再谈“第一性原理”,成就不一样的你我

昨天在读书时,看到了一段关于第一性原理的描述,便将其简单整理分享给了大家,但是总感觉没有说到位,今天在和大家谈一谈。

百度百科关于第一原理给出的解释是“根据原子核和电子相互作用的原理及其基本运动规律,运用量子力学原理,从具体要求出发,经过一些近似处理后直接求解薛定谔方程的算法,习惯上称为第一性原理 ”;

这个解释对于大多数人来说,可能有点太专业化了,比较难理解,可以进一步通俗表达为“第一性原理是从头计算,不需要任何实验参数,只需要一些基本的物理量,就可以得到体系的基本性质的原理。”

如果你觉得这个也还是比较难理解,那么来看由亚理斯多德提出的表达:“任何一个系统都有自己的第一性原理,它是一个根基性的命题或假设,它不能被缺省,也不能被违背。”

至此,我想你基本明白何为第一性原理的定义了吧。

这个名词被炒的很火主要得益于“钢铁侠”埃隆·马斯克(特斯拉汽车CEO)。他曾在采访中提到自己特别推崇“第一性原理”思考法。

马斯克这段话的完整译文:

我在想存在一种好的思维框架。那是物理学的东西,你知道,有点儿像第一原理推理(first principles reasoning)。总体来讲,我认为存在将事情缩减至其根本实质……你必须能够把那些问题“煮沸”才能从里面找出那些最基本的东西

运用第一性原理,而不是比较思维去思考问题是非常重要的。

我们在生活中总是倾向于比较,对别人已经做过或者正在做的事情我们也都去做,这样发展的结果只能产生细小的迭代发展。

第一性原理的思想方式是用物理学的角度看待世界,也就是说一层层拨开事物表象,看到里面的本质,再从本质一层层往上走。

“第一性原理”,也有人认为其实一种,“解耦合”(decoupling)的方法和模式。

例如,假设你是一名程序员,希望改进一款开源软件产品的功能。该怎么做?

你会打开一个新的空白源代码文件,从头开始,一行行写代码吗?

基本上不会。

你该怎么做呢?

你会读现有软件的源代码,把新的功能实现补充或更新到对应的位置,提交合并(merge)请求。

注意在这个过程中,你是把前人做的东西,当成基础层。而你自己,是在这个层次之上,去叠加新的内容。

更形象化一点的呈现,可以参考计算机体系结构层级示意图,

计算机结构分层示意图

这种分层的架构,使整个儿IT行业从业者,都只需要管好自己这一层的功能,并且为上层提供功能接口。

需要的时候,他会调用下层已经准备好的功能,而不需要去重新发明轮子。

说得通俗一些——铁路警察,各管一段儿。

想想看,为什么现在数据科学那么火? Python、R 和机器学习框架们为何这么受到欢迎?以至于许多非 IT 类人士,都在乐此不疲渴望学习、应用它们?

其真是因为,因为许许多多的开发者,已经为你写好了实现数据科学工作的各项基础功能。

相关的软件包已有成千上万,而且每天还在不停快速涌现。你根本不需要了解哪些功能究竟是如何实现出来的,只要会搜软件、查文档,直接“拿来主义”调用就能实现酷炫繁复的功能,方便得令人发指。

难怪有人咬牙切齿说“ Python 这东西降低了机器学习的技术门槛,简直就是邪恶的存在。”

我猜说这话的人,大概自己动手写过反向传播( back propagation )代码。

层次累积,积木搭建。不仅计算机体系结构这么做,网络协议这么做,现在就连深度学习(deep learning)也这么做。

这种说法与解释,其实略微有点牵强附会,其只是通过一个类比来解释这个事情。虽然分工协作,确实能充分发挥自己的聪明才智,把自己擅长的事情做好,甚至是做到极致,但是这不是说每个人都能看到每一个问题、现象的本质。

第一性原理是一种思考问题的逻辑和方法,通过不断的剖析事情,找到本质的部分、核心的基础,进而站在这个地方重新推到该过程,会更加有利于看到整个过程的细节、假设。

人类社会,正是由于专业化的分工协作,才能够精益求精,迸发出巨大的生产力进步。也正是因为对于不同分工层级的近乎无条件信任,才能正常运行。

但是问题,也会随之而来。

并不是每一种解决方法或每一个工具都是永远有效,如果环境变了?如果你的前提假设不成立呢?假如你目前工作所依赖的基础层级有问题呢?那岂不是成了“沙上垒塔”?

特别是一些成功经验,使我们总喜欢把已经发生的事情,看做自然而然,同时用着自己学会的套路方法,以一种以不变应万变的态度对待一切。

此时,就会到时惯性思维的制约,导致无法跳出思维困境,对新出现的问题总是在旧方法中寻找答案。

人类固有的,脑补效应,使得如果两种事物同时出现了,总会被我们脑补为必然的关联,于是就耦合在了一起。

汽车大亨 Henry Ford 曾经说过:

如果我当初问用户需要什么,他们会说“一匹更快的马”。

你目前工作的基础似乎有改进的余地呢,甚至是真的需要推倒重来。你会怎么做?

许多人的选择是:萧规曹随。跟着大伙儿走,总不会错到哪里去吧?

我们的头脑,就是这么喜欢偷懒。

你不难感受到,耦合的结果非常不利于创新。

一想到汽车,就想到汽油、加油站……在这个思维框架里,你难以考虑到其他能源形式的可能性。

或者想到汽车,你就想到了司机,那你恐怕就没有冲动去尝试研发“自动驾驶”了。

想到上课,就会想到一间教室,几十上百号学生……类似的,这个框架里,你也无法想象几万,甚至几十万人一起上课的场景(也就是现在大家耳熟能详的MOOC)。

一个事儿,改进10%,很难。

因为无数聪明人已经在“前人基础上”,做了各种智慧地尝试。你想摘到低垂的果实,哪里有那么容易?

反而,一个事儿,要提升200%,可能却相对容易。

因为看到这种要求,人们首先就从原先的思维框架里面惊惶地“逃”了出来。

你很清楚,照着原先的路走下去,是绝对不可能提升 200%的。

还记得10几年前的智能手机长什么样子吗?

当时大家比拼的,自然是谁家的键盘手感更好,按键可以更精准,输入更快速。竞争的结果是,有些手机用户确实做到了在小小的实体键盘上录入文字行云流水,看着真让人钦佩啊。

但是,乔帮主的横空出世,颠覆了这一切。

“乔帮主”在设计美学上,有洁癖。自家用的家具,都宁缺毋滥。他就是看着那些实体键盘不顺眼。于是就思考,键盘是不是必要的?

从功能上讲,是的。毕竟语音、动作和脑波输入等技术,当时还远没有成熟。

可是手机键盘,一定要做成实体形式吗?那可就未必了。

以这样的思路,触摸屏技术就进入了他的视线。

这就是很好的“第一性原理案例”,其与马斯克的创业经历异曲同工。

那么如何运用第一性原理呢?今天给大家分享3个方法。

1)以最基础、最本质的无法改变的条件作为出发点;

2)推演过程需要有严密的逻辑体系,尽量少引入估计的变量;

3)不可随意参照现有经验和同类方案,尊重客观推演结果。


与君共勉

倾听幸福 于比利时天文台

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