人工智能的历史127

人工智能的历史从人工智能到计算智能1997年5月11日北京时间早晨4时50分，一台名叫“深蓝”的超级电脑在棋盘C4处落下最后一颗棋子，全世界都听到了震撼世纪的叫杀声──“将车”！这场举世瞩目的“人机大战”，终于以机器获胜的结局降下了帏幕。“深蓝”是一台智能电脑，是人工智能的杰作。新闻媒体以挑衅性的标题不断地发问：电脑战胜是一个人，还是整个人类的智能？连棋王都认了输，下一次人类还将输掉什么？智慧输掉了，人类还剩些什么？于是，人工智能又一次成为万众关注的焦点，成为电脑科学界引以自豪的学科。人工智能（AI）伴随着电脑生长，在风风雨雨中走过了半个多世纪的艰难历程，已但经是枝繁叶茂、郁郁葱葱！人工智能的发展人工智能的萌芽（56年以前）人工智能的诞生（56-61年）人工智能的发展（61年后）人工智能的萌芽阶段亚里斯多德(Aristotle384-322BC)，主要贡献为逻辑(logic)及形而上学(metaphysics)两方面的思想。亚氏在逻辑主要成就包括主谓命題(statementinsubject-predicateform)及关于此类命題的逻辑推理方法，特別是三段论证(syllogism)。所谓「命題」就是可言真(true)或假(false)的句子，例如「蘇格拉底是人」，這是真的命題；至於问句「我的书在那里？」就不是命題了，它并沒有真假的意义可言。亚里斯多德与逻辑、推理逻辑只讨论命題，因它有真假可言。亚氏认为命題基本是由主詞(subject)与谓詞(predicate)构成的，主詞是命題所描述的事物或主題，谓词則是描述主詞的词语。亚氏跟著提出四种比较复杂的主谓命題，它们都具有以下结构：量詞─主詞─系詞─谓詞。這里我们以符号S及P分別表示主詞及谓詞。系詞有两种：「是」或「不是」；量词亦有兩种：「所有」(all)或「有」(some)。亚里斯多德与逻辑、推理(A)所有S是P(或凡S是P)，例如「凡人是動物」；(B)凡S不是P，例如「凡貓不是狗」；(C)有S是P，例如「有花是白的」；(D)有S不是P，如有花不是白的。所谓「逻辑推論」，即指由前提推导出结论的正确(valid)的方法，在这种正确推论中，若前提为真，則结论亦必然为真。亚里斯多德与逻辑、推理关于推論，亚氏特別讨论三段论证，這是由兩個(主謂命題)前提推出(主謂式)结论的方法。例如：(i)凡孔子的后代是人(ii)凡人皆会死，；因此凡孔子的后代会死。若写成普遍的形式，則是：(i)凡S是M;(ii)凡M是P，；因此凡S是P。这里(i)及(ii)是兩個前提，若這兩個前提为真，則以上推出的结论(凡S是P)亦必然地真，因此这个三段论证是正确的。2.归纳法Bacon(培根，1561-1626)在《新工具》中提出归纳法，提出“知识就是力量”1、i=1，成立（验证）；2、假设i=k成立（假设），推出i=k+1成立；3、推出对于任意的i均成立；3.Turing图灵与人工智能艾伦·麦席森·图灵（Turing，1912年6月23日-1954年6月7日），英国数学家。以“纸上下棋机”率先探讨了下棋与机器智能的联系，他还是举世公认的“人工智能之父”。3岁那年，他进行了在科学实验方面的首次尝试──把玩具木头人的胳膊掰下来种植到花园里，想让它们长成更多的木头人。8岁时，图灵尝试着写了一部科学著作，题名《关于一种显微镜》。Turing图灵与人工智能1937年，伦敦权威的数学杂志又收到图灵一篇论文《论可计算数及其在判定问题中的应用》，作为阐明现代电脑原理的开山之作，被永远载入了计算机的发展史册。这篇论文原本是为了解决一个基础性的数学问题：是否只要给人以足够的时间演算，数学函数都能够通过有限次机械步骤求得解答？传统数学家当然只会想到用公式推导证明它是否成立，可是图灵独辟蹊径地想出了一台冥冥之中的机器。Turing图灵与人工智能1950年，图灵来到曼彻斯特大学任教，并被指定为该大学自动计算机项目的负责人。就在这年10月，他的又一篇划时代论文《计算机与智能》发表。这篇文章后来被改名为《机器能思维吗？》Canamachinethink？图灵试验试图通过让机器模仿人回答某些问题，判断它是否具备智能。图灵试验采用“问”与“答”模式，即观察者通过控制打字机向两个试验对象通话，其中一个是人，另一个是机器。要求观察者不断提出各种问题，从而辨别回答者是人还是机器。图灵指出：“如果机器在某些现实的条件下，能够非常好地模仿人回答问题，以至提问者在相当长时间里误认它不是机器，那么机器就可以被认为是能够思维的。”从表面上看，要使机器回答按一定范围提出的问题似乎没有什么困难，可以通过编制特殊的程序来实现。然而，如果提问者并不遵循常规标准，编制回答的程序是极其困难的事情。图灵试验问：你会下国际象棋吗？答：是的。问：你会下国际象棋吗？答：是的。问：请再次回答，你会下国际象棋吗？答：是的。你多半会想到，面前的这位是一部笨机器。图灵试验问：你会下国际象棋吗？答：是的。问：你会下国际象棋吗？答：是的，我不是已经说过了吗？问：请再次回答，你会下国际象棋吗？答：你烦不烦，干嘛老提同样的问题。图灵试验上述两种对话的区别在于，第一种可明显地感到回答者是从知识库里提取简单的答案，第二种则具有分析综合的能力，回答者知道观察者在反复提出同样的问题。“图灵试验”没有规定问题的范围和提问的标准，如果想要制造出能通过试验的机器，以我们现在的技术水平，必须在电脑中储存人类所有可以想到的问题，储存对这些问题的所有合乎常理的回答，并且还需要理智地作出选择。图灵预言图灵曾预言，随着电脑科学和机器智能的发展，本世纪末将会出现这样的机器。在这点上，图灵也过于乐观。但是，“图灵试验”大胆地提出“机器思维”的概念，为人工智能确定了奋斗的目标，并指明了前进的方向。遗憾的是，1954年6月8，图灵英年早逝！人工智能的萌芽阶段4、Mauchly和Eckert等研制成功ENIAC电子数字计算机，为人工智能研究奠定物质基础。5、VonNeumann提出冯•诺依曼计算机模型。6、McCulloch和Pitts建立神经网络数学模型，通过模拟人脑实现智能，开创人工神经网络研究。7、Wiener创立控制论，Shannon创立信息论8、英国数学家、逻辑学家Boole（1815-1864）实现了布莱尼茨的思维符号化和数学化的思想，提出了一种崭新的代数系统——布尔代数。人工智能的诞生1、导因现实世界中相当多的问题求解是复杂的，常无算法可循，即使有计算方法，也是NP(Non-deterministicPolynomial，即是多项式复杂程度的非确定性问题)问题。为此，人们可采用启发式知识进行问题求解，把复杂的问题大大简化，可在浩瀚的搜索空间中迅速找到解答。运用专门领域的经验知识，经常会取得有关问题的满意解，而非数学上的最优解。这就是启发式搜索。达特莫斯会议1956年夏天，美国达特莫斯大学召开了一次影响深远的历史性会议。主要发起人是该校青年助教麦卡锡(71,图灵奖)，此外会议发起者还有哈佛大学明斯基(69,图灵奖)、贝尔实验室香农（E.Shannon）和IBM公司信息研究中心罗彻斯特（N.Lochester），他们邀请了卡内基—梅隆大学纽厄尔和赫伯特·西蒙(75,图灵奖)、麻省理工学院塞夫里奇（O.Selfridge）和索罗门夫R.Solomamff），以及IBM公司塞缪尔（A.Samuel，跳棋机，56）和莫尔（T.More）。达特莫斯会议这些青年学者的研究专业包括数学、心理学、神经生理学、信息论和电脑科学，分别从不同的角度共同探讨人工智能的可能性。达特莫斯会议历时长达两个多月，学者们在充分讨论的基础上，首次提出了“人工智能”（ArtificialIntelligence）这一术语，标志着人工智能（AI）作为一门新兴学科正式诞生。生物智能对低级动物来讲，它的生存、繁衍是一种智能。为了生存，它必须表现出某种适当的行为，如觅食、避免危险、占领一定的地域、吸引异性以及生育和照料后代。因此，从个体的角度看，生物智能是动物为达到某种目标而产生正确行为的生理机制。自然界智能水平最高的生物就是人类自身，不但具有很强的生存能力，而且具有感受复杂环境、识别物体、表达和获取知识以及进行复杂的思维推理和判断的能力。人类智能人类个体的智能是一种综合性能力。具体地讲，可包括：1）感知与认识事物、客观世界与自我的能力；2）通过学习取得经验、积累知识的能力；3）理解知识、运用知识和运用经验分析问题和解决问题的能力；4）联想、推理、判断、决策的能力；5）运用语言进行抽象、概括的能力；6）发现、发明、创造、创新的能力；7）实时地、迅速地、合理地应付复杂环境的能力；8）预测、洞察事物发展变化的能力；注：智能是相对的、发展的。离开特定时间说智能是困难的、没有意义的。智能定义智能是人类具有的特征之一，然而，对于什么是人类智能（或者说智力），科学界至今还没有给出令人满意的定义。1.从生物学角度定义为“中枢神经系统的功能”。2.从心理学角度定义为“进行抽象思维的能力”。3.有人同义反复地把它定义为“获得能力的能力”智能定义4.智能是个体或群体在不确定的动态环境中作出适当反应的能力，这种反应必须有助于它(它们)实现其最终的行为目标。5.智能是个体有目的的行为、合理的思维，以及有效地适应环境的综合能力。通俗地讲，智能是个体认识客观事物、客观世界和运用知识解决问题的能力。人工智能人工智能是相对人的自然智能而言，即用人工的方法和技术，研制智能机器或智能系统来模仿、延伸和扩展人的智能，实现智能行为和“机器思维”，解决需要人类专家才能处理的问题。人工智能是人工制品(artifact)中所涉及的智能行为。其中，智能行为包括：感知(perception)、推理(Reasoning)、学习(learning)、通信(communicating)和复杂环境下的动作行为(acting)。人工智能定义西蒙认为：AI是学会怎样编制计算机程序完成机智的行为，学习人类怎样做这些机智行为；明斯基则认为人工智能一方面帮助人的思考，另一方面使计算机更有用。鉴于图灵是用行为来判断机器是否具有智能，麻省理工学院温斯顿（P.Winston）在AI教科书里下定义说：“人工智能就是研究如何使计算机去做过去只有人才能做的智能的工作。”人工智能其他定义定义1智能机器能够在各类环境中自主地或交互地执行各种拟人任务的机器。定义2人工智能(学科)人工智能(学科)是计算机科学中涉及研究、设计和应用智能机器的一个分支。它的近期主要目标在于研究用机器来模仿和执行人脑的某些智力功能，并开发相关理论和技术。定义3人工智能(能力)人工智能(能力)是智能机器所执行的通常与人类智能有关的智能行为，如判断、推理、证明、识别、感知、理解、通信、设计、思考、规划、学习和问题求解等思维活动。定义4人工智能是一种使计算机能够思维，使机器具有智力的激动人心的新尝试（Haugeland,）定义5人工智能是那些与人的思维、决策、问题求解和学习等有关活动的自动化（Bellman)定义6人工智能是用计算模型研究智力行为（Charniak和McDermott,1985）。人工智能其他定义定义7人工智能是研究那些使理解、推理和行为成为可能的计算（Winston,1992）。定义8人工智能是一种能够执行需要人的智能的创造性机器的技术（Kurzwell,1990）。定义9人工智能研究如何使计算机做事让人过得更好（Rick和Knight,1991）。定义10人工智能是一门通过计算过程力图理解和模仿智能行为的学科（Schalkoff,1990）。定义11人工智能是计算机科学中与智能行为的自动化有关的一个分支（Luger和tubblefield）。人工智能的特点与分支特点：具备推理、学习和联想人工智能从一开始就形成了其中两种重要的研究范式，即符号主义和联接主义。符号主义采用知识表达和逻辑符号系统来模拟人类的智能。联接主义则从大脑和神经系统的生理背景出发来模拟它们的工