"因果推理"的计算核心居然是想象力？

在上期的因果书籍分享中，我们通过对引言部分的解读，了解了书籍的主题——“因果推断”新学科及其数学工具“因果关系演算法”、因果推断引擎，以及各章的主要内容。（回顾戳《如果缺少这个，AI根本没法发展》）

今天的分享将解读书籍第一章《因果关系之梯》，介绍因果关系的三个阶层和因果关系之梯的三个层级。

“因果推理引擎“的计算核心

作者以《创世记》中亚当和夏娃的故事引入，当上帝询问是否偷吃禁果的“事实”，两人却回答为什么偷吃的“理由”。而且他们都深信，列举原因可以以某种方式美化他们的行为。

在作者看来，这就是一切的关键——人类祖先拥有想象不存在之物的能力。因果想象力使他们能够通过“规划”的复杂过程，更有效地完成许多事情。

书中以部落狩猎长毛象为例，部落首领需要通过想象和比较，选择出最好的狩猎策略。要做到这一点，思维主体必须具备一个可供参考、并且可以自主调整的关于狩猎现实的心理模型（如下图）。

图中的每个点，比如天气、地形、猎人数量等等，都代表一种成功狩猎的影响因素或原因。

心理模型是施展想象的舞台，它使我们能够通过对模型局部的修改来试验不同的情景。这些因果图就是作者在导言中所描述的“因果推理引擎”的计算核心。

因果关系的学习者必须熟练掌握至少三种不同层级的认知能力：观察能力（seeing）、行动能力（doing）和想象能力（imagining）。

第一层级是观察能力，是指发现环境中的规律的能力。

第二层级是行动能力，涉及预测对环境进行刻意改变后的结果，并根据预测结果选择行为方案以催生出自己期待的结果。对工具的使用（前提是使用是有意图的,而不是偶然的或模仿前人）就可以视作达到第二层级的标志。

第三层级至关重要，它让我们为发起农业领域和科学领域的更深层次的革命做好了准备，使得我们人类对于地球的改造能力发生了骤变。

三个层级分别对应逐级复杂的因果问题。使用这组判断标准,我们便可以将问题的三个层级组合成因果关系之梯（下图）。

接下来，作者详细说明了因果关系之梯的每一层级。

即通过观察寻找规律。如果观察到某一事件改变了观察到另一事件的可能性，我们便说这一事件与另一事件相关联。

例如，计算机围棋程序在研究了数百万围棋棋谱的数据库后，便可以计算出哪些走法胜算较高；猫头鹰观察了老鼠活动的轨迹后，便开始推测老鼠下一刻可能出现的位置。

这一层级要求我们基于被动观察做出预测，典型问题是：“如果我观察到……会怎样？”

书中以牙膏和牙线的买卖关联为例。商家如果要思考“购买牙膏的顾客同时购买牙线的可能性有多大”，首先需要采集所有顾客购物行为的数据，然后筛选出购买牙膏的顾客，计算其中购买牙线的人数比例。

这个比例也称作“条件概率”，用于测算“买牙膏”和“买牙线”两种行为之间的关联程度，写作P(牙线|牙膏)，其中P代表概率，竖线意为“假设你观察到”。

统计学虽然同样能解决问题，但它不能告诉我们哪个是因，哪个是果，也不能改变事实。

当我们开始改变世界的时候，就迈上了因果关系之梯的更高一层台阶。这一层级要求我们掌握一种脱离于数据的新知识“干预”，即：如果我们改变环境，会发生什么?

依然以牙膏为例，典型问题是：“如果把牙膏的价格翻倍，牙线的销售额将会怎么样？”，记作P(牙线 |do(牙膏))。

在第二层级中，还有另一个热门问题是：“怎么做？”。类似前文提到的狩猎长毛象，我们决定是否实际实施干预行动以及怎样实施干预行动之前，会尝试在心理层面演示这种干预行动，需要具备一个因果模型。

虽然关于干预的推理是因果关系之梯中的一个重要步骤，但它仍不能回答关于“为什么”的问题，比如，为什么最近牙线的销量暴涨了？是牙膏带动的，还是宣传力度大？

这些问题将我们带到因果关系之梯的最高层——反事实层级。

因果关系之梯第三层级的典型问题是：“假如我当时做了……会怎样？”、“为什么？”。两者都涉及观察到的世界与反事实世界的比较，仅靠干预实验是无法回答的。

回到牙膏的例子，问题便是：“假如把牙膏的价格提高一倍,则之前买了牙膏的顾客仍然选择购买的概率是多少？”在这个问题中，我们所做的就是将真实的世界（我们知道顾客以当前的价格购买了牙膏）和虚构的世界（牙膏价格是当前的2倍）进行对比。

作者认为，将反事实置于因果关系之梯的顶层，是人类意识进化过程的关键时刻。

以乌尔姆博物馆的半人半狮雕塑为例。我们不知道是谁雕刻了狮人，也不知道他雕刻的目的是什么，但毋庸置疑的是，是解剖学意义上的现代人类创造了它，它的出现标志着对先前所有的艺术或工艺品形式的突破。

因为雕像的形象不是纯粹的人或狮子，它是一个只存在于想象中的生物。这意味着人类发展出了想象从未存在之物的能力，这种认知能力的飞跃对我们人类这个物种来说意义深远且至关重要。

总结来说，如果第一层级对应的是观察到的世界，第二层级对应的是一个可被观察的美好新世界，那么第三层级对应的就是一个无法被观察的世界，因为它与我们观察到的世界截然相反。

这就是因果推断的意义所在：在掌握了各种法则之后,我们可以有选择地违背它们，以创造出与现实世界相对立的世界。

下一篇分享将介绍第一章的第二部分，敬请期待。