比爾·希巴德

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威廉·路易斯·「比爾」·希巴德（William Louis 「Bill」 Hibbard）是電腦科學研究者、威斯康星大學麥迪遜分校空間科學與工程中心榮休高級科學家，研究涉及科學可視化、虛擬實境和人工智慧安全與倫理。他是Vis5D、Cave5D和VisAD等科學可視化系統的主要開發者之一；2004年退休後，研究重心轉向人工智慧的技術風險、倫理和公共治理。2012年，他的論文〈避免人工智慧的非預期行為〉獲得奇點研究所在第五屆人工通用智能大會期間頒發的圖靈獎。

## 生平與教育

希巴德於1970年和1973年取得威斯康星大學麥迪遜分校學位，1995年獲該校電腦科學博士學位。他的博士論文題為《科學計算可視化：基于格結構數據與顯示模型的系統》（Visualizing Scientific Computations: A System Based on Lattice-Structured Data and Display Models），導師是查爾斯·R·戴爾（Charles R. Dyer）。論文以格結構建立通用數據模型和顯示模型，並把科學計算、程式語言和交互式可視化結合起來，使使用者不必掌握專門的電腦圖形學知識，也能為自定義數據類型建立顯示方法。

1978年，希巴德加入威斯康星大學麥迪遜分校空間科學與工程中心，在氣象衛星先驅弗納·E·蘇奧米領導下參與中心的電腦項目，此後26年間投身多項大型可視化工作。他最初擔任McIDAS系統程式設計師，曾為第一次全球大氣研究計劃全球試驗處理GOES氣象衛星數據，也開發過處理旅行者號木星和土星影像的軟體。

希巴德於2004年7月從空間科學與工程中心退休，獲授榮休資格。此後，他把主要精力投入人工智慧技術和倫理問題的寫作、研究及公共演講。

## 科學可視化

### Vis5D與Cave5D

希巴德在空間科學與工程中心參與氣象數據三維顯示研究，並與戴維·桑特克（David Santek）等人開發Vis5D。該系統面向數值天氣模式等產生的大型五維網格數據，可生成等值面、等值線切片、彩色切片和體繪製，並讓使用者實時旋轉和播放三維圖像。其主要開發者包括希巴德、約翰·凱勒姆（Johan Kellum）和布賴恩·保羅（Brian Paul），開發工作獲得美國國家航空航天局和美國國家環境保護局資助。

希巴德等人在1994年發表於《電腦》的論文指出，這類交互系統旨在使地球與空間科學家直接觀察和試驗計算過程，縮小科學家與自動計算之間的隔閡。

為參加1994年SIGGRAPH會議的虛擬實境展示，希巴德與保羅把Vis5D移植到由伊利諾伊大學芝加哥分校電子可視化實驗室開發的CAVE沉浸式環境，形成Cave5D。會議期間，系統每天把佛羅里達州天氣預報模式的輸出導入CAVE，供與會者觀察。1995年超級計算大會期間，Cave5D又經高速網路連接聖地牙哥的CAVE設備與阿貢國家實驗室的IBM SP-2超級計算機，使使用者可在虛擬環境中請求和顯示新的模式數據。

希巴德後來在《可視化手冊》（Visualization Handbook）中撰寫專章，綜合介紹Vis5D、Cave5D和VisAD的設計與用途。

### VisAD

希巴德攻讀博士學位期間開始開發VisAD，其名稱是「演算法開發可視化」（Visualization for Algorithm Development）的縮寫。早期版本以C語言編寫，博士論文所提出的格結構數據和顯示模型成為後來系統的理論基礎。1996年，項目開始以Java重新設計；此後VisAD發展成供數值數據交互、協作可視化和分析使用的Java組件庫。

VisAD以通用數學數據模型表示不同來源和學科的數值資料，並通過顯示映射建立數據值與圖形屬性之間的關係。系統使用Java RMI支持遠程對象和分布式協作，也把分析及計算功能與可視化結合起來。希巴德與柯蒂斯·呂登（Curtis Rueden）等人在《ACM通訊》發表的論文把VisAD概括為由數據、顯示、計算和使用者界面組件構成的分布式數值可視化架構。

以VisAD為基礎開發的應用包括美國大學大氣研究聯盟Unidata項目的集成數據查看器，以及用於四維多光譜生物影像分析的VisBio。

## 人工智慧研究與觀點

希巴德自稱從20世紀60年代中期起便關注人工智慧。2002年，他出版《超智能機器》（Super-Intelligent Machines），內容涉及機器智能基礎、神經科學、資訊技術公共政策、公眾教育與控制，以及人腦與機器連接等議題。《On Wisconsin》將該書概括為對機器智能科學基礎、相關哲學問題及社會適應方式的討論。

2012年，希巴德在《人工通用智能雜誌》發表〈基於模型的效用函數〉（Model-Based Utility Functions）。論文針對智能體可能產生自我欺騙等問題，提出先從交互記錄推斷環境模型，再依據模型計算效用的兩階段方法，並討論能夠修改自身的智能體是否會改變其效用函數。

同年，他在第五屆人工通用智能大會發表〈避免人工智慧的非預期行為〉（Avoiding Unintended AI Behaviors）。論文分析複雜智能系統產生非預期行為的若干機制，並為假設中的強大人工智慧提出兩階段智能體架構，以避免部分已知問題。該文獲得奇點研究所為紀念艾倫·圖靈誕辰百年而在AGI-12會議期間設置的圖靈獎；這個獎項由奇點研究所頒發，並非美國電腦協會圖靈獎。

希巴德還在〈安全人工智慧設計的決策支持〉（Decision Support for Safe AI Design）中提出以交互式可視化展示多組未來模擬結果，設想把Google地球的平移、縮放功能與Vis5D的時間動畫和三維探索功能結合起來。

2014年，他與盧克·穆爾豪澤（Luke Muehlhauser）在《ACM通訊》發表〈人工智慧中的探索性工程〉（Exploratory Engineering in AI），主張以智能體的數學結構為依據，預先分析廣泛類別的未來人工智慧可能呈現的危險性質和行為，作為形式化驗證和系統測試的補充。同年發布的長篇書稿《倫理人工智慧》（Ethical Artificial Intelligence）綜合其既有論文和新增內容，討論效用最大化智能體、自我欺騙、獎勵生成器損壞、自我建模智能體及人工智慧政治等問題。

在公共政策方面，希巴德主張讓人工智慧成為公眾參與的政治議題，通過公眾教育和公共控制影響其發展方向，並要求開發人工智慧的企業公開系統的運作方式和目的。人工通用智能研究者本·戈策爾認為，希巴德既認真看待人工超智能，又以理性論證說明其可能造福人類；戈策爾還稱，希巴德關於人工智慧透明度的論述對相關社群產生了影響。2018年，PBS Wisconsin播出希巴德的演講〈如何（不）思考人工智慧〉（How (Not) to Think About Artificial Intelligence），內容涉及人類與人工智慧的異同、能力和局限。

## 基本資料

- 原文名：Bill Hibbard
- 原文名：en
- 出生：William Louis Hibbard
- 研究領域：科學可視化、人工智慧
- 機構：威斯康星大學麥迪遜分校空間科學與工程中心
- 母校：威斯康星大學麥迪遜分校
- 論文：Visualizing Scientific Computations: A System Based on Lattice-Structured Data and Display Models
- 論文：1995
- 博士導師：查爾斯·R·戴爾
- 知名於：Vis5D、Cave5D、VisAD
- 獲獎：奇點研究所圖靈獎（2012年）