人工智能是近幾年最熱門的話題之一,黨中央和國務院發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》,制定和實施人工智能發(fā)展的國家戰(zhàn)略,科技部也多次發(fā)文以推進人工智能的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)部署,人類智能和計算智能由于也有智能二字并和人工智能密切相關,也引起人們的深度注視。在《數(shù)學與計算機》專欄里,我們用了七篇短文討論“計算智能”,仍感智長文短。這里不盡要問,《人類智能、人工智能和計算智能》為什么會這么火?為什么這樣引起人們的廣泛和長期的重視?它們之間有何異同之處?現(xiàn)在就來說說這些問題,供參考。
這里先只說“智能、人類智能、人工智能、計算智能”這幾個詞語的詞義,雖顯不足,但已足以顯出它們之間的不同和極其重要之處。
智能(Intelligence),是智力和能力的總稱。一般把“智與能”看作是兩個相對獨立的概念,其中
“智”指進行認識活動的某些心理特點,
“能”則指進行實際活動的某些心理特點;也有人把二者結合起來,把
“智能”視為一個整體,簡單地說就是智慧能力,是綜合、復雜的精神活動功能,是人類運用自己已有的知識和經(jīng)驗來學習新知識、新概念并且把知識和概念轉化為解決問題的能力。智能活動往往和記憶力、感知力、思維、判斷、聯(lián)想、意志等有著密切的聯(lián)系,人類的智能表現(xiàn)在能夠進行歸納總結和邏輯演繹等等的智力活動。
人類智能(Human Intelligence),是人類認識世界和改造世界的才智和本領,包括“智”和“能”兩種成分。人類的
“智”主要是指人對事物的認識和思維的能力;人類的
“能”主要是指人的行動能力,它包括各種技能和正確的習慣等等。人類的“智”和“能”是結合在一起而不可分離的,人類的勞動、學習和交往等活動都是“智”和“能”的統(tǒng)一,是人類獨有的智能活動。
思維是人類智能的核心。人類智能的特點主要是思想,而思想的核心是思維。人是一種會思維的動物,沒有思維就沒有人類的智能。有了思維,人類才能形成各種較復雜的意向,從而主導著人的活動,表現(xiàn)出人類所特有的自覺能動性;有了思維,人類才能探索自然界的奧秘,發(fā)現(xiàn)自然現(xiàn)象背后的規(guī)律;有了思維,人類才能發(fā)明各種技術,突破自己認識器官和行動器官的限制,大大提高認識世界和改造世界的能力。
意向是人類智能的另一個重要方面。人的活動是有目的的、自覺的活動,一刻也離不開自己意向的主導。注意、需要、意圖、情緒、意志、理想等都是人的意向活動形式。保持積極的意向、恰當?shù)那榫w和頑強的斗志等等,對人類智能的發(fā)展和發(fā)揮是十分重要的。
人工智能(Artificial Intelligence),英文縮寫為AI,是一門研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人類智能的理論、方法、技術及其應用系統(tǒng)的一門新的技術科學,是要實現(xiàn)所有目前還無法不借助人類智慧才能實現(xiàn)的任務的集合,是
計算機科學的一個分支,用以了解智能的實質并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應的
智能機器。也可以這么看,任何有助于讓機器(尤其是計算機)模擬、延伸和擴展人類智能的理論、方法和技術,都可視為人工智能的范疇。該領域的研究包括機器人、
語言識別、圖像識別、
自然語言處理和專家系統(tǒng)等。人工智能從誕生以來,理論和技術日益成熟,應用領域也不斷擴大,可以設想,未來人工智能帶來的科技產(chǎn)品,將會是人類智慧的“容器”。


人工智能(摘自互聯(lián)網(wǎng))
從二十世紀七十年代以來,人工智能就被稱為世界三大尖端技術(即空間技術、能源技術、人工智能)之一,也被認為是二十一世紀三大尖端技術(即基因工程、納米科學、人工智能)之一。這是因為近三十年來它獲得了迅速的發(fā)展,在很多學科領域都獲得了廣泛應用,并取得了豐碩的成果,已逐步成為一個獨立的分支,無論在理論和實踐上都已自成一個系統(tǒng)。
人工智能是研究使計算機來
模擬人的某些
思維過程和智能行為(如學習、推理、思考、規(guī)劃等)的學科,主要包括計算機實現(xiàn)智能的
原理、制造類似于
人腦智能的計算機,使計算機能實現(xiàn)更高層次的應用。人工智能將涉及到計算機科學、心理學、哲學和語言學等學科,可以說幾乎是自然科學和社會科學的所有學科,其范圍已遠遠超出了計算機科學的范疇,人工智能與思維科學的關系是實踐和理論的關系,人工智能是處于思維科學的技術應用層次,是它的一個應用分支。從思維觀點看,人工智能不僅限于邏輯思維,要考慮形象思維、
靈感思維才能促進人工智能的突破性的發(fā)展。數(shù)學常被認為是多種學科的基礎科學,數(shù)學也進入語言、思維等
領域,人工智能學科也必須借用
數(shù)學工具,數(shù)學不僅在標準
邏輯、模糊數(shù)學等范圍發(fā)揮作用,數(shù)學進入人工智能學科,它們將互相促進而更快地發(fā)展。
從實用觀點來看,人工智能是一門知識工程學,以知識為對象,研究知識的獲取、知識的表示方法和知識的使用。
人工智能是對人的意識、思維的信息過程的模擬。人工智能不是人類智能,但能像人那樣思考、也可能超過人類智能。從更廣義的角度來看,情感是一種特殊的認知,意志又是一種特殊的情感,廣義的人工智能包括狹義人工智能、人工情感與人工意志三個方面。
人工情感并不是指簡單地模擬人的某些情感表達方式和情感識別方式,而是為了使電腦或機器人具有像人一樣的內在情感,真實地具有像人一樣的情感表達能力、情感識別能力、情感思維能力和情感實施能力。這方面的探討還是很初步的,極待加強。
從核心技術的角度來看,三個層次的突破將有望進一步推動人工智能的發(fā)展,分別為平臺(承載人工智能的物理設備、系統(tǒng))、算法(人工智能的行為模式)以及接口(人工智能與外界的交互方式)。
在平臺層面,當前大多數(shù)人工智能依賴以電子計算機為代表的計算設備加以實現(xiàn)。傳統(tǒng)計算機的核心中央處理器CPU主要面向通用計算任務設計,雖然也可兼容人工智能所面對的所有智能任務,但效能相對較低。隨著各行各業(yè)對人工智能的需求激增,研發(fā)更適合人工智能的高效能平臺正成為一個日益凸顯的需求。未來的人工智能將必然需要面對種類繁多且特點各異的智能任務,在各類處理器的基礎上設計新的計算架構,并實現(xiàn)一個能服務于不同企業(yè)、不同需求的智能平臺,將是未來技術發(fā)展的大趨勢。此外,當前進展迅猛的量子計算技術,尤其是量子計算機的實現(xiàn),也有望在將來為人工智能提供突破性的計算平臺。
計算智能(Computational?Intelligence),也稱
智能計算(Intellectual Computig)或
軟計算(Soft?Computing),是受人類組織、生物界及其功能和有關學科內部規(guī)律的啟迪,根據(jù)其原理模仿設計出來的求解問題的一類算法,當然不是人工智能可能用到的全部算法,它們既可用于人工智能中的計算,也可用于解決其它領域中的計算問題。智能計算所含算法的范圍很廣,主要包括神經(jīng)網(wǎng)絡、機器學習、遺傳算法、模糊計算、蟻群算法、人工魚群算法、粒子群算法、免疫算法、禁忌搜索、進化算法、啟發(fā)式算法、模擬退火算法、混合智能算法等類型繁多、各具特色的算法。以上這些智能計算的算法都有一個共同的特點,就是通過模仿人類智能或生物智能的某一個或某一些方面而達到模擬人類智能、實現(xiàn)將生物智慧、自然界的規(guī)律等設計出最優(yōu)算法,進行計算機程序化,用于解決很廣泛的一些實際問題。當然,智能計算的這些不同研究領域和算法各有各的特點,雖然它們具有模仿人類和生物智能的共同點,但是在具體實現(xiàn)方法上還存在一些不同點。例如人工神經(jīng)網(wǎng)絡模仿人腦的生理構造和信息處理的過程,模擬人類的智慧;模糊計算模仿人類語言和思維中的模糊性概念,也是模擬人類的智慧;進化計算模仿生物進化過程和群體智能過程,模擬大自然的智慧等。
計算智能(摘自互聯(lián)網(wǎng))
智能計算,借鑒仿生學的思想,基于生物體系的生物進化、細胞免疫、神經(jīng)細胞網(wǎng)絡等諸多機制,用數(shù)學語言抽象描述的計算方法,是基于數(shù)值計算和結構演化的智能,是智能理論發(fā)展的高級階段。智能計算有著傳統(tǒng)計算無法比擬的優(yōu)越性,它的最大特點就是不需要對問題自身建立精確的數(shù)學模型,非常適合于解決那些因為難以建立有效的形式化模型而用傳統(tǒng)的數(shù)值計算方法難以有效解決、甚至無法解決的問題。
隨著計算機系統(tǒng)智能性的不斷增強,由計算機自動和委托完成任務的復雜性和難度也在不斷增加。所以,智能計算也可以看作是一種經(jīng)驗化的計算機思考性的算法,是人工智能體系的一個分支,是輔助人類去處理各式問題的具有獨立思考能力的系統(tǒng)。
智能計算是借助自然界、特別是生物界規(guī)律的啟示,根據(jù)其規(guī)律,設計出求解問題的算法。數(shù)學、物理學、化學、生物學、心理學、生理學、神經(jīng)科學和計算機科學等諸多學科的現(xiàn)象與規(guī)律都可能成為智能計算算法的基礎和思想來源。從相互關系上來看,智能計算屬于人工智能的一個分支。
算法決定了人工智能的行為模式,一個人工智能系統(tǒng)即使有當前最先進的計算平臺作為支撐,若沒有配備有效的算法,只會像一個四肢發(fā)達而頭腦簡單的人,并不能算真正具有智能。面向典型智能任務的算法設計,從人工智能這一概念誕生時起就是該領域的核心內容之一??梢韵胂螅悄芩惴ㄔ谌斯ぶ悄艿奈磥戆l(fā)展中仍將處于核心的位置。但與過去不同的是,今天的人工智能不再僅僅是隱藏在象牙塔或各種科研機構的學術研究,而是已經(jīng)以各種形式出現(xiàn)在我們的日常生產(chǎn)、生活之中,和我們真實生活的社會、物理世界產(chǎn)生了越來越多的聯(lián)系。而無論對于作為一個整體的人類社會、國家而言,或是對于作為個人而言,我們的文化、語言、生活、行為習慣都是在不斷演變中。能否改變過去完全由手工輸入計算機程序的算法實現(xiàn)方式,令算法通過自身的演化,自動適應這個“唯一不變的就是變化”的物理世界?這也許是“人工”智能邁向“類人”智能的關鍵。
18世紀中葉以來,先后發(fā)生了三次工業(yè)革命,如今正在迎來新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革。如果說以蒸汽技術驅動的第一次工業(yè)革命延伸了人的肢體,拓展了人類的力量。那么,以新一代人工智能技術為驅動的新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革將拓展人類的智能,極大提升人類智力所能創(chuàng)造的價值。
人工智能是引領這一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略性技術,具有溢出帶動性很強的“頭雁”效應。加快發(fā)展新一代人工智能是我們贏得全球科技競爭主動權的重要戰(zhàn)略抓手,是推動我國科技跨越發(fā)展、產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級、生產(chǎn)力整體躍升的重要戰(zhàn)略資源。人工智能技術是一類通用技術,在人類社會各領域都能應用。預計未來智能程度還將不斷提高,對各行業(yè)的帶動和影響更為深刻,這是其他技術難以比肩的。
人工智能與人類智能的關系是互為補充、相互制約的,人與技術的融合是必然的。目前人工智能的更新升級必須依賴與人類智能,人類智能的進化程度關系到人工智能的先進程度,技術元素的進化也要受到社會條件的制約。人工智能可能在某一方面出現(xiàn)強大的功能,但是它缺乏思維和創(chuàng)造性,這一點是致命的缺陷,工具作為人類器官的延長,是人類智能的外化之物,被人類智能的發(fā)展程度所局限。
就說目前最先進的機器人也是依賴于軟件運行的,而軟件是通過人來完成更新升級和換代的。人工智能實際上是人類智能的外在表現(xiàn),人體是一個復雜而龐大的系統(tǒng),人有特定的背景和生活習慣,人腦的發(fā)育會受到所經(jīng)歷的事件和社會環(huán)境的影響,能夠靈活運用,組合所接受的信息,具備綜合分析問題的能力。人腦的控制系統(tǒng)復雜和精密程度遠遠超過智能機器人,因此,人工智能在技術上遠不及人類智能,它依賴人類智能而進化,能夠勝任人類制定的任務,卻缺乏人類智能的創(chuàng)造性。
說到這幾種智能之間的關系,打個比喻的話,智能好比是一棵頂天立地、根深葉茂、花美果碩的大樹,人類智能是其根,人工智能是其干,智能技術、計算智能等是其枝、葉,其他如類腦機、智能機器人和語音、人臉識別及由AI+、AI*形成的諸多應用等是其鮮花、碩果。
人工智能前景遠大,按照黨中央和國務院的指示和部署,高度重視和大力組織研發(fā),牢牢把握人工智能發(fā)展的重大歷史機遇,緊扣發(fā)展,爭取在最短的時間內,在人工智能的各個研發(fā)方向上取得突破和成功,占領世界人工智能研究和應用的各個前沿高地,構筑我國人工智能發(fā)展的先發(fā)優(yōu)勢。