如果把人类搞科学研究、找规律的过程比作做饭,那图灵奖得主ji gray在2007年提出的“第四范式”,就是告诉我们:现在做饭不用先猜“放多少盐、煮多久”,而是让海量的“食材数据”自己告诉我们最好的做法。这个理论不仅重新定义了科学研究的方式,还直接启发了戴文渊创办第四范式公司,让ai从“实验室玩具”变成了帮企业找规律、做决策的实用工具。接下来我就用最接地气的话,把这个理论的来龙去脉、核心意思,还有它对现在的ai发展到底有啥影响,掰开揉碎了讲清楚。
一、先搞懂:啥是“范式”?其实就是“搞研究的套路”
首先得先弄明白“范式”这两个字到底啥意思,不然听“第四范式”肯定一头雾水。其实“范式”就是咱们解决问题、探索未知的固定套路和思路,就像咱们上班有“打工的套路”,做饭有“炒菜的套路”,人类搞科学研究,也有自己一步步迭代出来的“套路”。
ji gray作为计算机领域的大牛(拿过图灵奖,相当于计算机界的诺贝尔奖),一辈子都在研究数据和计算,他发现人类几千年来探索世界、搞科学研究的方式,其实就分了四个阶段,每个阶段的“套路”都不一样,他把这四个阶段叫做“四大科学研究范式”。而他重点提出的“第四范式”,就是当下最符合数据时代的新套路——简单说,就是以前靠人“猜规律、验规律”,现在靠数据“自己说规律、自己找规律”。
二、四大范式演变:从“用手试”到“让数据算”
咱们顺着时间线,把这四大范式一个个讲清楚,你就能明白第四范式到底新在哪、牛在哪了。这就像从“用柴火做饭”到“用智能电饭煲做饭”的升级,每一步都让“找规律”这件事更高效、更靠谱。
(一)第一范式:实验科学——靠手试,靠眼睛看
这是人类最原始的研究套路,核心就是“动手做实验,亲眼观现象”们的老祖宗想知道“钻木能不能取火”,就真的拿木头钻来钻去;伽利略想知道“轻重物体下落速度一样吗”,就真的爬到比萨斜塔上往下扔铁球;咱们小时候玩放大镜,对着太阳烧纸,也是在做这种实验。
这种范式的特点就是“简单直接”,不用复杂的理论,就靠“试错”找规律。但缺点也特别明显:一是能研究的东西有限,比如你没法亲手去试“太阳内部是啥样的”;二是靠人的感官判断,容易出错,比如古人觉得“天圆地方”,就是因为眼睛看出去天好像是圆的、地好像是平的。
打个比方,这就像你第一次做西红柿炒鸡蛋,不知道放多少盐,就一勺一勺加,尝着咸淡合适了就记住“这次放了半勺盐”——完全靠手试、靠嘴尝,没有任何理论指导。
(二)第二范式:理论科学——靠脑子想,靠公式算
随着人类观察的现象越来越多,光靠实验试错已经不够了,于是就有了第二范式:“用数学公式和理论,总结普适的规律”。简单说,就是从很多次实验里,提炼出一个能通用的“公式”或“道理”。
比如牛顿看到苹果落地,不是只觉得“苹果会往下掉”,而是琢磨出了“万有引力定律”告诉我们,任何两个物体之间都有引力,苹果落地、月亮绕着地球转,都是因为这个规律;爱因斯坦的相对论,用e=c2解释了质量和能量的关系,也是典型的理论科学。
这种范式的厉害之处,在于能“举一反三”。比如你知道了万有引力,就不用再去试“橘子会不会落地”“篮球会不会落地”,直接就能判断“所有东西都会往下掉”。但它也有短板:如果遇到特别复杂的问题,比如“天气预报”“股市涨跌”,根本没法用一个简单的公式概括,理论就会失效。
还是拿西红柿炒鸡蛋举例,这就像你做了十次之后,总结出“两个西红柿配三个鸡蛋、半勺盐、一勺糖,味道最好”,还把这个“配方”写下来——以后再做,就按这个配方来,不用再瞎试了。
(三)第三范式:计算科学——靠计算机模拟,代替手试
到了计算机出现之后,人类迎来了第三范式:“用计算机做模拟,解决没法实验的问题”。有些研究课题,要么实验成本太高,要么根本没法做实验,比如“核爆炸是什么原理”“台风会往哪走”“宇宙大爆炸初期是什么样的”,总不能真的去炸一次核弹、去台风眼里测数据吧?
这时候计算机就派上用场了。科学家先根据已有的理论,建立一个数学模型,然后把模型输入计算机,让计算机用算力去模拟过程、预测结果。比如气象预报就是这样,把大气运动的公式输进电脑,再输入温度、湿度、气压等数据,电脑就能算出未来几天的天气;车企设计新车时,用计算机模拟撞车实验,不用真的撞坏几十辆车,既省钱又安全。
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这种范式的核心,还是“先有理论,再用计算机验证”,计算机只是个“超级计算器”。缺点是如果理论模型建错了,模拟出来的结果就全错了——比如你用了一个错误的“西红柿炒鸡蛋配方”输进电脑,电脑模拟出来的味道再香,实际做出来还是难吃。
(四)第四范式:数据密集型科学——让数据自己说规律
这就是ji gray最核心的贡献,也是最符合现在大数据、ai时代的研究范式。它的核心逻辑和前三个都不一样:不再需要先提出理论假设,直接让计算机从海量数据里找规律。
简单说,前三种范式都是“假设驱动”:先猜一个规律(比如“盐放少了菜会淡”),再用实验、理论或计算去验证;而第四范式是“数据驱动”:直接把海量数据扔给计算机,让ai算法自己从数据里扒拉“什么因素和结果有关”,甚至能发现人类根本想不到的规律。
举个真实的例子:科学家把160万份医院病历数据输进计算机,ai从里面发现“做过阑尾切除手术的人,患帕金森病的概率比普通人低40”——这个规律人类之前完全没意识到,既没有理论假设,也没法通过实验刻意验证,就是数据自己“说”出来的。再比如金融机构用第四范式的思路,把几千万条交易数据给ai分析,ai能找出人类看不到的“欺诈交易特征”,比如“某个时间段、某个地区的小额转账,大概率是诈骗”,这就是数据驱动的威力。
还是拿西红柿炒鸡蛋举例,这就像你把全世界几亿人做西红柿炒鸡蛋的配方、食材、口味评价数据都输进智能系统,系统自己分析出“在南方,西红柿炒鸡蛋放糖的比例是80,且糖放08勺时好评率最高;在北方,只有30的人放糖,盐放06勺时好评率最高”——你不用先猜“南方人是不是爱吃甜”,数据直接告诉你答案,甚至还能发现“用熟透的西红柿做,口感评分高20”这种你根本没想到的细节。
三、第四范式的核心特点:为啥它是数据时代的“新套路”?
ji gray提出的第四范式,不是凭空来的,而是跟着大数据、云计算、ai技术的发展应运而生的。它有三个最核心的特点,每一个都戳中了现在“数据爆炸”的时代痛点:
(一)数据是“主角”,不是“配角”
在前三个范式里,数据只是用来验证理论的“工具”,比如做实验测几个数据,用来证明牛顿定律是对的;而在第四范式里,数据本身就是研究的核心资源。现在的传感器、手机、互联网,每天都会产生海量数据——比如一辆新能源汽车每天产生tb级的行驶数据,一个医院每天产生几十万条病历数据,一个电商平台每天产生几亿条消费数据。这些数据就像一座“金矿”,第四范式就是用ai当“挖矿工具”,从金矿里挖规律。
而且这些数据是“全量数据”,不是以前的“抽样数据”。比如以前做市场调研,只能抽1000个人问“喜欢什么产品”;现在直接分析1亿用户的消费记录,数据更全面,找出来的规律也更靠谱。
(二)计算机是“规律发现者”,不是“计算器”
在前三个范式里,计算机最多只是个“超级计算器”,帮人类算复杂的公式、做模拟;但在第四范式里,计算机成了“主角”,用ai算法自主挖掘规律。比如用机器学习的算法分析工业设备的运行数据,ai能自己找出“温度超过80c、转速达到3000转时,设备故障概率会增加5倍”的规律,这个过程不需要人类提前设定“温度和故障有关”的假设,全是ai从数据里分析出来的。
这就突破了人类的认知局限——人类的大脑最多能同时思考几个因素,而ai能同时分析几千、几万个因素之间的关系,找到那些人类根本想不到的关联。
(三)不追求“因果关系”,先抓“相关关系”
前三个范式都特别在意“为什么”,也就是因果关系,比如“因为万有引力,所以苹果落地”;但第四范式更在意“是什么”,也就是相关关系——只要从数据里发现“两个事物同时出现的概率很高”,就算暂时不知道为什么,也能用来做预测。
比如电商平台通过数据发现“买尿不湿的顾客,有30会同时买啤酒”,虽然暂时搞不懂“尿不湿和啤酒有啥因果关系”,但平台可以把尿不湿和啤酒放在一起卖,提升销量;再比如气象数据显示“当东南风风速达到5级、湿度超过70时,明天大概率下雨”,就算不知道具体的气象原理,也能靠这个规律精准预报天气。
当然,这不是说因果关系不重要,而是第四范式告诉我们:在数据足够多的情况下,先抓住相关关系解决实际问题,再慢慢研究因果关系,效率会高得多。
四、第四范式对现实的影响:不止是科学研究,还改变了企业做事的逻辑
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ji gray的第四范式理论,不光影响了学术界的研究方式,更深刻改变了企业的经营和决策逻辑——这也是为什么戴文渊会用“第四范式”给公司命名,因为他的公司就是靠这个理论做核心业务的。
(一)对企业的影响:从“拍脑袋决策”到“数据决策”
以前企业做决策,大多是老板“拍脑袋”:“我觉得这个产品会好卖”“我认为应该在南方开分店”;现在用第四范式的思路,企业会把销售数据、用户数据、市场数据都输进ai系统,让数据告诉自己“哪个产品的销量会涨”“哪个地区的客户购买力强”。
比如零售企业用第四范式的ai分析用户消费数据,能精准预测“下个月某款牛奶的销量会增加20”,提前备货就不会缺货;制造企业分析设备运行数据,能预测“某台机器下周会出故障”,提前维修就不会耽误生产。这些都是第四范式在企业里的实际应用,核心就是“让数据说话,代替人的主观判断”。
(二)对ai行业的影响:让ai从“聊天”变成“干活”
现在很多人觉得ai就是“聊天机器人”,能陪你说话、写文案,但这只是通用ai的一小部分功能。而第四范式理论启发的ai,是“决策ai”——帮企业从数据里找规律、做预测,解决实际业务问题。
戴文渊创办的第四范式公司,就是做这种“决策ai”的:比如他们的迁移学习技术,能让企业用少量数据快速训练出高精度的预测模型,解决“数据少、没法做ai”的问题;他们的先知aios 50平台,能帮企业搭建行业大模型,聚焦“预测下一个x”(比如设备故障、用户流失、金融风险),这都是完全遵循第四范式“数据驱动”的思路。
简单说,第四范式让ai从“能说会道的花瓶”,变成了“能帮企业赚钱、降本、增效的工具”。
(三)对普通人的影响:生活更便利,决策更靠谱
第四范式的思路也悄悄融入了我们的日常生活:比如刷短视频时,算法根据你的观看数据推荐你喜欢的内容;比如打车软件根据路况、司机、乘客的数据,精准预测“打车需要等5分钟”;比如银行根据你的消费和信用数据,判断你是否符合贷款条件。这些都是数据驱动的第四范式在发挥作用,让我们的生活更便利。
甚至我们自己做决策时,也会不自觉用第四范式的思路:比如买手机前,会去看几千条用户评价(数据),而不是只听朋友的推荐(经验),这就是从“经验驱动”转向“数据驱动”的体现。
五、最后聊聊:第四范式不是“万能的”,也有自己的局限
虽然第四范式很厉害,但它也不是解决所有问题的“银弹”,还有几个明显的局限:
第一,需要海量高质量的数据。如果数据是错的、不完整的,ai找出来的规律也是错的——这就是常说的“垃圾进,垃圾出”。比如企业用虚假的销售数据做分析,ai预测的结果肯定不靠谱。
第三,对隐私和安全的要求更高。第四范式需要海量的个人或企业数据,这些数据如果泄露,会造成严重的隐私问题。比如医院的病历数据、金融机构的交易数据,都需要严格的隐私保护技术,才能放心用来做分析。
但这些局限并不是第四范式本身的问题,而是技术应用过程中需要解决的挑战。随着数据治理、隐私计算、因果推理等技术的发展,这些问题都会慢慢得到解决,第四范式也会在更多领域发挥作用。
总的来说,ji gray的第四范式理论,本质上是给数据时代的人类指了一条新的探索路径:不再只靠人的经验和智慧,而是学会和数据合作,让数据成为我们探索世界、解决问题的“超级帮手”。而戴文渊创办的第四范式公司,就是把这个理论从学术界搬到了产业界,让千千万万的企业都能享受到数据驱动的红利——这也是为什么这个理论能一直影响到今天,成为大数据和ai时代的核心思想之一。