北邮智能科学研究中心

1、知行学：知行学：AI理论的重大创新研究理论的重大创新研究钟义信钟义信智能科学研究中心智能科学研究中心北京邮电大学北京邮电大学目目 录录一，理论现状：鼎足三分一，理论现状：鼎足三分二，创新奥秘：方法突破二，创新奥秘：方法突破三，机制主义：破竹之势三，机制主义：破竹之势四，三分一统：意义深远四，三分一统：意义深远一，理论现状：鼎足三分一，理论现状：鼎足三分传统研究的一般途径传统研究的一般途径结构结构行为行为功能功能结构主义的结构主义的 AI 理论理论从结构主义的观点考察，发现：智能的寓所在大脑皮层，从结构主义的观点考察，发现：智能的寓所在大脑皮层，它由大量非线性它由大

2、量非线性神经元神经元互联而成并行处理的互联而成并行处理的神经网络神经网络。结构主义结构主义 AI 理论的成就与问题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记忆、组合优化问题求解等许多方面获得了成功的 应用。应用。问题：生物神经元和神经网络的结构和功能都很复杂，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。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，智能水平也被简化的神经元和简化的神经网络，智能水平也被 简化掉了。简化掉了。功能

3、主义的功能主义的 AI 理论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，它可以号逻辑运算系统，它可以计算机计算机为平台，编制为平台，编制聪明程序聪明程序。程序库程序库求解求解问题问题程序调用程序调用成功？成功？修改修改诊断诊断拷贝拷贝存入备用存入备用知识知识NY功能主义功能主义 AI 理论的成就与问题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，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、它们在许多领域都有成功的应用（医疗、咨询、 培训、预测等）培训

4、、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，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，而且难以工作量大，而且难以“充分充分”，使专家系统太专；，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。不够强大，各种逻辑缺乏沟通。行为主义的行为主义的 AI 理论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法是仿造系统的 “模式模式-动作动作” 关系关系：识别输入模式，产生：识别输入模式，产生相关动作；无需知识

5、表达与推理。相关动作；无需知识表达与推理。模式识别模式识别动作关联动作关联输入输入模式模式输出输出动作动作成果：行成果：行 走机器人（仿造走机器人（仿造“六脚虫六脚虫”）现有理论的问题现有理论的问题问题一，结构主义面临问题一，结构主义面临“结构复杂性结构复杂性”的困难；的困难； 功能主义面临功能主义面临“知识困难性知识困难性”的困难；的困难； 行为主义面临行为主义面临“智能局限性智能局限性”的问题。的问题。问题二，三者之间不默契，不协调，少沟通；问题二，三者之间不默契，不协调，少沟通； 常有常有“孰优孰劣孰优孰劣”之争。之争。这种情形表明：现有理论不到位，需要革新。这种情形表明：现有理论不到位

6、，需要革新。二，创新奥秘：方法突破二，创新奥秘：方法突破方法论的分析方法论的分析结构结构行为行为功能功能机制主义机制主义 结构、功能、行为都只是从结构、功能、行为都只是从某一个侧面观察智能，难以完全某一个侧面观察智能，难以完全触及它的本质；触及它的本质； 为了避免为了避免复杂问题环境下的新复杂问题环境下的新“盲人摸象盲人摸象”，必须重视，必须重视“机制主义机制主义”。 机制则要贯通智能生成的全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过程，从而能够真正揭示智能生成的本质。成的本质。 典型的典型的 “智力生成过程智力生成过程” 感觉器官感觉器官神经系统神经系统认知认知效应器官效应器官外

7、部世界外部世界决策决策神经系统神经系统思维器官思维器官人类智力的信息本质人类智力的信息本质信息获取信息获取信息传递信息传递信息认知信息认知信息执行信息执行外部世界外部世界信息再生信息再生信息传递信息传递认识论信息认识论信息知识知识智能策略智能策略狭义智能狭义智能本体论信息本体论信息认识论信息认识论信息智能策略智能策略智能行为智能行为知识创建知识创建知识激活知识激活认识论认识论 信息信息知识知识智能智能策略策略认知认知决策决策 智能生成的核心机制：智能生成的核心机制：信息信息知识知识智能智能 “转换转换”三，机制主义：破竹之势三，机制主义：破竹之势相关理论的起始状态相关理论的起始状态知识论知识论

8、19481943？信息论信息论智能论智能论1956 1990已经积累的工作基础已经积累的工作基础知识理论框架知识理论框架全信息理论全信息理论智能理论与技术智能理论与技术198620001992“全信息理论全信息理论”，见，见信息科学原理信息科学原理，北邮出版社，北邮出版社，1988“知识理论框架知识理论框架”，中国工程科学，中国工程科学，2000，9，p.50-64“信息信息-知识知识-智能转换理论智能转换理论”，中国工程科学，中国工程科学，2004，6，p.1-8“智能理论与技术智能理论与技术”，邮电出版社，邮电出版社，1992“全信息理论全信息理论” 概要概要本体论信息：事物关于本体论信息

9、：事物关于“自身运动自身运动状态状态及其及其变化方式变化方式” 的自述的自述认识论信息：主体关于事物运动状态及其变化方式的表述，认识论信息：主体关于事物运动状态及其变化方式的表述， 包括这些状态包括这些状态/方式的方式的形式形式、含义含义和和价值价值。符号符号客体客体主体主体语法信息语法信息符号序列符号序列序列内容序列内容序列价值序列价值语义信息语义信息语用信息语用信息全信息的表示与计算全信息的表示与计算全信息的描述参量：全信息的描述参量：语法信息：语法信息：符号序列（矢量）符号序列（矢量）的语法结构合法度的语法结构合法度C语义信息：语义信息：符号序列（矢量）符号序列（矢量）的内容逻辑合理度的

10、内容逻辑合理度T语用信息：语用信息：符号序列（矢量）符号序列（矢量）的效用价值满足度的效用价值满足度U全信息的测度：全信息的测度：单纯语法信息测度单纯语法信息测度 I(C,C*;R) 单纯语义信息测度单纯语义信息测度 I(T,T*;R)单纯语用信息测度单纯语用信息测度 I(U,U*;R)综合语义信息测度综合语义信息测度 I( , *;R)综合语用信息测度综合语用信息测度 I( , *;R) 全信息全信息Shannon信息论信息论是是“全信息理论全信息理论”的的概率型性语法信息概率型性语法信息。“知识论知识论” 概要概要知识：知识：主体关于主体关于“事物运动事物运动状态状态及其及其变化规律变化规

11、律” 的表述，包括的表述，包括 它们的形式（它们的形式（形态知识形态知识）、含义（）、含义（内容知识内容知识）、价值）、价值 （效用知识效用知识）。）。知识创建：知识创建：由信息提炼。由信息提炼。知识的定量度量：知识的定量度量：与全信息的度量在形式上具有相似性。与全信息的度量在形式上具有相似性。知识生长阶段：知识生长阶段：经验知识，规范知识，常识知识。经验知识，规范知识，常识知识。（知识工程、数据挖掘、知识发现（知识工程、数据挖掘、知识发现是是“知识理论知识理论”的某些部分）的某些部分）知识论包含三部分：基础；知识创建；知识激活。知识论包含三部分：基础；知识创建；知识激活。知识激活：知识激活：

12、在目的引导下生成智能策略。在目的引导下生成智能策略。转换算法（转换算法（1）：本体论信息）：本体论信息认识论信息认识论信息本体论信息：事物关于自身本体论信息：事物关于自身“运动状态及其变化方式运动状态及其变化方式”的表述的表述认识论信息：主体关于认识论信息：主体关于“事物运动状态及其变化方式事物运动状态及其变化方式”的表述的表述 包括形式包括形式（语法信息语法信息）、内容、内容（语义信息语义信息）和和 价值价值（语用信息语用信息）的表述的表述传感传感赋权（义赋权（义-效）效）知识库知识库本体论信息本体论信息认识论信息认识论信息转换算法（转换算法（2）：认识论信息）：认识论信息知识知识归纳算法归

13、纳算法“归纳归纳”算法算法“演绎演绎”算法算法语法信息语法信息语用信息语用信息目标目标形态性知识形态性知识效用性知识效用性知识内容性知识内容性知识知识：主体关于知识：主体关于“事物运动状态及其变化规律事物运动状态及其变化规律”的表述，包括的表述，包括 状态状态/规律的形式规律的形式（形态性知识形态性知识）、含义、含义（内容性知识内容性知识） 和价值和价值（效用性知识效用性知识）的表述的表述转换算法（转换算法（3）：知识）：知识智能策略智能策略知识具有三种生长阶段：经验知识，正规知识，常识知识知识具有三种生长阶段：经验知识，正规知识，常识知识训练（训练（NN-FS-RS）演绎（演绎（ES）联想（

14、联想（S-A）经验知识经验知识规范知识规范知识规范知识规范知识常识知识常识知识验证验证普化普化信息信息智能智能策略策略智能智能策略策略智能智能策略策略信息信息信息信息机制主义方法与人工智能统一机制主义方法与人工智能统一理论：知行学理论：知行学外部外部刺激刺激经验经验知识知识常识常识执行执行系统系统智能智能行为行为感知感知系统系统NN-FS-RS-DM-KD ES -KESensor-Motor验证验证普化普化信息信息智能智能策略策略知识知识知知行行四，三分一统：意义深远四，三分一统：意义深远 结构主义（人工神经网络）、功能主义（专家系统）结构主义（人工神经网络）、功能主义（专家系统）和行为主义

15、（感知和行为主义（感知-动作）在动作）在机制主义机制主义框架下实现了统一。框架下实现了统一。 虽然还有许多问题有待进一步深化，虽然还有许多问题有待进一步深化，但基于机制主义但基于机制主义方法的方法的“知行学知行学”形成了形成了正向合力正向合力，将有力地推动智能科学，将有力地推动智能科学理论的深入和发展，因而意义重大。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颇有意义的是，人工智能理论的这一进展有可能反过来来推动生物智能理论的深化和发展。推动生物智能理论的深化和发展。部分成果的初步应用部分成果的初步应用Internet信息检索信息检索 与抽取与抽取分类索引分类索引 与文摘与文摘机器翻译机器翻译信息内容信息内容安全守护安全守护 面向奥运的面向奥运的个性化信息服务个性化信息服务 应用性研究结果表明，理论有效（远未完善）；但是，应用性研究结果表明，理论有效（远未