从人机对战谈人工智能的发展

从人机对弈谈人工智能的发展

摘要：本文从人机对弈案例入手，简略分析计算机如何对战人类棋手，就计算机的优势和劣势引出当前人工智能的不足之处；在概括人工智能发展现状的同时，尝试找出人工智能与人类智能的差距，并对人工智能的未来做以展望。

关键词：人机对弈人工智能

引言：

相信许多喜欢下棋的同学都有与计算机对弈的经历。一些计算机软件的棋力可以达到很高的水平，不失为人类强劲的对手，更有甚者让世界冠军甘拜下风。很多人不禁为之担忧：随着人工智能技术的迅猛发展，计算机的智能是否已经超越人类？人类是否面临着毁灭的危险？

正文：

1.人机对弈：谁更强？

1.1．著名人机对弈案例

历史上最著名的人机对弈发生在1997年。当时34岁的俄罗斯棋手卡斯帕罗夫已经统治国际象棋棋坛长达十年之久，被公认为有史以来最强的棋手之一，而向他发出挑战的，是每秒能计算2亿步棋，由IBM公司开发的超级计算机“深蓝”。经过长达一周的6局对弈，“深蓝”2胜3平1负力挫卡式，以一场决定性的胜利，向世人展现了计算机智能的威力。

随着计算机技术的飞速发展，“人机对

弈”也越来越成为人们津津乐道的话题。

2003年2月，卡斯帕罗夫再次出战，3:3战

平了三届计算机国际象棋冠军“小深”。2004

年，中国棋后诸宸两负计算机软件“紫光之

星”。2006年，首次中国象棋人机大战在北

京奥体中心举行，徐天红等5位象棋大师以

4.5∶

5.5的总比分不敌超级计算机“天梭”。

计算机在与人类的智力对决中屡屡获

胜，其制胜法宝是什么？是否代表着计算机

的智力已经超过人类？下面，笔者以“深蓝”

战胜卡斯帕罗夫为例，分析计算机缘何在某

些领域上能够与人类一较高下。

1.2 计算机缘何战胜人类棋手

计算机得以战胜人类，主要凭借其强大的大规模并行处理信息能力。在经典的国际象棋比赛中，要求棋手在3分钟内走一步棋。在这3分钟内，“深蓝”可

以计算600亿步棋，对于最多这能计算180步的卡斯帕罗夫来言无疑是一个天文数字。在每走一步棋之前，“深蓝”都会对四个方面进行评估：棋子的价值、棋子的位置、棋局的步调和王的安全性，并结合预先输入的、几乎世界上所有的棋谱，来衡量局势的好坏。对于每一种合法的走法，“深蓝”对其进行评分，并最终选择一种得分最高的走法。这样，对弈问题就完全变成了纯粹的计算。依靠强大的计算能力，一台冰冷的机器就这样表现出人性化的某些智能性。

无论是国际象棋、中国象棋还是其它棋类，计算机取胜的法宝在于找到所有可能方案，再结合某种预先规定的算法（或者说是逻辑），遍历所有可能、找出最优的解决方案。目前棋类博弈的算法主要有两大类：模式匹配和使用博弈树。所谓模式匹配，是指将两个模式作为输入，计算模式元素之间对应关系的过程。应用到棋类博弈中，就是在庞大的数据库中搜寻与当前棋局最相似的棋局，并将搜寻到的结果作为参考。而博弈树类似于状态图和问题求解搜索中用到的搜索树。博弈树的结点对应于某一未来可能的棋局，其分支代表走一步棋；根部对应于当前的棋局状态，叶代表对弈到此结束。在叶对应的棋局中，比赛的结果可以是赢、输或者和局。对于任何一种棋类来说，其博弈树都是巨大的。以一局普通的国际象棋棋局为例，如果进行30回合，那么树的结点数就会呈现以60为指数的指数爆炸形式。因此对于某些走法应进行合并和剔除，如采用α-β博弈树简枝法。最后，在每一步的众多节点中，选择连有“赢”树叶最多的结点，这就是最优的解决方案。限于篇幅和个人水平，更具体的算法在此不做进一步阐述。

1.3.计算机下棋的弱点

由博弈树可以看到，可能的方案越少、判断局势优劣的算法越简单，计算机在与人类的对抗中胜算越大。对于五子棋，由于规则相对容易，合理走法相对较

少，通过并不复杂的算法编写C或JA VA程序（仅需千行左右）便可实现人机对弈；目前开发的五子棋软件水平也相对较高，普通PC机即可运行；对于国际象棋，由于计算范围及计算复杂性提高，计算机战胜人类的难度加大，并通常要依赖于超级计算机。至于围棋，为何计算机的围棋水平停滞不前，至今只能与业余选手抗衡？

原因之一是棋局复杂，变化极多。据估计，国际象棋搜索7个回合内的优化方案大致有500亿种选择，以当前的技术水平仍可以承受；然而在围棋中，假设每步只有100个可行点（这仅仅是保守估计），那么7个回合之内就有10^28种变化，显然无法进行全局搜索，计算机的水平自然也大打折扣。

原因之二是棋局具有反复性。如打劫、“道脱靴”，一块空可几易其主，“死子”未必无用，“活子”有时反倒堪虞；棋局具有灵活性，往往通过弃子取势、弃子争先来改变全局的走势。因此很难像国际象棋一样，判断每一枚棋子的价值。

原因之三，也是最主要的原因在于没有确切判断局势优劣的逻辑。也就是说，对于全局的判断很难用一个函数去量化，更多需要棋手的感觉和经验，是一种“只可意会不可言传”的东西。对于局势的分析，不仅需要简单的计算，还需要模糊识别（在大量复杂的信息中识别出自己认为有用的部分，即对接受的信息与以往的经验和记忆进行关联认识，再剔除无用的部分）、情感识别（即不同的人有不同的理解和情感倾向）。而人的优势正在于模糊判断、灵敏的直觉和判断力，这些无疑是计算机所缺乏的。

基于以上几点原因，计算机无法在围棋上战胜人类也就不足为怪了。同样，对于军棋，由于其布局具有极强的不确定性，行棋过程与博弈、心理战密切相关，恰恰击中了计算机的薄弱之处，因此软件的水平也没有达到一个较高的平台。总而言之，在纯粹理性的领域中，计算机能够以精确快速的计算与人脑相抗衡、甚至更胜一筹；然而一旦问题涉及到感性层面，即与情感、直觉、创造力密切相关的时候，计算机往往表现的不尽如人意。这也正是未来人工智能发展所要突破的瓶颈。

2 人工智能的现状与未来

2.1．人工智能的概念

以上所谈及的人机对弈，其实仅仅是人工智能应用的一个方面。人工智能（artificial intelligence），是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门技术科学，与基因工程、纳米技术并称为二十一世纪三大尖端技术。人工智能是计算机科学的一个分支，其目的是了解智能的实质，并生产出一种能以人类智能的方式做出反应的智能机器。该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。

2.2．计算机的“智能”

“人工智能”的定义可分为两部分：“人工”和“智能”。一切人类参与和改变的事物都可以称作“人工”，显然这不是人们的关注点。如何实现“智能”，才是人工智能技术的关键。根据加德纳的多元智能理论，智能大致可表现为八个方面：语言、数学逻辑、空间感知、身体运动、音乐、人际交往、自我认知、自然认知。

·语言智能当前计算机语音识别和处理软件已经做到了相当高的水平，在