|
节选自《人工智能导论》 作者：史忠植 王文杰 马慧芳  人工智能的定义 伴随着大数据、云计算、深度学习等技术的发展，又一次掀起人工智能的浪潮，人工智能成为极具挑战性的领域。 1956年，四位年轻学者麦卡锡（McCarthy J）、明斯基（Minsky M）、罗彻斯特（Rochester N）和香农（Shannon C）共同发起和组织召开了达特茅斯（Dartmouth）夏季专题讨论会，研究用机器模拟人类智能。在讨论会上，麦卡锡提议用人工智能（artificial intelligence）作为这一交叉学科的名称，定义为制造智能机器的科学与工程，标志着人工智能学科的诞生。半个多世纪来，人们从不同的角度、不同的层面定义人工智能。 1. 类人行为方法 1950年，图灵（Turing A）提出图灵测试, 并将“计算'定义为：应用形式规则，对未加解释的符号进行操作[Turing 1950]。图1给出了图灵测试的示意图，将一个人与一台机器置于一间房间中，而与另外一个人分隔开来，并把后一个人称为询问者。询问者仅根据收到的答案辨别出哪个是计算机，哪个是人。如果询问者不能区别出机器和人，那么根据图灵的理论，就可以认为这个机器是智能的。 图1 图灵测试 图灵测试具有直观上的吸引力，成为许多现代人工智能系统评价的基础。如果一个系统已经有可能在某个专业领域实现了智能，那么可以通过把它对一系列给定问题的反应与人类专家的反应相比较来对其进行评估。 2. 类人思维方法 3. 理性思维方法 1985年，查尼艾克（Charniak E）和麦克德莫特（McDermott D）提出人工智能是用计算模型研究智力能力[Charniaket et al. 1985]。这是一种理性思维方法。一个系统如果能够在它所知范围内正确行事，它就是理性的。古希腊哲学家亚里士多德（Aristotle）是首先试图严格定义“正确思维”的人之一，他将其定义为不能辩驳的推理过程。他的三段论方法给出了一种推理模式，当已知前提正确时总能产生正确的结论。例如：专家系统是推理系统，所有的推理系统都是智能系统，所以专家系统是智能系统。 4.理性行为方法 尼尔森（Nilsson N J）认为人工智能关心的是人工制品中的智能行为[Nilsson 1998]。这种人工制品主要指能够动作的智能体（agent）。行为上的理性指的是已知某些信念，执行某些动作以达到某个目标。智能体可以看作是可以进行感知和执行动作的某个系统。在这种方法中，人工智能可以认为就是研究和建造理性智能体。 简言之, 人工智能可以定义为用人工的方法和技术，模仿、延伸和扩展人类智能和行为, 实现机器智能。长期来认为人工智能是计算机科学的一个分支。随着智能科学的兴起，人工智能是智能科学的一个分支。 人工智能的发展史 人类对智能机器的梦想和追求可以追溯到三千多年前。早在我国西周时代（公元前1066-前771年），就流传有关巧匠偃师献给周穆王艺伎的故事。东汉（公元25-220）张衡发明的指南车是世界上最早的机器人雏形。 古希腊斯吉塔拉人亚里士多德(公元前384 年-公元前322 年) 的《工具论》，为形式逻辑奠定了基础。布尔（Boole）创立的逻辑代数系统，用符号语言描述了思维活动中推理的基本法则，被后世称为“布尔代数”。这些理论基础对人工智能的创立发挥重要作用。 1936年图灵创立了理想计算机模型的自动机理论，提出了以离散量的递归函数作为智能描述的数学基础，给出了基于行为主义的测试机器是否具有智能的标准，即图灵测试。 1943年，心理学家麦克洛奇(McCulloch W S) 和 数理逻辑学家皮兹 (Pitts W) 在《数学生物物理公报 (Bulletin of Mathematical Biophysics)》上发表了关于神经网络的数学模型[McCulloch et al. 1943]。这个模型，现在一般称为M-P 神经网络模型。他们总结了神经元的一些基本生理特性，提出神经元形式化的数学描述和网络的结构方法，从此开创了神经计算的时代。 1956年在美国的达特茅斯(Dartmouth)大学召开了为期两个月的学术研讨会，提出了“人工智能”这一术语，标志着这门学科的正式诞生。 60多年中，人工智能的发展经历了形成期、符号智能、数据智能时期。 1.人工智能的形成期(1956-1976年) 人工智能的形成期大约从1956年开始到1976年。这一时期的主要贡献包括： ● 1956年，纽厄尔和西蒙的“逻辑理论家”程序，该程序模拟了人们用数理逻辑证明定理时的思维规律。 ● 1956年，乔姆斯基(Chomsky N)提出形式语言的理论。这种理论对计算机科学有着深刻的影响，特别是对程序设计语言的设计、编译方法和计算复杂性等方面有重大的作用。 ● 1958年麦卡锡提出表处理语言LISP，不仅可以处理数据，而且可以方便地处理符号，成为人工智能程序设计语言的重要里程碑。目前LISP语言仍然是人工智能系统重要的程序设计语言和开发工具。 ● 1965年鲁宾逊（Robinson J A）提出归结法，被认为是一个重大的突破，也为定理证明的研究带来了又一次高潮。 ● 1965年，斯坦福大学的费根鲍姆和化学家勒德贝格（Lederberg J）合作研制DENDRAL系统。1968年，斯坦福大学费根鲍姆（Feigenbaum E A）等人研制成功了化学分析专家系统DENDRAL。1972-1976年，费根鲍姆开发成功医疗专家系统MYCIN。 2. 符号智能时期(1976-2006年) ● 1975年，西蒙和纽厄尔荣获计算机科学最高奖——图灵奖。1976年，在获奖演讲中提出了“物理符号系统假说”，成为人工智能中影响最大的符号主义学派的创始人和代表人物。 ● 1977年，美国斯坦福大学计算机科学家费根鲍姆在第五届国际人工智能联合会议上提出知识工程的新概念。20世纪80年代，专家系统的开发趋于商品化，创造了巨大的经济效益。知识工程是一门以知识为研究对象的学科，使人工智能的研究从理论转向应用，从基于推理的模型转向知识的模型，使人工智能的研究走向了实用。 ● 1981年，日本宣布了第五代电子计算机的研制计划。其研制的计算机主要特征是具有智能接口、知识库管理、自动解决问题的能力，并在其他方面具有人的智能行为[史忠植 1988]。 ● 1984年，莱斯利·瓦伦特(Leslie Valiant) 在计算科学和数学领域的远见及认知理论与其他技术结合后，提出可学习理论，开创了机器学习和通信的新时代[ Valiant 1984]。 ● 1993年，肖哈姆（Shoham Y）提出面向智能体的程序设计[史忠植 2000]。 ● 1995年，罗素（Russell S）和诺维格（Norvig P）出版了《人工智能》一书，提出“将人工智能定义为对从环境中接收感知信息并执行行动的智能体的研究” [Russell et al. 1995]。 ● 2011年，朱迪亚.珀尔(Judea Pearl)）获得图灵奖, 奖励他在人工智能领域的基础性贡献, 提出概率和因果性推理演算法, 彻底改变了人工智能基于规则和逻辑的方向[Pear 2000]。 3.数据智能时期（2006年-现在） ● 2006年，杰弗里·辛顿（Geoffrey Hinton）等发表深度信念网络，开创深度学习的新阶段。 ● 2016年，AlphaGo采用深度强化学习，击败最强的人类围棋选手之一李世石，推动人工智能的发展和普及。 ● 2016年，寒武纪推出了国际上首个稀疏深度学习处理器 Cambricon-X，在速度（响应时间）和功耗两个最重要指标上都远远超过了 CPU 和 GPU。 ● 2018年，图灵奖(Turing Award)颁给杰弗里·辛顿（Geoffrey Hinton）、杨立昆(Yann LeCun) 约书亚·本吉奥(Yoshua Bengio), 开创了深度神经网络, 为深度学习算法的发展和应用奠定基础。 我国的人工智能研究起步较晚。智能模拟纳入国家计划的研究始于1978年。1984年召开了智能计算机及其系统的全国学术讨论会。1986年起把智能计算机系统、智能机器人和智能信息处理(含模式识别)等重大项目列入国家高技术研究863计划。1997年起，又把智能信息处理、智能控制等项目列入国家重大基础研究973计划。进入21世纪后，在最新制订的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）中，“脑科学与认知科学”已列入八大前沿科学问题之一。信息技术将继续向高性能、低成本、普适计算和智能化等主要方向发展，寻求新的计算与处理方式和物理实现是未来信息技术领域面临的重大挑战。 1981年起，我国相继成立了中国人工智能学会(CAAI)、全国高校人工智能研究会、中国计算机学会人工智能与模式识别专业委员会、中国自动化学会模式识别与机器智能专业委员会、中国软件行业协会人工智能协会、中国智能机器人专业委员会、中国计算机视觉与智能控制专业委员会以及中国智能自动化专业委员会等学术团体。1989年首次召开了中国人工智能联合会议(CJCAI)。1987年创刊了《模式识别与人工智能》杂志。2006年创刊了《智能系统学报》、《智能技术》杂志。2011年创刊了《International Journal of Intelligence Science》国际刊物。 中国的科技工作者已在人工智能领域取得了具有国际领先水平的创造性成果。其中，尤以吴文俊院士关于几何定理证明的“吴氏方法”最为突出，已在国际上产生重大影响，并荣获2001年国家科学技术最高奖励。现在，我国已有数以万计的科技人员和大学师生从事不同层次的人工智能研究与学习。人工智能研究已在我国深入开展，它必将为促进其他学科的发展和我国的现代化建设做出新的重大贡献。 |
|
|
