人工智能研究的若干进展

最终把这些不同思想连接起来的是由巴贝奇(Babbage)、图灵、冯·诺依曼(Von Neumman)和其它一些人所研制的计算机本身。在机器的应用成为可行之后不久,人们就开始试图编写程序以解决智力测验难题、下棋以及把文本从一种语言翻译成另一种语言。这是第一批人工智能程序。对于计算机来说,促使人工智能发展的是什么?出现在早期设计中的许多与人工智能有关的计算概念,包括存储器和处理器的概念、系统和控制的概念,以及语言的程序级别的概念。不过,引起新学科出现的新机器的唯一特征是这些机器的复杂性,它促进了对描述复杂过程方法的新的更直接的研究(采用复杂的数据结构和具有数以百计的不同步骤的过程来描述这些方法)。

30多年来,人工智能的应用研究取得明显进展。首先,专家系统显示出强大的生命力。费根鲍姆(Feigenbaum)所领导的研究小组于1968年研究成功第一个专家系统DENDRAL,用于质谱仪分析有机化合物的分子结构。1972年~1976年,他们又开发成功MYCIN医疗专家系统,用于抗生素药物治疗。此后,许多著名的专家系统被相继开发,为工矿数据分析处理、医疗诊断、计算机设计、符号运算和定理证明等提供强有力的工具。1977年,费根鲍姆进一步提出了知识工程的概念。整个80年代,专家系统和知识工程在全世界得到迅速发展。在开发专家系统过程中,许多研究者获得共识,即人工智能系统是一个知识处理系统,而知识表示、知识利用和知识获取则成为人工智能系统的三个基本问题。

近十多年来,机器学习、计算智能、人工神经网络等和行为主义的研究深入开展,形成高潮。同时,不同人工智能学派间的争论也非常热烈。这些都推动人工智能研究的进一步发展。

我国的人工智能研究起步较晚。纳入国家计划的“智能模拟”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计划;1993年起,又把智能控制和智能自动化等项目列入国家科技攀登计划。进入21世纪后,已有更多的人工智能与智能系统研究获得各种基金计划支持。1981年起,相继成立了中国人工智能学会(CAAI)等学术团体。1989年首次召开的中国人工智能联合会议(CJCAI)至今已召开7次。已有10来部国内编著的具有知识产权的人工智能专著和教材公开出版。中国的科技工作者,已在人工智能领域取得许多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,并与袁隆平院士的“杂交水稻”一起荣获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,它必将为促进其它学科的发展和我国的现代化建设做出新的重大贡献。

3.认知观和对认知本质的研究

3.1 人工智能的各种认知观

目前人工智能的主要学派有下列3家:

(1)符号主义

符号主义(Symbolicism),又称为逻辑主义(Logicism)、心理学派(Psychlogism)或计算机学派(Computerism),其原理主要为物理符号系统(即符号操作系统)假设和有限合理性原理。符号主义认为人工智能源于数理逻辑。计算机出现后,在计算机上实现了逻辑演绎系统。其有代表性的成果为启发式程序LT逻辑理论家,证明了38条数学定理,表明了可以应用计算机研究人的思维过程,模拟人类智能活动。正是这些符号主义者,早在1956年首先采用“人工智能”这个术语。后来又发展了启发式算法→专家系统→知识工程理论与技术,并在20世纪80年代取得很大发展。符号主义曾长期一枝独秀,为人工智能的发展做出重要贡献,尤其是专家系统的成功开发与应用,为人工智能走向工程应用和实现理论联系实际具有特别重要意义。

(2)连接主义

连接主义(Connectionism),又称为仿生学派(Bionicsism)或生理学派(Physiologism),其原理主要为神经网络及神经网络间的连接机制与学习算法。连接主义认为人工智能源于仿生学,特别是人脑模型的研究。它的代表性成果是1943年由生理学家麦卡洛克(McCulloch)和数理逻辑学家皮茨(Pitts)创立的脑模型,即MP模型,开创了用电子装置模仿人脑结构和功能的新途径。它从神经元开始进而研究神经网络模型和脑模型,开辟了人工智能的又一发展道路。20世纪60-70年代,连接主义,尤其是对以感知机(perceptron)为代表的脑模型的研究曾出现过热潮,直到Hopfield教授在1982年和1984年提出用硬件模拟神经网络时,连接主义又重新抬头。1986年鲁梅尔哈特(Rumelhart)等人提出多层网络中的反向传播(BP)算法。此后,连结主义势头大振,从模型到算法,从理论分析到工程实现,为神经网络计算机走向市场打下基础。