论数理基础对人工智能学习的影响

摘要：隨着我国科学技术实力增强，人工智能技术作为新兴的计算机科学出现在人们的视域中，以互联网平台、大数据技术、数据库为依托的人工智能设备不仅能为人们的生产、生活提供服务支持，还能辅助人们完成工作任务，提高工作效率。现代科学视域下的人工智能技术呈现出数理融合形态，学习人员不但要具备较强的逻辑思维，还要具备物理探究能力，能通过实验现象发现问题，运用数理知识解决问题。鉴于此，本文就数理基础对人工智能技术学习的影响展开探讨，并提出具体的研究思路，以供广大读者借鉴

关键词：数理基础；人工智能；学习；问题研究

一、“数理基础”的概念及定义

探讨“数理基础”，首先我们要明确数理基础的概念和定义。数理基础是物理学、数学基础知识的统称，是描述学习个体数学、物理学知识应用能力的概念。人们习惯性认为：“数理化不分家，数学是物理、化学学习的基础工具”。在人工智能技术学习中也是同样的道理。任何理工学科都要以数学为基础，运用数学符号、公式、定理、语言进行描述。从交叉学科领域来看，人工智能技术中的深度学习、智能编程、线性规划、算法优化等内容都需要用数学公式进行运算，而虚拟存储、神经网络分布、架构优化就要通过计算机模拟实验探究优化方法，需要用到物理学中的实验探究思维，从实验模拟角度出发找到计算机语言之间的逻辑联系，进而优化编程框架。可以说数学、物理知识是人工智能技术实践运用的理论指导，正是有了数学、物理的逻辑表示方法、探究思维，一些动态模拟实验才能进行，为人工智能技术发展奠定实验基础。

二、人工智能的概念及特征

人工智能技术是计算机科学的重要分支，包括自然语言交互、数据管理、神经网络分布、可视化视觉传达等内容。学术界将“人工智能”定义为：“具有人体部分功能或全部功能的智能系统，能够完成社会生活中大多数劳动”。如，菜鸟网络智能分拣中心的分拣机器人、百度的无人驾驶汽车、大疆公司的智能无人机、科大讯飞的智能语音输入法及智能翻译系统等，这些都属于人工智能系统。从目前自然科学的分布状态来看，人工智能技术分为“强人工智能”和“弱人工智能”，强人工智能包括超级计算机、智能优化算法、机器学习等内容，弱人工智能包括家庭计算机、智能手机、可穿戴设备等。这一切与人工智能技术有关的机械设备最本质的特征是基于数学基础、物理学理论演变形成的信息交互和自动化处理功能，具有浓厚的“数理特色”。

三、数理基础对人工智能学习的主要影响因素

（一）物理实验探究思维和思辨意识

物理是理工学知识体系重要的组成内容，包括理论物理、经典物理等内容，是现代科学技术发展的重要理论指导。在基础物理领域，经典物理体系及光学、电学、电磁学、热学、力学是组成物理学的组织基础，其中涉及到光学、电学、电磁学、热学和经典力学体系的实验探究思维和思辨意识是学习人工智能技术常用的方法。包括智能编程、数据管理、软件开发、架构优化与策划都需要用到实验探究思维，其中涉及到实践的理论和知识必须通过计算机模拟实验、软件测试、智能集成等方法进行优化，通过找到信息影响因子，去除影响因素来制定解决方案，优化系统。思辨意识是实验探究思维常用到的研究方法，通过从正、反两方面对比物体的形式、特征、属性、原理找寻物体所具有的特性，分析物体特性形成的原因，找到内部的组织规律。人工智能领域中思辨意识的运用是基于计算机系统和中央处理系统数据链对接的探究方法，用于判定智能系统的特性和原理。

（二）数学中的符号语言、逻辑架构

数学、物理是理工学科学习的重要工具，人工智能技术属于交叉性学科领域，是融合计算机科学、软件工程、智能开发、大数据技术于一体的综合性学科。其所包含的学科中大多数为理工类学科，而数学、物理作为理工学科的重要基础工具，在人工智能学习中有着重要作用。首先数学语言、逻辑架构、线性规划等内容是人工智能算法编写与测试的重要理论支撑，算法优化必须要以基础数学语言为依据，通过不断优化计算机算法的逻辑架构，让人工智能系统稳定、高效运行。

（三）数学的抽象思维

数学是描述抽象实物变化规律的学科，对帮助人们探究不同抽象物体之间的联系及内在规律有着重要意义。在人工智能领域，数学抽象思维是学习知识必须用到的方法。从计算机描述对象入手，通过抽象分析、量化对比找到描述对象之间的逻辑关系，用计算机语言表示出来是人工智能领域运用数学逻辑思维探究方法的重要形式。抽象思维是介乎人体理性情感和想象精神之间的学习思维，主要探究实物的本质和规律。人工智能视域下的抽象思维是描述计算机系统、智能硬件关系的学习思维，通过对比、演绎等方法找到不同软硬件集成单元间的联系，为系统设计目标的实现提供理论引导。

综上所述，数理基础是人工智能技术学习的基础，是学习者应具备的基本理论知识。只有学习者树立抽象思维、运用实验探究方法，从对比、演绎角度出发才能深入了解人工智能知识、技术和学习方法，找到学习规律，让自身形成完备的技术素养。

参考文献：

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[3]李锦峰，滕福星.从技术伦理视角审视人机聊天[J].自然辩证法研究.2008（09）：11-14

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作者简介：刘志成（2000.04.05）男，籍贯：北京市海淀区，学校：北京航空航天大学实验学校中学部。