智能科学与技术教育的后起新作

张玥

摘要：文章在调研人工智能经典教材的出版历史、编写内容、组织结构、读者评价等内容的基础上，分析经典教材的共同特色和传承脉络，介绍智能科学领域的新教材《机器智能》，说明其理论框架、内容结构和创新特色。

关键词：人工智能；智能科学与技术；机器智能；机制主义

0引言

随着时代的发展和进步，以智慧地球、智能城市等为信息化社会智能标志的智能化进程稳步推进。智能产业的迅速发展，使我国对智能科学与技术人才的需求不断增长，以北京大学为首的多所院校相继设立了智能科学与技术本科专业。专业的不断发展和课程的日益规范，使学科教材建设成为专业教育者日益关注的焦点。

1国外经典教材回顾

历数人工智能领域的经典教材，不得不提Stuart J.Russell和Peter Norvig于1995年出版、2003年再版、2009年3版的《ArtificialIntelligence：A Modem Approach》，其中第3版的修订版如图1所示。该书的核心思想是以智能Agent为载体，将不同学派的研究成果包含到一个框架中，以具体实例将复杂问题简单化，因此获得了世界范围内的好评，100多个国家的1200多所大专院校都将其作为学习人工智能的首选教材或参考书。另一本优秀教材是Nils J.Nilsson于1997年出版的《Artificial Intelligence：A New Synthesis》，如图2所示。该书强调一种新的综合方法，其实与Russell和Norvig提出的“一种现代的方法”有异曲同工之妙，也是以Agent为载体，力图将传统人工智能、神经网络、感知一动作系统等不同方法的结果汇聚在一起，避免片面性和非此即彼的争论局面。

2国内经典教材回顾

纵览国内的经典教材，历史悠久、影响广泛的当属蔡自兴教授于1987年出版、1996年再版、2003年3版、2010年4版、2016年5版的《人工智能及其应用》一书。该书第1版内容介绍人工智能的基本技术和主要问题以及人工智能的各种应用和程序设计方法。1996年出版了第2版。进入21世纪后，随着学科发展和课程建设需要，又于2003年编写了第3版，反映了人工智能各个学派的观点和最新进展。2010年第4版出版，如图3所示，重点介绍人工智能不同学派的认知观和研究领域以及人工智能的主要应用领域。2016年，蔡教授在第4版的基础上增加了新时期最新的研究成果，如专家系统的开发工具、设计方法和深度学习等，出版了第5版，如图4所示。该书被百所院校用做教材或参考书，极大地推动了人工智能课程在国内高校的开设。

另一本经典教材是王万森教授于2005年出版、2007年再版、2012年3版的《人工智能原理及其应用》，其中2版嘲和3版如图5和图6所示。该书系统阐述了人工智能的基本原理、方法和技术，全面反映国内外最新研究成果和重要应用技术。第3版更注重现代智能方法与技术的介绍，并科学优化了教材的知识结构和教学内容，为踏入人工智能大门的学习者开启了一条深入浅出的道路。该书累计重印20余次，为普及智能科学与技术学科起到了积极的促进作用。

3经典教材的特色分析

综合分析人工智能国内外经典教材，具有以下共同特色。第一，均仔细介绍了传统人工智能的基本概念、原理和应用领域；第二，均详细阐述了本领域的三大主流学派，将长期共存并各自有深入的研究；第三，均强调理论与应用的研究必须紧密结合，并多以具体实例解释复杂理论；第四，均十分注重与时俱进，不断更新教学内容，调整教材结构，体现教材的时代性；第五，在内容架构上，均以人工智能研究的三大学派和应用领域为纲，以有突出成果、分散的内容呈现为主，将公认和成熟的成果展现出来，以使读者更深刻地了解该学科。

4《机器智能》的出版和特色

历史来到新的十字路口。随着中国经济的快速发展，以创新创业、互联网+为代表的新经济形态为传统产业注入新的活力，智能科学与技术在信息技术之后登上历史舞台，加速实现弯道超车。2016年初，AlphaGo以4：1战胜了李世石的人机大战，更将人们对智能科学的关注度提升到前所未有的高度。在智能科学迅速发展的形势下，清华大学出版社适时规划出版了高等学校智能科学技术与专业规划教材。本套教材由信息科学专家钟义信教授担任编委会主任，智能控制、机器人学专家蔡自兴教授，清华大学出版社卢先和编审和北京大学智能科学系邓志鸿副教授担任编委会副主任，人工智能专家王万森教授担任秘书长，汇集了国内智能科学领域的骨干教师和优秀专家，具有体系结构完整、内容开放先进、紧跟科技发展、教学资源丰富的特点。

《机器智能》是本套教材中的一本核心教材，如图7所示。该书在详细阐述人工智能基本原理与应用的基础上，创新性地构建了机制主义研究方法，通过对机器智能基本概念和机制模拟方法的研究，把智能研究领域多年来相对独立发展的结构模拟、功能模拟、行为模拟三大主要学派融为一体；同时，通过对各个主要学派的研究思路、特色和研究内容的讨论，继承与发展了各大学派的先进特征和优秀成果，展示机器智能领域清晰而完整的脉络。本书还探讨了机器情感、智能信息网络、智能机器人和智能研究中的未决问题和创新空间，为后续研究开启新的思路。

本书作者在三年的写作时间中，全面考察了人工智能领域三大学派的成就与不足，以智能生成机制作为智能系统的实质特征，在内容组织和结构编排上和谐地融合统一了三种不同方法，并在每部分详细阐述各自的研究成果和最新进展，以破解人工智能的理论危机。这是中国学者采用系统论和宏观整体思维辩证地开展人工智能原理与方法的整体研究，将“三足鼎立，各居一隅”的三大主流学派融合在统一的理论框架之下，是结束人工智能领域“三分天下，各据一隅”现状的有益尝试，也是首次将机器情感作为新的热点纳入到人工智能教材中。

5结语

在经典教材珠玉在前、大放异彩的大好形势下，《机器智能》在理论框架、写作结构、研究内容上大胆突破，以使分散的人工智能理论体系有机地融合在一起，形成完整的知识结构和统一的理论体系。本书在继承前人优秀成果的基础上继续开拓创新，在展现成熟成果的基础上深入探讨学科中的未决问题和不确定性问题，以期为培养学生的科学创新精神和自主创新能力做出积极的贡献。

（编辑：郭田珍）