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我认为,理解智能包括理解:知识如何获取、表达和存储;智能行为如何产生和学习;动<br>机、情感和优先权如何发展和运用;传感器信号如何转换成各种符号;怎样利用各种符号执行<br>逻辑运算、对过去进行推理及对未来进行规划;智能机制如何产生幻觉、信念、希望、畏惧、<br>梦幻甚至善良和爱情等现象。我相信,对上述内容有一个根本的理解将会成为与拥有原子物理、<br>相对论和分子遗传学等级相当的科学成就。
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第1章 绪 论
我认为,理解智能包括理解:知识如何获取、表达和存储;智能行为如何产生和学习;动
机、情感和优先权如何发展和运用;传感器信号如何转换成各种符号;怎样利用各种符号执行
逻辑运算、对过去进行推理及对未来进行规划;智能机制如何产生幻觉、信念、希望、畏惧、
梦幻甚至善良和爱情等现象。我相信,对上述内容有一个根本的理解将会成为与拥有原子物理、
相对论和分子遗传学等级相当的科学成就。
— James Albus“答复 H e n r y H e x m o o r ”,摘自U R L :
h t t p : / / t o m m y. j s c . n a s a . g o v / e r / e r 6 / m r l / p a p e r s / s y m p o s i u m / a l b u s . t x t
1 9 9 5年2月1 3日
1.1 什么是人工智能
广义地讲,人工智能是关于人造物的智能行为,而智能行为包括知觉、推理、学习、交流
和在复杂环境中的行为。人工智能的一个长期目标是发明出可以像人类一样或能更好地完成以
上行为的机器;另一个目标是理解这种智能行为是否存在于机器、人类或其他动物中。因此,
人工智能包含了科学和工程的双重目标。本书主要从工程角度讨论 A I,集中说明构成智能机器
设计基础的重要概念和思想。
长期以来,围绕着人工智能有很多争议。“机器是否能思考?”这一问题吸引了许多哲学家、
科学家和工程师。在一篇著名的文章中,计算机科学的创始人之一,艾仑·图灵(Alan Tu r i n g),
重述了这一问题,使其更经得起一种实验的测试,这种测试后来被称为图灵测试 [ Turing 1950]。
下面将描述这一测试,但图灵同时指出对“机器是否能思考”这一问题的答案取决于人们如何
定义“机器”和“思考”。他也许还可指出,这一问题还依赖于人们如何定义“能”。
让我们先来考虑“能”这个词。我们认为机器现在或将来能思考吗?我们认为原则上机器
应该可以思考吗(即使我们不可能制造出这样的机器)?或者,我们真的要求实际的演示吗?
由于人造物尚未具有广泛的思考能力,这些问题就变得非常重要。
一些人认为,能够思考的机器必定十分复杂且拥有复杂的经验(如与其所处的环境和其他
能够思考的机器交流)。以致于我们永远也无法设计并制造出它们。产生全球气象的过程是一
个很好的例子。尽管我们知道有关天气的一切重要现象,这些知识也无法让我们完整、详尽地
复制天气现象。因为再没有比地球表层、大气层和海洋这些存在于宇宙之中、汲取太阳的光和
热并受潮汐影响的更简单的系统能够完整详尽地复制天气现象了。同样,完全与人类相当的智
能会十分复杂,或者至少会十分依赖于人类严密的生理机能,从而使其不能脱离处于特定环境
的人的主体( e m b o d i m e n t )而单独存在(关于“主体”这一概念的重要性的讨论,可参见
[ L a k o ff 1987, Winograd & Flores 1986, Harnad 1990, Mataric 1997])。至于我们是否能造出
与人类水平相当的能思考的机器仍无定论。但人工智能朝着这一目标的发展是坚定不移的,虽
然这一进展比早期开创者们的预计要慢。我对我们最终的胜利持乐观态度。
接着,我们考虑“机器”这一词。许多人认为,机器是一种相当愚钝的东西,它总让人联
想起齿轮转动、蒸汽嘶嘶、钢铁锵锵的景象。这样的机器能思考吗?但是,如今计算机已大大
延伸了“机器”这一概念。同时,我们对生物机制的理解也有了前所未有的进展。譬如:一种
名为E 6 抗菌素的简单过滤性病毒(如图 1 - 1 所示),它头部含过滤性病毒 D N A。它用尾部须根
与一个细菌的细胞壁相连,先刺入细胞壁,再将其 D N A 注入此细菌中,然后这些 D N A 使此细
菌产生成千上万这一过滤性病毒 D N A的复制品。这些复制品自动集合而形成新的过滤性病毒
后,离开这一细菌,再重复以上过程。这一完整的集合看起来、运作起来均像一台机器,我们
还不如称之为由蛋白质构成的机器。
图1-1 E6抗菌素的示意图
其他生物过程和有机物又如何呢?最近,细菌 Haemophilus influenzae Rd的基因排列已经
完全被破解[Fleischmann, et al. 1995]。这一基因有1 8 3 0 1 3 7个基对(由字母A、G、C和T组成),
大概占3 . 6×1 0
6
比特,约半兆字节。尽管科学家们还不清楚其中 1 7 4 3个基因的功能,但他们已
经开始像解释机器(当然是非常复杂的机器 )的发展和功能那样解释这些机制的发展和功能。运
用逻辑电路时序图这一计算机科学家熟知的技术,对理解可感染细菌的过滤性病毒的复杂生化
基因的规则是十分有益的[McAdams & Shapiro 1995]。对其他有机物包括人类的基因组的排序
工作正在进行中。一旦知道这些结果,我们会把细菌、寄生虫、果蝇、老鼠、海豚与人类一起
视为机器吗?如果人类是机器,那么机器便能思考!因为我们拥有活生生的证据。只是我们还
不知道人类这种机器是如何运作的。
即使我们就什么是“机器”达成一致观点,这种观点仍存在其他许多争议。尽管由蛋白质
构成的机器能思考,由硅片构成的机器则未必能。一位知名哲学家 John Searle认为,我们由什
么构成直接影响着我们的智能[Searle 1980, Searle 1992]。他认为思考仅发生在那些十分特殊的
机器上
—
有生命且由蛋白质构成的机器。
与S e a r l e的观念(和前面所提到的“主体”概念)截然相反, Newell 和 S i m o n 提出了物理
符号系统假说[Newell & Simon 1976]。这一假说指出,物理符号系统具备必要且足够的方法来
进行普通智能行为。Newell 和 S i m o n指出物理符号系统是类似数字计算机的机器,具备灵活处
理符号数据的能力
—
加数、重排符号序列(如按字母顺序排列一组姓名)及符号替换等等。
2计计人 工 智 能
下载
蛋白质外膜
鞘膜
内核
细胞壁
这一假说的重要之一是它指出这种物理符号系统由什么构成并不重要!这一假说是完全中性
的。一个智能实体只要能处理符号,它可以由蛋白质、机械传动、半导体或其他什么构成 。
还有一些人也认为,机器是由蛋白质还是由硅片构成无关紧要,但他们认为智能行为是他
们所谓的“亚符号处理”,即“信号处理”,而不是“符号处理”的结果。如识别熟悉面孔对人
类来说易如反掌,而我们却不知道机器该如何运作。他们认为这一过程最好的解释便是人类把
图象或图象各部分作为多维信号而不是符号来处理。
能列出很多其他关于什么样的机器才具有人类的思维能力的看法,我们经常听到的有:
• 人脑对信息进行并行处理,而传统的计算机则是串行处理。我们需建造各种新型的并行
计算机来加快人工智能的发展。
• 传统的计算机以非真即假(双态)逻辑为基础,而真正的智能系统应运用某种模糊逻辑。
• 动物神经元远比开关
—
计算机的基本模块
—
要复杂,我们需要在智能机器中运用更
现实的人造神经元。
尽管许多人工智能研究者接受物理符号系统这一假说,但在人工智能领域关于究竟需要哪
种机器达成共识还为时过早。
最后,我们来看看“思考”这一最难的词。图灵没有企图对这个词下定义,只是提出了
“图灵测试”。通过这一测试即可判断某一特定机器是不是智能机器。这一测试最初被描绘成一
种游戏。从图灵的文章中摘录如下[ Turing 1950]:
游戏由一男(A)、一女(B)和一名询问者(C)(性别不限)进行。询问者单独在一
间房间里与其他两人分别通过电传打字机联系。在游戏中,询问者的目的是分辨两人的性
别。开始,他只知道两人的称呼 X、Y,最终,他需要在“ X是A,Y是B”或者“X是B,
Y是A”中选择答案。询问者允许问A和B以下问题:
C:X能告诉我你的头发的长度吗?
如果X是A,那么他必须回答。游戏中,A必须尽力使C判断错误。
···
而B的任务则是帮助询问者。
···
现在我们提出这样一个问题:一个机器代替游戏中的 A会如何?询问者会依然像当游
戏由一男一女进行时一样经常判断错误吗?这些问题代替了最初的问题:机器能思考吗?
图灵测试常被简化为让一个机器试图使询问者相信它是一个人。许多更简单的测试层出不
穷,然而由于就连一些陈旧的机器也可以愚弄询问者一段时间,这些简单的测试已经不再被视
为测试机器智能的良方了。譬如: Joseph We i z e n b a u m 的E L I Z A 程序运用一些相当简单、但对
一个宽容的使用者却是虽显空洞却十分现实的对话技巧。 M a u l d i n的J U L I A 程序是更新和更复
杂的对话程序[Mauldin 1994] 。
除了运用图灵测试,我们有必要在标榜一台机器是智能机器之前,了解这样的机器应具备
第 1章 绪 论计计3
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当然,如果我们考虑到速度、永久性、可靠性、并行处理的适合性和温度敏感度等实际因素,模块材料必
定有好有坏。
1 9 9 1 年,Hugh Loebner开始举行一个有奖竞赛,他向第一个能通过无限制图灵测试的计算机程序的开发者
提供1 0 万美元的奖金。另外,每年这一竞赛都为能通过有限图灵测试的最佳程序的开发者提供数额略少的
奖金。
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bianchen1988
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