現，若要深入的理解一個人，還是要去請教心理學家。
通過用戶產生的大數據，我們可以去猜測一個人的年齡、職業、興趣愛好，也可以去描繪一群人的生活規律和移動模式，那我們能不能進一步走到人的內心深處，去了解他們的性格和情感呢？這些問題在心理學領域已經被思考了上千年，但我們發現計算機科學和心理學的聯繫非常少，這就像前面描繪那樣，存在一個結構洞。
為了更深入地理解心理學領域的研究成果，我們邀請了劍橋大學心理學系博士生陳彥樺（Fiona Chan）來我們組實習，她對心理測量和人格心理學的深刻理解讓我們受益匪淺。我們還拜訪了著名的心理學家、目前任香港中文大學副校長的張妙清教授，她在1996年提出了針對中國人特點的中國人個性量表（CPAI, The Chinese Personality Assessment Inventory）。
基於和心理學家的合作討論，我們組裡的同事張富崢從獵奇心理、消費者衝動性到大五人格，做了一系列研究，研究成果連續發表在WWW 、UbiComp和WSDM 等頂級會議上。在他最新的WSDM 2017工作[3]里，他提出了一個異構信息集成學習框架，通過綜合頭像照片、語言使用習慣、表情符使用習慣和回應模式等多元數據，來預測用戶的性格，將準確性提高到0.75。（這個研究的詳情可以參見張富錚撰寫的《也許沒有人比人工智慧更懂你？》一文，即將在本平台發布。）
在人工智慧領域，聊天機器人是一個很火的應用，微軟也提出了「Conversation as a Platform（對話即平台）」的概念，認為未來所有人機界面都將轉變為對話界面。聯想到兩年前我看過一部電視劇，至今記憶猶新，是英劇「黑鏡(Black Mirror)」第二季第一集「be right back」[4]。這部電視劇描述了一家人工智慧公司，能夠通過一個人的社交媒體和在線聊天數據合成一個虛擬人，而這個虛擬人可以模仿那個人的性格特點和他的女友進行對話。這看起來很科幻，但實際上離我們已經並不遙遠：2016年10月一篇新聞報道[5]中就提到，來自俄羅斯的創業者Kuyda為了紀念去世的朋友Roman，用他的8000條簡訊數據訓練了一個聊天機器人，並於2016年5月正式發布。
不過，儘管技術已經前進了一大步，但就算是目前最好的聊天機器人也還無法讓人感覺他是一個具有穩定性格和情感、活生生的人。類似「黑鏡」里提到的技術是否能在近期實現，這就涉及到如何讓機器人的語言和行為更具有個性。
這樣的研究在過去是很難開展的，主要的瓶頸是缺乏用於訓練的數據。現在，隨著社交網路盛行，帶有用戶標籤的語言數據變得容易獲取。就像前面提到的新聞報道描述一樣，如果我們有足夠的關於某個人的數據，就有可能訓練出一個和他個性一樣的聊天機器人。當然，我們還可以通過一群人，例如兒童、學生、甚至詩人的數據來訓練出具有一類人特點的機器人。但是，隨著研究的深入，我相信最終我們還會遇到瓶頸，例如到底如何才能讓機器人具備更加真實的人類性格與情感，這還是需要和心理學家合作。
我們組的另一位同事宋睿華就在這個方向進行研究。最近，她已經通過讓聊天機器人學習大量文學作品，成功地讓機器人的語言更像詩人，甚至武俠小說作家。（接下來她也會在這個平台分享她的研究心得，題為《好玩的文本生成》。）
我們還在想，聊天機器人是否有能力最終演變成為一個心理學家，至少是接近一個心理諮詢師？這就有了我們的DiPsy項目[6]。這個項目的目標是讓機器人能夠和人聊天，幫助他們克服心理上的問題。在這個項目中，我們借鑒了心理諮詢中常用的認知行為療法(Cognitive Behavior Therapy) 和正念療法(Mindfulness)。在2016年初的微軟技術節上，我們展示了DiPsy的原型。在未來，我們期待這個項目能幫助解決實際的社會問題，例如農村留守兒童的心理疏導。
此外，在最近舉辦的微軟亞太教育峰會2016 上，我們組織了一個分會，專門探討人工智慧與心理學的交叉合作。在這個分會中，我們邀請了三位年輕的研究員來介紹他們正在從事的跨界研究工作，分別是：來自南開大學社會心理學系的陳浩，具有心理學背景而從事社交網路數據挖掘的研究；來自「中央研究院」的楊得年，具有電子工程背景，目前在研究心理疾病檢測與治療的問題；以及來自中科院心理所的朱廷劭，畢業於中科院計算所，正宗的計算機專業博士，卻在心理所擔任研究員。在這次研討會上，他們都從自己的研究項目出發，和聽眾分享了如何在人工智慧與心理學的交叉地帶開展研究。對這次研討會內容感興趣的讀者可以去訪問我們在微軟網站上分享的視頻[7]。
總體而言，這些研究項目很多都還在起步階段，期待各位看完這篇文章以後，也能發現更多人工智慧研究中的結構洞，從中找到適合自己的課題，做出有影響力的學術成果。最後，我想提一下微軟的普及人工智慧（Democratizing AI）戰略，這一戰略致力於開發更好用的產品，讓更多人能輕鬆使用人工智慧技術，以更好地解決我們共同面臨的各種嚴峻的社會和經濟問題——從某種角度來看，這也是在幫助更多人能站到本文最開始圖中的節點A位置上來。
[1] Ronald S. Burt. Structural Holes: The Social Structure of Competition. Harvard University Press. 1995.
[2] LifeSpec: Learning the Spectrum of Urban Lifestyles, https://www.microsoft.com/en-us/research/project/lifespec-learning-spectrum-urban-lifestyles-2/
[3] Honghao Wei, Fuzheng Zhang, Nicholas Jing Yuan, Chuan Cao, Hao Fu, Xing Xie, Yong Rui, and Wei-Ying Ma, Beyond the Words: Predicting User Personality from Heterogeneous Information, the 10th ACM International Conference on Web Search and Data Mining (WSDM 2017), Cambridge, UK, Feb. 2017
[4] https://en.wikipedia.org/wiki/Be_Right_Back
[5] http://www.theverge.com/a/luka-artificial-intelligence-memorial-roman-mazurenko-bot
[6] DiPsy: A digital psychologist, https://www.microsoft.com/en-us/research/project/dipsy-digital-psychologist/
[7] https://www.microsoft.com/en-us/research/video/asia-faculty-summit-2016-ai-psychology/
作者簡介
謝幸博士於2001年7月加入微軟亞洲研究院，現任社會計算組高級主任研究員，並任中國科技大學兼職博士生導師。他分別於1996年和2001年在中國科技大學獲得計算機軟體專業學士和博士學位。他在國際會議和學術期刊上發表了200餘篇學術論文，並擁有50餘項專利。他是ACM、IEEE高級會員和計算機學會傑出會員。他參與創立了ACM SIGSPATIAL中國分會，並曾擔任ACM UbiComp 2011大會程序委員會共同主席。
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