反思机器学习与人类言语习得的关系
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  • 2020-03-08 07:36:05 5

探究人类如何习得语言一直是语言学及相关领域的重要研究课题,这个话题在国内外学者中被称为“柏拉图问题”。从20世纪行为主义主导的心理学理论,到皮亚杰的认知发展理论、乔姆斯基的语言内化理论,再到近年来兴起的机器学习研究,各种理论提供了不同的见解。这些差异不仅推动了语言学、心理学和语言哲学等领域的发展,还促使我们思考机器学习对语言习得研究的启示与教训。

强化学习的特性

通常,机器学习可以根据其在处理输入数据和算法方面的侧重点分为监督学习、无监督学习和强化学习。其中,强化学习与20世纪中期盛行于心理学和语言习得领域的行为主义关系密切,引起了更多关注。强化学习的创始人之一理查德·萨顿认为,强化学习的目标是学会如何将环境与行为关联起来,以最大化奖励信号。在这种学习模式中,个体需要通过不断尝试和错误来确定哪些行为能够带来最大奖励。因此,试错探索是强化学习的一个显著特征。此外,强化学习还包括延迟奖励的概念,即某些行为不仅影响即时奖励,还会对后续奖励产生影响。

人类语言习得的特点

行为主义主导的语言学习理论认为,语言学习是对外界刺激做出反应的结果。因此,语言环境和刺激强化在语言学习中起着决定性作用。然而,人类语言习得实际上是一个归纳过程。学习者会提出假设,然后根据原始语言数据进行假设检验,不断修正和完善对目标语言结构的理解。尽管这一过程与强化学习中的试错归纳学习有相似之处,但它本质上是对已有假设的验证过程,而不是简单的归纳学习。尤其对于儿童母语习得而言,类比归纳学习的效果一直备受质疑。从语言内在机制的生物成熟角度来看,这一过程得到了更多神经生物学和经验研究的支持。

互学互鉴的可能性

探究语言习得过程需要跨学科的合作。这种跨学科的互动正是认知科学兴起的原因之一。强化学习对语言习得问题的解释融合了计算机科学、神经科学和心理学等多个学科的知识。以乔姆斯基的语言习得理论为基础的研究则整合了语言哲学、语言学、神经科学、生物学和心理学等多个领域。由此可见,这两种方法之间存在互相学习和借鉴的可能性。

众所周知,强化学习需要大量数据训练才能实现目标,而儿童却能在缺乏足够语言刺激的情况下快速掌握语言。即使成人在学习第二语言时,也能在没有大量训练的情况下掌握语法等知识。这表明,语言学习主要依赖于内在的语言机制。这说明,尽管机器学习技术在不断发展,但在模仿人类语言习得方面仍存在根本性差异。例如,目前的人工智能模型可能只能成为复读机,无法真正理解语言的深层含义。

语言习得与神经生物学

无论是强化学习还是主流语言习得理论,都承认语言习得具有神经生物学基础。虽然强化学习接受了行为主义的语言学习观点,但也认可语言习得依赖于大脑的神经生物学属性。为了获得理想的奖励,神经细胞会释放多巴胺来促进相应的神经活动。这一过程说明,学习确实具有神经生物学基础。这与乔姆斯基的语言习得理论中强调的大脑神经生物学属性对语言习得的影响不谋而合。

尽管语言习得的基础是内在的语言属性,但学习过程必须在实际环境中进行,因为语言系统的构建和熟练掌握需要将这些基本属性固化在相应的大脑模块中。因此,这一过程与强化学习所开发的算法紧密相关。这些算法类似于语言学习者通过语言加工运算掌握语言结构。因此,强化学习与主流语言习得理论的主要区别在于是否预设语言学习需要由生物基因属性决定的基本语言属性。在语言加工方面,两者可以相互借鉴,甚至探索类似的算法,如情境学习和元学习等。

总之,正如哈萨比斯等人所认为的那样,多巴胺可以激励奖励期望并促成学习决策。主流语言习得理论也认为语言习得或语言本身具有坚实的神经生物学基础。因此,强化学习的经验有助于当前主流语言习得理论进一步探讨学习者在多大程度上通过熟练的语言计算加工来掌握语言。从这个意义上讲,强化学习与主流语言习得研究范式是一脉相承的,具有互鉴的可能性。这在一定程度上预示着机器学习和主流语言习得理论在未来的发展方向。

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