三論“智能科學(xué)與技術(shù)”

鐘義信

摘要：當(dāng)前人們對(duì)于“智能科學(xué)與技術(shù)”的理解存在巨大差異，這對(duì)本學(xué)科的發(fā)展可能造成不利影響。本文為此針對(duì)“智能科學(xué)與技術(shù)”的內(nèi)涵提出自己的看法與同人切磋，以期達(dá)成盡可能準(zhǔn)確的共識(shí)。

關(guān)鍵詞：智慧；智能；人類智能；人工智能

0引言

不久前剛結(jié)束的圍棋人機(jī)大戰(zhàn)，使人工智能受到人們空前廣泛的關(guān)注。它一方面表明智能科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展極為迅速，同時(shí)也激起了社會(huì)對(duì)智能科學(xué)技術(shù)及其人才培養(yǎng)十分強(qiáng)烈的期待。人們對(duì)“中國大腦”計(jì)劃的熱議達(dá)到了前所未有的程度，“中國制造2025”計(jì)劃正在快速推進(jìn)，我國自主研制的智能服務(wù)機(jī)器人正在走向服務(wù)領(lǐng)域的許多行業(yè)，國內(nèi)許多企業(yè)自發(fā)興起的“機(jī)器換人”浪潮正高歌猛進(jìn)。國務(wù)院政府工作報(bào)告中提出的“互聯(lián)網(wǎng)+”雖然被人們解釋為互聯(lián)網(wǎng)向各領(lǐng)域的強(qiáng)勢(shì)滲透，但是更多的有識(shí)之士卻把“+”理解為“升級(jí)”，即“計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)”向“人工智能互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)”的升級(jí)，而這正好與“中國大腦”計(jì)劃相呼應(yīng)！

為了適應(yīng)這種發(fā)展的需要，努力辦好“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)，北京郵電大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)研究中心曾經(jīng)對(duì)設(shè)置了本專業(yè)的全國各主要高校做了一次普遍性的專業(yè)調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，各校對(duì)于“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的理解差異非常巨大。最狹義的理解，是把本專業(yè)看做是“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的一個(gè)分支”；最廣義的理解，是把它看做是“從理工到人文和社會(huì)幾乎無所不包的綜合學(xué)科”。

從科學(xué)研究和長遠(yuǎn)發(fā)展的觀點(diǎn)來看，這樣發(fā)散的理解會(huì)有利于人們解放思想，激勵(lì)創(chuàng)新，把本學(xué)科的研究做深做透做到位。不過，從當(dāng)前的本學(xué)科教育教學(xué)來說，這樣分散的理解可能使“智能科學(xué)與技術(shù)”學(xué)科的人才培養(yǎng)工作迷失方向。

1基本模型

為了準(zhǔn)確理解“智能科學(xué)與技術(shù)”學(xué)科，首先需要建立“智能科學(xué)與技術(shù)”學(xué)科的基本模型，這樣才能從學(xué)科整體上厘清它的基本概念、基本原理和基本規(guī)律，規(guī)制過于寬泛和過于狹窄的偏差。圖1就是為此而設(shè)計(jì)的基本模型。

在圖1中，底部的橢圓代表外部環(huán)境的客體事物，也就是需要研究的“問題”；其上的整個(gè)部分代表主體及其與客體相互作用的過程：主體接受來自客體所產(chǎn)生的“本體論信息”，經(jīng)過主體思考之后產(chǎn)生與客體交互的“智能行為”反作用于客體，解決問題。就在這個(gè)主客相互作用的過程中，主體充分展現(xiàn)了自己的智慧能力。其中的主體可以是人類個(gè)體，也可以是人類群體。因此，這是研究“智能科學(xué)與技術(shù)”的基本模型。

不斷提升自己生存與發(fā)展的水平，這既是人類與生俱來的目標(biāo)，也是人類永不枯竭的動(dòng)力。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，人類就要運(yùn)用自己的智慧和知識(shí)不斷去發(fā)現(xiàn)應(yīng)當(dāng)解決而且可能解決的問題，在此基礎(chǔ)上努力去解決所發(fā)現(xiàn)的問題，不斷前進(jìn)。

人類的這種智慧能力包含兩個(gè)相互聯(lián)系相互作用相輔相成的部分：其一是根據(jù)人類所追求的目標(biāo)和現(xiàn)有的知識(shí)去發(fā)現(xiàn)問題、定義問題和預(yù)設(shè)問題求解目標(biāo)的能力，這是人類在長期實(shí)踐過程中積累起來的一種內(nèi)隱性的智慧能力，所以稱為隱性智慧；其二是在隱性智慧所確定的工作框架內(nèi)，在求解目標(biāo)的引導(dǎo)下，運(yùn)用相關(guān)信息和知識(shí)去生成解決問題的策略，成功解決問題實(shí)現(xiàn)求解目標(biāo)的能力，這是一種外顯性和操作性的智慧能力，所以稱為顯性智慧。

在圖1的模型中，隱性智慧具體表現(xiàn)為“主體所定義的問題、主體的知識(shí)庫里已經(jīng)擁有的知識(shí)、主體為求解問題所預(yù)設(shè)的求解目標(biāo)（也存在知識(shí)庫內(nèi)）”，這三者就構(gòu)成了主體為求解問題所設(shè)置的初始工作框架。顯性智慧則具體表現(xiàn)為圖1中的“感知、認(rèn)知、基礎(chǔ)意識(shí)、情感生成、理智生成、綜合決策、策略執(zhí)行、效果檢驗(yàn)以及反饋學(xué)習(xí)優(yōu)化”所代表的問題求解過程。

由于隱性智慧是人類內(nèi)隱性的智慧，需要明確的目標(biāo)、足夠的知識(shí)、很強(qiáng)的直覺能力、豐富的想象能力、甚至需要靈感和頓悟能力，才能創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)值得解決的問題，所以，隱性智慧難以用人造機(jī)器去模擬。然而，由于顯性智慧具有外顯性和操作性特征，主要具備獲取信息、生成知識(shí)、生成和執(zhí)行策略的能力，因此，顯性智慧有可能被人造機(jī)器所模擬。在約定俗成的學(xué)術(shù)語匯中，“智慧”比較抽象，帶有形而上的色彩；而“智能”則比較具體，帶有形而下的特點(diǎn)。于是，人類的顯性智慧也常常被稱為“人類智能”。

鑒于人類顯性智慧與隱性智慧之間存在不可分割的深刻內(nèi)在聯(lián)系，人們就把研究和探索“人類隱性智慧和顯性智慧奧秘”的科學(xué)技術(shù)稱為“智能科學(xué)技術(shù)”，而把其中著重研究和模擬“人類顯性智慧（人類智能）能力”的科學(xué)技術(shù)稱為“人工智能”科學(xué)技術(shù)，或者就簡稱為“人工智能”。換言之，人工智能是“智能科學(xué)與技術(shù)”的一部分。

圖1的基本模型及其相關(guān)解釋啟示我們：“智能科學(xué)與技術(shù)”的內(nèi)涵既具有極強(qiáng)的基礎(chǔ)性，涉及與物質(zhì)資源同樣基礎(chǔ)的信息資源；又具有極強(qiáng)的深刻性，涉及人類創(chuàng)造性智慧的深邃奧秘；還具有極強(qiáng)的應(yīng)用性，涉及極其廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

因此，為了研究與學(xué)習(xí)“智能科學(xué)與技術(shù)”，人們應(yīng)當(dāng)具備人文社會(huì)科學(xué)、基礎(chǔ)自然科學(xué)和應(yīng)用技術(shù)科學(xué)的知識(shí)與能力，應(yīng)當(dāng)自覺遵循“文理交互，理工融通”的交叉科學(xué)理念。雖然我國高校仍有文科、理科、工科之分，但是，為了培養(yǎng)有發(fā)展能力和創(chuàng)新能力的人才，還是要在發(fā)揮各校特色的同時(shí)努力貫徹“文理交互，理工融通”的方針。這是智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的鮮明特點(diǎn)，需要引起教學(xué)與研究人員的高度關(guān)注。

2基本方法

概念是學(xué)科的基石。從圖1的基本模型可以看出，“智能科學(xué)與技術(shù)”包含了許多重要的新概念。除了上面已經(jīng)討論過的隱性智慧和顯性智慧的基礎(chǔ)概念之外，還有信息（包括本體論信息和認(rèn)識(shí)論信息，特別是其中的語法信息、語義信息和語用信息）、知識(shí)（包括本能性知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)、規(guī)范性知識(shí)、常識(shí)性知識(shí)、知識(shí)的內(nèi)部生態(tài)系統(tǒng)和外部生態(tài)系統(tǒng)）、基礎(chǔ)意識(shí)、情感、理智、智能策略、智能行為等一系列基本概念。

考慮到本文篇幅的限制，同時(shí)也考慮到讀者可以很容易從現(xiàn)有文獻(xiàn)中詳細(xì)了解到這些概念，因此，這里只予以列舉，而不準(zhǔn)備展開具體的討論。有需要的讀者可以參閱相關(guān)文獻(xiàn)。

這里需要特別關(guān)注的，是研究和學(xué)習(xí)“智能科學(xué)與技術(shù)”所需要確立的新的科學(xué)觀和方法論問題。只有掌握了這些新的科學(xué)觀和方法論，才能準(zhǔn)確地理解“智能科學(xué)與技術(shù)”的基本概念、基本內(nèi)容和基本規(guī)律。

有比較才能有鑒別，事物總是相比較而存在。了解“智能科學(xué)與技術(shù)”所需要的科學(xué)觀和方法論的便捷方法之一，就是把它們同讀者已經(jīng)熟悉的“物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)”的科學(xué)觀和方法論進(jìn)行對(duì)比。眾所周知，智能系統(tǒng)是一類開放的復(fù)雜信息系統(tǒng)，因此，這里的比較對(duì)象也要選擇相對(duì)比較復(fù)雜的物質(zhì)系統(tǒng)。表1就是這種比較的一些結(jié)果。

由表1可知，“物質(zhì)科學(xué)技術(shù)”所采用的科學(xué)觀包括（1）物質(zhì)觀：認(rèn)為研究的對(duì)象是物質(zhì)的；（2）結(jié)構(gòu)觀：認(rèn)為研究的關(guān)注點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是物質(zhì)的結(jié)構(gòu)；（3）孤立觀：認(rèn)為所研究的物質(zhì)對(duì)象是與其它對(duì)象沒有關(guān)聯(lián)的；（4）靜止觀：認(rèn)為所研究的物質(zhì)對(duì)象是靜止的，至少在研究期內(nèi)是靜止的。

基于這樣的科學(xué)觀，在處理比較復(fù)雜的物質(zhì)對(duì)象的時(shí)候，物質(zhì)科學(xué)技術(shù)所采用的方法論就是“分解一分析”，更具體地說就是“分而治之，各個(gè)擊破，直接還原”。也就是人們所熟悉的“還原論”。

和“物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)”的情形不同，“智能科學(xué)與技術(shù)”的科學(xué)觀包括（1）信息觀：認(rèn)為所研究的對(duì)象是信息；（2）系統(tǒng)觀：認(rèn)為研究的關(guān)注點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是系統(tǒng)化的信息，即必須同時(shí)關(guān)注信息的形式、內(nèi)容和價(jià)值；（3）生態(tài)觀：認(rèn)為信息不是孤立的或靜止的，而是生長發(fā)展的；（4）機(jī)制觀：認(rèn)為信息的生長發(fā)展必然存在一定的機(jī)制。

基于這樣的科學(xué)觀，“智能科學(xué)與技術(shù)”所采用的方法論就是“轉(zhuǎn)換—?jiǎng)?chuàng)生”。更具體一些說，就是“智能科學(xué)與技術(shù)”基本模型（圖1）所展示的“信息轉(zhuǎn)換與智能創(chuàng)生定律”。其中，“信息轉(zhuǎn)換”是手段，“智能創(chuàng)生”是目的。

十分清楚，“物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)”的“分而治之”方法論體現(xiàn)了它的“物質(zhì)觀、結(jié)構(gòu)觀、孤立觀和靜止觀”；“智能科學(xué)與技術(shù)”的“轉(zhuǎn)換創(chuàng)生”方法論體現(xiàn)了它的“信息觀、系統(tǒng)觀、生態(tài)觀和機(jī)制觀”。

這個(gè)對(duì)比告訴我們，由于研究對(duì)象不同，導(dǎo)致學(xué)科的性質(zhì)也不相同，我們不能把自己所熟悉的“物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)”的科學(xué)觀和方法論統(tǒng)統(tǒng)照搬到“智能科學(xué)與技術(shù)”學(xué)科領(lǐng)域。雖然在研究局部細(xì)節(jié)問題的時(shí)候，這兩種科學(xué)觀和方法論的差異表現(xiàn)的不是很明顯，但是在研究系統(tǒng)全局問題的時(shí)候，這種差別就會(huì)變得十分顯著。這也是值得“智能科學(xué)與技術(shù)”的研究者和學(xué)習(xí)者特別關(guān)注的特點(diǎn)。

事實(shí)上，“人工智能”的研究就經(jīng)歷了一場方法論的變革。按照“分解—分析”的方法論思想，人工智能被分解為結(jié)構(gòu)模擬（人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）、功能模擬（物理符號(hào)系統(tǒng)）和行為模擬（感知?jiǎng)幼飨到y(tǒng)）三大學(xué)派，結(jié)果長期不能互相融通。20世紀(jì)末和21世紀(jì)初，一些研究人員提出“新的集成”和“現(xiàn)代方方法”試圖找到三者融通的具體方法，但是都沒有取得成功。2007年，本文作者按照“轉(zhuǎn)換—?jiǎng)?chuàng)生”方法論思想提出了機(jī)制模擬的智能生成方法，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：結(jié)構(gòu)模擬（人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）、功能模擬（物理符號(hào)系統(tǒng)）和行為模擬（感知?jiǎng)幼飨到y(tǒng)）分別是機(jī)制模擬的A、B、C型，從而實(shí)現(xiàn)了人工智能模擬方法的統(tǒng)一，見表2。

由此可見，以往人們把人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)課程、物理符號(hào)系統(tǒng)課程（即普遍流行的人工智能和專家系統(tǒng)課程）、感知?jiǎng)幼飨到y(tǒng)課程（即智能機(jī)器人或智能體課程）分開講授或者只講授其中一門或兩門課程的做法是不合理的。

同時(shí)，我們一直把圖1的模型稱為“智能科學(xué)與技術(shù)的基本模型”。不過，如果注意到“智能科學(xué)與技術(shù)”的科學(xué)觀一信息觀，系統(tǒng)觀，生態(tài)觀和機(jī)制觀，那么，我們也可以把圖1稱為“生態(tài)意義上的信息科學(xué)與技術(shù)基本模型”。這是因?yàn)?，雖然在經(jīng)典意義上的信息科學(xué)與技術(shù)基本模型只能覆蓋到圖1模型中的信息層次，但在生態(tài)學(xué)意義上，知識(shí)和智能都是信息的生態(tài)學(xué)產(chǎn)物，因此生態(tài)學(xué)意義上的信息科學(xué)與技術(shù)基本模型就覆蓋了圖1模型的全體。在生態(tài)學(xué)的意義上，“智能科學(xué)與技術(shù)”基本模型與“信息科學(xué)與技術(shù)”基本模型就合二為一：自頂向下觀察，圖1就是“智能科學(xué)與技術(shù)”的基本模型；自底向上觀察，圖1就是“信息科學(xué)與技術(shù)”的基本模型。于是有：

智能科學(xué)與技術(shù)=生態(tài)學(xué)意義的信息科學(xué)與技術(shù)

如果把“智能科學(xué)與技術(shù)”模型中的“由信息轉(zhuǎn)換為知識(shí)”和“由信息、知識(shí)和目標(biāo)轉(zhuǎn)換為智能”這兩個(gè)核心部分命名為“核心智能科學(xué)與技術(shù)”，把非生態(tài)學(xué)意義上的信息科學(xué)與技術(shù)命名為“常規(guī)信息科學(xué)與技術(shù)”，那么，也可以有：

智能科學(xué)與技術(shù)=核心智能科學(xué)與技術(shù)+常規(guī)信息科學(xué)與技術(shù)

在我國教育部的學(xué)科目錄中，“智能科學(xué)與技術(shù)”其實(shí)就是“核心智能科學(xué)與技術(shù)”，目錄中的“信息科學(xué)與技術(shù)”其實(shí)就是“常規(guī)（非生態(tài)學(xué)意義的）信息科學(xué)與技術(shù)”，后者又被劃分成“通信”、“計(jì)算”、“自動(dòng)化”、“物聯(lián)網(wǎng)”、“信息安全”這樣一些更加狹窄而且相互交疊的二級(jí)學(xué)科，顯然有待進(jìn)一步合理化。

3基本課程

北京郵電大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)研究中心最近實(shí)施的全國高校智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)計(jì)劃調(diào)查表明，我國多數(shù)學(xué)校的教學(xué)計(jì)劃確實(shí)體現(xiàn)了“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的一個(gè)分支學(xué)科”的特點(diǎn)，很少學(xué)校的教學(xué)計(jì)劃能夠表現(xiàn)“文理相交，理工融通”的交叉科學(xué)精神。這就提出了一個(gè)尖銳的問題，如果真的把“智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科”辦成“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科”的一個(gè)分支學(xué)科，那么，這樣的“智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科”還有存在的理由嗎？

由以上分析的“智能科學(xué)與技術(shù)”的基本模型和基本方法可以知道，為了學(xué)習(xí)、理解和掌握“智能科學(xué)與技術(shù)”學(xué)科，人們的知識(shí)結(jié)構(gòu)必須包含社會(huì)科學(xué)、人文科學(xué)、基礎(chǔ)科學(xué)、應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)與綜合能力。

為此，由中國人工智能學(xué)會(huì)教育工作委員會(huì)和清華大學(xué)出版社計(jì)算機(jī)分社共同組建的“全國高校智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)系列教材規(guī)劃與編審委員會(huì)”（以下簡稱編委會(huì)）提出了如下的本學(xué)科核心課程和相應(yīng)的核心教材。

（1）一年級(jí)第一學(xué)期的課程智能科學(xué)與技術(shù)導(dǎo)論是一個(gè)引導(dǎo)型課程，旨在以準(zhǔn)確而通俗的概念、全面而淺近的思路、親切而富有感染力的語言，引導(dǎo)剛剛踏入校門的新生了解：什么是“智能科學(xué)與技術(shù)”？為什么要學(xué)習(xí)“智能科學(xué)與技術(shù)”？怎樣才能學(xué)好“智能科學(xué)與技術(shù)”？

（2）二年級(jí)第一學(xué)期的課程腦與認(rèn)知科學(xué)基礎(chǔ)是本學(xué)科特需的自然科學(xué)基礎(chǔ)（腦科學(xué)）和社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)（認(rèn)知科學(xué)），旨在為學(xué)生提供關(guān)于人類智能的腦科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和人類認(rèn)知能力的科學(xué)知識(shí)，特別是關(guān)于“腦結(jié)構(gòu)如何產(chǎn)生認(rèn)知能力（物質(zhì)如何生成精神）”的科學(xué)機(jī)理。

（3）二年級(jí)第二學(xué)期的課程不確定性數(shù)學(xué)引論是本學(xué)科特需的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)課程，旨在為學(xué)生提供關(guān)于“智能科學(xué)與技術(shù)”領(lǐng)域必然涉及到的各種不確定性（包括隨機(jī)不確定性、模糊不確定性、粗糙不確定性以及非線性引起的混沌不確定性）的描述與處理知識(shí)，特別要闡明這些不確定性的根源、相互關(guān)系、描述和處理方法。

（4）三年級(jí)第一學(xué)期的課程機(jī)器智能是本學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課程，旨在用“智能科學(xué)與技術(shù)”的方法論闡述人類智能的各種模擬方法（包括結(jié)構(gòu)模擬、功能模擬、行為模擬和機(jī)制模擬），以及這些不同模擬方法之間的相互關(guān)系和統(tǒng)一的途徑，為學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)器（人造系統(tǒng)）智能奠定理論和方法的基礎(chǔ)。

（5）四年級(jí)第一學(xué)期的課程《科技史與方法論》，由于智能科學(xué)技術(shù)本身富有科學(xué)觀和方法論的特色，因此這是一門具有本學(xué)科特色的總結(jié)性課程，旨在為學(xué)生提供關(guān)于科學(xué)技術(shù)發(fā)展史（特別是智能科學(xué)技術(shù)發(fā)展史）所展現(xiàn)的科學(xué)觀和方法論知識(shí)，使學(xué)生能夠從“智能科學(xué)與技術(shù)”的學(xué)科知識(shí)基礎(chǔ)上站立起來，具有縱觀和把握智能科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)律的能力，使學(xué)生的學(xué)術(shù)眼界能夠“形成于課堂，而又遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越課堂”。

編委會(huì)認(rèn)為，這些核心課程的綜合（加上各個(gè)學(xué)校的人文社會(huì)科學(xué)通識(shí)課程和各有特色的專業(yè)課程），將為學(xué)習(xí)者提供必要的“文理相交，理工融通”的交叉學(xué)科思維素質(zhì)和能力。無論是理科型學(xué)校還是工科型學(xué)校，都要在保證上述核心課程優(yōu)質(zhì)教學(xué)的基礎(chǔ)上努力發(fā)揮自己的特色，而不應(yīng)當(dāng)削弱這些核心課程的教學(xué)質(zhì)量。

5結(jié)語

“智能科學(xué)與技術(shù)”是一門新學(xué)科，又是一門具有信息與智能時(shí)代標(biāo)志性意義的學(xué)科。正確認(rèn)識(shí)和定位這一學(xué)科的性質(zhì)和作用，深入理解和領(lǐng)會(huì)這門學(xué)科的科學(xué)觀和方法論思想，系統(tǒng)掌握這門學(xué)科的核心課程體系的知識(shí)與能力，才能培養(yǎng)出優(yōu)秀的“智能科學(xué)與技術(shù)”學(xué)科后備人才。

顯然，“智能科學(xué)與技術(shù)”學(xué)科既不是“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的分支學(xué)科”，也不可能是“從理工到人文和社會(huì)幾乎無所不包的綜合學(xué)科”。本文闡述的基本模型、基本觀念、基本方法以及在此基礎(chǔ)上建議的核心課程體系，為認(rèn)識(shí)和定位智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科提供了基本思路，希望引起廣泛的研討，以求達(dá)成盡可能好的共識(shí)。

（編輯：史志偉）