人工智能50年李德毅ziqinli@2005年6月10日——人工智能學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研討會——1一、50年人工智能發(fā)展里程碑人工智能50年2人工智能的誕生1956年的Dartmouth會議，一個長達2個月的暑期研討班，與會者有數(shù)學(xué)家、邏輯學(xué)家、認知學(xué)家、心理學(xué)家、神經(jīng)生理學(xué)家、計算機科學(xué)家10人。會上MarvinMinsky的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬器、JohnMccarthy的搜尋法、以及HerbertSimon和AllenNewell的“邏輯理論家”成為3個亮點，分別探討如何穿過迷宮、如何搜尋推理和如何證明數(shù)學(xué)定理。在Dartmouth會議上，JohnMccarthy提出用“人工智能”作為這一交叉學(xué)科的名稱。3杰出人物20世紀40位圖靈獎獲得者中有6位人工智能學(xué)者：MarvinMinsky（1969年）JohnMccarthy（1971年）HerbertSimon和AllenNewell（1975年）EdwardFeigenbaum和RajReddy（1994年）

可見人工智能學(xué)科在信息科學(xué)中的地位。4時間國家姓名主要貢獻1904俄國巴甫洛夫（Pavlov.I.P.1849~1936）提出了條件反射和信號學(xué)說1906意大利高基(Golgi.C.1843～1926)神經(jīng)系統(tǒng)的構(gòu)造西班牙卡哈爾(Cajal.S.R.1852～1934)1932英國謝靈頓（Sherrington.C.S.1857～1952）關(guān)于神經(jīng)元的功能的研究英國阿德里安（Adrian.E.D.1889～1977）1936英國代爾(Dale.H.H.1875～1968)神經(jīng)沖動的化學(xué)傳遞奧地利洛伊(Loewi.O．1873～1961)1944美國厄蘭格(Erlanger.J．1874～1965)單根神經(jīng)纖維功能的研究美國伽塞爾(Gasser.H.S．1888～1963)1949瑞士赫斯(Hess.W．R．1881～1973)間腦的機能，特別是對內(nèi)臟活動的調(diào)節(jié)獲得諾貝爾獎的腦科學(xué)與神經(jīng)生物學(xué)家51963澳大利亞艾克爾斯(Eccles.J．C．1903～)神經(jīng)元興奮與抑制的離子機制英國霍奇金(Hodgkin.A．L．1914～)英國赫胥黎(Huxley.A．F．1917～)1970英國卡茲(Katz．B．1911～)

神經(jīng)末梢的化學(xué)遞質(zhì)的發(fā)現(xiàn)及遞質(zhì)的儲藏、釋放、活等機制的研究瑞典歐拉(Euler.U.S．von.1905～1983)美國阿克塞爾羅德(Axelrod.J．1912～)1977美國吉爾曼(Guillemin.R．1924～)下丘腦促垂體激素的研究美國沙利(Schally.A．V.1927～)1981美國斯佩里(Sperry.R.1913～)關(guān)于大腦兩半球功能特異性的研究2000美國卡爾松(Carlsoon.A.1923～)神經(jīng)系統(tǒng)的信號傳導(dǎo)美國格林加德(Greengard.P.1925～)美國坎德爾(Kandel.E.R.1929～)獲得諾貝爾獎的腦科學(xué)與神經(jīng)生物學(xué)家（續(xù)）6人工智能的頂尖人物HerbertSimon1978年獲得諾貝爾經(jīng)濟學(xué)獎建立了機器證明數(shù)學(xué)定理的啟發(fā)式搜尋法，提出有限理論對經(jīng)濟決策活動的影響DanielKahneman2002年獲得諾貝爾經(jīng)濟學(xué)獎探討不確定狀況下的決策，說明人類決策行為，系統(tǒng)偏離基本概率理論和標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)濟理論的緣由。7重要會議1969年第一屆國際人工智能聯(lián)合會議（InternationalJointConferenceonAI）召開,此后每兩年開一次，成為人工智能界最高級別的學(xué)術(shù)盛會。1979年成立美國人工智能聯(lián)合會（AmericanAssociationforArtificialIntelligence），到2004年已經(jīng)召開了第19屆全國性會議，8重要刊物1970年起，IJCAI定期出版：《InternationalJournalofAI》1979年起，AAAI定期出版：《AIMagazine》，9國內(nèi)重要會議1981年成立中國人工智能學(xué)會（CAAI），今年10月將召開第11屆全國人工智能學(xué)術(shù)年會（CAAI—11）。1989年首次召開中國人工智能限制聯(lián)合會議（CJCAI），至今也已召開7次。10智能標(biāo)準(zhǔn)：圖靈測試和對圖靈測試的理解假如一臺機器的表現(xiàn)（Act）、反應(yīng)(React)、以及相互作用（Interact），都和有意識的人類個體一樣，那么它就應(yīng)當(dāng)被認為是有意識的，具有智能的。11代表著作：由費根鮑姆主編的《ComputersandThought》是世界上第一本人工智能的經(jīng)典專著，含21篇著名論文，1963年出版。80年頭出版的1-4卷《TheHandbookofArtificialIntelligence》是人工智能的杠鼎之作。12二、人工智能的理論、方法與成就人工智能50年13符號主義方法

西蒙和紐厄爾為代表的物理符號系統(tǒng)假說（physicalsymbolsystemhypothesis）由一組稱為符號的實體組成系統(tǒng)，這些符號可作為組分出現(xiàn)在另一符號實體中。任何時候系統(tǒng)內(nèi)部均有一組符號結(jié)構(gòu)，以及作用在這些符號結(jié)構(gòu)上生成其他符號結(jié)構(gòu)的一組過程。任一物理符號系統(tǒng)假如是有智能的，則必能執(zhí)行對符號的輸入、輸出、存儲、復(fù)制、條件轉(zhuǎn)移和建立符號結(jié)構(gòu)這樣6種操作。反之，能執(zhí)行這6種操作的任何系統(tǒng)，也就確定能夠表現(xiàn)出智能符號主義學(xué)派：14符號主義方法

認知基元是符號，智能行為通過符號操作來實現(xiàn),以美國科學(xué)家Robinson提出的歸結(jié)原理為基礎(chǔ)，以Lisp和Prolog語言為代表著重問題求解中的啟發(fā)式搜尋和推理過程，在邏輯思維的模擬方面取得成功，如自動定理證明和專家系統(tǒng)。15符號主義方法

1977年吳文俊院士給出了一類平面幾何問題的機械化證明理論,在計算機上證明白一大批平面幾何定理。1984年科學(xué)出版社出版了他的《幾何定理機器證明的基本原理》一書，被稱為吳方法。16聯(lián)結(jié)主義方法

J.J.Hopfield為代表的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，思維的基元是神經(jīng)元，把智能理解為相互聯(lián)結(jié)的神經(jīng)元競爭與協(xié)作的結(jié)果,其中以反向傳播網(wǎng)絡(luò)模型和Hopfield網(wǎng)絡(luò)模型更為突出。著重結(jié)構(gòu)模擬，探討神經(jīng)元特征、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)拓樸、學(xué)習(xí)規(guī)則、網(wǎng)絡(luò)的非線性動力學(xué)性質(zhì)和自適應(yīng)的協(xié)同行為。17聯(lián)結(jié)主義方法

1975年，JohnHolland提出遺傳算法，仿照生物染色體中基因的選擇(selection)、交叉(crossover)和變異(mutation)的自然進化過程,通過個體結(jié)構(gòu)重組,形成一代代新群體（populations),最終收斂于近似優(yōu)化解。用于處理多變量、非線性、不確定、甚至混沌的大搜尋空間的有約束的優(yōu)化問題；18行為主義方法

以R.A.Brooks為代表。反饋是限制論中的基石，沒有反饋就沒有智能。強調(diào)智能系統(tǒng)與環(huán)境的交互，從運行的環(huán)境中獲得信息（感知），通過自己的動作對環(huán)境施加影響；限制論探討導(dǎo)致機器人和智能限制，機器人是“感知--行為”模式,是沒有學(xué)問的智能，強調(diào)直覺和反饋的重要性；智能行為體現(xiàn)在系統(tǒng)與環(huán)境的交互之中，功能、結(jié)構(gòu)和智能行為不行分割。1950年的成就模式識別學(xué)問工程機器人20模式識別模式通常具有實體的形式，如聲音、圖片、圖像、語言、文字、符號、物體、景象等等，可以用物理的、化學(xué)的、生物的傳感器進行具體地采集和測量。人們在視察、相識事物和現(xiàn)象時，常常找尋它與其它事物和現(xiàn)象的相同與不同之處，依據(jù)運用目的進行分類、聚類和推斷，人腦的這種思維實力就構(gòu)成了模式和識別的實力。模式和類別分不開，識別和特殊分不開，推斷的結(jié)果常常是相對的，這就構(gòu)成了模式識別探討的基本內(nèi)容。21模式識別模式識別呈現(xiàn)多樣性和多元化趨勢，可以在不同的概念粒度上進行，其中生物特征識別成為模式識別的新高潮，包括語音識別、文字識別、圖像識別、人物景象識別、手語識別等；人們還要求通過識別語種、樂種、方言來檢索相關(guān)的語音信息，通過識別人種、性別、表情來檢索所須要的人臉圖像；通過識別指紋（掌紋）、人臉、簽名、虹膜、行為姿態(tài)識別身份。普遍利用小波變換、模糊聚類、遺傳算法、貝葉斯理論、支持向量機等方法進行識別對象分割、特征提取、分類、聚類和模式匹配。22模式識別小樣本非結(jié)構(gòu)化高維、海量非線性無標(biāo)記性樣本模式識別是在統(tǒng)計分類的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，當(dāng)前的探討熱點是支持向量機（SVM）方法和流行(Manifold)學(xué)習(xí)方法，解決：23學(xué)問工程智能搜尋引擎專家系統(tǒng)計算機視覺和圖像處理機器翻譯和自然語言理解數(shù)據(jù)挖掘和學(xué)問發(fā)覺以學(xué)問本身為處理對象，探討如何運用人工智能和軟件技術(shù)，設(shè)計、構(gòu)造和維護學(xué)問系統(tǒng)，24學(xué)問工程智能限制虛擬人仿生感知人工生命以學(xué)問本身為處理對象，探討如何運用人工智能和軟件技術(shù)，設(shè)計、構(gòu)造和維護學(xué)問系統(tǒng)，25機器人機器人探討從機械手起先，是機械結(jié)構(gòu)學(xué)、傳感技術(shù)和人工智能結(jié)合的產(chǎn)物，是一種能模擬人的行為的機械。1948年美國研制成功第一代遙控機械手，17年后第一臺工業(yè)機器人誕生，可通過編程靈敏變更作業(yè)程序。60年頭人們把機器人作為人工智能的載體，探討如何使機器人具有環(huán)境識別、問題求解以及規(guī)劃實力。80年頭，工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)得到巨大發(fā)展，如機器人用于汽車工業(yè)的點焊、孤焊、噴涂、上下料等。90年頭后，裝配機器及柔性裝配技術(shù)進入大發(fā)展時期。預(yù)料今年全球機器人將接近100萬臺，其中日本就占35萬臺。26機器人第一代為程序限制機器人，或者以“示教—再現(xiàn)”方式，一次又一次學(xué)習(xí)后實現(xiàn)再現(xiàn)，代替人類從事笨重、繁雜與重復(fù)的勞動其次代為自適應(yīng)機器人，配備有相應(yīng)的感覺傳感器，尤其是視覺傳感器，能獲得作業(yè)環(huán)境的簡潔信息，允許操作對象的微小變更，對環(huán)境具有確定適應(yīng)實力第三代為分布式協(xié)同機器人，裝備有視覺、聽覺、觸覺多種類型傳感器，在多個方向平臺上感知多維信息，并具有較高的靈敏度，能對環(huán)境信息進行精確感知和實時分析，協(xié)同限制自己的多種行為，具有確定的自學(xué)習(xí)、自主決策和推斷實力，能處理環(huán)境發(fā)生的變更，能和其它機器人進行交互。一年一度的機器人世界杯足球賽大大地促進了第三代機器人的探討。27第一次：實現(xiàn)問題求解，代替人完成部分邏輯推理工作，如機器定理證明和專家系統(tǒng)。

其次次：智能系統(tǒng)能夠和環(huán)境交互，從運行的環(huán)境中獲得信息，代替人完成包括不確定性在內(nèi)的部分思維工作，通過自身的動作，對環(huán)境施加影響，并適應(yīng)環(huán)境的變更。如智能機器人。

第三次：智能系統(tǒng)具有類人的認知和思維實力，能夠發(fā)覺新的學(xué)問，去完成面臨的任務(wù)，如基于數(shù)據(jù)挖掘的系統(tǒng)。人工智能三次飛躍28三、人工智能學(xué)科發(fā)展走向人工智能50年291）學(xué)科大交叉趨勢哲學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)認知科學(xué)、認知心理學(xué)腦科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)生命科學(xué)、比較人類學(xué)語言學(xué)量子計算和生物計算30關(guān)于人類認知和智力的本質(zhì)和規(guī)律

腦認知成像技術(shù)大腦和智力的關(guān)系學(xué)習(xí)與記憶

美國的“腦的十年”支配、歐共體“EC腦的十年支配”、以及日本的“腦科學(xué)時代”支配包括知覺、留意、記憶、動作、語言、推理、思索、意識、情感、靈感、動機在內(nèi)的各個層面的認知活動。。312）不確定性人工智能隨機性模糊性定性、定量之間的映射不協(xié)調(diào)性不完全性非規(guī)范性3233困難網(wǎng)絡(luò)和困難系統(tǒng)中的新發(fā)覺小世界模型無尺（標(biāo)）度特征高集聚性魯棒性和脆弱性并存不同尺（粒）度上的相像性3410m10m10m10m10m10m10m10m10m10m2219124-5-6-9-12-14-15宇觀、宏觀、介觀、微觀35無序中的基本有序不確定性中的基本確定競爭中的協(xié)同困難系統(tǒng)中的相像不完全性非規(guī)范性36

2005年——世界物理年 愛因斯坦3篇論文發(fā)表100周年紀念，物理學(xué)作為其他學(xué)科領(lǐng)域，尤其是認知科學(xué)中的基礎(chǔ)性

主觀和客觀、物質(zhì)和概念、語言和思維、層次和模型、認知場等3）認知物理學(xué)37認知物理學(xué)物理學(xué)對客觀世界的相識，無論是力學(xué)、熱物理、電磁學(xué)和近代物理，從粒子到宇宙，在不同尺