人工智能科普

古老的遐想(神話,幻想等)

只有敢想才能敢做,古人對「人工智能」早已有了自己的想象。在外國,希臘神話中已經出現了機械人和人造人,如赫淮斯托斯的黃金機器人和皮格馬利翁的伽拉忒亞。中世紀出現了使用巫術或鍊金術將意識賦予無生命物質的傳說,如賈比爾的Takwin,帕拉塞爾蘇斯的何蒙庫魯茲和Judah Loew的魔像。19世紀的幻想小說中出現了人造人和會思考的機器之類題材,例如瑪麗·雪萊的《弗蘭肯斯坦》和卡雷爾·恰佩克的《羅素姆的萬能機器人》。在中國,遠古神話中,女媧造人使原本的泥土有了活生生的氣息,等等這樣的例子非常多。
女媧造人

女媧造人

人工智能的數學基礎

人工智能的基本假設是人類的思考過程可以機械化。對於機械化推理(即所謂「形式推理(formal reasoning)」)的研究已有很長曆史。

公元前的第一個千年中:中國,印度和希臘哲學家均已在公元前的第一個千年裏提出了形式推理的結構化方法。他們的想法爲後世的哲學家所繼承和發展,其中著名的有亞里士多德(對三段論邏輯進行了形式分析),歐幾里得(其著作《幾何原本》是形式推理的典範),花剌子密(代數學的先驅,「algorithm」一詞由他的名字演變而來)。
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幾何原本

公元13世紀:馬略卡哲學家拉蒙·柳利(1232-1315)開發了一些「邏輯機」,試圖通過邏輯方法獲取知識。 柳利的機器能夠將基本的,無可否認的真理通過機械手段用簡單的邏輯操作進行組合,以求生成所有可能的知識。柳利的工作對萊布尼茲產生了很大影響,後者進一步發展了他的思想。

公元17世紀:萊布尼茲,托馬斯·霍布斯和笛卡兒嘗試將理性的思考系統化爲代數學或幾何學那樣的體系。這些哲學家已經開始明確提出形式符號系統的假設,而這一假設將成爲AI研究的指導思想。
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萊布尼茲

注:例如萊布尼茲設想了一種用於推理的普適語言(他的通用表意文字),能將推理規約爲計算,從而使「哲學家之間,就像會計師之間一樣,不再需要爭辯。他們只需拿出鉛筆放在石板上,然後向對方說(如果想要的話,可以請一位朋友作爲證人):‘我們開始算吧

公元20世紀:數理邏輯研究上的突破使得人工智能好像呼之欲出。這方面的基礎著作包括布爾的《思維的定律》與弗雷格的《概念文字》。學者們證明了數理邏輯的侷限性;其次(這一點對AI更重要),他們的工作隱含了任何形式的數學推理都能在這些限制之下機械化的可能性。
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弗雷格

1936年:邱奇-圖靈論題暗示,一臺僅能處理0和1這樣簡單二元符號的機械設備能夠模擬任意數學推理過程。這裏最關鍵的靈感是圖靈機:這一看似簡單的理論構造抓住了抽象符號處理的本質。這一創造激發科學家們探討讓機器思考的可能

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圖靈

人工智能的神經學基礎——神經網絡

20世紀30年代末到50年代初,神經學研究發現大腦是由神經元組成的電子網絡,其激勵電平只存在「有」和「無」兩種狀態,不存在中間狀態。
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人工智能的計算機科學基礎

維納的控制論描述了電子網絡的控制和穩定性。克勞德·香農提出的信息論則描述了數字信號(即高低電平代表的二進制信號)。圖靈的計算理論證明數字信號足以描述任何形式的計算。這些密切相關的想法暗示了構建電子大腦的可能性。
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香農(信息論之父)

人工智能定義

人工智能(Artificial Intelligence),英文縮寫爲AI。它是研究、開發用於模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。同時也可以將人工與智能兩個詞分開。「人工」既是由人設計,爲人創造或製造出的東西。對「智能」的定義,現在還存在比較大的爭議。它涉及到意識,自我,靈魂等等一系列深刻的問題。人現在可以深信不疑的「智能」即是人本身的智能,就是說人是有智能的。但是關於人本身的智能到底是什麼,現在還是未知。

人工智能的研究領域

雖然可以根據人的智能來定義「人工」的智能,但是關於「人工智能」的研究其實是關於人本身智能的研究或者是關於其他智能生物或系統的研究。人工智能是計算機科學的一個分支,但是它屬於一種交叉學科,從事這項工作的人必須懂得計算機知識,心理學和哲學。人工智能是包括十分廣泛的科學,它由不同的領域組成,如機器學習,計算機視覺等等,它企圖瞭解智能的實質,並生產出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應的智能機器,通俗講就是使用「人工智能」的工作來代替本來屬於「人智能」該做的工作。該領域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統等。

人工智能發展的重要歷史事件

1942年:美國科幻巨匠阿西莫夫提出「機器人三定律」,後來成爲學術界默認的研發原則。

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阿西莫夫

1950年:圖靈提出的一個關於判斷機器是否能夠思考的著名試驗(圖靈測試),測試某機器是否能表現出與人等價或無法區分的智能。著名的圖靈測試:如果一臺機器能夠與人類展開對話(通過電傳設備)而不能被辨別出其機器身份,那麼稱這臺機器具有智能。這一簡化使得圖靈能夠令人信服地說明「思考的機器」是可能的。論文中還回答了對這一假說的各種常見質疑。圖靈測試是人工智能哲學方面第一個嚴肅的提案。

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圖靈測試

1956年:達特茅斯會議上,科學家們探討用機器模擬人類智能等問題,並首次提出了人工智能的術語,AI(人工智能)的名稱和任務得以確定,同時出現了最初的成就和最早的一批研究者
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達特茅斯會議

1959年:德沃爾與美國發明家約瑟夫·英格伯格聯手製造出第一臺工業機器人。隨後,成立了世界上第一家機器人制造工廠——Unimation公司。
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1965年:約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室研製出Beast機器人。Beast已經能通過聲納系統、光電管等裝置,根據環境校正自己的位置。興起研究「有感覺」的機器人約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室研製出Beast機器人。Beast已經能通過聲納系統、光電管等裝置,根據環境校正自己的位置。
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Beast機器人

1968年:美國斯坦福研究所公佈他們研發成功的機器人Shakey。它帶有視覺傳感器,能根據人的指令發現並抓取積木,不過控制它的計算機有一個房間那麼大,可以算是世界第一臺智能機器人。
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機器人Shakey

2014年:在英國皇家學會舉行的「2014圖靈測試」大會上,聊天程序「尤金·古斯特曼」(Eugene Goostman)首次通過了圖靈測試,預示着人工智能進入全新時代。
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「2014圖靈測試」大會

人工智能的未來發展

人工智能從誕生以來,理論和技術日益成熟,應用領域也不斷擴大,可以設想未來人工智能帶來的科技產品,將會是人類智慧的「容器」。人工智能可以對人的意識、思維的信息過程的模擬。有人說人工智能是「潘多拉的魔盒」(潘多拉的魔盒爲希臘神話中的一件物品,宙斯給潘多拉的一個密封的盒子,裏面裝滿了禍害、災難和瘟疫等,讓她送給娶她的男人。最終被打開釋放了出來。),如果說我們沒有能力控制人工智能的智慧,那麼我們面臨的將是什麼,這將是未可知的。人類創造了人工智能,但也要有能力控制人工智能。