第十二章 人工智能的争论与展望概要

12.1 关于人工智能的争论(Argument on AI)
人工智能的学派及其Байду номын сангаас论
人工智能的主要学派
(1) 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。 (2) 联结主义(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。 (3) 行为主义(Actionism),又称进化主义(Evolutionism)或控 制论学派(Cyberneticsism),其原理为控制论及感知-动作型 控制系统。 湖南科技大学计算机学院 戴祖雄 4
人工智能的学派及其争论的总结
研究工作沿着许多不同的途径和方法继续进行,每种 方法都有它的热烈的支持者和实践者。也许终有一天,他 们会携起手来,并肩开创人工智能的新世界。 湖南科技大学计算机学院 戴祖雄 11
12.2 人工智能对人类的影响 人工智能对经济的影响
人工智能系统的开发和应用,已为人类创造出可观的经 济效益. 1.专家系统的效益 成功的专家系统能为它的建造者、拥有者和用户带 来明显的经济效益。用比较经济的方法执行任务而不需 要有经验的专家,可以极大地减少劳务开支和培养费用。 由于软件易于复制,所以专家系统能够广泛传播专家知识 和经验,推广应用数量有限的和昂贵的专业人员及其知识。 2. 人工智能推动计算机技术发展, 进而使计算机为人类创 造更大的经济实惠。 12 湖南科技大学计算机学院 戴祖雄
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任何新生事物的成长都不是一帆风顺的,人工智能也 不例外。从人工智能孕育于人类社会的母胎时,就引起人 们的争议。自1956年问世以来,人工智能也是在比较艰难 的环境中顽强地拚搏与成长的。一方面,社会上对人工智 能的科学性有所怀疑,或者对人工智能的发展产生恐惧。 在一些国家(如前苏联),甚至曾把人工智能视为反科学的 异端邪说。在我国那"史无前例"的年代里,也有人把人 工智能作为迷信来批判,以致连"人工智能"这个名词也 不敢公开提及。另一方面,科学界内部对人工智能也表示 怀疑。 真正的科学与任何其它真理一样,是永远无法压制的。 人工智能研究必将排除千难万险。在我国,人工智能科学 也开始迎来了它的春天。 3 湖南科技大学计算机学院 戴祖雄
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1.表示与智能 纽厄尔和西蒙曾经假设过,物理符号和搜索是 智能的必要和充分的特征化。神经或子符号模型及 遗传和实现方法对物理符号假设的智能反演是否成 功提出了质疑。 尽管物理符号系统是一个智能的充分模型的假 设已在认知科学的现代领域产生了许多有力和有用 的结果,然而争论仍然在于能够实现的物理符号系 统将显示出怎样的智能行为。充分性允许创造和测 试人类性能的许多方面。不过,物理符号系统和搜 索对智能活动是必要的解释,仍是一个有待深人探 讨的问题。
人工智能及其应用
(第三版)
研究生用书
蔡自兴
第十二章 人工智能的争论与展望
第十二章
人工智能的争论与展望
12.1 关于人工智能的争论(Argument on AI)
12.2 人工智能对人类的影响 (AI Effects on Human Future)
12.3 对人工智能的展望(Prospect to AI) 12.4 结束语 (Concluding Remarks)
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人工智能对文化的影响
1. 改善人类知识
2. 改善人类语言
3. 改善文化生活
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12.3智能认识论的若干基础问题
尽管人工智能技术在解决实际问题方面已显示出其有效性,然 而,要发现和创立一门综合的智能科学(science of intelligence,或 intelligence science)仍然是一项艰巨的任务。 是否能够在形式和计算上研究获得智能的过程？智能的计算特 性从简便的计算器开始得以说明。从20世纪30年代至50年代,对智 能计算特性的研究一直没有停止过。其中,图灵、波斯特(Post)、马 尔可夫(Markov)和丘奇等人关于计算的形式化描述对智能计算特性 研究作出重要贡献。1941年,丘奇建立的基于部分递归函数的模型 对现代高级功能语言提供了重要支持。1943年,波斯特提出的重写 规则,奠定了产生式系统的基础。1950年,图灵提出的图灵试验和通 用图灵机对智能计算特性研究作出更大贡献。这项研究不仅要说明 什么是计算,而且更要说明计算的局限性,即计算能够做什么和不能 够做什么。
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哲学家们早就提出了心智、意识和实体的交互 与集成问题。他们提供了各方面可能的反映,从完 全唯物主义到否定物质的存在,甚至某些宗教的观 点。人工智能和认知科学研究了基于符号的物理实 现或示例的物质模型,用于操作这些符号的计算机 制的形式规范,表示实例的等价以及在嵌套模型中 知识和技巧的机械化等。这些研究成果显示出模型 的有效性。 在智能的认识论(epistemology)基础方面,还有 许多问题尚待进一步研究。下面是这些问题中比较 重要的几个。
似是而非的观点是,智能可能需要不太强的但比较集中控制的计 算机理。莱维斯克(Levesque)和布雷赫曼(Brachman) 于 1985年提 出的建议认为：对人类智能的计算需要在计算上更有效地表示,如用 推理的Horn子句、对基文字事实知识约束以及计算上易于处理的真 值维护系统等。基于Agent和突现(emergent)的智能模型也支持上 述建议。
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对人工智能基本理论的争论
不同人工智能学派对人工智能的研究方法问题也有不 同的看法。这些问题涉及人工智能是否一定采用模拟人的 智能的方法?若要模拟又该如何模拟?对结构模拟和行为模 拟、感知思维和行为、对认知与学习以及逻辑思维和形象 思维等问题是否应分离研究?是否有必要建立人工智能的 统一理论系统?若有,又应以什么方法为基础? 认为人的认知基元是符号,而且认知过程即符号操作 过程。它认为人是一个物理符号系统,计算机也是一个物 理符号系统,因此,我们就能够用计算机来模拟人的智能行 为,即用计算机的符号操作来模拟人的认知过程。 湖南科技大学计算机学院 戴祖雄 8
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对人工智能技术路线的争论
强调研制与开发专用的智能计算机、人工智能软件、 专用开发工具、人工智能语言和其它专用设备。 认为通用的计算机硬件和软件能够对人工智能开发提 供有效的支持,并能够解决广泛的和一般的人工智能问题。 通用路线强调人工智能应用系统和人工智能产品的开发, 应与计算机立体技术和主流技术相结合,并把知识工程视 为软件工程的一个分支。
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理论家们的研究已经证明,所有形式化计算描述都有它们的等价 计算能力,任何一种可计算函数均可被另一种所等价。实际上,可以 表明,图灵机等价于任何现代计算装置。基于这些研究成果,丘奇和 图灵于1941年和1950年的论文引起激烈争论：是否没有任何计算 模型能够比现有的其他模型更强大？一旦建立起计算的等价规范,就 能够用电子管、晶体管、芯片、细胞质或简陋的玩具来实现相关的 算法。用一种方法进行的自动设计可视为另一种方法在理论上的等 价。这就使得实验研究方法更具决定性意义。
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。6070年代,联结主义,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,由于当时的理论模型、生物 原型和技术条件的限制,脑模型研究在70年代后期至80年 代初期落入低潮。直到Hopfield教授在1982年和1984年发 表两篇重要论文,提出用硬件模拟神经网络时,联结主义又 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,联结主义势头大振,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。现在,对ANN的研究热情仍然不减。 湖南科技大学计算机学院 戴祖雄 6
对人工智能发展历史具有不同的看法 1.符号主义
认为人工智能源于数理逻辑。数理逻辑从19世纪末起 就获迅速发展；到20世纪30年代开始用于描述智能行为。 计算机出现后,又在计算机上实现了逻辑演绎系统。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,为人工智能的发展作出重要贡献,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。在人工智能的其它学派出现之 后,符号主义仍然是人工智能的主流派。这个学派的代表 有纽厄尔、肖、西蒙和尼尔逊(Nilsson)等。 5 湖南科技大学计算机学院 戴祖雄
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3.表示的不确定性(indeterminacy)
在原理上很可能无法确定哪种表示方案能够以熟练的性能和特 别适用的上下文关系最好的趋近人类问题求解系统。这种猜测建立 在下列子类的基础上：每个表示方案不可避免地要与一个较大的计 算结构及搜索策略相联系。对人类技巧的仔细分析表明,不大可能充 分说明控制过程以便能够确定表示；或者对可能是惟一确定的过程 建立表示。根据物理学的不确定性原理,现象可能被测量它的过程所 变更,这是建立智能模型特别关注的重要问题。 但是,更重要的是,同样的评论可能处在自身计算模型水平上,在 那里,对丘奇和图灵假设的上下文关系及符号和搜索的偏差仍然在系 统约束之下。对某些最佳表示方案的感觉可能是理性主义者的残梦, 而社会主义者则仅需要充分鲁棒的模型以约束实验问题。对模型质 量的证明在于它提供解释、预测和更新能力。
2.联结主义
3.行为主义
认为人工智能源于控制论。控制论思想早在40-50年
代就成为时代思潮的重要部分,影响了早期的人工智能工
作者。到60-70年代,控制论系统的研究取得一定进展,播 下智能控制和智能机器人的种子,并在80年代诞生了智能 控制和智能机器人系统。行为主义是近年来才以人工智 能新学派的面孔出现的,引起许多人的兴趣与研究。
1.符号主义
2.联结主义
认为人的思维基元是神经元,而不是符号处理过程。 它对物理符号系统假设持反对意见,认为人脑不同于电脑, 并提出联结主义的大脑工作模式,用于取代符号操作的电 脑工作模式。
3.行为主义
认为智能取决于感知和行动(所以被称为行为主义),提 出智能行为的"感知-动作"模式。行为主义者认为智能不 需要知识、不需要表示、不需要推理；人工智能可以象人 类智能一样逐步进化(所以称为进化主义)；智能行为只能 在现实世界中与周围环境交互作用而表现出来。
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2.表示的解释 大多数用传统表示方法建立的计算模型只工作于一个 已被解释的领域。也就是说,对于一个被解释的上下文关 系存在一种系统设计者的隐含的、先验的默认。在这种认 可下,问题求解的发展不大可能改变上下文关系、目标或 表示。当前,也很少有人试图阐明人类建立解释的过程。 把语义说明看做是符号与目标间的一种映射,这种观 点不够有力,而且无法说明对同一领域问题的不同解释。 需要建立一种基于记号和记号解释的更广义的上下文 关系的符号表达式。符号的意义可能只能在其解释的上下 文关系中得以理解,即在解释的上下文关系及其与环境交 互作用上加以理解。
1.专用路线
2.通用路线
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3.硬件路线
认为人工智能的发展主要依靠硬件技术。该路线还认 为智能机器的开发主要有赖于各种智能硬件、智能工具及 固化技术。
4.软件路线
强调人工智能的发展主要依靠软件技术。软件路线认 为智能机器的研制主要在于开发各种智能软件、工具及其 应用系统。
人工智能对社会的影响
人工智能在给它的创造者、销售者和用户带来经济利 益的同时,就象任何新技术一样,它的发展也引起或即将出 现许多问题,并使一些人感到担心或懊恼。 1. 劳务就业问题
2. 社会结构变化
3. 思维方式与观念的变化
4. 心理上的威胁
5. 技术失控的危险 6. 引起的法律问题
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