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第 1 课

电脑学会写字的秘密

本课讲 2015 年的一篇文章。科学家 Karpathy 教电脑玩一个猜字游戏,结果电脑自己学会了写文章。

适合 10 岁左右约 40 分钟需要:铅笔、一位同伴

1热身:接下一个字

先玩个游戏。读前面的字,在横线上写出下一个字。

床前明月
祝你生日快
一二三四
小白兔,白又

是不是很容易?因为这些话你听过很多遍,记住了哪个字后面常常跟着哪个字。

再试一句:“我今天吃了一个大”。这次答案不止一个。可能是“苹”,可能是“西”,也可能是“包”。要猜对,得知道前面在讲什么。

2电脑怎么学猜字

Karpathy 让电脑玩的,就是这个游戏。规则只有 4 步:

1给电脑看一个字
2电脑猜下一个字
3告诉它正确答案
4猜错了,它就悄悄调整自己

↻ 换下一个字,重复几百万次

一开始,电脑完全是瞎猜。练得越多,它猜得越准。下面是一台电脑练习写故事时的样子(示意):

刚开始啊k哦%%的的的 呢呢x 了了
练了一会儿小的 猫在 了 走去 天天 我
练了很久小猫在院子里跑来跑去,它很开心。

这个过程叫训练。就像你练钢琴,一开始弹得乱七八糟,练多了就顺了。

3电脑的小本子

只看前一个字,是猜不准的。刚才“吃了一个大____”就是例子。

所以这个电脑程序带着一个小本子。它每读一个字,就在本子上记一笔,比如:

· “现在在讲吃的东西。”
· “前面打开了一个引号,还没关上。”

读下一个字时,它先翻翻小本子,再去猜。这种带着小本子、一个字一个字往下读的程序,有个大名字,叫循环神经网络。“循环”的意思是:读一个字,记一笔,再读一个字,再记一笔,一圈一圈地重复。

4它学会了什么

Karpathy 给电脑读了不同的东西,每次都从头练。结果是这样:

给它读什么它学会写什么
莎士比亚写的剧本像模像样的剧本,有人物名字,有台词
维基百科(网上的大百科)带标题、带链接的“百科文章”
数学书看起来很专业的数学公式
电脑程序格式整齐的“程序代码”

可是,它常常一本正经地胡说八道

它写出来的东西,样子很像,意思不通。比如,学了剧本的电脑可能会写出这样一句台词(我们编的例子):

国王:我的马在月亮里喝茶,因为明天是星期红色。

格式对,语气也像国王,可是意思完全乱了。就像小朋友学大人打电话,语气学得很像,说的话却没有意义。

5最神奇的地方:没人教它语法

没有人告诉电脑“引号要成对”“句子末尾要加句号”。它只是一直练习猜下一个字。为了猜得准,它自己摸索出了这些规矩。

科学家打开电脑的“大脑”看了看,发现里面有些小零件给自己找了专门的工作。有一个零件专门盯着引号:引号一打开,它就亮;引号一关上,它就灭。

他说:“今天下雨了。”然后走了。

示意图:黄色小灯就是那个“引号零件”。引号里面的字,它都亮着。

还有零件专门数一行写了多长,快写到头了就提醒“该换行了”。这些工作谁也没分配,是它们自己学会的。

6这和今天有什么关系

2015 · 猜字小程序 更大的程序 今天的聊天 AI

你听说过 ChatGPT、Claude 这些会聊天的 AI 吗?它们做的还是同一件事:猜下一个字。

区别有两个:它们的“大脑”大了很多很多倍,读过的书也多了很多很多倍。所以,这篇 2015 年的文章就像一颗种子。10 年后,它长成了今天的聊天 AI。

7动手:两人猜字机

玩法(2 个人,约 10 分钟)

1. A 偷偷在纸上写一句话,8 到 12 个字。用别的纸盖住。

2. A 露出第 1 个字。B 猜第 2 个字。

3. 猜对了,在下面画一个 ✓;猜错了,画一个 ✗。然后 A 露出正确的字。

4. B 接着猜下一个字,直到整句揭开。换人再玩一轮。

第几个字23456789101112
第 1 轮
第 2 轮

你会发现:越往后,猜对的越多。因为前面揭开的字越多,你的“小本子”里记的线索就越多。电脑也是这样。

8动手:数一数,当一回电脑

电脑靠“读得多”学会猜字。我们也来读一小段,数一数“小”字后面跟着什么字。

小明有一只小狗。小狗喜欢跟着小明去小河边。小河里有小鱼,小狗看见小鱼就叫。小明说:“小狗,别叫啦!”

“小”后面的字出现了几次(画正字)
明
狗
河
鱼

数完了,回答:下次再看到“小”字,你会先猜哪个字?

电脑做的事情很像这个,只是它一次读的不是一段话,而是几百万段话,而且它会同时看前面很多个字。

9词语小卡片

猜下一个字看着前面的字,猜后面会出现哪个字。今天的聊天 AI 就是靠它练出来的。
训练让电脑一遍一遍地练习、改正,越练越好。
小本子(记忆)电脑边读边记下的线索,帮它猜得更准。
循环神经网络带着小本子,一个字一个字往下读、往下猜的电脑程序。

10想一想

  1. 电脑写的剧本“样子很像,意思不通”。你觉得为什么会这样?
  2. 如果只给电脑读童话故事,它会学会写什么?会不会写数学题?
  3. 聊天 AI 有时也会“一本正经地胡说八道”。用 AI 查资料时,你打算怎么检查它说得对不对?
一句话记住:只要一直练习猜下一个字,电脑就能自己学会写字、写诗、写代码。

给家长和老师:本课讲的是 Andrej Karpathy 2015 年的博文 The Unreasonable Effectiveness of Recurrent Neural Networks。文章用字符级循环神经网络(char-RNN)生成莎士比亚剧本、维基百科、LaTeX 和 Linux 代码,并发现了能追踪引号、行长的可解释神经元。

讲义中的“练习过程”“国王台词”“引号小灯”都是示意,不是原文内容。想深入可看本站的 第 1 天中文导读,代码见开源项目 30u30 第 1 天目录(英文)。

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