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                    《科學通報》

                    開博時間:2019-09-06 16:50:00

                    《科學通報》是主要報道自然科學各學科基礎理論和應用研究方面具有創新性、高水平和重要意義的研究成果。報道及時快速,文章可讀性強,力求在比較寬泛的學術領域產生深刻影響。

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                    漫話“人工智能”

                    2020-12-02 12:38:00

                      什么是人工智能?

                      作為一門科學技術,人工智能的任務是“理解自然智能的工作機制,研究具有智能水平的機器,為人類提供智能服務”。在地球系統范圍內,人類智能是最高級最復雜的自然智能,可以作為自然智能的典型代表。因此也可以說:人工智能是對人類智能的啟發式模擬。

                      那么,什么是人類智能呢?

                      人類智能是人類智慧的一部分。人類智慧是指:為了實現生存發展的目的,人類運用已有知識去發現問題、定義問題和解決問題的能力。其中,發現問題和定義問題的能力需要諸如“目的、知識、直覺、想象力、靈感、頓悟、審美”等隱性能力的支持,因此稱為“隱智慧”;解決問題的能力需要諸如“獲取信息、提煉知識、創生智能”等顯性能力的支持,因此稱為“顯智慧”;人類的顯智慧也稱為人類智能。

                      人類智能由人類的物質系統支持。人工智能對人類智能的“啟發式模擬”是指:并非刻板模擬人類的物質結構,而是模擬人類智能的抽象工作機理,如圖1所示。


                      圖1 人類智能的工作機理

                      對照圖1,這個機理必然是一種復雜轉換:客體信息→{}→智能行為。其中的{}應當是“在主體目的引導和在主體知識支持下把客體信息轉換為智能行為”的過程??梢宰C明,這個工作機理就是在目標引導下“信息→知識→智能”的轉換,可以簡稱為“信息轉換與智能創生原理”。正像飛機并不是刻板地模擬鳥的物質結構而是模擬支持鳥兒飛翔的“空氣動力學原理”那樣,人工智能也不是刻意地模擬人的物質結構而是模擬支撐人類思維的“信息轉換與智能創生原理”。

                      人工智能的工作機理和工作方式

                      根據上述人工智能的定義,人工智能是“對人類智能(顯智慧)的啟發性模擬”,而人類智能是人類解決他所發現和所定義的問題的能力:目的引導下的“信息轉換與智能創生原理”。因此,人工智能工作機理的實現方式可以描述如下:

                      主體給定(1)需解決的問題,(2)問題求解的目的,(3)解決問題所需的知識; 在此基礎上,人工智能機器就去執行(1)獲取“問題、目標、知識”的信息;(2)由此去提取與問題求解直接相關的知識;(3)在這些信息、知識、目的的約束下,演繹求解問題的策略,并把策略轉變為求解問題的行為;(4)如果求解的結果存在誤差,就把誤差作為新的信息反饋回輸入端,以此去學習新的知識并進而優化策略,減小求解誤差;(5)上述的“反饋-學習-優化”過程可能要重復多次,直至滿意為止。

                      上述人工智能工作機理的實現方式是一個人機合作的過程,是人的創造能力(發現問題和定義問題)與機器(在速度、精度、耐度等方面)遠超人類的操作能力(根據目標利用信息和知識去解決問題)實現強強聯合的合作過程。這是一個普遍有效的人工智能系統工作范式,如圖2所示。


                      圖2 人工智能工作機理的實現方式:人機強強合作

                      圖2表明,(1)求解問題、(2)求解目標、(3)相關知識這三項,都是人類主體提供的,而在這三項約束下求解問題的過程(圖中方框內的“信息轉換與智能創生”過程)則是由人工智能系統完成的。

                      人工智能能夠做什么

                      人工智能機器能夠做什么?細說起來話太長,宏觀分析更簡明。圖2的模型實際上表示了一種“智能化社會生產力模型”:人類勞動者(通過提供三項約束體現人類勞動者的意志)利用智能化的社會生產工具體系(執行問題智能化求解的人工智能網絡體系)與各種勞動對象(所求解的各種問題)展開智能化的“生產”過程。

                      由這個“智能化社會生產力模型”可以明白:人類可以利用各種人工智能機器所構成的社會生產工具體系(大規模的人工智能網絡體系)去解決人類社會所面臨的各種復雜問題的挑戰:經濟的(工業領域的,農業的,服務的),社會的,科技的,教育的,文化的,醫療的,體育的,娛樂的,民生的,國防的,等等,幾乎無所不包。

                      關于人工智能的常見問題

                      1.人工智能機器能夠全面超越人類嗎?

                      機器沒有生命,因而不會生成機器自身的目的(機器的目的都是人賦予的);而沒有目的,便不會有“發現問題”的動力和緣由。所以,人工智能機器不能自主地發現需要解決的問題和制定解決問題的目標,需要人類主體提供“問題、目標和知識”(對照圖2)。這就表明,人工智能機器能夠在操作能力方面遠遠超越人類(這是機器的價值所在)但是在創造力方面不可能超越人類。是的,人類的許多能力都可以被越來越聰明的人工智能機器所替代,唯獨“創造力”是例外。

                      當然有人持相反的觀點,認為機器可以全面超越人類,但尚無明確的科學依據。

                      2.人工智能機器替代人類的工作,一定會造成大量人員失業嗎?

                      發展科學技術的使命,就是要逐步把人類從自然力的束縛下解放出來,使人類有越來越多的時間與精力去從事學習和研究,以便能夠應對和解決越來越深刻、越來越復雜、越來越困難的挑戰,推動人類社會不斷前進,使人類的生存發展條件不斷得到改善。

                      理解了上述規律,就可以未雨綢繆,從現在起就努力做好人們(包括在崗人員)的創造力培養與訓練,使他們在把工作交給人工智能機器之后能夠繼續開辟更有創造意義的、新的就業空間。這里也對現代教育改革提出了明確的方向:各類各級教育都必須有效地培養具有強大創新能力的人才!

                      3.人工智能如此引人入勝,我國有機會嗎?

                      答案是:不但有機會,而且大有機會,只要國人能夠提振足夠的學術自信。原因不是別的,而是人工智能的研究需要新的科學方法論。

                      近代幾百年來,人們一直在以“分而治之”為特征的機械還原方法論指引下從事物質科學的研究,把科學越分越細,研究越來越深入,使近代科學不斷分化和深化,造成了近代科學技術前所未有的繁榮和發展。

                      但是,20世紀中葉以來,信息科學迅速崛起,以物質科學為主導的科學體系正在發展成為以信息科學為主導的新體系;與此相應,適用于物質科學研究的“機械還原方法論”也正在悄無聲息地(而且略微滯后地 - 意識落后于存在)轉變為適用于信息科學研究的“信息生態方法論”。機械還原方法論注重分而治之,結果丟失了分解出來的各個子系統之間的相互關系,當然也就丟失了系統的全局規律;信息生態方法論所關注的恰恰就是各個子系統之間以及系統與環境之間的相互關系,因而可以恢復各個子系統之間以及系統與環境之間的相互關系,可以揭示出系統全局的關系和規律。

                      多數學者都還沉醉于曾經放之四海而皆準的以“分而治之”為特征的機械還原方法論(他們把人工智能分割為腦的結構、功能、行為的研究,忽視智能、知識、信息之間的內在關系),一些具有樸素辨證論和整體論素養的我國學者卻早已醒悟,領會了人工智能(信息科學的核心、前沿和制高點)所需要的全新方法論。而科學方法論是科學研究和創新的源頭和龍頭。因此,中國學人面臨著引領人工智能創新研究的機會。

                      鐘義信 ,北京郵電大學教授、博士生導師、副校長、校學術委員會主席。1962年北京郵電學院無線電通信與廣播專業本科畢業,1965年信息論專業研究生畢業,1979年至1981年是英國倫敦大學帝國理工學院訪問學者。主要研究領域為通信理論、信息理論、信息科學、人工智能神經網絡、決策科學、 信息經濟學。

                    文/鐘義信

                    本文來自《科學通報》

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