論人工智能的研究與發(fā)展

曾雪峰

摘要：人工智能是20世紀(jì)計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的重大成就，在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。論述了人工智能的定義，分析了目前在管理、教育、工程、技術(shù)、等領(lǐng)域的應(yīng)用，總結(jié)了人工智能研究現(xiàn)狀，分析了其發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：人工智能；計(jì)算機(jī)科學(xué)；發(fā)展方向

中圖分類號：TP18

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-8198(2009)13-0248-02

1人工智能的定義

人工智能(Artificial Intelligence，AI)，是一門綜合了計(jì)算機(jī)科學(xué)、生理學(xué)、哲學(xué)的交叉學(xué)科。“人工智能”一詞最初是在1956年美國計(jì)算機(jī)協(xié)會組織的達(dá)特莫斯(Dartmouth)學(xué)會上提出的。自那以后，研究者們發(fā)展了眾多理論和原理，人工智能的概念也隨之?dāng)U展。由于智能概念的不確定，人工智能的概念一直沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。著名的美國斯坦福大學(xué)人工智能研究中心尼爾遜教授對人工智能下了這樣一個定義“人工智能是關(guān)于知識的學(xué)科——怎樣表示知識以及怎樣獲得知識并使用知識的科學(xué)。”而美國麻省理工學(xué)院的溫斯頓教授認(rèn)為“人工智能就是研究如何使計(jì)算機(jī)去做過去只有人才能做的智能工作。”童天湘在《從“人機(jī)大戰(zhàn)”到人機(jī)共生》中這樣定義人工智能：“雖然現(xiàn)在的機(jī)器不能思維也沒有“直覺的方程式”，但可以把人處理問題的方式編入智能程序，是不能思維的機(jī)器也有智能，使機(jī)器能做那些需要人的智能才能做的事，也就是人工智能?！敝T如此類的定義基本都反映了人工智能學(xué)科的基本思想和基本內(nèi)容。即人工智能是研究人類智能活動的規(guī)律，構(gòu)造具有一定智能的人工系統(tǒng)，研究如何讓計(jì)算機(jī)去完成以往需要人的智力才能勝任的工作，也就是研究如何應(yīng)用計(jì)算機(jī)的軟硬件來模擬人類某些智能行為的基本理論、方法和技術(shù)。

2人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域

2.1人工智能在管理及教學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用

人工智能在企業(yè)管理中的應(yīng)用。劉玉然在《談?wù)勅斯ぶ悄茉谄髽I(yè)管理中的應(yīng)用》一文中提到把人工智能應(yīng)用于企業(yè)管理中，認(rèn)為要做的工作就是搞清楚人的智能和人工智能的關(guān)系，了解人工智能的外延和內(nèi)涵，搭建人工智能的應(yīng)用平臺，搞好企業(yè)智能化軟件的開發(fā)工作，這樣，人工智能就能在企業(yè)決策中起到關(guān)鍵的作用。

人工智能在智能教學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用。焦加麟，徐良賢，戴克昌(2003)在總結(jié)國際上相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合其在開發(fā)智能多媒體漢德語言教學(xué)系統(tǒng)《二十一世紀(jì)漢語》的過程中累積的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，介紹了智能教學(xué)系統(tǒng)的歷史、結(jié)構(gòu)和主要技術(shù)，著重討論了人工智能技術(shù)與方法在其中的應(yīng)用，并指出了當(dāng)今這個領(lǐng)域上存在的一些問題。

2.2人工智能專家系統(tǒng)在工程領(lǐng)域的應(yīng)用

人工智能專家系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。國外最早將人工智能應(yīng)用于醫(yī)療診斷的是MYCIN專家系統(tǒng)。1982年，美國Pittsburgh大學(xué)Miller發(fā)表了著名的作為內(nèi)科醫(yī)生咨詢的Internist 2Ｉ內(nèi)科計(jì)算機(jī)輔助診斷系統(tǒng)的研究成果，1977年改進(jìn)為Internist 2Ⅱ，經(jīng)過改進(jìn)后成為現(xiàn)在的CAU-CEUS，1991年美國哈佛醫(yī)學(xué)院Barnett等開發(fā)的DEX-PLAIN，包含有2200種疾病和8000種癥狀。我國研制基于人工智能的專家系統(tǒng)始于上世紀(jì)70年代末，但是發(fā)展很快。早期的有北京中醫(yī)學(xué)院研制成“關(guān)幼波肝炎醫(yī)療專家系統(tǒng)”，它是模擬著名老中醫(yī)關(guān)幼波大夫?qū)Ω尾≡\治的程序。上世紀(jì)80年代初，福建中醫(yī)學(xué)院與福建計(jì)算機(jī)中心研制的林如高骨傷計(jì)算機(jī)診療系統(tǒng)。其他如廈門大學(xué)、重慶大學(xué)、河南醫(yī)科大學(xué)、長春大學(xué)等高等院校和其他研究機(jī)構(gòu)開發(fā)了基于人工智能的醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)專家系統(tǒng)，并成功應(yīng)用于臨床。

人工智能在礦業(yè)中的應(yīng)用。與礦業(yè)有關(guān)的第一個人工智能專家系統(tǒng)是1978年美國斯坦福國際研究所的礦藏勘探和評價專家系統(tǒng)PROSPECTOR，用于勘探評價、區(qū)域資源估值和鉆井井位選擇等。20世紀(jì)80年代以來，美國礦山局匹茲堡研究中心與其它單位合作開發(fā)了預(yù)防煤礦巷道底臌、瓦斯治理和煤塵控制的專家系統(tǒng)；弗尼吉亞理工學(xué)院及州立大學(xué)研制了模擬連續(xù)開采過程中開采、裝載、運(yùn)輸、頂板錨固和設(shè)備檢查專家系統(tǒng)Consim；阿拉斯加大學(xué)編寫了地下煤礦采礦方法選擇專家系統(tǒng)。

2.3人工智能在技術(shù)研究中的應(yīng)用

人工智能在超聲無損檢測中的應(yīng)用。在超聲無損檢測(NDT)與無損評價(NDE)領(lǐng)域中，目前主要廣泛采用專家系統(tǒng)方法對超聲損傷(UT)中缺陷的性質(zhì)，形狀和大小進(jìn)行判斷和歸類；專家在傳統(tǒng)超聲無損檢測與智能超聲無損檢測之間架起了一座橋梁，它能把一般的探傷人員變成技術(shù)熟練。經(jīng)驗(yàn)豐富的專家。所以在實(shí)際應(yīng)用中這種智能超聲無損檢測有很大的價值。

人工智能在電子技術(shù)方面的應(yīng)用。沈顯慶認(rèn)為可以把人工智能和仿真技術(shù)相結(jié)合，以單片機(jī)硬件電路為專家系統(tǒng)的知識來源，建立單片機(jī)硬件配置專家系統(tǒng)，進(jìn)行故障診斷，以提高糾錯能力。人工智能技術(shù)也被引入到了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全管理的常用技術(shù)是防火墻技術(shù)，而防火墻的核心部分就是入侵檢測技術(shù)。隨著網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，各種入侵手段也在層出不窮，單憑傳統(tǒng)的防范手段已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)實(shí)的需要，把人工智能技術(shù)應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)安全管理領(lǐng)域，大大提高了它的安全性。馬秀榮等在《簡述人工智能技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)安全管理中的應(yīng)用》一文中具體介紹了如何把人工智能技術(shù)應(yīng)用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全管理中，起到了很好的安全防范作用。

3人工智能的發(fā)展方向

3.1人工智能的發(fā)展現(xiàn)狀

國外發(fā)展現(xiàn)狀。目前，AI技術(shù)在美國、歐洲和日本發(fā)展很快。在AI技術(shù)領(lǐng)域十分活躍的IBM公司。已經(jīng)為加州勞倫斯·利佛摩爾國家實(shí)驗(yàn)室制造了號稱具有人腦的千分之一的智力能力的“ASCII White”電腦，而且正在開發(fā)的更為強(qiáng)大的新超級電腦——“藍(lán)色牛仔(blue jean)”，據(jù)其研究主任保羅·霍恩稱，預(yù)計(jì)“藍(lán)色牛仔”的智力水平將大致與人腦相當(dāng)。麻省理工學(xué)院的AI實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行一個的代號為cog的項(xiàng)目。cog計(jì)劃意圖賦予機(jī)器人以人類的行為，該實(shí)驗(yàn)的一個項(xiàng)目是讓機(jī)器人捕捉眼睛的移動和面部表情，另一個項(xiàng)目是讓機(jī)器人抓住從它眼前經(jīng)過的東西，還有一個項(xiàng)目則是讓機(jī)器人學(xué)會聆聽音樂的節(jié)奏并將其在鼓上演奏出來。由于人工智能有著廣大的發(fā)展前景，巨大的發(fā)展市場被各國和各公司所看好。除了IBM等公司繼續(xù)在AI技術(shù)上大量投入，以保證其領(lǐng)先地位外，其他公司在人工智能的分支研究方面，也保持著一定的投入比例。微軟公司總裁比爾·蓋茨在美國華盛頓召開的AI(人工智能)國際會議上進(jìn)行了主題演講，稱微軟研究院目前正致力于AI的基礎(chǔ)技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)的研究，其對象包括自我決定、表達(dá)知識與信息、信息檢索、機(jī)械學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)采集、自然語言、語音筆跡識別等。

我國人工智能的研究現(xiàn)狀。很長一段時間以來，機(jī)械

和自動控制專家們都把研制具有人的行為特征的類人性機(jī)器人作為奮斗目標(biāo)。中國國際科技大學(xué)在國家863計(jì)劃和自然科學(xué)基金支持下，一直從事兩足步行機(jī)器人、類人性機(jī)器人的研究開發(fā)，在1990年成功研制出我國第一臺兩足步行機(jī)器人的基礎(chǔ)上，經(jīng)過科研10年攻關(guān)，于2000年11月，又成功研制成我國第一臺類人性機(jī)器人。它有人一樣的身軀、四肢、頭頸、眼睛，并具備了一定的語言功能。它的行走頻率從過去的每六秒一步，加快到每秒兩步；從只能平靜地靜態(tài)不行，到能快速自如的動態(tài)步行；從只能在已知的環(huán)境中步行，到可在小偏差、不確定環(huán)境中行走，取得了機(jī)器人神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、生理視覺系統(tǒng)、雙手協(xié)調(diào)系統(tǒng)、手指控制系統(tǒng)等多項(xiàng)重大研究成果。

3.2人工智能發(fā)展方向

在信息檢索中的應(yīng)用。人工智能在網(wǎng)絡(luò)信息檢索中的應(yīng)用，主要表現(xiàn)在：①如何利用計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)模仿、延伸與擴(kuò)展人類智能的理論、方法和技術(shù)，包括機(jī)器感知、機(jī)器思維、機(jī)器行為，即知識獲取、知識處理、知識利用的過程。②由于網(wǎng)絡(luò)知識信息既包括規(guī)律性的知識，如一般原理概念，也包括大量的經(jīng)驗(yàn)知識，這些知識不可避免地帶有模糊性、隨機(jī)性、不可靠性等不確定性因素，對其進(jìn)行推理，需要利用人工智能的研究成果。

基于專家系統(tǒng)的入侵檢測方法。入侵檢測中的專家系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)安全專家對可疑行為的分析后得到的一套推理規(guī)則。一個基于規(guī)則的專家系統(tǒng)能夠在專家的指導(dǎo)下，隨著經(jīng)驗(yàn)的積累而利用自學(xué)習(xí)能力進(jìn)行規(guī)則的擴(kuò)充和修正，專家系統(tǒng)對歷史記錄的依賴性相對于統(tǒng)計(jì)方法較小，因此適應(yīng)性較強(qiáng)，可以較靈活地適應(yīng)廣普的安全策略和檢測要求。這是人工智能發(fā)展的一個主要方向。

人工智能在機(jī)器人中的應(yīng)用。機(jī)器人足球系統(tǒng)是目前進(jìn)行人工智能體系統(tǒng)研究的熱點(diǎn)，其即高科技和娛樂性于一體的特點(diǎn)吸引了國內(nèi)外大批學(xué)者的興趣。決策系統(tǒng)主要解決機(jī)器人足球比賽過程中機(jī)器人之間的協(xié)作和機(jī)器人運(yùn)動規(guī)劃問題，在機(jī)器人足球系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要將人工智能中的決策樹、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳學(xué)的等算法綜合運(yùn)用，隨著人工智能理論的進(jìn)一步發(fā)展，將使機(jī)器人足球有長足的發(fā)展。

4結(jié)語

由上述的討論我們可以看到，目前人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛。無論是學(xué)術(shù)界還是應(yīng)用領(lǐng)域?qū)θ斯ぶ悄芏几叨戎匾?。人工智能良好的發(fā)展和應(yīng)用前景，要求我們必須加大研究和投入力度，以使人工智能的發(fā)展能為人類服務(wù)。