人工智能的历史、现实与未来

人工智能的历史、现实与未来计科、090213引言人类梦想发明各种机械工具和动力机器，协助甚至代替人们从事各种体力劳动。18世纪第一次工业革命中，瓦特发明的蒸汽机开辟了利用机器动力代替人力和畜力的新纪元。此后，显著减轻体力劳动和实现生产过程自动化才成为可能。人类同样梦想发明各种智能工具和智能机器，协助甚至代替人们从事各种脑力劳动。20世纪40年代计算机的发明和50年代人工智能的出现开辟了利用智能机器代替人类从事脑力劳动的新纪元。此后，显著减轻脑力劳动和实现生产过程智能化才成为可能。然而，人工智能的发展远远说不上完善，它仍然在发展，在成长，在前进。因而，我们今天来关注它的过去，现在，以及未来。1.人工智能的概念人工智能分为“人工”和“智能”两部分，其中“人工”的概念不难定义，至于“智能”这涉及到其它诸如意识（CONSCIOUSNESS）、自我（SELF）、思维（MIND）（包括无意识的思维（UNCONSCIOUS_MIND）等等问题。人唯一了解的智能是人本身的智能，这是普遍认同的观点。但是我们对我们自身智能的理解都非常有限，对构成人的智能的必要元素也了解有限，所以就很难定义什么是“人工”制造的“智能”了。因此人工智能的研究往往涉及对人的智能本身的研究。其它关于动物或其它人造系统的智能也普遍被认为是人工智能相关的研究课题。2.人工智能的历史1950年英国数学家图灵（A.M.Turing,1912—1954）发表了《计算机与智能》的论文中提出著名的“图灵测试”，形象地提出人工智能应该达到的智能标准；图灵在这篇论文中认为“不要问一个机器是否能思维，而是要看它能否通过以下的测试；让人和机器分别位于两个房间，他们只可通话，不能互相看见。通过对话，如果人的一方不能区分对方是人还是机器，那么就可以认为那台机器达到了人类智能的水平。这算是对人工智能最初的定义。而“人工智能”一词最初是在1956年在达特茅斯大学召开的DARTMOUTH学会上提出的。1956年夏季，年轻的美国学者麦卡锡、明斯基、朗彻斯特和香农共同发起，邀请莫尔、塞缪尔、纽厄尔和西蒙等参加在美国达特茅斯大学举办了一次长达2个多月的研讨会，热烈地讨论用机器模拟人类智能的问题。会上，首次使用了“人工智能”这一术语。这是人类历史上第一次人工智能研讨会，标志着人工智能学科的诞生，具有十分重要的历史意义。从1956年正式提出算起，50多年来，人工智能学科取得长足的发展，成为一门广泛的交叉和前沿科学。“人工智能”的目的是模拟人类的思维，当计算机出现后，人类开始真正有了一个可以模拟人类思维的工具，在以后的岁月中，无数科学家为这个目标努力着。20世纪60年代以来，生物模仿用来建立功能强大的算法。这方面有进化计算，包括遗传算法、进化策略和进化规划（1962年）。1992年Bezdek提出计算智能。他和Marks（1993年）指出计算智能取决于制造者提供的数值数据，含有模式识别部分，不依赖于知识；计算智能是认知层次的低层。今天，计算智能涉及神经网络、模糊逻辑、进化计算和人工生命等领域，呈现多学科交叉与集成的趋势。专家系统在90年代兴起,模拟人类专家解决领域问题,知识库的改进与归纳是其重点。从功能上可分为解释、预测、诊断、设计、规划、监视、控制、调试、教学、修理等专家系统。从原理上可分为基于规则、基于框架、基于模型的专家系统。新型专家系统分为分布式和协同式。驱动方式有控制驱动、数据驱动、需求驱动，事件驱动等。诸多模型中，人工神经网络模型的应用最为广泛。自动规划是一种问题求解技术，从某个特定的问题状态出发，寻求一系列行为动作，并建立一个操作序列，直到求得目标状态为止。发展的技术有分层规划、长度优先搜索、应用最小约束策略、准则法等。已发展了HACKER系统STRIPS规划系统、PULP-Ⅰ机器人规划系统（有学习能力）、问题求解系统NOAH等。AI的发展促进自动控制向智能控制发展。从1960年以来，神经网络已成功应用于自动控制研究。这是因为神经网络适于实时控制和动力学控制；可实现非线性控制；可进行信息熔合处理，特别适于复杂的、多变量大系统的控制。原理方面，1965年，傅京孙引入AI的启发式推理规则，1977年，Saridis引入运筹学的概念智能控制，提出分级（组织级、协调级和执行级）递阶智能控制方法。之后，蔡自兴再引入了信息论。正是在一代代各学科专家的努力下，人工智能从最初的一段幻想、一个假设，变为了一个策划、一段程序，一个出现在了地平线上的现实。3.人工智能的现在如今人工智能已经不再是几个科学家的专利了，全世界几乎所有大学的计算机系都有人在研究这门学科，学习计算机的大学生也必须学习这样一门课程，在大家不懈的努力下，如今计算机似乎已经变得十分聪明了。例如，1997年5月，IBM公司研制的深蓝（DEEPBLUE）计算机战胜了国际象棋大师卡斯帕洛夫（KASPAROV）。大家或许不会注意到，在一些地方计算机帮助人进行其它原来只属于人类的工作，计算机以它的高速和准确为人类发挥着它的作用。人工智能始终是计算机科学的前沿学科，计算机编程语言和其它计算机软件都因为有了人工智能的进展而得以存在。现在，研究和应用从实验室到工业现场、从家电到火箭制导，已经广泛用于武器控制、机器人规划与控制、（制造业采矿业等的）自动加工系统的智能控制、故障检测与诊断、飞行器的智能控制医用智能控制、智能仪器等。自然科学方面，AI与其它学科相互交叉、相互渗透和相互促进。AI向其它学科提供了工具和方法，如知识表示和推理机制、问题求解和搜索算法，模糊逻辑推理和非单调推理技术，以及计算智能技术等，可以解决从前难以解决的问题。而其他学科的重要概念，在AI研究中也得到发展。如计算机系统的分时系统、编目处理系统和交互调试系统等[2]。社会科学方面也是如此。在需要使用数学－计算机工具解决问题的学科（如经济学），AI带来的帮助不言而喻。更重要的是，AI反过来有助于人类最终认识自身智能的形成。在重新阐述知识历史的过程中，AI有望解决知识的模糊性，消除知识的不一致性。这将导致逻辑和哲学等等方面的改善,影响到心理学、认知学的核心理论，对于哲学社会学方面的理论也将带来彻底的变革。此外，综合应用语法、语义和AI的形式知识表示方法，有可能改善知识的自然语言表达形式与此同时，潜在的知识，直感灵感等等也能够阐述为适用的AI形式。从而扩大知识的领域，以及对现有知识进行提纯。AI应用领域甚广，专家系统更深入各行各业，带来巨大的宏观效益。4.人工智能的未来如果说生物计算机、量子计算机、光子计算机是未来计算机硬件系统的发展方向，那么实现人工智能就是日后计算机软件的努力目标，但是，从某种意义上来说，人工智能的发展目标却是脱离计算机，不再作为一个独立的子系统来存在。它将渗透入我们社会的方方面面，润物无声。可以预见，随着人工智能的完善，它将对人类整体的文明产生巨大冲击，事实上，这个冲击已然产生，只是它的步步推进不足以产生爆炸性的效果，因而，注意者并不包括大多数人。（1）人工智能对经济的影响成功的专家系统能为它的建造者、拥有者和用户带来明显的经济效益。在信息爆炸的知识经济时代，优秀的信息处理便是财富，它会为部分人的经济效益做出极大贡献。同时，尽管人工智能的发展目标是脱离计算机，成为独立的应用，但未来很长一段时间内，它还会依托于计算机存在，越来越优秀的人工智能对计算机的软硬件都提出了新的要求，这将会成为计算机行业的一个推动力。（2）人工智能对社会的影响人工智能和机器人行业几乎是亲密无间，在欧美，工业过程控制系统、智能机器人系统和智能化生产系统开始起步。我国也从无到有，出现了机械手生产厂家，机器人产业的雏形已经形成，在10～20年后有望形成规模，脱离自动化而形成独立的产业。这却带来了劳务就业问题。由于AI在科技和工程中的应用，能够代替人类进行各种技术工作和脑力劳动，将迫使人们工作方式的巨大改变，甚至造成失业，数字巨大的失业者将成为社会的不安定因素。（3）人工智能对人类思维的影响伴随着机器变得越来越“聪明”，人们越来越相信智能机器的判断和决定。这在某种程度上会导致人类失去对问题及其求解任务的责任感和敏感性。进而致使认知能力下降，思维变得懒惰。通俗来说，就是变蠢。人类用了200万年进化成现在的智慧生物，在人工智能的“帮助”下，这一逆过程或许不需这么久。至于所谓的“人工智能失控”、“智能机器人反噬人类”，好莱坞已经做出了太多猜测，但不得不说，所谓的“阿西莫夫三定律”真的能永远束缚机器人（狭义上的人工智能）吗？这很难说。自然是难以揣测的，两个原子的偶然碰撞擦出了生命的第一缕火花，那无数个0、1的组合难道没有那灵光一闪的瞬间吗？混沌机制向来是上帝的领域，数字生命无穷小的诞生概率在数学上可以被认为为零，但现实中却存在可能。但我们不能因噎废食，人工智能已经——或正在——或即将证明它在人类社会中的的巨大作用，对于人工智能的未来发展，我们应当持乐观态度。我们相信人工智能有个更加美好的未来；尽管这一天的到来，需要付出辛勤劳动和昂贵代价，需要好几代人的持续奋斗。一代代科学家为我们提供了巨人的肩膀，正是为了让我们立于其上，继往开来。参考文献：[1]《人工智能及其应用》，第四版，蔡自兴，徐光祐．本科生用书．清华大学出版社，2010[2]《ArtificialIntelligence:ANewSynthesis》.N.J.Nilsson.MorganKaufmann,1998;机械工业出社，1999[3]《人工智能及其在决策系统中的应用》．蔡自兴．国防科技大学出版社，2006[4]《专家系统》，蔡自兴，JohnDurkin，龚涛．原理、设计与应用．科学出版社，2005[5]人工智能与智能机器人探析.数字制造网