本書(shū)涉及人工智能及信息系統(tǒng)相關(guān)科學(xué)理論前沿,橫跨哲學(xué)、心理學(xué)、邏輯學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域,內(nèi)容廣博且思想深刻,是一部堪稱經(jīng)典的跨學(xué)科力作。全書(shū)以一般智能系統(tǒng)為研究對(duì)象,通過(guò)信息系統(tǒng)智能系統(tǒng)推理系統(tǒng) 自組織過(guò)程 經(jīng)驗(yàn)與行為社群與科學(xué)六大章節(jié),深入剖析智能系統(tǒng)的共有特征。書(shū)中以人類智能、人工智能為具體范例,厘清諸多易混淆的核心概念,提出智能是信息系統(tǒng)在知識(shí)和資源相對(duì)不足時(shí)的適應(yīng)能力等原創(chuàng)性觀點(diǎn),并描述了非公理邏輯這個(gè)形式化、計(jì)算機(jī)的模型,為理解智能的本質(zhì)提供了不可或缺的參考。
前言
推動(dòng)人工智能研究的個(gè)樸素信念,就是人類所表現(xiàn)出來(lái)的智能并不定是人類所獨(dú)有的,而是有可能在電子計(jì)算機(jī)中被實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)這種信念,智能具有定程度的普遍性,其中人類智能雖然是其典型表現(xiàn)形式,但不是唯的形式,而人工智能(或稱計(jì)算機(jī)智能)會(huì)是智能的另種表現(xiàn)形式。這就意味著智能的核心特征(或者說(shuō)本質(zhì))應(yīng)該可以用獨(dú)立于人腦和計(jì)算機(jī)設(shè)備的方式描述,就像飛行可以用物理學(xué)的語(yǔ)言描述出來(lái),而不必涉及飛禽或飛機(jī)的具體結(jié)構(gòu)或過(guò)程細(xì)節(jié)。這些飛行系統(tǒng)除了都能飛之外,在其他方面可以非常不同。
本書(shū)就是建立這樣個(gè)般(統(tǒng)、普遍、廣義)智能理論的嘗試?偟恼f(shuō)來(lái),本書(shū)的核心任務(wù)是確定各種智能系統(tǒng)的共有特征,雖然在此過(guò)程中不可避免地會(huì)以具體的智能形式為例,尤其是人類智能和人工智能。即便如此,其中的主要結(jié)論也不依賴于大腦或計(jì)算機(jī)的特定結(jié)構(gòu)和機(jī)能。書(shū)中的內(nèi)容聚焦于借鑒人類智能來(lái)設(shè)計(jì)人工智能的努力,并且涉及智能的其他形式,如動(dòng)物智能、群體智能,甚至外星智能。對(duì)于人類、動(dòng)物、群體來(lái)說(shuō),這個(gè)理論是描述性的,即試圖將我們對(duì)這些對(duì)象的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行統(tǒng)化、系統(tǒng)化;對(duì)計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō),這個(gè)理論是建構(gòu)性的,即試圖引導(dǎo)智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和構(gòu)建;外星智能作為種可能性,可以為這個(gè)理論提供有趣的思想實(shí)驗(yàn)。
盡管這個(gè)理論以智能作為其核心概念,但和認(rèn)知、思維、意識(shí)、精神等現(xiàn)象也密切相關(guān)。對(duì)這些現(xiàn)象的研究縱貫整個(gè)科學(xué)史和思想史,橫跨哲學(xué)、心理學(xué)、邏輯學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、人類學(xué)、腦科學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科,因此書(shū)中的討論帶有很強(qiáng)的跨學(xué)科性質(zhì)。這個(gè)理論的形成也受到這些學(xué)科中很多理論的影響,而不是單純基于其中的某個(gè)理論。
本書(shū)雖然是學(xué)術(shù)性的,但沒(méi)有按般學(xué)術(shù)著作的體例來(lái)寫(xiě)(比如,沒(méi)有包括大量定義、證明、引用、比較、考據(jù)等),而是集中描述我自己對(duì)相關(guān)問(wèn)題的看法。作為我多年來(lái)的研究筆記的整理和總結(jié),本書(shū)力求用相對(duì)簡(jiǎn)單的語(yǔ)言和流暢的思路把我的結(jié)論說(shuō)清楚。這些結(jié)論當(dāng)然是和大量的前人觀點(diǎn)和成果有關(guān)系,但除了最重要的那些之外,我不會(huì)逐討論每個(gè)結(jié)論的來(lái)源或與其他觀點(diǎn)的異同。
對(duì)人工智能的描述和討論不可避免地會(huì)涉及些技術(shù)細(xì)節(jié)。為了兼顧準(zhǔn)確性和可讀性,我在本書(shū)中盡量減少了術(shù)語(yǔ)和公式的使用。對(duì)這個(gè)理論的細(xì)節(jié)及其計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)有興趣的讀者不難在互聯(lián)網(wǎng)上找到相關(guān)著述和程序。由于相關(guān)問(wèn)題的復(fù)雜性,讀者不能期望在不作進(jìn)步閱讀和思考的情況下就能完全理解本書(shū)的內(nèi)容,當(dāng)然我并非以此為借口推卸作為作者的責(zé)任。
本書(shū)所針對(duì)的讀者首先是相關(guān)學(xué)科的研究者和學(xué)生,然后是對(duì)相關(guān)問(wèn)題有足夠興趣的公眾。本書(shū)在《智能論綱要》(上海科技教育出版社,2022)的基礎(chǔ)上增加了大量解釋性內(nèi)容,盡管基本結(jié)構(gòu)和主要結(jié)論并無(wú)變化。本書(shū)的結(jié)構(gòu)是對(duì)大量相互糾纏的想法進(jìn)行線性展開(kāi)的次嘗試,具有很強(qiáng)的連續(xù)性,因此不建議跳躍式或隨機(jī)式閱讀。雖然在章節(jié)次序上盡量體現(xiàn)了概念間的依賴關(guān)系,但反向的依賴性仍不可能完全消除,因此前面章節(jié)的些內(nèi)容很可能要到后面(甚至重讀時(shí))才能被深入理解。
下面是各章的概要。
1.信息系統(tǒng):要說(shuō)明白什么是智能,必須同時(shí)說(shuō)清楚什么不是智能。這
章的作用就是為智能系統(tǒng)和非智能系統(tǒng)提供套跨越生物與機(jī)器的統(tǒng)描述框架和術(shù)語(yǔ)。信息系統(tǒng)在這里被用作套方法論概念,據(jù)此在描述個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)部活動(dòng)時(shí)可以抽象地談?wù)撓到y(tǒng)的目標(biāo)、行動(dòng)和知識(shí),在描述其外部活動(dòng)時(shí)可以抽象地談?wù)撓到y(tǒng)的輸入(經(jīng)驗(yàn)、問(wèn)題、刺激)和輸出(行為、答案、反應(yīng)),而不需要依賴物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等層面的描述。
2.智能系統(tǒng):這章根據(jù)工作環(huán)境和原理(而非解決具體問(wèn)題的能力)將所有信息系統(tǒng)分為智能系統(tǒng)和本能系統(tǒng)兩類,后者以低等動(dòng)物和傳統(tǒng)的計(jì)算系統(tǒng)為代表。智能系統(tǒng)有適應(yīng)性并可以在知識(shí)和資源相對(duì)不足的條件下工作,而非智能系統(tǒng)(本能系統(tǒng))的輸出被其輸入先天確定。智能系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部行為均由其經(jīng)驗(yàn)塑造,因此與本能系統(tǒng)有根本差別。
3.推理系統(tǒng):為了對(duì)信息系統(tǒng)進(jìn)行更詳細(xì)、精確的描述,這章把它們作為推理系統(tǒng)來(lái)刻畫(huà)。在這個(gè)描述框架中,本能系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于公理化推理系統(tǒng),而智能系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于非公理化推理系統(tǒng)。這章介紹了個(gè)具體的智能模型納思的基本構(gòu)造,包括其表示語(yǔ)言、推理規(guī)則、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、控制機(jī)制等。
4.自組織過(guò)程:和本能系統(tǒng)中的切被先天確定不同,智能系統(tǒng)中的主要成分都是后天習(xí)得的。這章以納思為例,介紹了智能系統(tǒng)的學(xué)習(xí)、成長(zhǎng)、適應(yīng)過(guò)程,包括其目標(biāo)、行動(dòng)、知識(shí)、概念等成分的生成和發(fā)展的規(guī)則,以及相關(guān)因素和總體趨勢(shì)。
5.經(jīng)驗(yàn)與行為:這章的關(guān)注點(diǎn)從智能系統(tǒng)的內(nèi)部轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)與環(huán)境的相互作用上,即經(jīng)驗(yàn)與行為的關(guān)系。這里的經(jīng)驗(yàn)包括直接的感知運(yùn)動(dòng)經(jīng)驗(yàn)和抽象的語(yǔ)言、社會(huì)經(jīng)驗(yàn)。前者既包括對(duì)外部環(huán)境的意識(shí),也包括系統(tǒng)的自我意識(shí)。后者發(fā)生于智能系統(tǒng)和其他智能系統(tǒng)之間,使得合作成為可能。與此同時(shí),個(gè)體系統(tǒng)也在不同程度上受社會(huì)影響和規(guī)范。
6.社群與科學(xué):這章的視野從個(gè)體系統(tǒng)擴(kuò)展至群體系統(tǒng)。當(dāng)個(gè)由智能系統(tǒng)組成的群體被作為個(gè)整體來(lái)考量時(shí),其目標(biāo)、行動(dòng)、知識(shí)等成分的形成和演化過(guò)程與個(gè)體系統(tǒng)中的相應(yīng)過(guò)程有定程度的可比性。群體知識(shí)直接聯(lián)系于科學(xué)理論,而理論的建構(gòu)和發(fā)展與個(gè)體知識(shí)自組織所遵循的規(guī)律基本致。本章最后討論了智能理論的構(gòu)建。
第3章、第4章的最后節(jié)包含技術(shù)性較強(qiáng)的內(nèi)容,缺乏相關(guān)知識(shí)背景的讀者可以跳過(guò)這些內(nèi)容,而不影響對(duì)后面章節(jié)的閱讀。
每章的結(jié)尾有個(gè)關(guān)于本章內(nèi)容的小結(jié),全書(shū)的后記回顧了本書(shū)的形成過(guò)程。
王培,1983年和1986年在北京大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)系分別獲得學(xué)士和碩士學(xué)位。留校任教期間,參與了侯世達(dá)(Douglas Hofstadter)的《哥德?tīng)枴釥、巴?:集異璧之大成》一書(shū)的翻譯工作,并于1991年赴美國(guó)印第安納大學(xué)成為侯世達(dá)的博士生,1995年獲得計(jì)算機(jī)科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)博士學(xué)位。碩士期間,開(kāi)始研發(fā)非公理推理系統(tǒng),并在博士及其后的研究工作中進(jìn)一步發(fā)展了這個(gè)系統(tǒng)。2008年,該系統(tǒng)成為開(kāi)源軟件,是通用人工智能領(lǐng)域中極具代表性的工作之一,F(xiàn)任教于美國(guó)天普大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系,并擔(dān)任《通用人工智能學(xué)報(bào)》主編和通用人工智能協(xié)會(huì)副主席。近年來(lái)曾在微信公眾號(hào)《賽先生》和《返樸》上發(fā)表專欄文章。
目錄
前言
第1章 信息系統(tǒng)
1.1 打通人機(jī)界限
1.2 作為抽象的信息
1.3 對(duì)信息系統(tǒng)的內(nèi)部描述
1.4 對(duì)信息系統(tǒng)的外部描述
1.5 本章小結(jié)
第2章 智能系統(tǒng)
2.1 智能概念的歷史和現(xiàn)狀
2.2 尋求恰當(dāng)?shù)闹悄芏x
2.3 我的智能定義
2.4 智能與不足預(yù)設(shè)
2.5 智能與適應(yīng)
2.6 智能的度量
2.7 智能的類型
2.8 本章小結(jié)
第3章 推理系統(tǒng)
3.1 信息系統(tǒng)的形式化
3.2 不同類型的推理系統(tǒng)
3.3 納思的知識(shí)表示
3.4 納思的推理規(guī)則
3.5 納思的結(jié)構(gòu)與控制
3.6 與其他推理模型的比較
3.7 本章小結(jié)
第4章 自組織過(guò)程
4.1 自組織即學(xué)習(xí)
4.2 目標(biāo)自組織
4.3 行動(dòng)自組織
4.4 知識(shí)自組織
4.5 概念自組織
4.6 與其他學(xué)習(xí)模型的比較
4.7 本章小結(jié)
第5章 經(jīng)驗(yàn)與行為
5.1 感知運(yùn)動(dòng)機(jī)制
5.2 自我認(rèn)識(shí)和自我控制
5.3 通信和語(yǔ)言
5.4 社會(huì)化和教育
5.5本章小結(jié)
第6章 社群與科學(xué)
6.1 群體智能
6.2 智能和科學(xué)知識(shí)
6.3 科學(xué)理論
6.4 關(guān)于智能的理論
6.5本章小結(jié)
后記
參考文獻(xiàn)
索引