知行学：AI理论的重大创新研究.pptVIP

知行学：AI理论的重大创新研究,钟义信 智能科学研究中心 北京邮电大学 ,目 录,一，理论现状：鼎足三分,二，创新奥秘：方法突破,三，机制主义：破竹之势,四，三分一统：意义深远,一，理论现状：鼎足三分,传统研究的一般途径,结构,行为,功能,结构主义的 AI 理论,从结构主义的观点考察，发现：智能的寓所在大脑皮层， 它由大量非线性神经元互联而成并行处理的神经网络。,结构主义 AI 理论的成就与问题,成就：简化的人工神经网络在模式识别、故障诊断、联想 记忆、组合优化问题求解等许多方面获得了成功的 应用。,问题：生物神经元和神经网络的结构和功能都很复杂， 完全的技术实现几乎遥不可及。 简化的神经元和简化的神经网络，智能水平也被 简化掉了。,功能主义的 AI 理论,从功能主义的观点考察发现：智能系统可以理解为某种符 号逻辑运算系统，它可以计算机为平台，编制聪明程序。,程序库,求解,问题,程序调用,成功？,修改,诊断,拷贝,存入备用,知识,N,Y,功能主义 AI 理论的成就与问题,成就：典型的成就是建筑在知识工程基础上的专家系统， 它们在许多领域都有成功的应用（医疗、咨询、 培训、预测等）,问题：求解问题编程需要知识，而知识主要靠人工获取， 工作量大，而且难以“充分”，使专家系统太专； 符号逻辑求解问题需要逻辑推理，而现有逻辑能力 不够强大，各种逻辑缺乏沟通。,行为主义的 AI 理论,从行为主义的观点考察发现：实现智能系统的最直接的方 法是仿造系统的 “模式-动作” 关系：识别输入模式，产生 相关动作；无需知识表达与推理。,模式识别 动作关联,输入 模式,输出 动作,成果：行 走机器人（仿造“六脚虫”）,现有理论的问题,问题一，结构主义面临“结构复杂性”的困难； 功能主义面临“知识困难性”的困难； 行为主义面临“智能局限性”的问题。,问题二，三者之间不默契，不协调，少沟通； 常有“孰优孰劣”之争。,这种情形表明：现有理论不到位，需要革新。,二，创新奥秘：方法突破,方法论的分析,结构,行为,功能,机制主义,结构、功能、行为都只是从 某一个侧面观察智能，难以完全 触及它的本质；,为了避免复杂问题环境下的新 “盲人摸象”，必须重视“机制主义”。,机制则要贯通智能生成的全 过程，从而能够真正揭示智能生 成的本质。,典型的 “智力生成过程”,感觉器官,神经系统,认知,效应器官,外部世界,决策,神经系统,思维器官,人类智力的信息本质,信息获取,信息传递,信息认知,信息执行,外部世界,信息再生,信息传递,认识论信息,知识,智能策略,狭义智能,本体论信息,认识论信息,智能策略,智能行为,知识创建,知识激活,认识论 信息,知识,智能 策略,认知,决策,智能生成的核心机制： 信息知识智能 “转换”,三，机制主义：破竹之势,相关理论的起始状态,知识论,1948,1943,？,信息论,智能论,1956,1990,已经积累的工作基础,知识理论框架,全信息理论,智能理论与技术,1986,2000,1992,“全信息理论”，见信息科学原理，北邮出版社，1988,“知识理论框架”，中国工程科学，2000，9，p.50-64,“信息-知识-智能转换理论”，中国工程科学，2004，6，p.1-8,“智能理论与技术”，邮电出版社，1992,“全信息理论” 概要,本体论信息：事物关于“自身运动状态及其变化方式” 的自述,认识论信息：主体关于事物运动状态及其变化方式的表述， 包括这些状态/方式的形式、含义和价值。,符号,客体,主体,语法信息,符号序列,序列内容,序列价值,语义信息,语用信息,全信息的表示与计算,全信息的描述参量：,语法信息：符号序列（矢量）的语法结构合法度C 语义信息：符号序列（矢量）的内容逻辑合理度T 语用信息：符号序列（矢量）的效用价值满足度U,全信息的测度：,单纯语法信息测度 I(C,C*;R) 单纯语义信息测度 I(T,T*;R) 单纯语用信息测度 I(U,U*;R) 综合语义信息测度 I(, *;R) 综合语用信息测度 I(, *;R) 全信息,Shannon信息论是“全信息理论”的概率型性语法信息。,“知识论” 概要,知识：主体关于“事物运动状态及其变化规律” 的表述，包括 它们的形式（形态知识）、含义（内容知识）、价值 （效用知识）。,知识创建：由信息提炼。,知识的定量度量：与全信息的度量在形式上具有相似性。,知识生长阶段：经验知识，规范知识，常识知识。,（知识工程、数据挖掘、知识发现是“知识理论”的某些部分）,知识论包含三部分：基础；知识创建；知识激活。,知识激活：在目的引导下生成智能策略。,转换算法（1）：本体论信息认识论信息,本体论信息：事物关于自身“运动状态及其变化方式”的表述 认识论信息：主体关于“事物运动状态及其变化方式”的表述 包括形式（语法信息）、内容（语义信息）和 价值（语用信息）的表述,传感,赋权（义-效）,知识库,本体论信息,认识论信息,转换算法（2）：认识论信息知识,归纳算法,“归纳”算法,“演绎”算法,语法信息,语用信息,目标,形态性知识,效用性知识,内容性知识,知识：主体关于“事物运动状态及其变化规律”的表述，包括 状态/规律的形式（形态性知识）、含义（内容性知识） 和价值（效用性知识）的表述,转换算法（3）：知识智能策略,知识具有三种生长阶段：经验知识，正规知识，常识知识,训练（NN-FS-RS）,演绎（ES）,联想（S-A）,经验知识,规范知识,规范知识,常识知识,验证,普化,信息,智能 策略,智能 策略,智能 策略,信息,信息,机制主义方法与人工智能统一理论：知行学,外部 刺激,经验,知识,常识,执行 系统,智能 行为,感知 系统,NN-FS-RS-DM-KD,ES -KE,Sensor-Motor,验证,普化,信息,智能 策略,知识,知,行,四，三分一统：意义深远,结构主义（人工神经网络）、功能主义（专家系统） 和行为主义（感知-动作）在机制主义框架下实现了统一。,虽然还有许多问题有待进一步深化，但基于机制主义 方法的“知行学”形成了正向合力，将有力地推动智能科学 理论的深入和发展，因而意义重大。,颇有意义的是，人工智能理论的这一进展有可能反过 来推动生物智能理论的深化和发展。,部分成果的初步应用,Internet,信息检索 与抽取,分类索引 与文摘,机器翻译,信息内容 安全守护,面向奥运的 个性化信息服务,应用性研究结果表明