人工智能研究领域及其社会影响

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人工智能研究领域及其社会影响     [提要] 社会发展的历史就是技术进步的历史。社会发展为人工智能提供了良好的外部环境,同时人工智能促进社会发展。本文在介绍人工智能基本含义的基础上,概述人工智能的研究和应用领域,并且从不同的角度阐述人工智能的发展对于社会的深刻影响。 关键词:人工智能;研究领域;社会影响;专家系统 中图分类号:F4 文献
    标识码:A
    收录日期:2012年8月6日
    随着网络技术和通讯技术的发展,人工智能以它强大的渗透力走进了社会生活的各个领域,极大地改变了社会面貌,深刻地改变了人们的思想和行为。探讨人工智能对人类进步的影响,对促进人工智能发展和对人类的进步有着重要意义。
    一、人工智能的含义
    人工智能也称机器智能,它是计算机科学、控制论、信息论、神经生理学、心理学、语言学等多种学科互相渗透而发展起来的一门综合性学科。从计算机应用系统的角度出发,人工智能是研究如何制造出智能机器或智能系统来模拟人类智能活动的能力,以延伸人类智能的科学。
    人工智能领域的研究是从1956年正式开始的。这一年,在达特茅斯大学召开的会议上正式使用了“人工智能”(AI)这个术语。随后的几十年中,人们从问题求解、逻辑推理与定理证明、自然语音理解、博弈、自动程序设计、专家系统、学习以及机器人学等多个角度展开了研究,已经建立了一些具有不同程度人工智能的计算机系统。例如,能够求解微分方程、设计分析集成电路、合成人类自然语音,进行情报检索,提供语音识别、手写体识别的多模式接口,应用于疾病诊断的专家系统以及控制太空飞行器和水下机器人更加贴近我们的生活。我们熟知的IBM的“深蓝”在棋盘上击败了国际象棋大师卡斯帕罗夫就是比较突出的例子。
    当然,人工智能的发展也并不是一帆风顺的,也曾因计算机计算能力的限制无法模仿人脑的思考以及与实际需求的差距过远而走入低谷。但是,随着硬件和软件的发展,计算机的运算能力在以指数级增长。同时,网络技术蓬勃兴起,确保计算机已经具备了足够的条件来运行一些要求更高的AI软件,而且,现在的AI具备了更多的现实应用的基础。1990年以来,人工智能研究又出现了新的高潮。一方面是因为在人工智能理论方面有了新的进展,一方面也是因为计算机硬件突飞猛进的发展。随着计算机速度的不断提高、存储容量的不断扩大、价格的不断降低以及网络技术的不断发展,许多原来无法完成的工作现在已经能够实现。
    人工智能在发展过程中形成了几个学派,最主要的两个学派是符号主义和联接主义。符号主义,又称为逻辑广义、心理学派或计算机学派。其原理主要为物理符号系统(即符号操作系统)假设和有限合理性原理,代表人物是纽厄尔和西蒙。大量传统的人工智能研究是在这个学派的思想推动下进行的。联接主义认为人工智能源于仿生学,特别是人脑模型的研究。它的代表性成果是1943年由生理学家麦卡洛克和数学逻辑学家皮茨创立的脑模型,即MP模型,开创电子装置模仿人脑结构和功能的新途径。在这个学派中,有着名的模式识别理论。20世纪八十年代末神经网络迅速崛起,在声音识别、图像处理等方面取得很大成功。
    二、人工智能研究和应用的领域
    (一)模式识别。计算机硬件的迅速发展,计算机应用领域的不断开拓,急切地要求计算机能更有效地感知诸如声音、文字、图像、温度、震动等人类赖以发展自身、改造环境所运用的信息资料。但目前计算机却无法直接感知它们,键盘、鼠标等外部设备,对于这样五花八门的外部世界显得无能为力,即使是电视摄像机和话筒等,由于识别技术不高,计算机并未真正知道所采录的究竟是什么信息,计算机对外部世界感知能力的低下,成为开拓计算机应用的狭窄瓶颈。于是,着眼于拓宽计算机的应用领域,提高其感知外部信息能力的学科——模式识别得到了迅速发展。
    (二)自然语言理解与机器翻译系统。语言处理是人工智能最早期的研究领域之一。人们之间用语言互通信息是一件非常简单的事情,而建立一个能够生成和“理解”哪怕是只言片语的计算机系统却是非常困难的。因为传递某一点的“思维结构”需要庞大的与该思维结构相关的公共思维结构,犹如一个人一样,需要有上下文知识并能根据这些知识进行推理。自然语言理解最重要的成果是机器翻译。现在,机器翻译真正推向市场还面临两大问题:一是准确性。由于科技文献和文学作品有许多专业术语,所以需要专家来进行译前处理和译后校正工作;二是翻译速度问题。翻译需要有庞大的字库系统,有效快速搜索是需解决的问题之一,如何减少翻译前的处理和翻译后的校正工作时间也是需解决的问题。 
    (三)自动程序设计。对自动程序设计的研究不仅可以促进半自动软件开发系统的发展,而且也使通过修正自身代码进行学习的人工智能系统得到发展。程序理论方面的有关研究工作,对人工智能的所有研究工作都是很重要的。我们所指的自动程序设计是某种“超级编译程序”,或者能够对程序要实现什么目标进行非常高级描述的程序,并能够由
    这个程序产生出所需要的新程序。这种高级描述可能是采用形式语言的一条精辟语句,也可能是一种松散的描述,这就要求在系统和用户之间进一步对话澄清语言的模糊,自动程序设计研究的重大贡献之一是作为问题求解策略的调整概念。
    (四)专家系统。专家系统是一个具有专门知识的智能计算机程序系统,它应用人工智能技术,根据某个领域一个或多个专家提供的知识和经验进行推理和判断,模拟人类专家的决策过程,解决该领域需要由专家才能解决的问题,专家系统一般由数据库和推理机构成。近年来,在专家系统的研究中已经出现了应用人工智能技术解决实际问题的成功范例。如“故障诊断系统”,这种系统设计了一个计算机界面,可以进行人—机“对话”,用户与专家系统进行咨询对话就像用户与具有这方面知识与经验的专家对话一样,解释和回答用户的问题。此外,还有情报检索系统、数据分析系统和结构优化设计系统等。
    发展专家系统的关键是如何表达和运用专家知识即构筑数据库,如何将那些来自人类专家的并已经被证明了的对解决有关问题有帮助的典型事例符号化后输入计算机。专家系统与过去的一些计算机系统不同,它是以符号处理为主的计算机程序系统,一般没有算法解,经常要在一些不完全、不精确、不确定的信息基础上做出结论。   (五)智能机器人。智能机器人是人工智能研究的另一个重要领域,其中包括对操作机器人装置程序的研究。至今,尽管已经建立了一些比较复杂的机器人系统,工业上也运行着成千上万台机器人,但这都是一些按预先编好程序执行某些重复作业的简单装置,大多数机器人只能“干”不能“看”,不具备“智慧”。如何摄取并处理视觉信息,研制能进行图像声音识别并进行拟人推理的机器人是人工智能的又一个十分活跃的领域。人工智能的研究促进了机器人研究和机器人学的发展;另一方面,智能机器人研究又促进了许多人工智能思想的发展。智能机器人的研究和应用体现出广泛的学科交叉,涉及众多课题。机器人已在各种工业、农业、商业、旅游业、空中和海洋以及国防等领域获得越来越普遍的应用。
    (六)智能控制。人工智能的发展促进自动控制向智能控制发展。智能控制是一类无需人的干预就能独立地驱动智能机器实现其目标的自动控制。它是自动控制的最新发展阶段,也是用计算机模拟人类智能的一个重要研究领域。智能控制是同时具有以知识表示的非数学广义世界模型和数学公式模型表示的混合控制过程,往往是含有复杂性、不完全性、模糊性或不确定性以及不存在已知算法的非数学过程,并以知识进行推理来引导求解过程。
    三、人工智能对人类社会的影响
    随着计算机技术的快速发展和广泛应用,人工智能的思想和技术对人类的影响与日俱增,人工智能的发展将会对人类社会产生深远的影响,并将深入到人类社会的各个方面。
    (一)人工智能的发展改变了人类的社会面貌
    1、财富迅速增加。从财富的数量看,由于计算机、控制论和自动化技术的发展,正在迅速提高自动化的程度。同样数量的劳动力在同样的劳动时间里可以生产比过去多几十倍、几百倍的产品。从财富的质量看,由于计算机的推广应用,新兴产业以前所未闻的速度和前所未有的规模发展起来。
    2、人际联系日益紧密。现在,任何社会制度的国家,由于人工智能的发展,生产社会化程度日益提高,使人际联系频度提高,距离缩短,Internet把整个世界联为一个整体。在这种条件下,生产国际化、贸易国际化、金融国际化、教育国际化、政治国际化和信息国际化,人们之间的往来将更加紧密。
    3、信息快速增加和更新。人工智能发展为人们储存和处理信息提供了方便。一方面人们利用计算机每天输入大量的信息,使信息以几何级数增加;另一方面使信息更新加速,人们利用计算机大量输入、生成和输出的信息,使储存在载体上的信息加速折旧,人们不断期待正在传输中的最新信息,为满足这种需要,越来越多的人进一步搜集和输入新的信息。
    (二)人工智能的发展,改变了社会的结构。人们一方面希望人工智能和智能机器能够代替人类从事各种劳动,一方面又担心它们的发展会引起新的社会问题。实际上,近十多年来,社会结构正在发生一种静悄悄的变化。人—机器的社会结构,终将为人—智能机器—机器的社会结构所取代。智能机器人就是智能机器之一。从发展角度看,从医院里看病的“医生”、护理病人的“护士”、旅馆、饭店和商店的服务员、办公室的“秘书”、指挥交通的“警察”,到家庭的“勤杂工”和“保姆”等,将均由机器人担任。因此,人们将不得不学会与有智能的机器和睦相处,并适应这种变
    化了的社会结构。
    由于人工智能能够代替人类进行各种脑力劳动,例如用专家系统代替管理人员或医生进行决策、诊断或治疗病人的疾病。所以,将会使一部分人不得不改变他们的工种,甚至造成失业。人工智能在科技和工程中的应用,会使一些人失去介入信息处理活动(如规划、诊断、理解和决策等)的机会,甚至不得不改变自己的工作方式。
    (三)人工智能的发展,提高了社会的经济效益。人工智能系统已创造出了可观的经济效益,专家系统就是一个典型的例子。随着计算机价格的继续下降,人工智能技术必将得到进一步推广,产生更大的经济利益。成功的专家系统能为它的建造者、拥有者和用户带来明显的经济效益。用比较经济的方法执行任务而不需要有经验的专家,可以极大地减少劳务开支和培养费用。由于软件易于复制,所以专家系统能够广泛传播专家知识和经验,推广应用数量有限的和昂贵的专业人员的知识。
    如果保护得当,软件能被长期和完整地保持;因此,人类专家的经验能够得以延续。不受人类专家寿命的限制,这又是一笔巨大的财富。各领域专业人员(如医生)难以同时保持最新的实际建议(如治疗方案和方法),而专家系统却能迅速地更新和保存这类建议,使终端用户(如病人)从中受益。
    (四)人工智能的发展,改变了人类思维方式

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