说说人工智能的那些事儿

北京航空航天大学

何立民

说说人工智能的那些事儿

北京航空航天大学

何立民

人工智能包括“人类智能”与“人工打造”两部分，前者为强人工智能，后者为弱人工智能。人类智能有“大脑思维”与“智力行为”两种形式；与之对应，“人工打造”也有大脑思维仿真与人类智力行为机器替代两种方式。如今，无论是大脑思维仿真，还是智力行为替代，都是在通用计算机智力平台上或以嵌入式系统智力嵌入方式实现，因此，人工智能体现了现代计算机的智力革命。此外，无论是大脑思维，还是智力行为，都是人类知识基础上的能力表现，有人提出“人工智能是关于知识的学科”，因此，也有必要从知识学原理的另类视角来审视人工智能。

1AlphaGo带来的震撼

2016年初春料峭的寒意中，远在韩国，AlphaGo与李世石的围棋大战引起了中华大地的一番热议。此前AlphaGo战胜了欧州围棋冠军的消息虽然引起了国人的关注，但是与东亚不在一个档次的比赛并未引发过多的议论。其后，AlphaGo迅速转战东亚、挑战世界顶级选手，挑动了围棋界的敏感神经。最初，对深蓝计算机、沃森计算机没有深刻印象的围棋界大佬还在盘算AlphaGo的胜算概率，不相信AlphaGo能胜过顶级选手。然而，随着棋手的溃败，他们开始对AlphaGo刮目相看。围棋国手们毫不介意地不断修正自已的观点，从盲目自大到心悦诚服，从震惊到理性，从理性到充满对围棋未来的信心。赛后，“棋圣”聂卫平坦言：“AlphaGo颠覆了我的认识，中国棋手应痛定思痛，大家应该从人类输给电脑的痛苦中走出来，把对围棋的热情投入到比赛中，仔细想想电脑为什么那么厉害，借此来提高自己的水平。”

AlphaGo颠覆了人们的认识，在于AlphaGo以另类智力模式战胜人类智力，人们无法预见这种智力模式对人类的冲击。在深蓝计算机战胜国际象棋大师后，有些学者就看出了端倪：如果让两台计算机对弈，人类下棋高手都会看不懂，所有棋手都应以机器做教练，以补充人类的不足。人们并不认为AlphaGo大胜会导致围棋衰落，谷歌也并非想冲击围棋世界。正如深蓝计算机国际象棋大战那样，点到为止，证实人工智能的威力即可。

从IBM深蓝计算机“国际象棋大师”、沃森计算机“智力竞赛”到谷歌AlphaGo围棋，一路走来，不断证明了人工智能的威力，普及了人工智能知识，也展示了人工智能如何改变人类的生活方式。人们在感叹、震惊之余，又多出了对人工智能的好奇与疑虑，比如“什么是人工智能？”、“机器人能取代人类吗？”、“机器人的智力真的能超越人类吗？”、“人类未来的希望在哪里？”……为此，想在此文中说一说人工智能的那些事儿。

2人工智能的定义及其他

2.1人工智能的定义

了解与讨论人工智能，必须从人工智能的定义与源头说起。从早期计算机的一个分支到如今众多学科交叉融合的大科技，不同的学科领域会有不同的视角，对人工智能也会有不同理解与不同视角的定义。以下是有关人工智能一些定义与概念诠释。

“人工智能就是研究如何使计算机去做过去只有人才能做的智能工作”，这是人工智能最通俗、简明的定义。这个定义反映了人工智能学科的基本思想和基本内容，即人工智能是研究人类智能活动规律、构造具有一定智能的人工系统，研究如何让计算机去完成以往需要人类智力才能胜任的工作，也就是研究如何应用计算机的软硬件来模拟人类某些智能行为的基本理论、方法和技术。因此，人工智能是现代计算机的智力革命。

美国斯坦福大学人工智能研究中心的尼尔逊教授认为，人工智能是关于知识的学科——怎样表示知识以及怎样获得知识并使用知识的科学。这个定义看似另类，却道出了人类智能的知识基础，以及计算机模拟智能行为本质上是模拟人类的知识行为能力的真缔。因此，人工智能又是现代计算机的知识革命。

2.2强人工智能与弱人工智能

“强人工智能”是1980年加州大学伯克利分校哲学教授约翰·罗杰斯·希尔勒提出的概念。他认为：“计算机不仅是用来研究人的思维的一种工具；相反，只要运行适当的程序，计算机本身就是有思维的。”因此，强人工智能领域有两类，即类人(思维)的人工智能与非类人(思维访真)的人工智能。

类人的人工智能，是用机器实现人造大脑、实现人类大脑思维，是人工智能的顶级工程，也有人称它为“超强人工智能”。目前世界主要大国计划实施的人类大脑计划与人类大脑工程，就是要最终实现各种类型的人造大脑。

非类人的人工智能，是用计算机实现对人脑功能的仿真，深蓝计算机“国际象棋大师”、沃森计算机“智力竞赛”、AlphaGo“围棋大师”都是计算机对人脑功能仿真的探索，它们起源于20世纪70年代计算机的专家系统研究。

弱人工智能，是用智能机器代替人类的智力行为。最初是由约翰·麦卡锡在1956年的达特矛斯会议上提出的概念：“人工智能就是要让机器的行为看起来就像是人所表现出的智能行为一样。”这里定义的弱人工智能与强人工智能中的非类人的人工智能概念相重叠。

目前，类人的人工智能处于探索阶段，非类人的人工智能已有重大进展，正急剧地影响人类未来的生活方式。弱人工智能则早已渗透到人类日常生活的各个方面，只是我们没有意识到而已。无怪乎约翰·麦卡锡总在抱怨：“一旦一样东西用人工智能实现了，人们就不再叫它人工智能了。”

2.3弱人工智能与嵌入式系统

弱人工智能就是要让机器代替人类的智能行为，它和嵌入式系统的目标相一致。正是由于嵌入式系统40年来在智能化工具领域的默默幸苦耕耘，才有了人们普遍的智能化生活方式。

弱人工智能是人工智能的基础，是人工智能金字塔的基座，随着智能化工具的发展，也会向强人工智能领域渗透，感知与控制是弱人工智能的优势。AlphaGo只有思维，没有行为，李世石与AlphaGo的围棋交战，是与AlphaGo代理人的交战。未来，只有将AlphaGo嵌入到机器人体内，实现AlphaGo感知与控制，才能实现真正意义上的人机大战。

3人工智能的源头与历史

人工智能源于20世纪30年代图灵学者们在计算领域中的学术成果。通常，人们认为除了数以外没有什么东西是可以计算的，然而，图灵学者们的研究成果指出“一切皆可为函数”、“一切皆可计算”。为此，图灵还设计了一个全新的计算机结构模型，称为图灵机。因此，人们认为人工智能是计算机科学的一个分支。

在源头处，我们可以清晰地看出未来实现人工智能的两个领域，一个是可计算原理基础上的算法与程序，另一个是图灵机基础上的计算机体系结构，它们奠定了现代计算机人工智能的软硬件基础。

图灵的超前思想脱离了现实的技术基础，加上二次大战的动荡，使图灵机一直处于模型状态。1946年第一台电子计算机ENIAC诞生，人们才看到图灵机的身影。然而，体积庞大、造价高昂的ENIAC无法承担起普及人工智能的工具化要求，直到半导体微处理器诞生。微处理器诞生，将图灵机变革到一个能实现人工智能的内核化工具，从此，在微处理器智力内核基础上的现代计算机便成为人工智能实用化的有力工具。

现代计算机是通用计算机与嵌入式系统的总称，它正确地反映了微处理器一个源头、两个分支演化的历史事实。微处理器的源头是1970年Intel为日本计算器公司Busicom141-PF打印式计算器设计的MCS-4控制器系统。MCS-4包含4个芯片，有4001 RAM、4002 ROM、4003寄存器与4004中央处理器。其中4004成为Intel公司1971年推出的世界上第一个4位微处理器。第2年，8位微处理器8008正式诞生。其后，Intel凭借控制器与处理器的优势，于1976年、1980年在MCS-4基础上相继推出MCS-48、MCS-51微控制器，其后80C51系列成为嵌入式系统经典体系结构。与此同时，Intel还是在4004基础上，于1972年推出了8位微处理器8008后，又推出了8800与8088，1981年IBM公司在8088基础上推出了通用计算机IBM-PC。由此看出，微处理器诞生后，立即分化出通用微处理器与嵌入式微处理器。通用微处理器基础上的通用计算机用作人工智能智力仿真的智力平台；嵌入式微处理器则嵌入到物理对象中，成为嵌入式系统，用于实现人工智能的智能化工具。

在探寻人工智能的源头与历史中，可以清晰地看出两个分支发展的身影，即源头上的可计算原理与图灵机、半导体微处理器的通用处理器与嵌入式处理器、现代计算机的通用计算机与嵌入式系统。两个分支的身影与人类智能的两种形式(即思维与行为相对应)，形成了人工智能的两个领域：一个是人类大脑研究与人类思维仿真，另一个是人类智力行为的工具替代。前者的基础工具是计算机智力平台，后者的基本工具是嵌入式系统的智能化工具。目前，人类大脑研究处于探索阶段，智能化工具则遍及人类社会生活各个方面，为了区分这两种不同的人工智能领域，有人将前者称为强人工智能，将后者称为弱人工智能。如今，强人工智能中的思维仿真与智能化工具将在机器人世界中汇合。

4知识学视角的人工智能

人类智能，无论是思维还是行为能力，都是知识基础上的能力表现。知识学原理诞生后，人们有可能用知识学基本原理揭示出人工智能更深层次的东西，如人类知识起源、人类工具起源与演化、工具中的知识与知识行为表现方式，以及智能化工具智力从何而来、以何种方式代替人类智力等，这也是人工智能的另类视角。

知识学原理认为，知识、工具与人类同时起源，始祖猿萌生知识，在知识基础上创造出第一件工具后，便成为人类，因此，人类工具的第一属性是“知识与知识集成”。传统知识观念认为，人类知识只有大脑中的记忆态知识与语言文字描述的记述态知识，不承认工具中存在有集成态知识。人们不承认工具中集成态知识，便无法了解工具智能化，以及智能化工具如何替代人类智力。因为无论是人类智能还是人工替代，它们的基础是知识，即知识基础上思维与行为的工具替代。人们很难想象，工具中如果没有知识、没有相应的知识行为，怎么能代替人类的智能。

人们都承认“原始人类是有目的地打造特定形态的工具”。“有目的地打造”是原始知识的驱动，“特定形态”便是工具中的知识印记。原始刀具唯一的特定形态是“斜刃”，虽经百万年演化，仍是刀具类工具中唯一不变的形态结构，“斜刃”的斜面省力原理成为刀具类工具中的集成态知识。人类在知识基础上打造工具，集成态知识赋工具以特定形态。例如，杠杆原理赋予杆秤特定的杆、砣、钩结构，虎克定律赋予弹簧秤特定的强簧、标尺结构，阿基米德原理赋予舟船特定的船舱排水结构，爱迪生发明的电灯泡中的电流遇阻发热发光、真空环境防灯丝烧毁等，都是电灯泡中的集成态知识。

相比于记忆态知识、记述态知识，集成态知识由于有工具实践中的检验与过滤，成为人类知识中唯一准确、可靠，并可积累与传承人类知识的知识形态。从某种意义上讲，人类的文明史是人类的知识演化史，确切地说，是人类工具中集成态知识的演化史。承认工具中的集成态知识，就能顺理成章地从人类工具发展演化中了解智能化工具的来龙去脉，了解智能化工具如何代替人类智能。

人类工具有原始工具、手工工具、机械化工具、智能化工具四个大的类别与发展阶段，它们分别对应于原始文明、农业文明、工业文明与知识经济时代的智力文明时代。原始文明、农业文明时代是人类工具的泛性知识集成时代(即不同工具的形态结构各不相同)，工业文明时代是人类工具的内核知识集成时代(即所有机械化都有相同的动力机械内核)，智力文明时代是人类工具的智力内核知识集成时代(即所有智能化工具中都有一个或多个微处理器智力内核)。

智能化工具之所以能替代人类智能，是因为其既有知识，又有知识行为能力。如深蓝计算机中有国际象棋棋谱、棋艺、棋规知识，以及这些知识基础上的思考、应对能力；半导体日历时钟芯片中有晶体管电路形态的日历时钟知识，以及日历时钟走时的行为能力；智能手机导航APP功能中有地图知识、路况知识，以及实时GPS参数接收、地图/路况捡索、人机交互等行为能力；智慧医疗系统中有全科医生的专家知识库，以及知识库检索、医疗建议、疾病诊断、疾病处方等知识行为能力。

智能化工具替代人类智能有多种方式，如集成电路芯片、计算机软件、深蓝计算机、AlphaGo软件、手机、智能家电、机器人、汽车电子系统等。除集成电路芯片外，其他的智能化工具大致分为通用计算机智力平台上的软件型智能仿真和嵌入式系统智力嵌入类的软硬件一体的智能化工具，它们都有知识与知识行为能力，统称为知识行为平台，简称“知识平台”。

可以看出，人工智能的知识学视角，是人类工具中知识、知识行为能力演化的视角，它与人类智力的知识行为本质相一致。智能化工具从知识到知识行为能力演化的基础，是微处理器中的时空量子化技术，体现了现代计算机的数字化智力革命。

5人工智能能否超越人类智能？

“人工智能能否超越人类智能”，是大家热议的话题。因为，如果能超越人类，便会出现人工智能的失控，有可能出现人工智能机器对人类的控制。有人认为这种可能是现实的，因为目前人们无法预测人工智能的未来。

“人工智能能否超越人类智能”是一个严肃的话题。因为，在有些人看来，目前在某些领域，人工智能已经超越人类个体。因此，在讨论人工智能的未来时，应对人工智能的现状进行分析。

首先，人工智能不是简单地用人工方法实现“人类的智能”，而是以各种方式实现对人的思维过程与行为能力的模拟，有可能超越人类智能。民间“石头、剪刀、布”的猜拳游戏被认为是一种智慧游戏，人们给机器人加装这一功能时，并没有认真分析人类大脑如何实现这种智能行为，而是另辟蹊径，用超越人类感知与控制速度的最简办法战胜人类、超越人类。AlphaGo围棋大师战胜李世石，不是像棋手们记忆棋谱、搜索应对、走子思考，而是各种算法、逻辑处理、神经网络最新成果的综合应用，已经超越了棋手们的正常思维，战胜李世石亦在情理之中。

其次，“人工智能与人类智能比较”是一个伪命题。一方面“人类智能”只是一个抽象概念，真实存在的只有“人类个体智能”；另一方面，“人工智能”模拟的智能不是张三、李四的智能，而是人类群体(时、空广度上)的智能。“人工智能与人类智能比较”，只是人类智能与人类个体智能的对决，人类智能超越人类个体智能亦不足为怪。