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人工智能基础理论的过去、现在及发展趋势思考

  【导读】本文回顾了人工智能的发展历史,分析了当前国内外研究现状,指出了目前以深度学习为代表的人工智能基础研究困境。包括可解释性神经网络模型问题、网络模型的结构设计问题、小样本学习问题等。给出了今后人工智能发展趋势,认为基于统计物理思维构建协同学习系统可能是通往通用人工智能的路线之一。

  辛欣,北京理工大学计算机学院

  郭平,北京师范大学图形图像与模式识别实验室

  谈历史,要从盘古开天辟地说起。盘古,又称盘古氏,混沌氏。是中国传说中开天辟地 创造人类世界的始祖。最早的记载见于三国时期吴国徐整著《三五历纪》:“天地浑沌如鸡⼦,盘古⽣其中。万⼋千岁,天地开辟,阳清为天,阴浊为地”。“自从盘古开天辟地...” 这种说法常比喻空前的,自古以来没有过。但这是民间神话传说, 并非科学的天地起源之说。

  从科学的角度来看,依据“大爆炸宇宙论” (The Big Bang Theory), 我们目前认知 的宇宙是由大约 137 亿年前发生的一次大爆炸形成的。大爆炸使物质四散出去,宇宙空间 不断膨胀,物质密度从密到稀地演化,温度也相应下降。大约在大爆炸后 30 万年后,化学 结合作用使中性原子形成,宇宙主要成分为气态物质,并逐步在自引力作用下凝聚成密度 较高的气体云块,直至后来相继在宇宙中演化出所有星系、恒星、行星乃至生命,成为我 们今天看到的宇宙 [1] 。

  在宇宙演化过程中, 大约在 46 亿年前形成了太阳系以及地球。而随着时间的推移,大 约在 40 亿年前,地球上出现了生命。在“物竞天择、适者生存”自然选择法则下面,地球 上的生物从低级到高级、从简单到复杂,经过漫长的时间逐渐演化到目前多物种的生物圈。在生物演化的时间长河中,大约在 450 万年前, 人和猿开始分化, 以后在由腊玛古猿演化成 200 万年前的南方古猿,进一步再发展为晚期智人(新人)。而大约在 4-5 万年前人类的进 化出现了明显的加速, 直至出现了现代人类。人类进化为万物之灵,具有了高智慧的大脑。

  Intelligence,这个英文单词通常翻译为智能,有时也译为智慧。智能与智慧含义比较接近,但是有区别。可以认为智慧是比智能更高层次的理念,而智能是智力和能力的总称,中国古代思想家一般把智与能看做是两个相对独立的概念,通常认为 “智”指进行认识 活动的某些心理特点,“能”则指进行实际活动的某些心理特点。自然智能包括人类智能和其他生物智能,因此生物智能是一种天生的能力,可以使生物体在某些环境中探索,开 发,适应和生存。有些学者认为具有感知,记忆,自我意识,并能进行一定交流的动物为 智能生物,也具有智能[2] 。有些学者将智能定义为智慧和能力,从感觉到记忆到思维这一 过程,称为“智慧“,智慧的结果产生了行为和语言,将行为和语言的表达过程称为“能 力”。根据发育心理学家霍华德·加德纳的多元智能理论,人类的智能可以分成七个范畴:包括语言 (Verbal/Linguistic);逻辑 (Logical/Mathematical);空间 (Visual /Spatial);肢体运作 (Bodily/Kinesthetic);音乐 (Musical/Rhythmic);人际 (Inter-- personal/Social);内省 (Intrapersonal/Introspective)等 [3] 。人类在与大自然协同演化过程中,最初为了生存而提高生产 力,发明创造了生产工具。我们知道,生产工具的内容和形式是随着经济和科学技术的发 展而不断发展变化的。随着科学技术的发展, 人类文明不断向前发展。如今科学技术是第 一生产力,对社会发展具有推动作用。科技改变了人们的学习工作和日常生活,人类文明 也在不断发展,人类从最初的畏惧自然到征服自然,进而认识到要善待自然、与自然和谐 相处。恩格斯在《在马克思墓前讲话》(1883 年 3 月 17 日)里说过,人们首先必须吃、喝、 住、穿,然后才能从事政治、科学、艺术、宗教等等。即一切人类生存的第一个前提,也 就是一切历史的第一个前提是生活。为了生产满足人类生活需要的资料,人类自从进化出 来的那一天开始,就一直从事着繁重的体力劳动。为了从体力劳动之中解放出来,是最初 科学技术发展的动力。从社会进化史中可以看到,为了解放自己的人类,通过技术革命, 特别是近代的三次工业技术革命,直接改变了生产方式。为了从繁重的体力劳动之中解放 出来,实现高度自动化生产,其关键是发展人工智能技术,实现生产的无人化。只有实现 了生产的无人化,人类才能真正的解放出来。