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人工智能發(fā)展的第二次熱潮(人工智能發(fā)展的第二次熱潮是哪年)
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本文目錄:
一、人工智能發(fā)展的三個(gè)階段 知識(shí)期
人工智能的發(fā)展大概分為三個(gè)階段。
第一個(gè)階段,我們稱之為計(jì)算智能,即讓計(jì)算能存會(huì)算:機(jī)器開始像人類一樣會(huì)計(jì)算,傳遞信息。例如分布式計(jì)算、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。它的價(jià)值是能夠幫助人類存儲(chǔ)和快速處理海量數(shù)據(jù),是感知和認(rèn)知的基礎(chǔ)。
第二個(gè)階段,我們稱之為感知智能,即讓計(jì)算機(jī)能聽會(huì)看:機(jī)器開始看懂和聽懂,做出判斷,采取一些簡單行動(dòng)。例如,可以識(shí)別人臉的攝像頭、可以聽懂語言的音箱。它的價(jià)值是能夠幫助人類高效地完成“看”和“聽”相關(guān)的工作
第二個(gè)階段,我們稱之為認(rèn)知智能,即讓計(jì)算機(jī)能理解會(huì)思考:機(jī)器開始像人類一樣能理解、思考與決策。例如,完全獨(dú)立駕駛的無人駕駛汽車、自主行動(dòng)的機(jī)器人。它的價(jià)值是可以全面輔助或替代人類部分工作。
目前人工智能仍處于初級(jí)階段,我們?nèi)匀惶幱诟兄悄艿某跫?jí)階段。
人工智能技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)將由目前相對(duì)成熟的領(lǐng)域出發(fā),在不同領(lǐng)域進(jìn)行嘗試與實(shí)踐,未來可能會(huì)在非監(jiān)督學(xué)習(xí)、知識(shí)推理等方向有所突破。
二、人工智能的發(fā)展,主要經(jīng)歷哪幾個(gè)階段?
1 孕育階段
這個(gè)階段主要是指1956年以前。自古以來,人們就一直試圖用各種機(jī)器來代替人的部分腦力勞動(dòng),以提高人們征服自然的能力,其中對(duì)人工智能的產(chǎn)生、發(fā)展有重大影響的主要研究成果包括:
早在公元前384-公元前322年,偉大的哲學(xué)家亞里士多德(Aristotle)就在他的名著《工具論》中提出了形式邏輯的一些主要定律,他提出的三段論至今仍是演繹推理的基本依據(jù)。
英國哲學(xué)家培根(F. Bacon)曾系統(tǒng)地提出了歸納法,還提出了“知識(shí)就是力量”的警句。這對(duì)于研究人類的思維過程,以及自20世紀(jì)70年代人工智能轉(zhuǎn)向以知識(shí)為中心的研究都產(chǎn)生了重要影響。
德國數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家萊布尼茨(G. W. Leibniz)提出了萬能符號(hào)和推理計(jì)算的思想,他認(rèn)為可以建立一種通用的符號(hào)語言以及在此符號(hào)語言上進(jìn)行推理的演算。這一思想不僅為數(shù)理邏輯的產(chǎn)生和發(fā)展奠定了基礎(chǔ),而且是現(xiàn)代機(jī)器思維設(shè)計(jì)思想的萌芽。
英國邏輯學(xué)家布爾(C. Boole)致力于使思維規(guī)律形式化和實(shí)現(xiàn)機(jī)械化,并創(chuàng)立了布爾代數(shù)。他在《思維法則》一書中首次用符號(hào)語言描述了思維活動(dòng)的基本推理法則。
英國數(shù)學(xué)家圖靈(A. M. Turing)在1936年提出了一種理想計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)模型,即圖靈機(jī),為后來電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的問世奠定了理論基礎(chǔ)。
美國神經(jīng)生理學(xué)家麥克洛奇(W. McCulloch)與匹茲(W. Pitts)在1943年建成了第一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型(M-P模型),開創(chuàng)了微觀人工智能的研究領(lǐng)域,為后來人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究奠定了基礎(chǔ)。
美國愛荷華州立大學(xué)的阿塔納索夫(Atanasoff)教授和他的研究生貝瑞(Berry)在1937年至1941年間開發(fā)的世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)“阿塔納索夫-貝瑞計(jì)算機(jī)(Atanasoff-Berry Computer,ABC)”為人工智能的研究奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。需要說明的是:世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)不是許多書上所說的由美國的莫克利和??绿卦?946年發(fā)明。這是美國歷史上一樁著名的公案。
由上面的發(fā)展過程可以看出,人工智能的產(chǎn)生和發(fā)展絕不是偶然的,它是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物。
2 形成階段
這個(gè)階段主要是指1956-1969年。1956年夏季,由當(dāng)時(shí)達(dá)特茅斯大學(xué)的年輕數(shù)學(xué)助教、現(xiàn)任斯坦福大學(xué)教授麥卡錫(J. MeCarthy)聯(lián)合哈佛大學(xué)年輕數(shù)學(xué)和神經(jīng)學(xué)家、麻省理工學(xué)院教授明斯基(M. L. Minsky),IBM公司信息研究中心負(fù)責(zé)人洛切斯特(N. Rochester),貝爾實(shí)驗(yàn)室信息部數(shù)學(xué)研究員香農(nóng)(C. E. Shannon)共同發(fā)起,邀請(qǐng)普林斯頓大學(xué)的莫爾(T.Moore)和IBM公司的塞繆爾(A. L. Samuel)、麻省理工學(xué)院的塞爾夫里奇(O. Selfridge)和索羅莫夫(R. Solomonff)以及蘭德(RAND)公司和卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的紐厄爾(A. Newell)、西蒙(H. A. Simon)等在美國達(dá)特茅斯大學(xué)召開了一次為時(shí)兩個(gè)月的學(xué)術(shù)研討會(huì),討論關(guān)于機(jī)器智能的問題。會(huì)上經(jīng)麥卡錫提議正式采用了“人工智能”這一術(shù)語。麥卡錫因而被稱為人工智能之父。這是一次具有歷史意義的重要會(huì)議,它標(biāo)志著人工智能作為一門新興學(xué)科正式誕生了。此后,美國形成了多個(gè)人工智能研究組織,如紐厄爾和西蒙的Carnegie-RAND協(xié)作組,明斯基和麥卡錫的MIT研究組,塞繆爾的IBM工程研究組等。
自這次會(huì)議之后的10多年間,人工智能的研究在機(jī)器學(xué)習(xí)、定理證明、模式識(shí)別、問題求解、專家系統(tǒng)及人工智能語言等方面都取得了許多引人注目的成就,例如:
在機(jī)器學(xué)習(xí)方面,1957年Rosenblatt研制成功了感知機(jī)。這是一種將神經(jīng)元用于識(shí)別的系統(tǒng),它的學(xué)習(xí)功能引起了廣泛的興趣,推動(dòng)了連接機(jī)制的研究,但人們很快發(fā)現(xiàn)了感知機(jī)的局限性。
在定理證明方面,美籍華人數(shù)理邏輯學(xué)家王浩于1958年在IBM-704機(jī)器上用3~5min證明了《數(shù)學(xué)原理》中有關(guān)命題演算的全部定理(220條),并且還證明了謂詞演算中150條定理的85%,1965年魯賓遜(J. A. Robinson)提出了歸結(jié)原理,為定理的機(jī)器證明作出了突破性的貢獻(xiàn)。
在模式識(shí)別方面,1959年塞爾夫里奇推出了一個(gè)模式識(shí)別程序,1965年羅伯特(Roberts)編制出了可分辨積木構(gòu)造的程序。
在問題求解方面,1960年紐厄爾等人通過心理學(xué)試驗(yàn)總結(jié)出了人們求解問題的思維規(guī)律,編制了通用問題求解程序(General Problem Solver,GPS),可以用來求解11種不同類型的問題。
在專家系統(tǒng)方面,美國斯坦福大學(xué)的費(fèi)根鮑姆(E. A. Feigenbaum)領(lǐng)導(dǎo)的研究小組自1965年開始專家系統(tǒng)DENDRAL的研究,1968年完成并投入使用。該專家系統(tǒng)能根據(jù)質(zhì)譜儀的實(shí)驗(yàn),通過分析推理決定化合物的分子結(jié)構(gòu),其分析能力已接近甚至超過有關(guān)化學(xué)專家的水平,在美、英等國得到了實(shí)際的應(yīng)用。該專家系統(tǒng)的研制成功不僅為人們提供了一個(gè)實(shí)用的專家系統(tǒng),而且對(duì)知識(shí)表示、存儲(chǔ)、獲取、推理及利用等技術(shù)是一次非常有益的探索,為以后專家系統(tǒng)的建造樹立了榜樣,對(duì)人工智能的發(fā)展產(chǎn)生了深刻的影響,其意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了系統(tǒng)本身在實(shí)用上所創(chuàng)造的價(jià)值。
在人工智能語言方面,1960年麥卡錫研制出了人工智能語言(List Processing,LISP),成為建造專家系統(tǒng)的重要工具。
1969年成立的國際人工智能聯(lián)合會(huì)議(International Joint Conferences On Artificial Intelligence,IJCAI)是人工智能發(fā)展史上一個(gè)重要的里程碑,它標(biāo)志著人工智能這門新興學(xué)科已經(jīng)得到了世界的肯定和認(rèn)可。1970年創(chuàng)刊的國際性人工智能雜志《Artificial Intelligence》對(duì)推動(dòng)人工智能的發(fā)展,促進(jìn)研究者們的交流起到了重要的作用。
3 發(fā)展階段
這個(gè)階段主要是指1970年以后。進(jìn)入20世紀(jì)70年代,許多國家都開展了人工智能的研究,涌現(xiàn)了大量的研究成果。例如,1972年法國馬賽大學(xué)的科麥瑞爾(A. Comerauer)提出并實(shí)現(xiàn)了邏輯程序設(shè)計(jì)語言PROLOG;斯坦福大學(xué)的肖特利夫(E. H. Shorliffe)等人從1972年開始研制用于診斷和治療感染性疾病的專家系統(tǒng)MYCIN。
但是,和其他新興學(xué)科的發(fā)展一樣,人工智能的發(fā)展道路也不是平坦的。例如,機(jī)器翻譯的研究沒有像人們最初想象的那么容易。當(dāng)時(shí)人們總以為只要一部雙向詞典及一些詞法知識(shí)就可以實(shí)現(xiàn)兩種語言文字間的互譯。后來發(fā)現(xiàn)機(jī)器翻譯遠(yuǎn)非這么簡單。實(shí)際上,由機(jī)器翻譯出來的文字有時(shí)會(huì)出現(xiàn)十分荒謬的錯(cuò)誤。例如,當(dāng)把“眼不見,心不煩”的英語句子“Out of sight,out of mind”。翻譯成俄語變成“又瞎又瘋”;當(dāng)把“心有余而力不足”的英語句子“The spirit is willing but the flesh is weak”翻譯成俄語,然后再翻譯回來時(shí)竟變成了“The wine is good but the meat is spoiled”,即“酒是好的,但肉變質(zhì)了”;當(dāng)把“光陰似箭”的英語句子“Time flies like an arrow”翻譯成日語,然后再翻譯回來的時(shí)候,竟變成了“蒼蠅喜歡箭”。由于機(jī)器翻譯出現(xiàn)的這些問題,1960年美國政府顧問委員會(huì)的一份報(bào)告裁定:“還不存在通用的科學(xué)文本機(jī)器翻譯,也沒有很近的實(shí)現(xiàn)前景?!币虼?,英國、美國當(dāng)時(shí)中斷了對(duì)大部分機(jī)器翻譯項(xiàng)目的資助。在其他方面,如問題求解、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器學(xué)習(xí)等,也都遇到了困難,使人工智能的研究一時(shí)陷入了困境。
人工智能研究的先驅(qū)者們認(rèn)真反思,總結(jié)前一段研究的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。1977年費(fèi)根鮑姆在第五屆國際人工智能聯(lián)合會(huì)議上提出了“知識(shí)工程”的概念,對(duì)以知識(shí)為基礎(chǔ)的智能系統(tǒng)的研究與建造起到了重要的作用。大多數(shù)人接受了費(fèi)根鮑姆關(guān)于以知識(shí)為中心展開人工智能研究的觀點(diǎn)。從此,人工智能的研究又迎來了蓬勃發(fā)展的以知識(shí)為中心的新時(shí)期。
這個(gè)時(shí)期中,專家系統(tǒng)的研究在多種領(lǐng)域中取得了重大突破,各種不同功能、不同類型的專家系統(tǒng)如雨后春筍般地建立起來,產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。例如,地礦勘探專家系統(tǒng)PROSPECTOR擁有15種礦藏知識(shí),能根據(jù)巖石標(biāo)本及地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)對(duì)礦藏資源進(jìn)行估計(jì)和預(yù)測(cè),能對(duì)礦床分布、儲(chǔ)藏量、品位及開采價(jià)值進(jìn)行推斷,制定合理的開采方案。應(yīng)用該系統(tǒng)成功地找到了超億美元的鉬礦。專家系統(tǒng)MYCIN能識(shí)別51種病菌,正確地處理23種抗菌素,可協(xié)助醫(yī)生診斷、治療細(xì)菌感染性血液病,為患者提供最佳處方。該系統(tǒng)成功地處理了數(shù)百個(gè)病例,并通過了嚴(yán)格的測(cè)試,顯示出了較高的醫(yī)療水平。美國DEC公司的專家系統(tǒng)XCON能根據(jù)用戶要求確定計(jì)算機(jī)的配置。由專家做這項(xiàng)工作一般需要3小時(shí),而該系統(tǒng)只需要0.5分鐘,速度提高了360倍。DEC公司還建立了另外一些專家系統(tǒng),由此產(chǎn)生的凈收益每年超過4000萬美元。信用卡認(rèn)證輔助決策專家系統(tǒng)American Express能夠防止不應(yīng)有的損失,據(jù)說每年可節(jié)省2700萬美元左右。
專家系統(tǒng)的成功,使人們?cè)絹碓角宄卣J(rèn)識(shí)到知識(shí)是智能的基礎(chǔ),對(duì)人工智能的研究必須以知識(shí)為中心來進(jìn)行。對(duì)知識(shí)的表示、利用及獲取等的研究取得了較大的進(jìn)展,特別是對(duì)不確定性知識(shí)的表示與推理取得了突破,建立了主觀Bayes理論、確定性理論、證據(jù)理論等,對(duì)人工智能中模式識(shí)別、自然語言理解等領(lǐng)域的發(fā)展提供了支持,解決了許多理論及技術(shù)上的問題。
人工智能在博弈中的成功應(yīng)用也舉世矚目。人們對(duì)博弈的研究一直抱有極大的興趣,早在1956年人工智能剛剛作為一門學(xué)科問世時(shí),塞繆爾就研制出了跳棋程序。這個(gè)程序能從棋譜中學(xué)習(xí),也能從下棋實(shí)踐中提高棋藝。1959年它擊敗了塞繆爾本人,1962年又擊敗了一個(gè)州的冠軍。1991年8月在悉尼舉行的第12屆國際人工智能聯(lián)合會(huì)議上,IBM公司研制的“深思”(Deep Thought)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就與澳大利亞象棋冠軍約翰森(D. Johansen)舉行了一場(chǎng)人機(jī)對(duì)抗賽,結(jié)果以1:1平局告終。1957年西蒙曾預(yù)測(cè)10年內(nèi)計(jì)算機(jī)可以擊敗人類的世界冠軍。雖然在10年內(nèi)沒有實(shí)現(xiàn),但40年后深藍(lán)計(jì)算機(jī)擊敗國際象棋棋王卡斯帕羅夫(Kasparov),僅僅比預(yù)測(cè)遲了30年。
1996年2月10日至17日,為了紀(jì)念世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)誕生50周年,美國IBM公司出巨資邀請(qǐng)國際象棋棋王卡斯帕羅夫與IBM公司的深藍(lán)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了六局的“人機(jī)大戰(zhàn)”。這場(chǎng)比賽被人們稱為“人腦與電腦的世界決戰(zhàn)”。參賽的雙方分別代表了人腦和電腦的世界最高水平。當(dāng)時(shí)的深藍(lán)是一臺(tái)運(yùn)算速度達(dá)每秒1億次的超級(jí)計(jì)算機(jī)。第一盤,深藍(lán)就給卡斯帕羅夫一個(gè)下馬威,贏了這位世界冠軍,給世界棋壇以極大的震動(dòng)。但卡斯帕羅夫總結(jié)經(jīng)驗(yàn),穩(wěn)扎穩(wěn)打,在剩下的五盤中贏三盤,平兩盤,最后以總比分4:2獲勝。一年后,即1997年5月3日至11日,深藍(lán)再次挑戰(zhàn)卡斯帕羅夫。這時(shí),深藍(lán)是一臺(tái)擁有32個(gè)處理器和強(qiáng)大并行計(jì)算能力的RS/6000SP/2的超級(jí)計(jì)算機(jī),運(yùn)算速度達(dá)每秒2億次。計(jì)算機(jī)里存儲(chǔ)了百余年來世界頂尖棋手的棋局,5月3日棋王卡斯帕羅夫首戰(zhàn)擊敗深藍(lán),5月4日深藍(lán)扳回一盤,之后雙方戰(zhàn)平三局。雙方的決勝局于5月11日拉開了帷幕,卡斯帕羅夫在這盤比賽中僅僅走了19步便放棄了抵抗,比賽用時(shí)只有1小時(shí)多一點(diǎn)。這樣,深藍(lán)最終以3.5:2.5的總比分贏得這場(chǎng)舉世矚目的“人機(jī)大戰(zhàn)”的勝利。深藍(lán)的勝利表明了人工智能所達(dá)到的成就。盡管它的棋路還遠(yuǎn)非真正地對(duì)人類思維方式的模擬,但它已經(jīng)向世人說明,電腦能夠以人類遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能企及的速度和準(zhǔn)確性,實(shí)現(xiàn)屬于人類思維的大量任務(wù)。深藍(lán)精湛的殘局戰(zhàn)略使觀戰(zhàn)的國際象棋專家們大為驚訝。卡斯帕羅夫也表示:“這場(chǎng)比賽中有許多新的發(fā)現(xiàn),其中之一就是計(jì)算機(jī)有時(shí)也可以走出人性化的棋步。在一定程度上,我不能不贊揚(yáng)這臺(tái)機(jī)器,因?yàn)樗鼘?duì)盤勢(shì)因素有著深刻的理解,我認(rèn)為這是一項(xiàng)杰出的科學(xué)成就?!币?yàn)檫@場(chǎng)勝利,IBM的股票升值為180億美元。
4 人工智能的學(xué)派
根據(jù)前面的論述,我們知道要理解人工智能就要研究如何在一般的意義上定義知識(shí),可惜的是,準(zhǔn)確定義知識(shí)也是個(gè)十分復(fù)雜的事情。嚴(yán)格來說,人們最早使用的知識(shí)定義是柏拉圖在《泰阿泰德篇》中給出的,即“被證實(shí)的、真的和被相信的陳述”(Justified true belief,簡稱JTB條件)。
然而,這個(gè)延續(xù)了兩千多年的定義在1963年被哲學(xué)家蓋梯爾否定了。蓋梯爾提出了一個(gè)著名的悖論(簡稱“蓋梯爾悖論”)。該悖論說明柏拉圖給出的知識(shí)定文存在嚴(yán)重缺陷。雖然后來人們給出了很多知識(shí)的替代定義,但直到現(xiàn)在仍然沒有定論。
但關(guān)于知識(shí),至少有一點(diǎn)是明確的,那就是知識(shí)的基本單位是概念。精通掌握任何一門知識(shí),必須從這門知識(shí)的基本概念開始學(xué)習(xí)。而知識(shí)自身也是一個(gè)概念。因此,如何定義一個(gè)概念,對(duì)于人工智能具有非常重要的意義。給出一個(gè)定義看似簡單,實(shí)際上是非常難的,因?yàn)榻?jīng)常會(huì)涉及自指的性質(zhì)(自指:詞性的轉(zhuǎn)化——由謂詞性轉(zhuǎn)化為體詞性,語義則保持不變)。一旦涉及自指,就會(huì)出現(xiàn)非常多的問題,很多的語義悖論都出于概念自指。
自指與轉(zhuǎn)指這一對(duì)概念最早出自朱德熙先生的《自指與轉(zhuǎn)指》(《方言》1983年第一期,《朱德熙文集》第三卷)。陸儉明先生在《八十年代中國語法研究》中(第98頁)說:“自指和轉(zhuǎn)指的區(qū)別在于,自指單純是詞性的轉(zhuǎn)化-由謂詞性轉(zhuǎn)化為體詞性,語義則保持不變;轉(zhuǎn)指則不僅詞性轉(zhuǎn)化,語義也發(fā)生變化,尤指行為動(dòng)作或性質(zhì)本身轉(zhuǎn)化為指與行為動(dòng)作或性質(zhì)相關(guān)的事物。”
舉例:
①教書的來了(“教書的”是轉(zhuǎn)指,轉(zhuǎn)指教書的“人”);教書的時(shí)候要認(rèn)真(“教書的”語義沒變,是自指)。
②Unplug一詞的原意為“不使用(電源)插座”,是自指;常用來轉(zhuǎn)指為不使用電子樂器的唱歌。
③colored在表示having colour(著色)時(shí)是自指。colored在表示有色人種時(shí),就是轉(zhuǎn)指。
④rich,富有的,是自指。the rich,富人,是轉(zhuǎn)指。
知識(shí)本身也是一個(gè)概念。據(jù)此,人工智能的問題就變成了如下三個(gè)問題:一、如何定義(或者表示)一個(gè)概念、如何學(xué)習(xí)一個(gè)概念、如何應(yīng)用一個(gè)概念。因此對(duì)概念進(jìn)行深人研究就非常必要了。
那么,如何定義一個(gè)概念呢?簡單起見,這里先討論最為簡單的經(jīng)典概念。經(jīng)典概念的定義由三部分組成:第一部分是概念的符號(hào)表示,即概念的名稱,說明這個(gè)概念叫什么,簡稱概念名;第二部分是概念的內(nèi)涵表示,由命題來表示,命題就是能判斷真假的陳述句。第三部分是概念的外延表示,由經(jīng)典集合來表示,用來說明與概念對(duì)應(yīng)的實(shí)際對(duì)象是哪些。
舉一個(gè)常見經(jīng)典概念的例子——素?cái)?shù)(prime number),其內(nèi)涵表示是一個(gè)命題,即只能夠被1和自身整除的自然數(shù)。
概念有什么作用呢?或者說概念定義的各個(gè)組成部分有什么作用呢?經(jīng)典概念定義的三部分各有作用,且彼此不能互相代替。具體來說,概念有三個(gè)作用或功能,要掌握一個(gè)概念,必須清楚其三個(gè)功能。
第一個(gè)功能是概念的指物功能,即指向客觀世界的對(duì)象,表示客觀世界的對(duì)象的可觀測(cè)性。對(duì)象的可觀測(cè)性是指對(duì)象對(duì)于人或者儀器的知覺感知特性,不依賴于人的主觀感受。舉一個(gè)《阿Q正傳》里的例子:那趙家的狗,何以看我兩眼呢?句子中“趙家的狗”應(yīng)該是指現(xiàn)實(shí)世界當(dāng)中的一條真正的狗。但概念的指物功能有時(shí)不一定能夠?qū)崿F(xiàn),有些概念其設(shè)想存在的對(duì)象在現(xiàn)實(shí)世界并不存在,例如“鬼”。
第二個(gè)功能是指心功能,即指向人心智世界里的對(duì)象,代表心智世界里的對(duì)象表示。魯迅有一篇著名的文章《論喪家的資本家的乏走狗》,顯然,這個(gè)“狗”不是現(xiàn)實(shí)世界的狗,只是他心智世界中的狗,即心里的狗(在客觀世界,梁實(shí)秋先生顯然無論如何不是狗)。概念的指心功能一定存在。如果對(duì)于某一個(gè)人,一個(gè)概念的指心功能沒有實(shí)現(xiàn),則該詞對(duì)于該人不可見,簡單地說,該人不理解該概念。
最后一個(gè)功能是指名功能,即指向認(rèn)知世界或者符號(hào)世界表示對(duì)象的符號(hào)名稱,這些符號(hào)名稱組成各種語言。最著名的例子是喬姆斯基的“colorless green ideas sleep furiously”,這句話翻譯過來是“無色的綠色思想在狂怒地休息”。這句話沒有什么意思,但是完全符合語法,純粹是在語義符號(hào)世界里,即僅僅指向符號(hào)世界而已。當(dāng)然也有另外,“鴛鴦兩字怎生書”指的就是“鴛鴦”這兩個(gè)字組成的名字。一般情形下,概念的指名功能依賴于不同的語言系統(tǒng)或者符號(hào)系統(tǒng),由人類所創(chuàng)造,屬于認(rèn)知世界。同一個(gè)概念在不同的符號(hào)系統(tǒng)里,概念名不一定相同,如漢語稱“雨”,英語稱“rain”。
根據(jù)波普爾的三個(gè)世界理論,認(rèn)知世界、物理世界與心理世界雖然相關(guān),但各不相同。因此,一個(gè)概念的三個(gè)功能雖然彼此相關(guān),也各不相同。更重要的是,人類文明發(fā)展至今,這三個(gè)功能不斷發(fā)展,彼此都越來越復(fù)雜,但概念的三個(gè)功能并沒有改變。
在現(xiàn)實(shí)生活中,如果你要了解一個(gè)概念,就需要知道這個(gè)概念的三個(gè)功能:要知道概念的名字,也要知道概念所指的對(duì)象(可能是物理世界)。更要在自己的心智世界里具有該概念的形象(或者圖像)。如果只有一個(gè),那是不行的。
知道了概念的三個(gè)功能之后,就可以理解人工智能的三個(gè)學(xué)派以及各學(xué)派之間的關(guān)系。
人工智能也是一個(gè)概念,而要使一個(gè)概念成為現(xiàn)實(shí),自然要實(shí)現(xiàn)概念的三個(gè)功能。人工智能的三個(gè)學(xué)派關(guān)注于如何才能讓機(jī)器具有人工智能,并根據(jù)概念的不同功能給出了不同的研究路線。專注于實(shí)現(xiàn)AI指名功能的人工智能學(xué)派成為符號(hào)主義,專注于實(shí)現(xiàn)AI指心功能的人工智能學(xué)派稱為連接主義,專注于實(shí)現(xiàn)AI指物功能的人工智能學(xué)派成為行為主義。
1. 符號(hào)主義
符號(hào)主義的代表人物是Simon與Newell,他們提出了物理符號(hào)系統(tǒng)假設(shè),即只要在符號(hào)計(jì)算上實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的功能,那么在現(xiàn)實(shí)世界就實(shí)現(xiàn)了對(duì)應(yīng)的功能,這是智能的充分必要條件。因此,符號(hào)主義認(rèn)為,只要在機(jī)器上是正確的,現(xiàn)實(shí)世界就是正確的。說得更通俗一點(diǎn),指名對(duì)了,指物自然正確。
在哲學(xué)上,關(guān)于物理符號(hào)系統(tǒng)假設(shè)也有一個(gè)著名的思想實(shí)驗(yàn)——本章1.1.3節(jié)中提到的圖靈測(cè)試。圖靈測(cè)試要解決的問題就是如何判斷一臺(tái)機(jī)器是否具有智能。
圖靈測(cè)試將智能的表現(xiàn)完全限定在指名功能里。但馬少平教授的故事已經(jīng)說明,只在指名功能里實(shí)現(xiàn)了概念的功能,并不能說明一定實(shí)現(xiàn)了概念的指物功能。實(shí)際上,根據(jù)指名與指物的不同,哲學(xué)家約翰·塞爾勒專門設(shè)計(jì)了一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)用來批判圖靈測(cè)試,這就是著名的中文屋實(shí)驗(yàn)。
中文屋實(shí)驗(yàn)明確說明,即使符號(hào)主義成功了,這全是符號(hào)的計(jì)算跟現(xiàn)實(shí)世界也不一定搭界,即完全實(shí)現(xiàn)指名功能也不見得具有智能。這是哲學(xué)上對(duì)符號(hào)主義的一個(gè)正式批評(píng),明確指出了按照符號(hào)主義實(shí)現(xiàn)的人工智能不等同于人的智能。
雖然如此,符號(hào)主義在人工智能研究中依然扮演了重要角色,其早期工作的主要成就體現(xiàn)在機(jī)器證明和知識(shí)表示上。在機(jī)器證明方面,早期Simon與Newell做出了重要的貢獻(xiàn),王浩、吳文俊等華人也得出了很重要的結(jié)果。機(jī)器證明以后,符號(hào)主義最重要的成就是專家系統(tǒng)和知識(shí)工程,最著名的學(xué)者就是Feigenbaum。如果認(rèn)為沿著這條路就可以實(shí)現(xiàn)全部智能,顯然存在問題。日本第五代智能機(jī)就是沿著知識(shí)工程這條路走的,其后來的失敗在現(xiàn)在看來是完全合乎邏輯的。
實(shí)現(xiàn)符號(hào)主義面臨的觀實(shí)挑成主要有三個(gè)。第一個(gè)是概念的組合爆炸問題。每個(gè)人掌握的基本概念大約有5萬個(gè),其形成的組合概念卻是無窮的。因?yàn)槌WR(shí)難以窮盡,推理步驟可以無窮。第二個(gè)是命題的組合悖論問題。兩個(gè)都是合理的命題,合起來就變成了沒法判斷真假的句子了,比如著名的柯里悖論(Curry’s Paradox)(1942)。第三個(gè)也是最難的問題,即經(jīng)典概念在實(shí)際生活當(dāng)中是很難得到的,知識(shí)也難以提取。上述三個(gè)問題成了符號(hào)主義發(fā)展的瓶頸。
2. 連接主義
連接主義認(rèn)為大腦是一切智能的基礎(chǔ),主要關(guān)注于大腦神經(jīng)元及其連接機(jī)制,試圖發(fā)現(xiàn)大腦的結(jié)構(gòu)及其處理信息的機(jī)制、揭示人類智能的本質(zhì)機(jī)理,進(jìn)而在機(jī)器上實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的模擬。前面已經(jīng)指出知識(shí)是智能的基礎(chǔ),而概念是知識(shí)的基本單元,因此連接主義實(shí)際上主要關(guān)注于概念的心智表示以及如何在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)其心智表示,這對(duì)應(yīng)著概念的指心功能。2016年發(fā)表在Nature上的一篇學(xué)術(shù)論文揭示了大腦語義地圖的存在性,文章指出概念都可以在每個(gè)腦區(qū)找到對(duì)應(yīng)的表示區(qū),確確實(shí)實(shí)概念的心智表示是存在的。因此,連接主義也有其堅(jiān)實(shí)的物理基礎(chǔ)。
連接主義學(xué)派的早期代表人物有麥克洛克、皮茨、霍普菲爾德等。按照這條路,連接主義認(rèn)為可以實(shí)現(xiàn)完全的人工智能。對(duì)此,哲學(xué)家普特南設(shè)計(jì)了著名的“缸中之腦實(shí)驗(yàn)”,可以看作是對(duì)連接主義的一個(gè)哲學(xué)批判。
缸中之腦實(shí)驗(yàn)描述如下:一個(gè)人(可以假設(shè)是你自己)被邪惡科學(xué)家進(jìn)行了手術(shù),腦被切下來并放在存有營養(yǎng)液的缸中。腦的神經(jīng)末梢被連接在計(jì)算機(jī)上,同時(shí)計(jì)算機(jī)按照程序向腦傳遞信息。對(duì)于這個(gè)人來說,人、物體、天空都存在,神經(jīng)感覺等都可以輸入,這個(gè)大腦還可以被輸入、截取記憶,比如截取掉大腦手術(shù)的記憶,然后輸入他可能經(jīng)歷的各種環(huán)境、日常生活,甚至可以被輸入代碼,“感覺”到自己正在閱讀這一段有趣而荒唐的文字。
缸中之腦實(shí)驗(yàn)說明即使連接主義實(shí)現(xiàn)了,指心沒有問題,但指物依然存在嚴(yán)重問題。因此,連接主義實(shí)現(xiàn)的人工智能也不等同于人的智能。
盡管如此,連接主義仍是目前最為大眾所知的一條AI實(shí)現(xiàn)路線。在圍棋上,采用了深度學(xué)習(xí)技術(shù)的AlphaGo戰(zhàn)勝了李世石,之后又戰(zhàn)勝了柯潔。在機(jī)器翻譯上,深度學(xué)習(xí)技術(shù)已經(jīng)超過了人的翻譯水平。在語音識(shí)別和圖像識(shí)別上,深度學(xué)習(xí)也已經(jīng)達(dá)到了實(shí)用水準(zhǔn)??陀^地說,深度學(xué)習(xí)的研究成就已經(jīng)取得了工業(yè)級(jí)的進(jìn)展。
但是,這并不意味著連接主義就可以實(shí)現(xiàn)人的智能。更重要的是,即使要實(shí)現(xiàn)完全的連接主義,也面臨極大的挑戰(zhàn)。到現(xiàn)在為止,人們并不清楚人腦表示概念的機(jī)制,也不清楚人腦中概念的具體表示形式表示方式和組合方式等?,F(xiàn)在的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí)實(shí)際上與人腦的真正機(jī)制距離尚遠(yuǎn)。
3. 行為主義
行為主義假設(shè)智能取決于感知和行動(dòng),不需要知識(shí)、表示和推理,只需要將智能行為表現(xiàn)出來就好,即只要能實(shí)現(xiàn)指物功能就可以認(rèn)為具有智能了。這一學(xué)派的早期代表作是Brooks的六足爬行機(jī)器人。
對(duì)此,哲學(xué)家普特南也設(shè)計(jì)了一個(gè)思想實(shí)驗(yàn),可以看作是對(duì)行為主義的哲學(xué)批判,這就是“完美偽裝者和斯巴達(dá)人”。完美偽裝者可以根據(jù)外在的需求進(jìn)行完美的表演,需要哭的時(shí)候可以哭得讓人撕心裂肺,需要笑的時(shí)候可以笑得讓人興高采烈,但是其內(nèi)心可能始終冷靜如常。斯巴達(dá)人則相反,無論其內(nèi)心是激動(dòng)萬分還是心冷似鐵,其外在總是一副泰山崩于前而色不變的表情。完美偽裝者和斯巴達(dá)人的外在表現(xiàn)都與內(nèi)心沒有聯(lián)系,這樣的智能如何從外在行為進(jìn)行測(cè)試?因此,行為主義路線實(shí)現(xiàn)的人工智能也不等同于人的智能。
對(duì)于行為主義路線,其面臨的最大實(shí)現(xiàn)困難可以用莫拉維克悖論來說明。所謂莫拉維克悖論,是指對(duì)計(jì)算機(jī)來說困難的問題是簡單的、簡單的問題是困難的,最難以復(fù)制的反而是人類技能中那些無意識(shí)的技能。目前,模擬人類的行動(dòng)技能面臨很大挑戰(zhàn)。比如,在網(wǎng)上看到波士頓動(dòng)力公司人形機(jī)器人可以做高難度的后空翻動(dòng)作,大狗機(jī)器人可以在任何地形負(fù)重前行,其行動(dòng)能力似乎非常強(qiáng)。但是這些機(jī)器人都有一個(gè)大的缺點(diǎn)一能耗過高、噪音過大。大狗機(jī)器人原是美國軍方訂購的產(chǎn)品,但因?yàn)榇蠊窓C(jī)器人開動(dòng)時(shí)的聲音在十里之外都能聽到,大大提高了其成為一個(gè)活靶子的可能性,使其在戰(zhàn)場(chǎng)上幾乎沒有實(shí)用價(jià)值,美國軍方最終放棄了采購。
三、人工智能發(fā)展自其誕生起大致可以分為兩個(gè)階段
第一階段主要是研究人的認(rèn)知與思維過程并將其機(jī)械化,使計(jì)算機(jī)可以模擬人的思考過程,即機(jī)械化推理又或形式推理。對(duì)于形式推理我國古代,古希臘與公元前一千年就有所研究,并對(duì)后世思維過程產(chǎn)生了重大的影響,推動(dòng)了亞里士多德的三段論與歸納法。十七世紀(jì)德國數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家萊布尼茲認(rèn)為一切現(xiàn)實(shí)事件都可以通過物理符號(hào)將其邏輯化并進(jìn)行推理,即‘萬能符號(hào)’理論,這為數(shù)理邏輯發(fā)展奠定了基礎(chǔ),也是第一階段人工智能思想的萌芽。但是人們漸漸發(fā)現(xiàn)基于模擬人類思維過程的人工智能應(yīng)用范圍很小,只能解決一些簡單的問題,一旦超出范圍或復(fù)雜度高一些機(jī)器就無能為力了,這使人工智能迎來第一次沉默期。
第二階段也就是我們現(xiàn)在所處的階段,不再強(qiáng)調(diào)模擬人的思維過程進(jìn)行邏輯推理,而是基于統(tǒng)計(jì)學(xué)原理,利用智能算法在海量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上尋找規(guī)律并實(shí)現(xiàn)機(jī)器的監(jiān)督學(xué)習(xí)。在人工智能迎來第一次發(fā)展低谷時(shí),基于專業(yè)知識(shí)庫的專家系統(tǒng)和以分布存儲(chǔ)并行處理為核心的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為人工智能迎來發(fā)展高峰期,但由于機(jī)器的計(jì)算能力差,成本太高,個(gè)人電腦開始走進(jìn)各個(gè)家庭等原因使人工智能的發(fā)展再次進(jìn)入冬眠期。如今,隨著摩爾定律的不斷印證,計(jì)算機(jī)計(jì)算性能大幅度提升,人工智能飛速發(fā)展一路高歌猛進(jìn),早已悄無聲息地滲透進(jìn)各行各業(yè)。
四、人工智能發(fā)展的三個(gè)階段
人工智能(ArtificialIntelligence),英文縮寫為AI。它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。
人工智能的發(fā)展大概分為三個(gè)階段。
第一個(gè)階段,我們稱之為計(jì)算智能,即讓計(jì)算能存會(huì)算,機(jī)器開始像人類一樣會(huì)計(jì)算,傳遞信息。
第二個(gè)階段,我們稱之為認(rèn)知智能,能說會(huì)聽,能看會(huì)認(rèn)。例如,完全獨(dú)立駕駛的無人駕駛汽車、自主行動(dòng)的機(jī)器人。它的價(jià)值是可以全面輔助或替代人類部分工作。
第三個(gè)階段,我們稱之為感知智能,是目前的最高階段,它要求機(jī)器或系統(tǒng)能理解會(huì)思考,這是人工智能領(lǐng)域正在的努力的目標(biāo)。
以上就是關(guān)于人工智能發(fā)展的第二次熱潮相關(guān)問題的回答。希望能幫到你,如有更多相關(guān)問題,您也可以聯(lián)系我們的客服進(jìn)行咨詢,客服也會(huì)為您講解更多精彩的知識(shí)和內(nèi)容。
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