人工智能的研究现状及发展趋势

摘要： 自从1956年的Dartmouth学会上提出了人工智能（Artificial Intelligence）一词，人工智能在过去的50多年中取得了巨大的发展。人工智能逐渐形成了以三大派系——符号主义学派、行为主义学派、联结主义学派——为首的局面，每个学派都有其自身独到的见解。文章以独特的视角对人工智能的发展提出了一些见解。

Abstract： Since 1956， when Dartmouth institute put forward the AI （Artificial Intelligence）， Artificial Intelligence in the past 50 years has achieved great development. Artificial Intelligence gradually formed with the three factions-symbol school， behaviorism school， connectionism school-led by the situation， each school has its own unique opinion. Based on the unique angle of view， the paper puts forward some opinions on the development of Artificial Intelligence.

关键词： 人工智能；研究现状；发展趋势；社会力量

Key words： Artificial Intelligence；research status；development tendency；social force

中图分类号：TP18 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）28-0005-03

0 引言

人工智能是自1956 Dartmouth学会后发展起来的新型学科，其有着涉及学科广、需要技术高端、使用范围广等特点。在过去的50多年时间中人工智能经历了学科发展中都会遇到的发展——否定——否定的否定阶段，现在人工智能大致分成了符号主义学派、行为主义学派、联结主义学派三大学派。其各有优势，独树一帜。一直以来重大前沿科学研究都是以国家牵头，等到时机成熟了再转为民用。这样无形中浪费了很多社会中的人才，比如android智能机的问世，当开发商源代码公布后android智能机获得了飞速的发展。这是社会资源集体作用的结果，人工智能能否通过这种方式获得飞速的发展呢，文中给出了问题的答案。

1 人工智能的现状

1.1 人工智能的发展过程 人工智能是由“人工”与“智能”组成。“人工”十分容易理解，也就是我们常说的人类开发研究出来的事物。“智能”则是十分复杂的一个词汇，是指如由意识（Consciousness）、自我（Self）、思维（Mind）（包括无意识的思维（Unconscious_mind））等等组成的有机集合。通常我们所说的人工智能是指人本身的智能。总体来说人工智能（Artificial Intelligence，AI）是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。关于人工智能的传说一直可以追述到埃及，直到电子计算机的问世才使人们真正具备了发展人工智能的基本技术，而直到1956年的Dartmouth学会之后“人工智能”才逐渐地被大家所熟知接受。人工智能作为一门自然科学、社会科学、技术科学交叉的边沿学科，涉及哲学和数学，认知科学，心理学，神经生理学，计算机科学，控制论，不定性论，信息论，社会结构学，仿生学与科学发展观等众多前沿学科。二十世纪七十年代以来被称为世界三大尖端技术之一（空间技术、能源技术、人工智能），也被认为是二十一世纪（基因工程、纳米科学、人工智能）三大尖端技术之一[1]。

人工智能在其过去的50多年时间里，有了长足的发展，但并不是十分顺利。目前人们大致将人工智能的发展划分成了五个阶段：

第一阶段：萌芽期（1956年之前）

自古以来，人类一直在寻找能够提高工作效率、减轻工作强度的工具。只是受限于当时的科学技术水平，人们只能制作一些简单的物品来满足自身的需求。而人类的历史上却因此留下了很多脍炙人口的传说。传说可以追溯到古埃及时期，人们制造出了可以自己转动的大门，自动涌出的圣泉。我国最早的记载是在公元前900多年，出现了能歌能舞的机器人。这一时期出现了各种大家：法国十七世纪的物理学家、数学家B.Pascal、德国十八世纪数学家、哲学家Leibnitz以及二十世纪的图灵、冯·诺伊曼等。他们为人工智能的发展做出了十分重要的贡献。

第二阶段：第一次高潮期（1956年-1966年）

1956年夏季，以麦卡赛、明斯基、罗切斯特和申农等为首的一批有远见卓识的年轻科学家在Dartmouth学会上引发一场历史性事件——人工智能学科的诞生。Dartmouth会议结束后，人工智能进入了一个全新的时代。会议上诞生了几个著名的项目组：Carnegie-RAND协作组、IBM公司工程课题研究组和MIT研究组。在众多科学家的努力下，人工智能取得了喜人的成果：1956年，Newell和Simon等人在定理证明工作中首先取得突破，开启了以计算机程序来模拟人类思维的道路；1960年，McCarthy建立了人工智能程序设计语言LISP。此时出现的大量专家系统直到现在仍然被人使用，人工智能学科在这样的氛围下正在茁壮的成长。

第三阶段：低谷发展期（1967年-八十年代初期）

1967年之后，人工智能在进行进一步的研究发展的时候遇到了很大的阻碍。这一时期没有比上一时期更重要的理论诞生，人们被之前取得的成果冲昏了头脑，低估了人工智能学科的发展难度。一时之间人工智能受到了各种责难，人工智能的发展进入到了瓶颈期。尽管如此，众多的人工智能科学家并没有灰心，在为下一个时期的到来积极的准备着。

第四阶段：第二次高潮期（八十年代中期-九十年代初期）

随着其他学科的发展，第五代计算机的研制成功，人工智能获得了进一步的发展。人工智能开始进入市场，人工智能在市场中的优秀表现使得人们意识到了人工智能的广阔前景。由此人工智能进入到了第二次高潮期，并且进入发展的黄金期。

第五阶段：平稳发展期（九十年代之后）

国际互联网的迅速发展使得人工智能的开发研究由之前的个体人工智能转换为网络环境下的分布式人工智能，之前出现的问题在这一时期得到了极大的解决。Hopfield多层神经网络模型的提出，使人工神经网络研究与应用再度出现了欣欣向荣的景象。人工智能已经渗入到了我们生活的方方面面。

1.2 人工智能的主要学派 人工智能发展的50多年时间里，经历了符号主义学派、行为主义学派和联结主义学派，三大学派各有特点，各自从不同的角度研究人工智能，为人工智能的发展做出了卓越的贡献，在人工智能的发展史上留下了浓重的一笔。

1.2.1 符号主义学派 符号主义学派，又称为逻辑主义、计算机学派或心理学派。符号主义学派理论基础是物理符号系统假设和有限合理性原理，他们认为人类的认知基元是符号，认知的过程是对符号的计算与推理的过程。人与计算机均可以看做物理符号系统，因此人们可以使用计算机来模拟人的行为。符号主义学派认为人的认知基元可以通过计算机上的数学逻辑方法表示，然后通过计算机自身的逻辑运算方法模拟人类所具备的认知系统的机能和功能，进而实现人工智能[2]。

符号主义学派无视了认知基元的本质，对于所有的认知基元均使用数学逻辑方法表示。符号主义学派重点研究认知基元的逻辑表示以及计算机的推理技术，早期的众多人工智能的研究都是在这一思想的推动下进行的。符号主义学派在归结推理、翻译、数学问题证明以及专家系统和知识工程做出了十分巨大的贡献，为后期的人工智能研究打下了基础。专家系统的出现更是将人工智能的研究推上了一个顶峰，其在矿业探究、医疗诊查、教育推广、工业设计的应用带来了巨大的社会效益。

1.2.2 行为主义学派 行为主义又被称作进化主义或控制论学派。行为主义学派认为智能取决于感知和行动，不需要像符号主义学派的逻辑知识以及推理。行为主义学派认为人的本质能力是行为能力、感知能力和维持生命及自我繁殖的能力，智能行为是人与现实世界环境的交互作用体现出来的。人工智能应像人类智能一样通过逐步进化而实现，而与知识的表示和知识的推理无关[3]。行为主义学派的与传统人工智能截然不同的观点吸引了众多的科学家，虽然到现在还没有独立完善的知识理论系统，但其在人工智能领域的独树一帜还是奠定了其霸主地位。该学派重点研究人类的控制行为，目前已有的机器昆虫已经证明了行为主义学派的理论正确性。虽然大部分人认为机器昆虫不能导致高级行为，但是行为主义学派的崛起标志着控制论在人工智能领域有着独树一帜的作用。

1.2.3 联结主义学派 联结主义学派是近年来最热门的一个学派，又被成为仿生学派或心理学派，建立于网络联结基础之上模仿人类大脑的结构和工作模式。联结主义学派主要研究能够进行非程序的，可适应环境变化的，类似人类大脑风格的信息处理方法的本质和能力，是基于神经网络及网络间的连接机制和学习算法的人工智能学派。持这种观点的学者认为，认知的基本元素不是符号是神经细胞（神经元），认知过程是大量神经元的联接，而大脑是一切智能活动的基础，因而从大脑神经元及其连接机制出发进行研究，搞清楚大脑的结构以及它进行信息处理的过程和机理，就有望揭示人类智能的奥秘，从而真正实现人类智能在机器上的模拟。[4]

联结主义学派通过模拟人类神经网络模仿人类的认知行为，由此进行人工智能的学习记忆、模式识别。联结主义学派构建了大量的神经网络模型，方便在不同的情景模式下选择相应的模型，进而快速的得出答案。联结主义学派采用分布式存储数据，对数据进行并行处理，这样使得人工智能在处理问题的时候的速度有了明显的提升，由此联结主义学派在人工智能领域中受到大家的一致热捧。

三大学派在人工智能的发展史上有着举足轻重的作用，每一个学派的兴起都代表人工智能的一个新高峰。三大学派各有优缺点，在人工智能领域三者相辅相成，人工智能学科在三大学派的带领下正在茁壮成长。

2 对人工智能主要理论学派的评述

在过去的50多年时间中，人工智能获得了巨大的发展，基本实现了从无到有的过程，构建了基本完善的理论知识体系，构建了各种模型，形成各种技术方法，但是人工智能的发展依然任重道远，前景依然不容乐观。三大主义学派有着自身独到的优点，同时也有着各自的缺点，符号主义学派将人的认知基元符号用数学逻辑表示，通过计算机逻辑处理系统分析得出结果，但是在面对没有明确结果的非确定问题时经常不能得出令人满意的答案，它对信息要求十分精确完整，现实生活中的很多问题都不能满足条件，因此符号主义学派的发展受到了一定的限制。行为主义学派认为智能取决于感知与行动，但是缺乏足够的理论知识支撑学派观点，而且缺乏足够的成果表明理论的正确性。学派认为人工智能与知识的表达和知识推理无关，与人类认知的发展是不相符的。联结主义学派采用仿生学的方法，模拟人脑的神经网络，通过类似人脑的结构和运行机制模仿人类智能。这一观点十分有吸引力，在提出之后马上就有大量的支持者，但是人脑神经系统的复杂性远远超出人们的预知，现阶段人们对人脑的构造以及运行机制还没有深入的理解，在此基础上想模拟出人脑的神经系统显然是有些不不切实际。联结主义学派的发展更多的受制于对人脑结构和运行机制的研究，因此其发展相对缓慢。综上，三大学派固然有着自身的优势，各自的成果，但是其同样有着明显的局限性，人工智能要想进一步发展必须要对现有的发展方式进行创新。

另一方面，人工智能在经历了两次高潮期后再次回落到了平稳发展时期，社会公众对人工智能的热度有了明显的降温。人工智能的研究再次变成了国家以及一些超级公司的工作，拥有的资源有了大幅度的缩水，研究的进度也受到干扰。在此状态下没有重大的技术创新，人工智能恐怕很难再有重大的突破。

3 对人工智能发展的评述

3.1 对人工智能涵义的认识 同样的词汇在不同时期的有着不同的解释，人工智能也不例外，大家都认可的人工智能是指在人类制造的机器工具上实现人类智能，即实现人类的认知能力、行为能力以及解决问题的能力。人类智能有着一个明确的特点，在面对未知问题时，人类智能能够得出自身想要的答案，也就是消除答案的不确定性。符号主义学派的逻辑解决方式、行为主义学派模拟人的行为能力、联结主义学派的神经网络，三大主义学派各自以自身的方式实现了对问题消除或减弱不确定性。可见减弱甚至消除问题的不确定性也将是人工智能的一个研究方向。

3.2 人工智能研究模式的发展 目前人工智能领域中，符号主义学派通过数学逻辑表示人类的认知基元，对数学逻辑经过解读分析，得到答案，进而实现智能。该学派重点运用还原思想，将人类的认知基元全部使用数学逻辑表示。行为主义学派认为人工智能取决于感知和行动，不需要学习知识与知识推理，是一步步，由低级到高级慢慢进化的。联结主义学派是通过人工神经网络的形式模仿人类智能，理论上讲该方法是最符合人类智能的运行方式的。而在一系统中，最重要的是系统的运行机制，如何将接受到的信息转化为我们的知识并通过表述、行为展示出来，在了解了人类智能的运行机制之后，人工智能将会更加符合人们的需求。

3.3 人工智能研究方法的发展 人工智能的目的是消除答案的不确定性，然后做出相应的反应。在消除答案不确定性的时候便有了各种方法，其中有一种便是突出解决问题的目标，在有明确目标的前提下会削弱干扰问题解决的条件，提高人工智能解决问题的效率。明确问题的目标便需要引入目标函数，在动态目标函数的引导下会减弱答案的不确定性。而在已有的人工智能基础上设立人工智能模型，通过人工智能自身的计算结果结合目前的研究成果去优化目前的人工智能系统，则会提升人工智能的发展速度。

3.4 人工智能时期的发展 人工智能自发展到现在已经经历了五个时期，在两次高潮期中人工智能均获得了迅速的发展。然而现在人工智能的发展步入到了缓慢发展时期，如何将人工智能的发展缓慢时期加速度过同样是十分严肃的问题，传统说来需要重大的科学进步。我们往往认为人工智能属于顶端科技只能由国家和超级公司研究，却忽略了社会所拥有的重大的力量。小小的android智能手机在问世的短短时间内变改变了之前的市场格局，其中固然有着android智能手机的特点，但是我想他的市场策略同样给与了莫大的助力。人工智能应该向android一样，适当的开放出来一部分根基，放开其研究门槛，甚至鼓励民间研究。量变引发质变，当有足够专家在研究人工智能时，人工智能的研究会加快的。而且民间的研究成果也会作为经验反作用于人工智能的进一步研究，实现科学与社会的双赢。

4 结论

人工智能是人们长久以来的梦想，同时也是一门很有挑战性的学科。像所有的学科一样，人工智能会经历各种各样的挫折，但是，只要我们有信心、有毅力，我们相信人工智能终将会成为现实，融入到我们生活的方方面面，为我们的生活带来极大的改变。

参考文献：

[1]朱祝武.人工智能发展综述[J].中国西部科技，2011，10（17）：8-10.

[2]陈庆霞.人工智能研究纲领的发展历程和前景[J].科技信息，2008，20（33）：49，234.

[3]肖斌.对人工智能发展新方向的思考[J].信息技术，2009，37（12）：166-169.

[4]韦淋元.人工智能发展的困境和出路[D].广西师范大学，2009：1-35.