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发布时间:2020-11-14 01:46:31

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作者:悟空

出版社:电子工业出版社

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人人都能懂的人工智能

人人都能懂的人工智能试读:

人人都能懂的人工智能悟空 著内容简介

人工智能被称为21世纪最具活力、最引人关注的技术,当之无愧。近年来,围绕着人工智能的讨论和争吵从未停止过,以后可能也不会停止。在这场大讨论中,无论你身处支持方阵营还是反对方阵营,对人工智能的充分了解都是必需的。

人工智能应用了许多数学和信息科学的知识,对大多数人来讲,这门技术是有一些陌生感的,本书为你了解人工智能世界提供了可能。本书作者从事人工智能与儿童教育研究多年,力求用基本的逻辑关系把人工智能的复杂结构讲清楚。如果你对人工智能感兴趣,如果你对人工智能的了解还不甚清晰,本书将会成为你走进这个未来科技世界的入门书。

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版权所有,侵权必究。

图书在版编目(CIP)数据

人人都能懂的人工智能/悟空著.—北京:电子工业出版社,2019.10

ISBN 978-7-121-37534-7

Ⅰ.①人… Ⅱ.①悟… Ⅲ.①人工智能-普及读物 Ⅳ.①TP18-49

中国版本图书馆CIP数据核字(2019)第213688号

责任编辑:张 迪(zhangdi@phei.com.cn)  特约编辑:田学清

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出版发行:电子工业出版社

     北京市海淀区万寿路173信箱  邮编:100036

开  本:720×1000  1/16 印张:8.75 字数:105千字

版  次:2019年10月第1版

印  次:2019年10月第1次印刷

定  价:59.00元

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人工智能是打开未来世界的钥匙,人们把它和蒸汽机、电力、计算机的科技发明及其影响相提并论。什么是人工智能?它包括哪些知识和原理?它会怎样影响我们的学习和生活,以及未来的工作呢?看完这本书,也许你会找到问题的答案。推荐语

司马南(独立学者、社会评论家,微博@司马南):

我们已经进入了人工智能时代,了解、学习、掌握人工智能已为生活之必需,本书为我们提供了学习上的便利。科普图书领进门,修行在个人,在本书面前,我愿意做个恭恭敬敬的小学生。

白云峰(CCTV中国经济年度人物、中国青年企业家协会副会长、盘古智库执行理事长,微博@白云峰):

科技正在改变着我们的世界,人们对人工智能有好奇、有期许,可能也会有困惑甚至会有一点点恐惧。消除恐惧的方法不是远离它、反对它,而是了解它、研究它、运用它、把控它。未来可能是人与机器协作的时代,青少年要从小学习科普知识,而本书为未来青少年能直面人工智能并与之健康对话提供了更多可能性。

翟永杰(华北电力大学自动化系副主任,模式识别研究领域专家):

人工智能的研究领域十分宽泛,涉及多学科知识交叉融合,并且随着科学技术的发展,其内涵也在不断地发生变化。本书用通俗易懂的语言介绍了人工智能的主要研究内容,化繁为简,为青少年读者勾勒出了人工智能的轮廓,让孩子们快速地认识和理解人工智能,找到自己感兴趣的领域,迈入人工智能的大门。

王晋康(著名科幻作家,中国科普作协副理事长):

人工智能蕴藏着人类在数学和信息科学上比较尖端的研究成果,以前我们需要花费大量的时间才能对其有一些了解,本书会让你眼前一亮,你只需要花费几个小时就能读懂它。

陈少峰(北京大学文化产业研究院副院长):

未来人工智能将与文化产业融合发展,文化产业是靠创造力推动的,人工智能的普及也需要创造力推动,本书不单单是关于科学知识的普及,更是关于人工智能及其创造力的普及。

李寅(青橙创客教育创始人):

本书在进行科普知识的同时注重方法和思维方式的培养,是人工智能普及教育的有益尝试。

万小刀(青年作家、《一个民工的江湖》作者,微博@万小刀):

好的书籍必然是通俗易懂的。科技虽然复杂、炫目,但也有基本的相互关联和迭代变化,把复杂的科技讲清楚就能担得起“科普”二字了,希望本书能成为大家喜欢读的科普书。

李昌旺(山东省章丘市第四中学创新教育教师,全国十佳创新名师):

我了解到人工智能是通过两件事情。一件是1997年,电脑“深蓝”战胜了国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫,让人们初步了解到什么是人工智能。另一件则是2016年3月,谷歌带人工智能算法的阿尔法狗(AlphaGo)计算机系统与围棋世界冠军、职业九段棋手李世石进行围棋人机大战,以4∶1的总比分获胜。2017年5月,在中国乌镇围棋峰会上,更新后的人工智能系统阿尔法狗(AlphaGo)与围棋世界冠军柯洁对战,以3∶0的总比分获胜,震惊了世人!这让人们意识到了人工智能的强大。作为学校的老师,我们也在不断地探讨:究竟什么是人工智能?它是如何出现的?它将如何影响我们的生活、工作和学习?它下一步的发展将会如何?它将对未来的教育产生怎样的影响?

多年来,悟空老师一直致力于人工智能的思考与研究,他敏锐地发现了这个领域将给我们的生活和学习带来深远的影响,并且乐于将这个领域的知识介绍给大家,这对于我们来讲是大有裨益的。因此,我非常乐意把本书推荐给大家,尤其是推荐给中小学一线的科技老师和青少年学生。

陈宇(聚秀资本合伙人):

科普教育是非常好的介绍科学知识和推广科学方法的手段,本书用通俗易懂的语言把人工智能的原理和实现方法介绍给大家,让大家了解人工智能、喜欢人工智能、应用人工智能。

韩松(著名科幻作家):

人工智能已不再是科幻小说,而是时代的大趋势,需要我们从小就了解它。

金满楼(作家):

十年一个轮回,人工智能或卷土重来或绝尘而去。通过本书,人工智能普及从娃娃抓起,是否就能打破轮回呢?

张永琪(鲨鱼公园董事长,环球雅思创始人,STEM教育中国倡导人)

人类总在为实现美好生活而努力,其中生产力的提升是关键。对于人工智能,我们不仅要从熟悉基本的应用开始,更需要为未来全民掌握人工智能这个目标而努力,本书给了精彩呈现。对于当代青少年来讲,重要的是培养创新思维和探究精神、对科技及其未来充满好奇,以应对未来世界的新挑战。

郑明月(北京智教未来科技有限公司总经理):

我相信人工智能时代即将到来,也相信人工智能的发展给人类社会带来的变革可以认为是“第四次工业革命”。既然人工智能将会对我们的生活产生如此大的影响,尽早让孩子们了解一些人工智能知识的必要性就不言而喻了。让所有孩子都能在课堂上学习人工智能知识还需要一些时间,这本面向青少年的人工智能科普图书出现得正是时候,它的出现是当代青少年读者的福音。

高永梅(南开大学智能信息处理实验室博士,北京市十一学校智能机器人课程首席教师):

科普是科技繁荣的重要基础,科技的未来依赖于全社会对科技的发现和分享,本书用生动有趣的语言、简单易懂的逻辑把学习人工智能的门槛降到很低,我相信它会很好地推动人工智能在全社会的普及。

刘欣(科技学堂创始人,中国青少年科技辅导员协会人工智能普及教育专业委员会副秘书长):

人工智能是一门理论深邃、技术复杂、综合性极强的新兴学科。本书用充满趣味的语言、通俗易懂的方式,把人工智能的发展历程和主要内容娓娓道来。为了让更多人关注、参与、支持国家人工智能的发展,我们需要更多这样的科普书籍。

蔡雷(著名天使投资人):

这是一本面向大众的科普书,它把复杂的知识转化为易被人理解的基本相互关系和迭代变化,为我们提供了一把打开人工智能知识大门的钥匙。我们希望优秀的科普图书和作品能越来越多,为我们的科技进步、社会发展提供更强动力。

宋博阳(创新力教育名师):

一本科普书,重在科普,巧在引人入胜,本书就做到了这一点。让大家感觉“高大上”的人工智能,悄悄地走近了青少年,引发了青少年对原始创新的思考,为青少年的智能创意实践铺平了道路,使他们能够用无限的智慧开始驾驭人工智能“列车”,快速行进在中华民族复兴的强国之路上。推荐序I 人工智能与创造力

作为2018年排名首位的科技关键词,“人工智能”被人们放在与蒸汽机、电力、计算机并列的地位,以示其对生产力革命的重要性。

蒸汽机带来了人类体力劳动的解放、电力促进了能源利用的革新、计算机和互联网带来了大脑算力的解放,那人工智能会给社会带来什么呢?这是科技工作者乃至整个社会都在思考的问题。

我认为值得期待的是,人工智能将会带来人类创造力的解放。

创造力让人类发明了劳动工具,让人类拥有了复杂的语言系统。人类社会的发展历来都依靠创造力的推动,创造力是人类不同于其他生物的关键能力。

如同语言的发明来源于交流的需要、文字的发明来源于结绳记事,创新往往来源于生产和生活中的灵光一现。那时候,并没有人从事专门的发明和创新工作,人们在劳动中产生的需求得不到满足让发明创造成为可能。

直到工业革命前,人们主要是通过这种朴素的方式来激发创造力的。

蒸汽机的发明带来了工业化大生产,使劳动有了进一步分工,机械化生产使人们的创新效率变得更高,科学家和发明家开始成为一种[1]职业,人类开始总结、归纳发明创新的普遍方法,提出了TRIZ理论。从此,发明创造成为工业产品,有了被复制、被批量生产的可能。创新的方法也成为一种可以学习的能力进入课堂,成为素质教育的一部分。

然而,尽管蒸汽机、电力和计算机所带来的机械化生产,让人类能够以更高的效率获取知识、实践想法,但是机器实际上还只是人类手脚的延伸。机器只能按照人类的要求完成任务,我们不懂的,机器也不懂,我们做不了的,机器也做不了,发明创造者依然是人,直到人工智能的出现。

人工智能让机器有了思考和推理能力,让机器懂得了自主学习。尤其是“深度学习”的出现,让机器拥有人类不具备的知识和技能成为可能,而这引发的就是机器的创造力。

当人工神经网络足够强大且比人类大脑还要复杂时,当不知疲倦的机器学会发明和创新时,人类将迎来怎样一个高速发展的未来呢?

我们可以对未来的科技方向进行前瞻性预测,但真正实现这些目标却任重道远,也许需要几代人的努力才能看到成果。

科技的飞速发展来源于对各个细分领域的深度研究,更来源于对科普知识的全民普及,科学能力和素质的培养要从小抓起。本书是一本面向大众的科普书,它把复杂的知识转化为易被人理解的基本相互关系和迭代变化,它是一把打开人工智能知识大门的钥匙。我们希望优秀的科普图书和作品能越来越多,为我们的科技进步、社会发展提供更强动力。天使投资人 蔡雷[1]由苏联发明家、教育家根里奇·阿奇舒勒(G.S.Altshuller)创立的发明创造方面的理论,直译是“发明问题解决理论”。运用TRIZ理论,可大大加快人们创造发明的进程,同时能得到高质量的创新产品。推荐序II 为人工智能之儿童科普点赞

悟空老师的《人人都能懂的人工智能》持卷于手,入静细究、大理浅读,掩卷闭目,脑中自现“三起两落”之情境。这引发我们大家思考,“三起三落”才为大成,那人工智能的另一“落”会出现在哪一个时间节点上呢?我们如何让人类的人工智能起伏落于有限、降在无形呢?这就需要我们在潜移默化中,将人工智能的知识传输给青少年,进而开启青少年的智慧之根。悟空老师通过自己的深入思考与实践,在本书中将人工智能信息深入浅出地进行了口语化、简约化、接地气的系统化科普传递,明确解答了青少年的一些疑问:人类智能与人工智能有什么关系?机器是如何学习的?人类是怎样驾驭机器的?未来人类的学习是否会与机器的学习相融合?怎样融合?这对人类有利吗?

一本科普书,重在科普,巧在引人入胜,本书就做到了这一点。让大家感觉“高大上”的人工智能,悄悄地走近了青少年,引发青少年对原始创新的思考,为青少年的智能创意实践铺平了道路,使他们能够用无限的智慧开始驾驭人工智能“列车”,快速行进在中华民族复兴的强国之路上。人工智能的大门已经敞开,它就在我们身边,我们生活中的一举一动已经悄悄打上了人工智能的印记。

我们要记住,人工智能不会超越人类智能,它只是一群智慧的人创意物化的智能机器而已,是用来为人类服务的。人工智能的发展与创新掌握在我们青少年手中,人工智能将会被青年一代发扬光大,更会助力我们中国梦的实现。

为悟空老师的人工智能入门科普书点赞!宋博阳

亲爱的读者,带着问题阅读是非常好的读书方法,它能让你收获更多知识。你认为未来人工智能可以应用于哪些领域?它和人类会是怎样的关系?带着这些问题读这本书吧,读完后把你的心得写下来,关注作者@悟空叔叔-科普的微博并且@他,就有机会得到作者制作的《儿童Python语言自学手册》噢。第一节 你好,我是人工智能

人类你好,欢迎进入人工智能世界!

你一定看过电影《变形金刚》吧,主角擎天柱和大黄蜂都是来自赛伯坦星球的钢铁战士,他们是保护人类的超级英雄,维护着宇宙和平。

你有没有像我一样,希望在生活中也能见到这种神通广大的机器人呢?其实机器人离我们并不遥远,形状各异、功能多样的机器人早已走进我们的生活,如扫地机器人、擦玻璃机器人、语音对话机器人。各种各样的机器人给人类带来了很多便利,它们都用到了一种大名鼎鼎的技术——人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)。

那什么是人工智能呢?顾名思义,它是由人类创造出来的智能,而非自然界产生的。再具体一点,人工智能就是一门让机器像人一样感知和思考的技术。

人们从60多年前就开始研究人工智能了。1956年,马文·明斯基、约翰·麦卡锡、克劳德·艾尔伍德·香农等七位著名的计算科学家、数学家、经济学家在美国汉诺斯小镇的达特茅斯学院开了一次为期2个月的学术会议,他们探讨了用机器模仿人类智能的课题,首次提出了“人工智能”这一概念。这次会议成为人工智能的发展元年,人们把它称为达特茅斯会议。会后,人工智能作为一门学科正式诞生啦,而这些科学家也都成为人工智能学科的开拓者,被人们称为“人工智能创始人”。

然而人工智能后来的发展却一波三折。

达特茅斯会议后的十多年是人工智能研究的第一个黄金时期,当时人们尝试用计算机证明数学定理,并取得了一些可喜的成果。于是许多科学家开始憧憬未来,幻想着机器的智商很快就能超越人类了。

然而人工智能的基础——计算机技术却遭遇了瓶颈,计算机的运算速度和内存容量有限,导致人工智能无法证明更复杂的数学定理,因此人工智能研究陷入了低谷。

1980年,以日本、美国、英国为首的发达国家开始把大量资金投入计算机和人工智能研究领域,让计算机像人类一样学习新的知识成为科学家们研究的重点。

1980年至1987年,人工智能研究进入了第二个繁荣期,在这一时期形成了各种研究方向学派,其中具有代表性的有三个,他们被称为“三大学派”,包括“符号学派”、“连接学派”和“行为学派”。这些学派的研究方法对后来的人工智能研究产生了巨大影响,我们现在看到的人工智能研究成果基本都与三大学派有关。

从1987年开始,人工智能的研究再次陷入低谷。由于基础物理学、材料学和计算机科学不够成熟,人工智能研究进展缓慢,取得的成果远远低于投资者的预期,于是投资者不再提供研究经费了,研究工作自然也就进行不下去了。

由此可知,做好研究工作必须首先满足两个条件:成熟的技术和充足的经费。

直到1993年,人工智能才迎来了它的第三个快速发展时期。1997年,电脑“深蓝”战胜了国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫,这一标志性事件意味着机器的计算能力终于开始超过人类了。

2011年,研究者设计出了能用人类语言回答问题的人工智能程序,虽然它很简陋,对人类语言的理解能力很差,但它是人们生活中常见的语音对话机器人的雏形。

2016年和2017年,机器人“阿尔法狗”(AlphaGo)先后战胜了围棋世界冠军李世石和柯洁,人工智能成为最热门的话题。中国也认识到人工智能的重要性,2017年,国务院发布了《新一代人工智能发展规划》,把人工智能上升到了国家战略层面的高度。未来,我国要培养大量人工智能方面的人才,为国家建设提供人才支撑。

从被公认为人工智能的起源——达特茅斯会议的召开至今,人工智能经历了三个快速发展时期和两个低谷时期,人们习惯用“三起两落”来形容这段历史。

现在人工智能离我们越来越近,关于它的研究成果越来越丰富,人工智能能识别和理解人类的语言、能模仿我们的视觉、能自己学习知识、能控制机器人运动。与人工智能有关的产品出现在生活中的方方面面,每个人都有机会接触到人工智能,如能跟你对话、给你讲故事的“Siri”和“小爱同学”,又如美颜相机、商场里的智能导购机器人。第二节 给机器测“智商”

人类想知道自己有多聪明可以进行智商测试,那如何测试机器的智商呢?

判断机器与人类谁更聪明的方法叫作“图灵测试”。把这一方法称为“图灵测试”,是因为它是由科学家——艾伦·麦席森·图灵提出的。图灵在人工智能和信息技术方面取得了巨大的成就,被人们称为“人工智能之父”“信息科学之父”。

图灵是英国著名的数学家和逻辑学家,他曾经帮助盟军破解了纳粹德国的密码系统,为盟军赢得第二次世界大战的胜利做出了杰出贡献。

图灵在数学和计算机科学方面都取得了举世瞩目的成就。为了纪念图灵对计算机科学的巨大贡献,人们把计算机科学的最高奖命名为“图灵奖”。同时,他也被美国的《时代》杂志评选为20世纪100位最重要的人物之一。

在每个行业做出突出贡献的人都可能在历史上留下名字,但是我认为,科学家和哲学家更为人们所尊崇,因为人类社会的进步往往是由他们推动的,如牛顿、爱因斯坦、冯·诺伊曼、图灵等,你怎么看呢?

1950年,图灵发表了一篇影响时代的论文《机器能思考吗?》,他预言人类会在2000年左右制造出和人类一样聪明的机器人,他也由此开始思考怎样按照人们对人工智能的理解测试机器人的智商这一问题。

1952年,图灵提出了更具体的想法:让机器人冒充人类和裁判对话。如果超过30%的裁判认为和自己对话的是人而不是机器人,那么就认定机器人成功地模仿了人类的智力,通过了“图灵测试”。

那如何通过“图灵测试”来检测机器人的智商呢?“图灵测试”是一个对比测试,裁判用相同的测试题目分别对一台机器人和一个人进行测试,从回答结果判断哪边是人、哪边是机器人,就像《开学第一课》上郎朗用盲听来判断幕帘后面的钢琴演奏者到底是人还是机器人一样。

测试前,要将裁判和被测试者隔开,使他们不能进行面对面的交流。

测试开始后,裁判通过一些装置,如计算机键盘和显示器,向被测试者分别提出相同的问题,被测试者也通过键盘和显示器回答问题。

经过多次问答后,如果超过30%以上的裁判不能准确地判断哪边是人哪边是机器人,那么我们就认定这台机器通过了“图灵测试”,具备了和人类相近的智力水平。

了解了“图灵测试”的规则,你是否觉得,《开学第一课》上郎朗通过盲听判断机器人演奏者的测试也是一种“图灵测试”呢?只不过他测试的只是机器人的钢琴演奏水平,而不是它的智商。

自20世纪90年代开始,人们每年都要举办人工智能比赛,通过“图灵测试”来测试机器人的智商,但多年来没有任何一台机器人能够通过“图灵测试”。科学家想要在2000年左右制造出能通过“图灵测试”的机器人还是太难了,图灵的预言并没有实现。

直到2014年,聊天机器人尤金·古斯特曼成功地让裁判们相信了它是一个13岁的乌克兰男孩,它成为有史以来第一台通过“图灵测试”的机器人。尽管有些人对这一结果存有争议,但是这一事件还是被人们当作人工智能研究的一个里程碑载入了史册。

人们根据人工智能应用的领域或范围把它分成了两大类:弱人工智能和强人工智能。

弱人工智能也叫“应用”人工智能,它只能完成特定的任务、解决某一类问题,大家常见的扫地机器人、语音对话机器人就属于弱人工智能,虽然名字听起来有些“弱”,但在相应的应用领域里,它们往往不弱,甚至很强。

而强人工智能也叫“通用”人工智能,顾名思义,就是真正能代替我们进行思考和推理,在哪一领域都能应用的人工智能,人类能做的脑力劳动它们也能做。

遗憾的是,直到我写这本书时,真正的强人工智能也还没有出现,它目前还只是人们的美好愿望。然而电脑计算能力的突飞猛进就像给人工智能研究插上了翅膀,其成果日新月异,以阿尔法狗为代表的具有超强学习能力的机器人的出现让强人工智能的出现成为可能。当然,这段路也许会很漫长,但是通过我们的不断努力,相信在不远的将来,人们一定能够迎来真正的强人工智能时代。第三节 三大学派的“华山论剑”

今天的话题是人工智能三大学派的“华山论剑”。“华山论剑”出自金庸的小说《射雕英雄传》,这部小说讲的是宋代的武林高手在华山上争夺“武林天下第一”名号的故事,后来人们往往用“华山论剑”比喻各行各业里顶尖高手的比拼。当然,胜出者也会被认为是赢得了某行业的“诺贝尔奖”。

所以当你听到某人获得某个行业、某个领域“华山论剑”的“诺贝尔奖”时,也不必特别激动,因为每个人都是独一无二的。

但是人工智能领域的“华山论剑”还是相当有分量的,因为人工智能与人类未来息息相关。

通过前文的学习我们了解到,人工智能历史上曾经出现了三个主要的研究方向学派,即符号学派、连接学派和行为学派。

三大学派从不同的角度理解和研究人工智能,都取得了非常卓越的成就,这一节我们就来聊聊三大学派的观点及成就。

符号学派全称为“符号主义学派”,它的创立者是参加过达特茅斯会议的人工智能元老——约翰·麦卡锡,麦卡锡的著作《自动机研究》是符号学派的开山之作。

书中阐述了符号学派对人工智能的理解,他们认为人工智能就是计算机软件,与硬件无关,它是研究怎样编写“聪明的”计算机程序的科学方法。符号学派认为,人工智能的研究不需要局限在模仿人类智能上。

计算机软件就是程序,程序接收和输出的信息都是由符号构成的,所以这一学派被称为符号学派。

符号学派把研究重点放在计算机的优势领域,如知识整理、行动规划和逻辑推理,而且获得了空前的成功。

1997年发生了一件称得上是符号学派历史上震惊世界的大事:电脑“深蓝”打败了国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫。“深蓝”的结构与符号学派阐述的人工智能完全吻合,它利用超级计算机强大的数据处理能力和运算速度,预测怎样走棋获胜的机会更大,最终战胜了顶级的国际象棋大师。“深蓝”的胜利让符号学派出尽风头,但兴奋过后人们慢慢发现,符号学派的主要研究成果几乎都与人机大战有关,这些研究成果仅仅是让制造它们的国际商业机器公司(International Business Machines Coporation,简称IBM)股票价格不断上涨,很难真正实用,所以符号学派武林霸主的地位很快就被夺走了。

大脑是人类的智慧源泉,许多科学家都在不断尝试从模仿大脑入手来理解和设计人工智能,他们就是连接学派。

大脑由数以万亿计的神经元组成。连接学派认为,可以通过模仿大脑的神经元结构实现人工智能,这听起来是个非常不错的想法。

大量神经元构成了一张巨大的大脑神经网络,如果把智力活动比作计算机软件,那么支撑起这些活动的大脑神经网络就是计算机硬件,所以,连接学派的科学家们非常强调计算机硬件在实现人工智能过程中所起的作用,这与符号学派的观点差别很大。

连接学派认为人工智能来源于神经网络的“连接”,这也是连接学派名字的由来,连接学派的全称为“连接主义学派”。

人工智能三大学派的名字里都有“主义”二字,“主义”和“思想”一样,指的是系统的思路和观点。

有一些读者不太喜欢“主义”这个词,很可能是受胡适“多研究些问题,少谈些主义”的影响,这种重视“问题”反对“主义”的态度并不可取,胡适的本意是反对人们空谈“主义”而忽略现实问题,并没有否定“主义”的重要性。“主义”指的是系统的、完善的观点,体现了价值观,而“问题”的研究和解决需要原则约束和价值观引导。如果没有原则、没有主义,方法就可能会不恰当,就容易陷入功利主义和机会主义,轻则使人工智能的发展停滞不前,重则使人工智能的发展遭遇失败。

阿尔法狗是连接学派的主要研究成果,它的学习能力非常强大,而且学习效率远远超过人类。人们用几百万个围棋棋谱训练阿尔法狗,使其最终战胜了好几位围棋世界冠军,为连接学派赢得了巨大荣誉。

连接学派的科学家们热衷于研究机器如何学会像人类的大脑那样创造智慧,但是生物学的前进步伐可不像计算机科学那么快,直到今天,人们都没有完全搞清楚大脑神经网络的工作方式,这是连接学派面临的困境。不只连接学派,后来发展起来的行为学派,也面临着缺少理论支持的问题。

行为学派的全称为“行为主义学派”,他们并没有把研究重点放在具有智慧的人类身上,而是从比人类智力低得多的昆虫身上寻找灵感。

尽管昆虫的智商不高,但是和没有生命的电脑相比,也算聪明了,而且昆虫在个别方面的智能比人类都强:它们可以通过灵活地摆动身体实现移动,它们能更迅速地对环境做出反应。像蚂蚁、蜜蜂这一类的昆虫,还能聚集在一起形成庞大而且有秩序的社会结构,表现出非常高的智商。

所以,行为学派的科学家们决定从这些简单的昆虫入手来理解和设计人工智能,他们同样取得了非常不错的成绩。

行为学派著名的研究成果是灵活而好动的波士顿动力机器人“Atlas”和波士顿“大狗”了,它们不像“深蓝”和“阿尔法狗”那样有一颗复杂而强大的大脑,它们也不擅长学习知识、做判断推理,但它们拥有非常强大的环境感受器官和超强的身体协调能力,可以在没有机器大脑的干预下,凭借四肢和关节的互动,在复杂的环境里自由行走、如履平地,它们的身体协调能力超过了人类和很多动物。

波士顿动力机器人“Atlas”和波士顿“大狗”的智慧并非来源于自上而下的大脑控制中枢,而是来源于自下而上的肢体与环境的互动。

三大学派分别从软件、硬件和身体三个角度理解和研究人工智能。将来应该如何综合这三个学派的研究成果,让人工智能越来越接近和超过人类,还是一个很难回答的问题,相信随着人工智能研究的不断深入,大家的研究成果都能物尽其用,研究者们最终会殊途同归,找到问题的答案。第四节 不仅是机器人:人工智能的研究领域

当提到人工智能时,人们往往会联想到机器人,那机器人和人工智能有什么关系呢?它们是一回事吗?

机器人这个词最早出现在捷克斯洛伐克作家于1920年创作的科幻小说里,那时候还没有电脑,人工智能的概念还没有诞生,但当时的人们已经开始幻想将来会有自由思考的、无所不能的机器人出现。

1939年,美国西屋公司研制出了世界上第一台人形机器,但它和人工智能无关,也不是现代意义上的机器人,它没有大脑,每个动作都需要人去控制。

后来人们发明了电脑,开始研究怎样用它控制机器人行动,机器人与人工智能的研究开始出现交集。

现在机器人的样子千奇百怪,扫地机器人的外形像个圆盘,语音对话机器人的外形像各种形态但不能活动的盒子,甚至有的机器人看起来只是一只机械手臂,如在生产车间里劳作的工业机器人。

虽然机器人的形态各异、功能多样,但机器人的组织结构却大同小异,它们都由控制器、传感器、执行器和身体结构四个部分组成。

控制器是一台电脑,它是机器人的大脑,负责计算、推理和控制;传感器是机器人的感觉器官,就像我们的眼耳口鼻,负责采集信息;执行器是机器人发出信息或做动作的机构,屏幕、喇叭、机械手、轮子都是执行器;而身体结构决定了机器人的样子。

机器人的身体结构都是机器,都用电脑(计算机)控制,所以人们也把机器人叫作“机器”“电脑”“计算机”。

机器人技术发展迅速,现在,广义上的机器人包括了所有人类制造的、能够自动控制的机器,小到比指甲盖还小的医疗诊断机器人,大到无人值守的发电厂,甚至整个互联网都可以被认为是一台机器人。

机器人研究是人工智能研究的一个非常庞大的领域,人们把研究、设计、生产、使用机器人的学科命名为“机器人学”,它主要研究人工智能的传感、控制、运动等方面,涉及逻辑学、动力学、传感器技术、控制技术、材料技术、工程技术等多个学科。

从人工智能的角度来看,机器人是人工智能的硬件载体。人工智能的研究成果往往以机器人的形式呈现给我们,这导致很多人误以为人工智能就是研究机器人的学科。这种看法是很片面的,除了机器人研究,人工智能还有另外六个非常重要的研究领域。

第一个研究领域是“计算机视觉”或“机器视觉”,它是一门用摄影机和电脑模仿人眼,观察、识别、跟踪、测量环境的学科,我们常见的人脸识别、文字识别、美颜、瘦脸、滤镜、医学上的图像处理、卫星、路况图像处理等,都属于机器视觉的研究成果。简而言之,它是一门研究从图像中获得信息并处理图像的学科。“自然语言理解与交流”是人工智能的第二个研究领域,“自然语言”是指我们人类的语言,这个学科的目标是让机器能听懂人说话,能和人对话,所以也有人叫它“人机对话”。

第三个研究领域叫“认知与推理”,它是让机器了解自然界和社会的信息,并在此基础上进行逻辑推理的学科,我们在下一节学习的“专家系统”就是认知与推理学科的常见应用。

第四个研究领域叫“博弈算法”,“博弈”就是合作和对抗,这是一个用数学知识,如概率论和统计学的研究方法进行推理和决策的学科。

第五个研究领域是人们比较熟悉的“机器学习”,它是研究如何让计算机像人一样用归纳和统计的方法获取知识的学科。

第六个是研究机器人在人类社会的发展中将会扮演怎样的角色、在未来会与人类建立怎样的关系的学科,这是人工智能的社会学研究领域。

试读结束[说明:试读内容隐藏了图片]

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