人工智能首先是计算机科学的一个重要的分支学科和研究领域,也是近十几年来计算机科学的热点研究领域。人工智能的概念最早于著名的达特茅斯会议中被相关科学家提出,在那之后的几十年,人工智能就逐渐成了计算机领域的一个重要的研究方向。人工智能就是一门关注和研究使用人造系统来模拟和实现人类的智能化行为的理论和实践学科。
1956年,美国东部的达特茅斯学院举行了一个关于机器智能、人工神经网络和自动化的理论研讨会,当时参加会议的有著名的信息论创始人克劳德·香农(Claude Shannon),计算机学家马文·明斯基(Marvin Minsky)、艾伦·纽厄尔(Allen Newell)、约翰·麦卡锡(John McCarthy),经济学家赫伯特·西蒙(Herbert Simon),以及其他计算机、自然语言处理和神经网络领域的著名学者。在达特茅斯会议上,这些科学家们讨论的核心议题就是,将来能否制造出一台机器,具备模拟人类的智能化行为的功能。从技术实现上,这台人工智能机器甚至可以使用语言形成抽象的概念,并实现智能化的逻辑推理和问题解决。也就是在这次会议上,人工智能作为一个崭新的概念被首次明确提出。
在此次会议之后,人工智能的概念开始逐渐流行,并成为计算机科学的一个新的研究领域。很多科学家开始系统地研究人工智能中的各类相关问题,希望创建一个具备人工智能的计算机系统。在各领域的科学家的共同努力下,人工智能的研究在很多方向都取得了一些初步的成就。例如,约翰·麦卡锡在此次会议之后不久就设计和开发了世界上第一个专门用于人工智能程序设计的编程语言LISP。LISP语言不仅在很长一段时间内被广泛应用于人工智能的研究和设计,而且其开创性的编程思想对今后编程语言的发展也产生了深远的影响。因此,达特茅斯会议被认为是近代人工智能研究诞生的一个标志性事件。
人工智能的概念从达特茅斯会议提出到目前已经近70年,但是人工智能界并没有一个关于人工智能的相对明确和统一的概念。下面是部分认可程度比较高的关于人工智能的定义。
简单说,人工智能的目的是实现一个人造的智能化系统。因此,我们首先需要知道什么样的系统算是智能(intelligence)的。智能的英文单词有时也被翻译为智慧。通常情况下,智能被认为是一种人类所特有的思维和理性方面的特性,思维和理性包括最常见的解决问题的能力,以及一般意义上的逻辑推理能力。早在几千年前,人类就不断追问和思考人类自身与其他的动物的区别,那时候起,人类开始意识到自身所具有的智慧和理性。这里需要注意的是,有时某些动物也能够具备部分理性解决问题的能力。例如,黑猩猩也能够利用工具来获取食物,这也可以认为是一种基本的问题解决能力。但是,和其他动物不同,人类表现出来的智能行为要比大部分动物的“智慧”复杂得多。我们一般认为,人类能够体现智能的许多方面,而动物一般只具备智能的部分特性,并且大多处于智能的初级阶段。
由于通常情况下人类智能的表现形式过于复杂多样,因此我们很难给出一个全面而具体的定义。很多计算机科学会使用计算机领域的词汇来概括智能,即根据面临的问题和问题的解决来表示人类的智能。在计算机领域,问题使用输入来表示,问题的解决使用答案输出来表示,因此智能在计算机领域可以看作,人类(或者计算机系统)通过问题的输入,实现问题解决并给出答案的能力。从这里我们可以看出,计算机科学家更加关注人工智能作为一个完整系统的输入(问题)和输出(答案)功能,即智能就是首先能够从外界获得信息,并主动做出决策判断,最后做出正确反应的过程。
在理解了智能的基本概念后,人工(artificial)的概念就相对比较简单,人工就是人造的意思,因此人工智能通常可以理解为一种人造的智能系统,即使用计算机来模拟人的思维过程,例如问题求解、逻辑推理、决策思考等。但是,由于当前人工智能的研究和应用领域非常广泛,因此人工智能的概念也逐渐泛化,从广义上看,所有能够在一定程度上实现智能行为的系统都可以称为人工智能系统;从狭义上看,尤其在计算机领域,人工智能主要是一些具体的,能够实现智能化行为的算法或者模型。我们在理解人工智能这个概念时,应当注意广义和狭义概念的区别。
综合目前人工智能的各种定义可知,人工智能研究的核心目标在于构造一个智能化的人工系统,利用这一智能系统,可以实现模仿人类完成思考推理和解决问题等高级智能化行为。因此,按照人工智能所致力于构造的这一系统的功能性,可以把早期的人工智能的主要研究领域分为“强人工智能”和“弱人工智能”两个不同的研究方向。
所谓强人工智能是指人工智能系统能够真正像人类一样实现思考的功能,并具有感知能力和自我意识,可以实现自我学习。在人工智能研究的早期阶段,科学家们主要是致力于强人工智能方向的研究。其目标就是希望能够实现一个具备人类所有理性思考能力的机器系统。但是经过一段时间的努力,科学家们发现强人工智能不仅在技术研究和实现上面临着巨大的挑战,甚至有很多人还从哲学伦理学的角度反对这种全面的“类人”系统的研究。经过大量的尝试和失败,科学家们认为强人工智能的实现难度太大,或者说短时期内无法实现;而伦理学家们则在考虑,强人工智能这样“类人”的机器诞生后,人类该何去何从?
在早期人工智能研究过程中,由于多方面条件的限制,强人工智能的研究最终陷入了困境。很多科学家也开始从强人工智能这种“全面”的人工智能系统,转向弱人工智能这种“部分”的人工智能系统。
所谓弱人工智能,是指当无法制造出像人类一样能够自主思考和具有自我意识的智能系统时,可以尝试制造在某些特定方面具备一定程度智能的系统,这个智能系统并不需要具备完全的人类理性功能,但是依然可以在特定的具体领域实现一定程度的智能化。例如,目前各种下棋的程序(围棋、国际象棋等)只是在博弈方面具备了基本的智能化行为,这些系统的博弈能力已经超过了人类,但是这些智能系统并不具备除了博弈之外的感知和思考能力。因此它们只是一个在特定的博弈方面具备智能功能的弱人工智能系统。
强人工智能和弱人工智能的提出,让科学家们更好地理解了人工智能的基本发展方向,了解了智能系统的优势和不足。弱人工智能是目前人工智能研究和应用的重点。此外,近些年还有一些科学家提出了超人工智能(Artificial Superintelligence, ASI)的概念。这里的超人工智能表示一种在几乎所有的智能化方面上,都远超人类智能的系统。超人工智能的概念目前还处于科学假设阶段,相关的研究并没有取得实质性进展。
我们现在使用的人工智能系统基本上都是弱人工智能系统,例如各类图像识别系统、语音识别系统、博弈程序、机器翻译系统等。这些弱人工智能在特定的方向上不断地发展和创新,取得的成就也不断为强人工智能的发展奠定坚实的基础。可以预测,在强人工智能实现之后,也许超人工智能也能实现,并为我们带来更大的惊喜。
思考与练习1-1 怎样理解人工智能
很多科幻类型的影视剧,都在探讨人工智能的可能性和关于人工智能的伦理学问题,例如以下几部电影。
史蒂文·斯皮尔伯格执导,裘德·洛、海利·乔·奥斯蒙特主演的《人工智能》;
亚历克斯·普罗亚斯执导,威尔·史密斯主演的《我,机器人》;
亚力克斯·嘉兰执导,多姆纳尔·格里森主演的《机械姬》。
思考题: 请你谈谈你对人工智能发展的看法,也可以谈谈对人工智能中伦理学问题的看法。