人工智能的历史现状前景

人工智能的历史、现状、前景

狭义人工智能、广义人工智能、智能科学技术

涂序彦TuXuyanChineseAssociationforArtificialIntelligence

中国人工智能学会SchoolofInformationEngineering,UniversityofScienceandTechnologyBeijing北京科技大学信息工程学院1

目录

引言1.人工智能的历史：狭义人工智能—功能学派、结构学派、行为学派2.人工智能的现状：广义人工智能—多学派、多层次、多智体人工智能

3.人工智能的前景：智能科学技术—自然智能、人工智能、集成智能、协同智能

结论主要参考文献1/11/20232引言

*什么是“计算机科学技术”的前沿？“人工智能”是“计算机科学技术”的前沿！*什么是“人工智能”？“人工智能”是“自然智能”（特别是“人的智能”）的模拟、延伸或扩展。“人工智能”研究：“机器智能”与“智能机器”.

*“人工智能”与“计算机”的关系如何？“计算机”——宝刀、宝剑“人工智能”——高明的、灵巧的刀法、剑法

1/11/2023200631．人工智能的历史：狭义人工智能

1.1人工智能的历史背景国内：指南车的定向“机关人”，司辰、击鼓、报时的“机关人”，会跳舞的“人形舞姬”，能捕鼠的木制“钟馗”，会化缘的“木僧人”，等等.国际：英国科学家图灵于1936年提出“理论计算机”模型，被称之为“图灵机”(TuringMachine)，创立了“自动机理论”。1950年，图灵发表了著名论文《计算机能思维吗？》，明确地提出了“机器能思维”的观点。1943年，美国科学家麦卡洛克（W.S.McCulloch）、匹茨（W.H.Pitts）研制出世界上第一个人工神经细胞模型，被称之为“MP模型”。从仿生学观点，以结构模拟方法，探讨人工智能的途径。1948年，美国科学家维纳等创立了“控制论”（Cybernetics）,研究动物与机器中的控制和通讯的共同规律，在生物科学与工程技术之间架起了学术桥梁，开拓了从行为模拟观点研究人工智能的园地。1/11/2023200641．人工智能的历史：狭义人工智能1.1人工智能的历史背景1956年夏季，在美国达特摩斯（Dartmouth）大学，由麦卡赛（J.McCarthy）、明斯基（M.L.Minsky），香农等发起，由西蒙（H.A.Simon）、塞缪尔（A.L.Samuel）、纽厄尔（A.Newell）等参加，举行了关于“如何用机器模拟人的智能”的学术研讨会，第一次正式采用“人工智能”（ArtificialIntelligence）的术语。这次具有历史意义的、为期两个月之久的学术会议，标志着“人工智能”新学科的诞生。1969年，国际人工智能联合会（InternationalJointconferenceonArtificialIntelligence）成立，简称IJCAI。1970年，IJCAI主办的会刊<人工智能>创刊。

1981年，中国人工智能学会（ChineseAssociationofArtificialIntelligence)成立，简称CAAI。1/11/2023200651．人工智能的历史：狭义人工智能1.2启发程序→专家系统（功能学派）启发程序(Heuristicprogram）:国际第一个启发程序是“逻辑理论机”(LogicTheroyMachine)，简称为“LT”。1956年由美国纽厄尔、西蒙、肖合作研制，证明38条定理。1960年，华裔美国逻辑学家王浩提出了命题逻辑的机器定理证明的新算法，用计算机证明了集合论的300多条定理。1965年，罗滨逊提出了“消解原理”，简化了判定步骤，推动了基于谓词逻辑的机器定理证明的进展。1977年，我国人工智能学家吴文俊提出了初等几何判定问题的机器定理证明方法，并推广到初等微分几何、非欧几何领域，被称为“吴氏方法”。专家系统(ExpertSystem)：国际第一个化学分析专家系统DENDRAL1968年由美国人工智能学家费根鲍姆1968年等研制成功，可用于化学分析。医疗专家系统MYCIN由斯坦福大学肖特利夫等，1976年研制成，可用于血液感染病的诊断、治疗和咨询。地质勘探专家系统（PROSPECTOR），1981年由斯坦福研究所（SRI）杜达等研制，成功应用于地质勘测数据分析，探查矿床的类型、蕴藏量、分布。我国第一个专家系统“中医关幼波肝炎诊断治疗程序”，由中国科学院自动化研究所涂序彦、郭荣江等与北京市中医院合作，1977年研制成功，应用于肝炎门诊，这也国际第一个中医专家系统。1/11/2023200661．人工智能的历史：狭义人工智能1.3人工神经细胞→人工神经网络（结构学派）人工神经细胞(ArtificialNeuralCell）

1943年，麦卡洛克、匹茨研制的“MP”模型，是人工神经细胞模型的奠基性成果，是从脑细胞结构原型,探讨人工智能的开创性工作。人工神经网络”(ArtificialNeuralNetwork)：1957年罗森勃拉特等研制“感知机”，1969年，明斯基出版了专著：Perceptron1982年，荷普菲尔德提出Hopfield型的网络，成功地求解了计算复杂度为NP完全的“旅行商”问题1986年，鲁姆哈特等研制出新一代的多层感知机，称之为“反向传播神经网络（Back-Bropagation)，简称“BP”网络1987年，首届国际人工神经网络学术大会在美国的圣迭戈举行，成立了“国际神经网络协会”（InternationalNeuralNetworkSociety）简称INNS。1980年，涂序彦、郭荣江等出版《生物控制论》，研究人工神经网络和神经控制论。1991年，首届中国人工神经网络学术大会在北京举行。1/11/2023200671．人工智能的历史：狭义人工智能1.4控制论动物→智能机器人（行为学派）控制论动物(CyberneticAnimal）

1952年，信息论创始人香农研制的机器老鼠，模拟老鼠在“迷宫”中寻找通路的反射行为和学习功能，称为“香农老鼠”，是第一个著名的控制论动物。是“自学习机器”先驱。智能机器人(IntelligentRobot)：1968年，麦卡锡（J.McCarthy）等研究了智能机器人的视觉和听觉，利用斯坦福大学的“手一眼”机器人进行了实验，可根据红、黄、绿、白四种颜色，将积木进行分类识别，装卸、堆放。1991年，在国际人工智能联合会（IJCAI），麻省理工学院的布鲁克斯表演了新型智能机器人，能在未知的动态环境中漫游。1977年，中国科学院自动化研究所在国内率先开展了“智能控制”理论方法和技术的研究；80年代，我国高等院校和研究机构在智能机器人的研究开发方面，取得了丰硕的成果。1/11/2023200681．人工智能的历史：狭义人工智能1.5人工智能的学派分支

人工神经网络启发程序人工神经细胞功能学派行为学派人工智能结构学派控制论动物专家系统智能机器人

图l,人工智能的学派与进展

（连接主义）（符号主义）（行为主义）1/11/2023200692.人工智能的现状：广义人工智能2.1“广义人工智能”的概念涵义

“人工智能”学科已从学派分歧的、不同层次的、传统的“狭义人工智能”，走向多学派兼容、多层次结合、多智体协同的、现代的“广义人工智能”。“广义人工智能”GAI的涵义如下：

GAI=MSAI+MLAI+MAAI

MSAI--

多学派人工智能兼容功能学派、结构学派、行为学派的人工智能MLAI--

多层次人工智能思维层、感知层、行为层结合的人工智能MAAI--多智体人工智能

基于“多智体”(Multi-Agent)的、网络的、群体的、分布式人工智能1/11/20232006102.人工智能的现状：广义人工智能2.2“广义人工智能”的学科体体系GAIMSAIDAIMLAIMIIMBMTMPMMBMTMPPRESMGRMABIR研究对象学科内容学科分支CVTPICIIANIMNLUKENLGISIC‘INMAAI图2广广义人工智智能GAI学科体系系12/31/20222006112.2“广义人工智能”的学科体体系MSAI多学派人工工智能,MLAI多层次人工工智能，MAAI多智体人工工智能。MI---机机器智能MP—机器感知,MT—机器思维,MB—机器行为IM---智能机器PM—感知机器,TM—思维机器,BM—行为机器MP—机器感知CV—计算机视觉觉,PR—模式识别,NLU—自然语言理理解MT—机器思维ES—专家系统,KE—知识工程,TP—定理证明MB—机器行为MG—机器博奕,IC—智能控制,NLG—自然语言生生成PM—感知机器II—智能仪表,RM—识别机器,IS—工程感觉装装置TM—思维机器，AN—人工神经网网络,ICM—智能计算机机,AB—人工脑BM—行为机器IR—智能能机器人,IMM—智能操作机机,ICM—智能控制器器12/31/20222006122.3“广义义人工工智智能能”的的理理论论基基础础12/31/20222006132.3“广义义人工工智智能能”的的理理论论基基础础广义义人工工智智能能的理理论论基基础础是是广义义智智能能信信息息系系统统论论包括括：1，，广义义智能能论论包括括:智能能普存存论论、、智能能层次次论论、、智能能进化化论论，研研究究广广义义智智能能的的普普存存性性、、层层次次性性、、进进化化性性的的理理论论和和方方法法，，是是广广义义人人工工智智能能研研究究和和开开发发的的前前提提条条件件。。2，，智智能能信息息论论包括括:感知知信息息论论、、思维维信息息论论、、行为为信息息论论，研究究感感知知、、思思维维、、行行为为活活动动过过程程，，如如，，文文字字、、图图象象、、声声音音、、语语言言等等多多媒媒体体信信息息的的感感知知，，联联想想、、学学习习、、推推理理等等思思维维过过程程，，说说话话、、行行走走、、运运动动、、操操作作过过程程，，广广义义信信息息获获取取、、存存储储、、传传递递、、变变换换、、处处理理的的理理论论和和方方法法。。3，，智智能能系统统论论包括括:感知知系统统论论、、思维维系统统论论、、行为为系统统论论，研究究感感知知系系统统、、思思维维系系统统、、行行为为系系统统的的建建模模、、分分析析和和设设计计的的理理论论和和方方法法。。如如，，视视觉觉、、听听觉觉、、嗅嗅觉觉、、触触觉觉系系统统及及多多感感知知系系统统的的多多媒媒体体信信息息融融合合及及情情景景协协同同；；逻逻辑辑思思维维、、形形象象思思维维、、创创新新思思维维及及群群体体思思维维系系统统的的协协同同解解题题与与智智能能集集成成；；机机器器人人的的行行动动规规划划、、运运动动控控制制，，语语言言生生成成系系统统及及其其相相互互配配合合与与协协调调控控制制。。12/31/20222006142.4广义人工智智能的科学学方法法1，多学科科协同同广义人工智智能是跨学学科的的综合合性边边缘学学科，，需要要采取取信息息科学学、系统科科学、、思维维科学学、生生物科科学、行为科科学等等多学科科协同同的科学学方法法。2，多途径径结合合广义人工智智能是对广义自然智智能的模拟拟、延延伸和和扩展展，需需要采采取功功能模模拟、、结构构模拟拟、行行为模模拟等等定性性研究究与定定量分分析，，综合合集成成的多途径径结合合的科学学方法法。3，多学派派兼容容广义人工智智能的研究究开发发，应应当也也需要要采取取符号号主义义，联联结主主义，，行为为主义义等多学派派兼容容的科学学方法法。12/31/20222006153.人工智智能的前景：智能科学技技术3.1智能科学技技术的概念念涵义义“智能科学技技术”协同同地、、综合合地研究““自然然智能能”、、“人人工智智能””，开开发人人机““集成成智能能”、、群体体“协协同智智能””的理理论方方法和和实现现技术术，有助于于生物物科学学技术术与工工程科科学技技术的的相互互渗透透、交交流合合作，，推动动信息息科学学技术术、系系统科科学技技术、、计算算机科科学技技术、、自动动化科科学技技术的的新发发展。。“智能科学技术术”研究开开发具有有重大的的科学意意义和广广泛的应应用价值值，如：：1，为研究究“人工智能”提供新新思想，，新启迪迪；2，为研究究“自然智能”提供新新模型，，新方法法；3，为研究究开发人人机“集成智能”提供新新方法，，新技术术；4，研究开开发群体体“协同智能”提供供新理论论，新方方法12/31/20222006163.2智能科学技术术的学科体体系智能科学技术IST=IS+IT广义智能GI={NI,AI,II,CI}自然智能科学技术NIST=NIS+NIT人工智能科学技术AIST=AIS+AIT集成智能科学技术IIST=IIS+IIT协同智能科学技术CIST=CIS+CIT12/31/20222006173.3智能科学技术术的理论基基础“智能科学学技术”(IntelligenceScience&Technology),简称称IST.其学学科包括括：智能科学学IS、智能技术术IT两个个层次.“广义智能能学”（GeneralizedIntelligenics））提出和和研究之之目的在在于:为为“智能科学学技术”的发展展提供宽宽广的理理论基础础。“广义智能能学”对自然智能能与人工智能能进行协同同研究：：探讨自然智能能与人工智能能的共性及及其转化化规律；；研究“人的智能能”与“人工智能能”相互结结合的人人机“集成智能能”；开发“个体智能能”群体协调涌现现的““协同智能能”.12/31/20222006183.4““广义智能能学”的基本本概念：“广义智能能学”的基本本概念是是“广义智能能观”，其主要观观点如下下：“智能””富于““内涵””：智慧慧＋能力力，理智智＋才能能“智能””基于““信息””：信息息→知识→智能“智能””源于““混沌””：混沌沌→（自组织织）→智能“智能””寓于““系统””：智能能是系统统的功能能“智能””善于““协调””：人－人协协调，人人－机协协调，机机－机协协调“智能””需于““进化””：智能能需要与与时俱进进“智能””待于““开拓””：低智智→高智，弱弱智→强智，无无智→有智“智能””度于““相对””：智能具有有相对性性，智商商测试，，图灵测测试“智能””伴于““情感””：人的的行为受受理智、、情感双双重控制制。12/31/20222006193.5“广义智能学””的研究对象“广义智能””是“自然智智能”、“人人工智能”、、“集成智能能”、“协协同智能”的的概括，可表表示为四元组组集合，如式式（1）所示示：Informula(1):GI--GeneralizedIntelligence(广广义智能)NI--NaturalIntelligence(自然智能)AI--ArtificialIntelligence(人工工智能)II--IntegratedIntelligence(集集成智能)CI--CooperativeIntelligence(协同同智能)GI={NI,AI,II,CI}(1)12/31/20222006203.5“广义智能学””的研究对象（1）自然智智能包括：人的智智能、其它生生物智能。（2）人工智智能如：计算机智智能、机器人人智能等。（3）集成智智能指“自然智能”与“人工智能”通过协调配配合所集成的的智能，主要要是“人的智能”与“机器智能”协调配合而而形成的人机机系统的“集成智能”，如式（4）所示：HI+MI→→II（（4）在式（4）中中：HI—人的智能（HumanIntelligence）MI—机器智能（MachineIntelligence）例如：计算机机、控制器、、机器人的的智能等II—集成智能（IntegratedIntelligence）例如，人机和和谐的智能CAD系统，，人机协调的的智能驾驶系系统等。12/31/20222006213.5“广义智能学””的研究对象（4）协同智智能“协同智能””，指“个体体智能”相互互协调所涌现现的群体智能能，即由智能能个体所组成成的群体的协协同智能，如如式（5）所所示：PiI+PjI→→CI（（5））在式（5）中中：PiI，PjI—个体智能（PersonalIntelligence）,i,j,=1,2,…nCI—协同智能（CooperativeIntelligence））例如，国际体体育团体竞标标赛中的篮球球队、排球队队、足球队的的人群协同智智能；蚁群、、蜂群、鸟群群的协同智能能；计算机网网络的分布式式协同人工12/31/20222006223.3“广义智能学学”的学科体系根据“广义义智能学””的研究对对象，“广广义智能学学”的学科科体系，如如图3所示示:广义智能自然智能集成智能人工智能广义智能学演绎+归纳宏观+微观定性+定量类比+联想分析+综合黑箱+白箱研究对象协同智能智能普存论智能层次论智能系统论智能协调论智能信息论智能生成论智能进化论智能测度论智能开拓论基本内容研究方法图3“广义智能学”的学科体系12/31/20222006233.3““广义义智智能能学学”的的学科科体体系系（1））自自然然智智能能学学“自自然然智智能能学学””（（NaturalIntelligenics））在在心心理理学学、、生生理理学学、、行行为为学学、、社社会会学学与与生生物物控控制制论论、、生生物物信信息息学学等等学学科科基基础础上上,研研究究““人人的的智智能能””及及其其他他““生生物物智智能能””的的““个个体体智智能能””、、““群群体体智智能能””的的基基本本概概念念和和特特性性，，存存在在性性、、层层次次性性、、相相对对性性,产产生生形形成成、、协协调调协协同同、、进进化化开开拓拓、、评评价价测测度度、、信信息息处处理理、、系系统统构构成成的的机机制制和和理理论论。。（2））人人工工智智能能学学“人人工工智智能能学学””（（ArtificialIntelligenics））在在““广广义义智智能能信信息息系系统统论论””、、““全全信信息息””、、““泛泛逻逻辑辑””、、““可可拓拓学学””的的基基础础上上，，研研究究兼兼容容：：““功功能能派派人人工工智智能能””，，““结结构构派派人人工工智智能能””，，““行行为为派派人人工工智智能能””，，包包括括：：机机器器智智能能与与智智能能机机器器二二方方面面，，思思维维、、感感知知、、行行为为三三层层次次的的““广广义义人人工工智智能能””的的基基本本概概念念和和特特性性，，分分析析设设计计、、协协调调协协同同、、进进化化开开拓拓、、评评价价测测度度、、信信息息处处理理、、系系统统构构成成、、管管理理控控制制的的理理论论和和方方法法。。（3））集集成成智智能能学学“集集成成智智能能学学””（（IntegratedIntelligenics））在在““协协调调学学””、、““工工程程心心理理学学””、、““人人机机系系统统””的的基基础础上上，，研研究究““自自然然智智能能””与与““人人工工智智能能””，，主主要要是是““人人的的智智能能””与与““机机器器智智能能””如如何何协协调调配配合合、、取取长长补补短短、、合合理理分分工工、、智智能能结结合合，，形形成成““集集成成智智能能””、、构构成成人人机机和和谐谐““集集成成智智能能””系系统统的的基基本本理理论论和和方方法法。。（4））协协同同智智能能学学“协协同同智智能能学学””（（CooperativeIntelligenics））在在““协协调调学学””、、““大大系系统统控控制制论论””、、““分分布布人人工工智智能能””、、““社社会会学学””的的基基础础上上，，研研究究““智智能能个个体体””如如何何相相互互协协调调、、友友好好协协商商、、分分工工协协作作，，组组成成““智智能能群群体体””，，““个个体体智智能能””相相互互协协调调，，涌涌现现群群体体““协协同同智智能能””、、组组成成分分布布式式网网络络群群体体““协协同同智智能能””系系统统的的基基本本理理论论和和方方法法。。12/31/20222006243.4““广义义智智能能学学”的的基本本内内容容1,““智智能能普普存存论论””研研究究：：生物物智智能能的的存存在在模模式式与与特特性性机器器智智能能的的存存在在模模式式与与特特性性生物物智智能能与与机机器器智智能能的的共共性性与与差差异异2,““智智能能层层次次论论””研研究究：：思维维层层、、感感知知层层、、行行为为层层智智能能活活动动的的模模式式与与特特征征；；多多层层智智能能的的相相互互关关系系与与协协调调作作用用；；同同层层智智能能活活动动（如如：：逻逻辑辑思思维维、、形形象象思思维维、、创创新新思思维维））的的相相互互关关系系与与协协调调作作用用。。3，“智能系系统论”研究究：群体智能与个个体智能的相相互关系;个体智能的协协调方法与协协调特性;群体智能的组组织结构与分分布特性12/31/20222006253.4“广义智能学”的基本内容(4)智能能信息论“智能信息论论”（IntelligenceInformationTheory），，简称IIT。研究“广广义信息”，，即“全信息息”（包括：：语法信息、、语义信息、、语用信息））的理论和方方法。“广义义智能”意味味着“全信息息”的获取、、处理、利用用的理智和才才能，研究基基于“全信息息”的智能信信息论。“智智能”基于““信息”“知知识”，基基于信息和知知识的获取、、变换、传输输、处理、加加工及利用过过程，思维层层智能基于信信息和知识的的处理与加工工，感知层智智能基于信息息和知识的获获取、变换、、传输，行为为层智能基于于信息和知识识的传输及利利用。(5)智能能协调论“智能协调论论”（IntelligenceCoordinationTheory））,简称ICT。在““协调学”、、“大系统控控制论”的基基础上，研究究：“人的智智能”与“机机器智能”如如何协调配合合、取长补短短、合理分工工、智能结合合，形成人人机“集成智智能”；“个个体智能”如如何相互协协调、友好协协商、分工协协作，涌现出出群体“协同同智能”的理理论和方法；；研究多学派派智能、多层层次智能的协协调理论和方方法，是“集集成智能学””与“协同智智能学”的理理论基础。另另一方面，““智能协调论论”，还研究究如何应用““人的智能””和“人工智智能”，实现现“人机协调调”、“群体体协调”；避避免“人机失失调”、“群群体失调”的的理论和方法法。(6)智能能生成论“智能生成论论”（IntelligenceGenerationTheory），简简称IGT。。研究“智智能”的起源源、产生、形形成的理论和和方法。如：：自然智能，，包括：人的的智能及其它它生物智能的的起源、产生生、形成的机机制和理论；；人工智能，，包括：计算算机智能及其其它机器智能能的产生、形形成的理论和和方法；人机机集成智能、、群体协同智智能的产生、、形成的理论论和方法。研研究如何将自自然智能的生生成机制引用用于开发人工工智能，如何何用人工智能能系统模拟、、仿真自然智智能的生成机机理，研究““信息—知识识—智能”演演化理论。12/31/2022200626(7)智能能进化论“智能进化论论”（IntelligenceEvolutionTheory），简称称IET。研研究：自然然智能，特别别是人的智能能，包括：““先天智能””，基于遗传传、变异的自自然进化的机机制；“后天天智能”基于于学习，训练练的进化理论论和方法；将将自然智能进进化的机制借借鉴于研究人人工智能的人人工进化理论论和方法，开开发自进化的的人工智能系系统，研究人人机集成智能能、群体协同同智能的协同同进化理论与与方法，开发发协同进化的的人机集成智智能系统、群群体协同智能能系统、分布布式网络智能能系统。另一一方面，将人人工智能理论论、方法用于于研究人的智智能进化机制制，开发智能能教学系统与与协同智能教教学系统。(8)智能能测度论“智能测度论论”（IntelligenceMeasurementTheory），，简称IMT。在“人的的智能”的““智商测试””理论和方法法、“人工智智能”的“图图灵测试”理理论和方法的的基础上，进进一步研究智智能的相对性性、可测性性，开发适用用于多层次、、多类型、多多方面“广义义智能”，包包括：自然智智能、人工智智能、协同智智能与集成智智能的测度理理论与测试方方法。为广义义智能系统的的多种智能特特性的测试与与智能水平的的评估，提供供科学的测度度理论与定量量化的测试方方法。(9)智能能开拓论“智能开拓论论”（IntelligenceOpeningTheory））简称IOT。在“可拓拓学”、“创创新论”、““混沌论”、、“突变论””等基础上，，研究“广义义智能”如何何开拓、创新新的理论和方方法，一方面面，研究“灵灵感”与“顿顿悟”等创新新思维智能如如何产生的机机制与开拓的的理论和方法法，另一方面面，研究如何何从“无智””开拓为“有有智”，从““低智”开拓拓为“高智””，从“弱智智”开拓为““强智”的智智能开拓理论论和方法。因此，“广义义智能学”是是协同研究自自然智能与人人工智能、集集成智能和协协同智能的，，包括：智能能普存论、智智能层次论、、智能系统论论、智能信息息论、智能协协调论、智能能生成论、智智能进化论、、智能测度论论、智能开拓拓论的基础理理论学科。3.4“广义智能学”的基本内容12/31/20222006273.5““广义智智能学