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基於BERT的語義熵與蘭道爾原理:意義運算的能量成本量化

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基於BERT的語義熵與Landauer原理:語意處理的能量成本量化新框架 作者: PSBigBig(獨立開發者 & 研究者) 聯絡方式: hello@onestardao.com 所有論文: https://onestardao.com/papers GitHub(WFGY框架): https://github.com/onestardao/WFGY Zenodo(完整論文與數據): https://zenodo.org/records/15630163 摘要 本研究開創性地將 Landauer原理 應用於語意領域,從「位元抹除」拓展至「意義抹除」。我們提出一個正式、基於BERT的語義熵指標(Ssem),嚴謹對應標準化能量成本,並以跨多語料、多語言的實驗證明:使用Transformer模型處理語言,確實會產生可量化的能量與經濟成本。此框架為真正的 能量感知NLP 奠定基礎,橋接物理學、深度學習與認知科學。 1. 前言:從比特到「有意義」的能量 Landauer原理指出,抹除一個比特至少需要 kBT ln 2 的能量。這一原理奠定了數位運算的物理極限,但從未被正式延伸到 語義資訊 ——也就是人類與現代AI真正處理的「有意義」內容。 近年神經科學發現,理解一句話(語意處理)消耗的人腦能量,比隨機雜訊還要高。與此同時,像BERT這樣的Transformer模型,則透過分層分頭的注意力機制,類比了認知聚焦的過程。 本研究問的是: 要「處理意義」到底要消耗多少能量?不是儲存bit,而是理解語意。 2. 相關研究與理論基礎 Landauer原理 已在比特層級實驗驗證,但極少與自然語言或神經網絡架構聯結。 注意力熵 :現代Transformer模型能計算注意力分布的熵,與語言複雜度、可解釋性高度相關。 語義殘差理論 及過往針對RNN/Transformer的能量熱力學模型,未能給出長度正規化、多頭語義熵並映射物理能量的解法。 類腦硬體 與**腦影像(fMRI/EEG)**近年也逐漸為AI與人腦能量消耗提供物理基礎。 3. 方法:語義熵的定義與計算 3.1 BERT注意力導出的語義熵(Ssem) 針對每句話進行分詞,去除特殊符號([CLS]、[SEP])。 對每一層、每個注意力頭,提...

AI中的非對稱自洽性:驗證、可證偽性與科學信任的新藍圖

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AI中的非對稱自洽性:驗證、可證偽性與科學信任的新藍圖 作者: PSBigBig(獨立開發者) 聯絡方式: hello@onestardao.com Zenodo(完整論文與資料集): https://zenodo.org/records/15630260 所有論文彙整: https://onestardao.com/papers GitHub(WFGY框架): https://github.com/onestardao/WFGY 摘要 非對稱自洽性假說(Asymmetric Self-Consistency Hypothesis, ASC) 重新定義了AI時代的科學可證偽性。透過多個獨立AI形式化證明系統(如Lean、Coq、GPT-based)交叉驗證,如果一套理論通過所有自洽性檢查, 那麼任何實驗矛盾都應優先歸咎於測量限制或基礎公理,而非理論本身的邏輯漏洞。 這種做法完全可重現,所有資料集、證明腳本、CI流程皆開源,歡迎隨時驗證。 1. 前言:為什麼AI驗證改變了一切? 傳統科學一直以實驗檢驗理論為基石(波普的可證偽性思想),但AI、尤其是形式化證明助理的興起, 正在顛覆「可證偽」這個觀念 。 如果多套AI系統 獨立判定理論內部邏輯自洽 ,那麼與實驗的矛盾很可能不是理論錯,而是實驗流程或起始公理的問題。 直觀例子: 假設三個獨立AI“儀器”分析某理論都說沒問題,結果第四個(實驗)出現矛盾,更可能是外部環節出錯,而非理論本身邏輯出錯。這代表科學邏輯的根本轉變! 2. 核心假說 命題說明: 若某理論T經由多套獨立AI系統證明為自洽, 那麼T預測與實驗數據間的任何矛盾最可能來自: (A) 實驗本身的限制,或 (B) 起始公理的問題 而 不是 T本身的邏輯錯誤。 3. 形式化框架 公理基礎 明確列出所有起始公理(如QFT公設、對稱性、重整化條件等) 例:所有場與耦合均明確定義,對稱性破缺項明示,微擾展開可收斂…… AI自洽性驗證流程 採用三套獨立證明系統: Lean 4.0 ( Proofs.lean ) Coq 8.14 ( Proofs.v ) GPT-based檢查器 ( gptreport.json ) 驗證規則: If T |...

WFGY框架如何為新一代LLM實現“求解器迴圈”

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AI多步推理的四大數學公式:WFGY詳解 什麼是真正的推理?又和簡單預測有什麼不同? 現今的大型語言模型(LLM)雖然能生成流暢文字,但大多還是不擅長真正的多步邏輯推理——無論是解決難題、做科學發現,甚至是挑戰物理基礎理論,都容易卡關。 作為「挑戰愛因斯坦」系列研究的一部分,我開發了一套開源系統 WFGY,其核心就是四組明確的數學公式。這些模組不僅提升語義準確率,更為LLM提供了真正的迭代推理機制,也就是AI界長期追求的“求解器迴圈”(solver loop),結合符號AI與連結主義的雙重優勢。 四大公式:打造AI求解器迴圈的數學引擎 1. BBMC(虛無寶):語義殘差校正 公式: B = I − G + mc² I :輸入嵌入(Input embedding) G :目標/標準答案嵌入(Ground-truth embedding) mc² :語義慣性(模型的語境質量) 目的: BBMC衡量模型產出與理想答案之間的語義“殘留量”。這就像一股持續作用的力,把AI拉回推理正軌,減少語義飄移和長鏈錯亂。靈感來自物理平衡(能量最小化),讓邏輯推理每一步都能牢牢錨定。 2. BBPF(遞進寶):多路徑迭代更新 公式: BigBig(x) = x + ∑Vi(εi, C) + ∑Wj(Δt, ΔO)Pj x :當前狀態 Vi(εi, C) :根據誤差和語境的修正項 Wj(Δt, ΔO)Pj :時間與結果加權的調整 目的: BBPF允許模型在多個推理路徑上彙總反饋和修正,而不只盯著當前預測。這模仿專家如何透過反覆嘗試、修正、收斂,達成更堅實的多步推理。 3. BBCR(反轉寶):閉環重置與恢復 公式: Collapse → Reset(St, δB) → Rebirth(St+1, δB) St :當前語義狀態 δB :某時刻的語義擾動 目的: 受到動力系統、Lyapunov穩定性的啟發,BBCR將「崩潰-重置-重生」操作數學化。若推理過程發生崩潰(矛盾、混亂),系統會回到最近穩定狀態,並帶著受控的更新繼續。這種數學化的“重啟”保證了長鏈推理的穩定性,並能降低幻覺率。 4. BBAM(專注寶):基於變異數的注意力收斂 公式: ãᵢ = aᵢ · exp(−γσ(a)) aᵢ :注意力權重 σ(a) ...