智能科学技术

在第1章中讲到，科学技术的作用是辅人，科学技术所使用的方法是拟人，科学技术的前景是与世界共生。科学技术在经过体质能力的模拟、体力能力的模拟后来到了智力模拟的伟大时代，智能科学技术便是人类智力能力模拟的一门学科［1］。

第二次世界大战结束的半个多世纪以来，传感、控制、通信、计算等领域突飞猛进，取得了长足的进步。信息科学技术的发展呈现出“万事齐备，只待智能”的态势。一方面，传感、控制、通信、计算等科学技术的进步为处于核心前沿和制高点的人工智能科学技术的发展准备了必要的基础。另一方面，也为它们自身的智能化以及整个科学技术和经济社会的智能化孕育了强大的社会需求。事实上，“智能化”已经成为当今世界社会各行各业普遍而强烈的共同呼唤。

智能科学技术是研究智能的本质和研究扩展人类智力能力的原理和方法的科学技术，是一个引领未来的新学科，在2008年11月16日，中国科协成立50周年的新闻发布会上，经过2　000多万公众的网上投票，在10项引领未来的科学技术中智能科学技术占了2项，分别是未来家庭机器人和人工智能技术。由此看出，智能科学技术已经成为前沿的、具有影响力的科学技术。

那么，什么是智能呢？

现代汉语词典对“智能”的解释非常简明:智慧能力。

韦氏大字典的解释是“Capacity for understanding and for other forms of adaptive behavior（理解能力以及各种适应行为的能力）”。

牛津字典的解释则是“Power of seeing，learning，understanding，and knowing（观察、学习、理解和认识的能力）”。

为了科学研究的需要，钟义信教授在《高等人工智能原理》中给出两个不同层次而又互相密切关联的智能概念［7］。

（1）人类智能

总的来说，人类智能就是人类认识世界和优化世界的能力。

具体地说，人类智能是指:人类为了追求不断改善生存发展条件这一永恒目的而凭借已有的先验知识去发现和定义所处环境中需要解决而且可能解决的问题，并预设求解的目标；在获得问题和目标这些信息的基础上，提取必要的专门知识，进而在目标引导下运用信息和专门知识来制定求解策略，并把策略转化成行为，从而解决问题实现目标的能力；以及在解决老问题之后又发现新问题和解决新问题的能力。

需要注意:“目的”是指永恒的战略追求；“目标”是指求解具体问题的具体追求，后者是前者的局部体现。“先验知识”是先前已经具备的综合知识，求解问题所必要的“专门知识”是指直接与问题和目标相关的具体知识，在先验知识不足以支持问题求解的情况下也包括通过学习所获取的新知识。它们是“先验知识”的子集。

（2）人工智能

总的来说，人工智能是人造机器所拥有的智能。

具体来说，人工智能是指:针对人类设计者所给定的问题、领域知识、目标，机器根据这些初始信息去提取求解问题所必要的专门知识，进而在目标引导下运用信息和专门知识制定求解策略，并把策略转化成行为，从而解决问题实现目标的能力。

同样需要注意的是，一般求解问题所需要的专门知识可以从领域知识提取，但在领域知识不足以支持问题求解的情况下，就需要通过学习来提取新的知识。

不难看出，这里给出的两个智能概念与各家词典所做的解释之间不存在矛盾，因为上述人类智能和人工智能的定义显然都需要观察、学习、理解、认识和适应能力的支持。然而这两个定义却更为明确更为深入，更具有科学研究的可操作性:不仅阐明了两类智能概念的内涵和相互关系，而且揭示了生成智能的科学途径，使它们不仅可望，而且可即。这是科学研究所特别期待的。

定义表明，一方面，人类智能和人工智能两者是相通的，表现在两者都要通过获取信息、提取知识和在目标引导下制定策略解决问题。另一方面，它们之间又存在原则的差别:人类具有自身的目的和一定的先验知识，因而在面对具体环境的时候能够自主发现和定义需要解决的问题并预设求解问题的目标，而且人类可以通过获取信息和提取知识创造性地制定策略解决问题；而机器则没有自身固有的目的和知识，因此机器本身不能自主地发现和定义问题以及预设求解目标，它的问题、知识和目标都是人类设计者事先给定的，因而机器只能在人类给定的框架内解决问题，而且，由于人类所给定的“问题—领域知识—目标”不一定充分和合理，因此，机器解决问题的“创造性”也会受到局限。

应当指出，“面对具体环境，根据永恒目的和先验知识来发现和定义问题，并预设求解目标”的能力是人类创造力的首要前提，没有这个前提就谈不上人类智能。这是人类智能特有而机器所没有的能力，而且通常在人类的思维过程中完成，因此，可以称为“隐性智能”；相应地，可以把“获取信息、提取知识、制定策略和解决问题”的能力称为“显性智能”。可见，人类智能同时包含隐性智能和显性智能以及它们之间的交互；人工智能只有显性智能。本书中主要关注人工智能科学技术。

那么，我们应当怎样研究智能科学技术呢？

智能科学技术本身性质所固有的基础性和深刻性、智能科学技术研究工作所特有的复杂性和前沿性、智能科学技术应用所具有的普遍性和广泛性、以及智能科学技术应用可能给社会发展带来的革命性和转型性，这一切就决定了:智能科学技术的研究（包括自然智能的研究和人工智能的研究），决不可以等闲视之。

从科学研究的纵深角度看，由于智能科学技术研究的对象实质是信息（而不是人们所熟悉的物质和能量），是以信息为主导因素的开放复杂系统（而不是人们所熟悉的封闭系统和简单系统），是通过新颖的生成机制所演化的奇妙智能（而不是人们所熟悉的普通信息处理机制和普通的信息能力），深深地触及到了学术研究的科学观和方法论问题，而且都不是传统科学观和方法论所能解释清楚的问题。因此，智能科学技术的研究不应当期望在传统的科学观和方法论框架内就能求得满意的结果，而必须从根本的科学观和方法论的考察做起。

换言之，智能科学技术的研究需要新的科学观和新的方法论。

从科学研究的横断角度看，由于智能科学技术的研究内容既涉及信息科学技术（包括信息理论、知识理论、智能理论、决策理论以及传感技术、通信技术、存储技术、计算技术和控制技术等），又涉及生命科学技术（神经生理科学、特别是脑神经科学），还涉及人类学、社会学、心理学、思维科学、认知科学、哲学等等众多学科，自然地形成了一个以智能科学为核心的学科群。因此，智能科学技术的研究不应当期望仅仅局限在某些个别学科领域内就可以解决问题，而应当在整个学科群的综合视野内探寻智能生成的根本规律。或者说，智能科学技术的研究应当是学科群的研究。

下面简要回顾一下半个多世纪以来人工智能发展的历程，其中各种成功的经验和不成功的教训都发人深省，并且都可以追溯到科学观方法论的根源。