
說到人工智能,可能很多人都會(huì)想到2016年3月,Google旗下的DeepMind公司組織研發(fā)的Al-phaGo系統(tǒng)與圍棋世界冠軍、職業(yè)九段棋手李世石對(duì)弈,并以4比1的成績獲得勝利的事。此后關(guān)于人工智能的話題一直熱度不減。今年5月,在中國烏鎮(zhèn)圍棋峰會(huì)上,AlphaGo系統(tǒng)對(duì)壘排名世界第一的世界圍棋冠軍柯潔,以3比0再次獲勝。人工智能似乎被烙上了“非常聰明”的印記。那么大家一直說的“人工智能”到底是什么,西安理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院院長、博士生導(dǎo)師王磊教授告訴您有關(guān)人工智能的前世今生。
什么是人工智能
“其實(shí)早在20年前,就有一場有關(guān)人類與機(jī)器之間的比賽了。”王磊教授說,當(dāng)時(shí),對(duì)陣的雙方是IBM公司研制的Deep Blue(深藍(lán))計(jì)算機(jī),和世界象棋特級(jí)大師、俄羅斯的加里·基莫維奇·卡斯帕羅夫。那場比賽,互有勝負(fù),深藍(lán)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)雖有不俗的表現(xiàn),但仍然顯得有些“幼稚”,被大師投訴在控制時(shí)間上“作弊”。
20年后的今天,這種人機(jī)棋類博弈的結(jié)果,已無任何懸念。再放眼四周,機(jī)器語言翻譯、語音對(duì)話機(jī)器人、掃地機(jī)器人,無人駕駛汽車等等,已逐步走進(jìn)我們?nèi)祟惖纳?。這是否在暗示人工智能時(shí)代正向我們走來?那么,什么是人工智能呢?王磊教授說,人工智能就是能夠在各類環(huán)境中自主地,或交互地執(zhí)行各種擬人任務(wù)(anthropomorphictasks)的一類機(jī)器。它是計(jì)算機(jī)科學(xué)中涉及研究、設(shè)計(jì)和應(yīng)用智能機(jī)器的一個(gè)分支,其近期主要目標(biāo)在于研究用機(jī)器來模仿和執(zhí)行人腦的某些智力功能,探究相關(guān)理論、研發(fā)相應(yīng)技術(shù),如:判斷、推理、證明、識(shí)別、感知、理解、通信、設(shè)計(jì)、思考、規(guī)劃、學(xué)習(xí)和問題求解等思維活動(dòng)。
1956年夏天人工智能學(xué)科就誕生了
人工智能的發(fā)展是以軟硬件為基礎(chǔ),經(jīng)歷了漫長的發(fā)展歷程。上世紀(jì)三四十年代,以維納、弗雷治、羅素等為代表發(fā)展起來的數(shù)理邏輯,和以丘奇、圖靈等人為先驅(qū)提出的計(jì)算思維,促進(jìn)了智能計(jì)算方法的萌生。1956年夏,人類歷史上第一次人工智能研討會(huì)在美國的達(dá)特茅斯(Dartmouth)大學(xué)舉行,標(biāo)志著人工智能學(xué)科的誕生。
1969年,召開了第一屆國際人工智能聯(lián)合會(huì)議,此后每兩年召開一次。次年,《人工智能》國際雜志(InternationalJour nalofAI)創(chuàng)刊。這些對(duì)開展人工智能國際學(xué)術(shù)活動(dòng)和交流、促進(jìn)人工智能的研究和發(fā)展起到積極作用。隨后,20世紀(jì)七八十年代,知識(shí)工程的提出和專家系統(tǒng)的成功應(yīng)用,確定了知識(shí)在人工智能中的地位。近年來,機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、演化計(jì)算、群智能等研究深入開展,形成高潮。
判斷是否是人工智能不是件簡單事
王磊教授說,人們?cè)O(shè)計(jì)的人工智能系統(tǒng),是一種高效的信息處理系統(tǒng),又被稱為符號(hào)操作系統(tǒng)(SymbolOperationSystem),或物理符號(hào)系統(tǒng)(PhysicalSym bolSystem)。一個(gè)完善的符號(hào)系統(tǒng)應(yīng)具有六種基本功能,即:輸入符號(hào)、輸出符號(hào)、存儲(chǔ)符號(hào)、復(fù)制符號(hào)、建立符號(hào)結(jié)構(gòu)和條件性遷移。我們目前廣泛使用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就具備這六種功能。
任何一個(gè)系統(tǒng),若要能表現(xiàn)出智能,那么它就必定能夠執(zhí)行上述六種功能。反之,任何系統(tǒng)如果具有這六種功能,那么它能否表現(xiàn)出智能來呢?王磊教授說,為了探討這個(gè)問題,一般會(huì)研究三個(gè)推論。推論一:既然人具有智能,那么他(她)就一定是個(gè)物理符號(hào)系統(tǒng)。換言之,人之所以能夠表現(xiàn)出智能,就是基于他(她)的信息處理過程。推論二:既然計(jì)算機(jī)(系統(tǒng))是一個(gè)物理符號(hào)系統(tǒng),它就一定能夠表現(xiàn)出智能,這也是人工智能的一個(gè)基本條件。推論三:既然人是一個(gè)物理符號(hào)系統(tǒng),計(jì)算機(jī)(系統(tǒng))也是一個(gè)物理符號(hào)系統(tǒng),那么就能夠用計(jì)算機(jī)(系統(tǒng))來模擬人的活動(dòng)。
前兩個(gè)推論比較容易理解,但第三個(gè)推論是否能夠成立,還需要我們進(jìn)一步的分析與討論。這就要從人類認(rèn)知世界的四個(gè)層次說起。首先,認(rèn)知的生理學(xué)層次,就是要研究認(rèn)知行為的生理過程,比如研究人的神經(jīng)系統(tǒng)的活動(dòng),是認(rèn)知科學(xué)研究的底層。一般認(rèn)為,自然界中人類是生命中智能形態(tài)的最高層次。所以,一切針對(duì)自然智能行為的模擬,多是以人類的行為和思考方式為參照對(duì)象的。其次,認(rèn)知的心理學(xué)層次,即研究認(rèn)知行為的心理活動(dòng),主要研究人的思維策略,這是認(rèn)知科學(xué)研究的頂層。再次,認(rèn)知的信息學(xué)層次,即研究人的認(rèn)知行為在人體內(nèi)的初級(jí)信息處理,主要研究人的認(rèn)知行為如何通過初級(jí)信息自然處理,由生理活動(dòng)變?yōu)樾睦砘顒?dòng)及其逆過程,這是認(rèn)知活動(dòng)的中間層。最后,認(rèn)知的工程學(xué)層次,即研究認(rèn)知行為的信息加工處理,主要研究如何通過以計(jì)算機(jī)為中心的人工信息處理系統(tǒng),對(duì)人的各種認(rèn)知行為(如知覺、思維、記憶、語言、學(xué)習(xí)、理解、推理、識(shí)別等)進(jìn)行信息處理。這是研究認(rèn)知科學(xué)和認(rèn)知行為的工具,是現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)和現(xiàn)代認(rèn)知生理學(xué)的重要研究手段。
如何構(gòu)建人工智能系統(tǒng)有不同學(xué)派
由于對(duì)解析人類智能行為的角度不同,在如何構(gòu)建人工智能系統(tǒng)方面,人們的觀點(diǎn)也逐漸形成了一些差異,對(duì)人工智能發(fā)展的理論與方法出現(xiàn)了不同學(xué)派。王磊教授說,概括起來,主要有三大學(xué)派。其一,符號(hào)主義,又稱為邏輯主義、心理學(xué)派或計(jì)算機(jī)學(xué)派,其原理主要為物理符號(hào)系統(tǒng)(即符號(hào)操作系統(tǒng))假設(shè)和有限合理性原理。其代表人物有紐厄爾、肖、西蒙和尼爾遜等,主要觀點(diǎn)是認(rèn)為人工智能源于數(shù)理邏輯。其二,連接主義,又稱為仿生學(xué)派或生理學(xué)派,其原理主要為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)間的連接機(jī)制與學(xué)習(xí)算法。這一學(xué)派的學(xué)者主要認(rèn)為人工智能源于仿生學(xué),所以強(qiáng)調(diào)針對(duì)人腦模型的研究。其三,行為主義,又稱進(jìn)化主義或控制論學(xué)派,其原理為控制論及感知?jiǎng)幼餍涂刂葡到y(tǒng),認(rèn)為人工智能源于控制論。
為什么人工智能會(huì)受到高度重視
人工智能的發(fā)展為什么能夠得到人們的高度重視呢?其主要原因還是該理論及相關(guān)技術(shù)在很多領(lǐng)域得到了應(yīng)用,切實(shí)解決了一些人們遇到的疑難問題,在此基礎(chǔ)上得到了快速發(fā)展。這些領(lǐng)域主要包括:復(fù)雜問題求解、邏輯推理與定理證明、自然語言理解、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)、專家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器人學(xué)、模式識(shí)別、機(jī)器視覺、智能控制、智能檢索、智能調(diào)度與指揮、分布式人工智能與Agent、計(jì)算智能與演化計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘與知識(shí)發(fā)現(xiàn)、人工生命、系統(tǒng)與語言工具等。
隨著信息技術(shù)的日趨完善與應(yīng)用推廣,“計(jì)算”已無處不在,其結(jié)果-“數(shù)據(jù)”,正以前所未有的速度產(chǎn)生、延伸、記錄下來,這就是我們眾所周知的“大數(shù)據(jù)時(shí)代”。數(shù)據(jù)的極大豐富,直接推動(dòng)了信息的完善與擴(kuò)展,真正做到了一機(jī)(如手機(jī))在手,天下盡知。在各種信息交流平臺(tái)日益健全的今天,信息對(duì)每個(gè)人幾乎是公平的,但每個(gè)人對(duì)信息的理解與處理結(jié)果卻是千差萬別的,究其原因是知識(shí)是否完備和運(yùn)用是否得當(dāng)。為了追求知識(shí)的完備性,人們?cè)?jīng)迷戀追求學(xué)歷,似乎讀的書越多,知識(shí)就越豐富,就越有可能成就為一位“智者”。但是,在只有創(chuàng)新才有未來的今天,這種認(rèn)識(shí)正在被重新審視。掌握盡可能多的知識(shí)是有必要的,但不是充分的,更不是全部。而需要更進(jìn)一步的實(shí)踐過程,積累經(jīng)驗(yàn),從而使知識(shí)升華,這就是我們真正追求的智慧。具備這種能力的,無論是人,還是機(jī)器,我們稱其具備的能力,就是“智能”。