人類智能驅(qū)動(dòng)其生活的改變經(jīng)歷一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程:約20萬(wàn)年前,智人出現(xiàn)在地球上;約7萬(wàn)年前,人類學(xué)會(huì)用語(yǔ)言來(lái)表達(dá)自己的想法;約1萬(wàn)年前,人類通過(guò)種植畜牧開(kāi)始在地球上的某個(gè)地方定居;約250年前,人類才進(jìn)入機(jī)械化時(shí)代。
而另一方面機(jī)器被加入了人工智能的這個(gè)核心之后,卻不斷地刷新著人類對(duì)于機(jī)器的認(rèn)識(shí):1997年IBM“深藍(lán)”戰(zhàn)勝了國(guó)際象棋冠軍卡斯帕羅夫;2012年深度學(xué)習(xí)算法準(zhǔn)確識(shí)別貓科動(dòng)物的照片;2016年AlphaGo戰(zhàn)勝世界圍棋冠軍李世石;2019年AlphaStar在《星際爭(zhēng)霸2》中擊敗了兩位人類職業(yè)玩家。
相比于人類改變世界的速度,人工智能改變機(jī)器的智能進(jìn)度確實(shí)異常驚人。但若追本溯源,現(xiàn)在的機(jī)器智能說(shuō)到底還是人類的智能,因?yàn)闆](méi)有人類為機(jī)器“量身打造”的核心——人工智能,機(jī)器也不可能在這兩年引起如此之大的關(guān)注度。
盡管計(jì)算機(jī)科學(xué)界做了許許多多關(guān)于人工智能的研究來(lái)讓人們的生活更方便,但這些研究大多數(shù)都在讓機(jī)器去模仿人類的一種技能,比如說(shuō)對(duì)話,比如說(shuō)識(shí)別看到的小動(dòng)物。我們知道模仿人類的機(jī)器的每一個(gè)機(jī)制背后的原理,我們也知道這些技術(shù)是怎么一步一步從無(wú)到有,從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的。但我們大多數(shù)人卻很少去問(wèn),我們讓機(jī)器去模仿的那個(gè)主體身上最核心的部分——大腦是怎么來(lái)的,盡管在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域深度學(xué)習(xí)的靈感就來(lái)源于人腦中的神經(jīng)連接。
所以在這本書(shū)中我們想從智能的起源——人腦開(kāi)始講述人工智能。但是因?yàn)槲覀兌紱](méi)有神經(jīng)學(xué)、生物學(xué)的背景,加上神經(jīng)學(xué)中有很多未解之謎還有待科學(xué)的不斷研究,所以人腦的起源開(kāi)始講人工智能這一思路遇到了不少挑戰(zhàn)。另一方面,人工智能的技術(shù)依賴于一些青少年接觸較少的知識(shí),比如說(shuō)高等數(shù)學(xué),算法等。如何把人工智能技術(shù)通俗易懂的講給青少年聽(tīng)也是我們?cè)诰帉?xiě)這本書(shū)的時(shí)候遇到的一大難題。但這些難題經(jīng)過(guò)我們的不斷查閱資料,不斷的討論,最終都圓滿解決了。
在定稿之前,我們本來(lái)為讀者們準(zhǔn)備了非常豐富的內(nèi)容,其中包括很多有趣的故事,案例,但因?yàn)槠邢,我們只能忍痛割?ài)地對(duì)一些內(nèi)容進(jìn)行刪減。盡管成書(shū)的內(nèi)容變得精簡(jiǎn),但我們保留了原始稿件中最最有意思的部分提供給讀者。
從本書(shū)中可以讀到
在這本書(shū)中你將讀到以下內(nèi)容:人類智能是從何而來(lái)?人類用人工智能技術(shù)創(chuàng)建的機(jī)器智能到底是對(duì)人類智能從內(nèi)到外的復(fù)制,還是人類巧奪天工另辟蹊徑的成果?人類又是如何發(fā)明機(jī)器智能的核心——人工智能的?人工智能憑借什么樣的原理能夠給機(jī)器帶來(lái)如此重大的進(jìn)步?比我們平時(shí)接觸較多的人工智能更厲害的通用人工智能是啥?人工智能助力下的未來(lái)可能是什么樣子?
我們分五個(gè)部分對(duì)上面的問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)闡述。
第一部分我們將回顧人類智能的核心——人腦的“前世”,介紹人腦是怎么從無(wú)到有,從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的。接著我們將一起來(lái)看看人腦的“今生”與人工智能驅(qū)動(dòng)下的機(jī)器“腦”的聯(lián)系和差異,人腦和機(jī)器又是怎么在雙方的“腦”的基礎(chǔ)上產(chǎn)生智能的。
人工智能背景下的機(jī)器智能的其中一個(gè)關(guān)鍵就是機(jī)器的“腦”執(zhí)行了人工智能技術(shù)的相關(guān)指令。人工智能技術(shù)又是如何而來(lái)的呢?你將在第二部分找到答案。在第二部分中我們將介紹人工智能從無(wú)到有,幾經(jīng)寒冬幾經(jīng)繁榮的發(fā)展歷程。
在本書(shū)的第三部分你將了解到專用人工智能。專用人工智能只能完成一個(gè)特定的工作,比說(shuō)說(shuō)AlphaGo只會(huì)下棋,你的手機(jī)上的購(gòu)物APP只能給你推薦商品。但針對(duì)讓機(jī)器能完成某個(gè)方面的工作的目標(biāo),人們?cè)岢隽硕喾N解決方案比如說(shuō)機(jī)器學(xué)習(xí)等。我們將對(duì)每種解決方案作詳細(xì)的介紹。
第四部分是人工智能技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向——通用人工智能。通用人工智能期望機(jī)器在完成任務(wù)的時(shí)候具有至少和人類完成得一樣好的能力,比如說(shuō)人們可能希望同一個(gè)機(jī)器不但棋要比人類下得好,還能幫你分類并倒垃圾。通用人工智能有哪些不同的形態(tài)呢?人類在探索通用人工智能的路上都做了哪些嘗試呢?通用人工智能的未來(lái)在哪兒呢?第四部分將為你一一揭曉。
人工智能不斷地滲透到人類生活的各個(gè)方面。那么未來(lái),在人工智能的影響下我們的生活、我們所生活的世界和我們所在的宇宙可能是什么形態(tài)呢?我們站在前面那批優(yōu)秀的科學(xué)家的肩膀上在本書(shū)的第五部分做了一些大膽的推測(cè)。讀完這個(gè)部分如果我們有幸讓你也有對(duì)未來(lái)世界有所暢想,你也可以聯(lián)系我們,和我們分享你的想法。
如何使用這本書(shū)
這本書(shū)作為青少年讀者的人工智能讀物,不要求讀者有任何計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí),因?yàn)槲覀兿M@本書(shū)能夠幫助每一個(gè)青少年更好地了解影響世界的人工智能技術(shù),及人工智能技術(shù)對(duì)未來(lái)的影響。在閱讀這本書(shū)的過(guò)程中,讀者可以試著思考一下“思考與實(shí)踐”欄目中需要思考的題目,這樣可以鍛煉你的思辨能力和想象力。同時(shí),我們希望讀者們?cè)诹私馊斯ぶ悄芗夹g(shù)的過(guò)程中樹(shù)立良好的世界觀和社會(huì)責(zé)任感。
致謝
本書(shū)的主要參與編寫(xiě)人員有7位,俞勇教授策劃并確定本書(shū)架構(gòu)、內(nèi)容組織及審核,張偉楠博士對(duì)全書(shū)內(nèi)容進(jìn)行專業(yè)指導(dǎo)及審核,龍婷撰寫(xiě)了第一部分,第五部分的第二十三、二十四章,吳昕撰寫(xiě)了第二部分和第五部分的第二十一、二十五章,戴心儀和周銘分別完成了第三部分和第四部分的內(nèi)容。書(shū)中的卡通插畫(huà)的設(shè)計(jì)與繪制由陳子薇完成,感謝沈鍵在我們完成的書(shū)稿的過(guò)程中給我們提出建議。
俞勇,上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師,中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)教育專業(yè)委員會(huì)常務(wù)理事。 先后獲得教學(xué)成果獎(jiǎng)9項(xiàng)、上海市優(yōu)秀教材獎(jiǎng)2項(xiàng),并獲國(guó)務(wù)院特殊津貼、“全國(guó)模范教師”、“全國(guó)師德標(biāo)兵”、“上海市五一勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)隆薄ⅰ皩氫搩?yōu)秀教師特等獎(jiǎng)”、“上海市教學(xué)名師”、“上海市模范教師”、“上海交通大學(xué)受學(xué)生歡迎教師”等榮譽(yù)。入選首批“國(guó)家高層次人才特殊支持計(jì)劃”教學(xué)名師。
教學(xué)方面,主編教材及著作6本、譯著2本。先后主持教育部教育教學(xué)改革項(xiàng)目2項(xiàng),主持國(guó)家精品課程“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”及上海市“程序設(shè)計(jì)類基礎(chǔ)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)”,主持教育部質(zhì)量工程項(xiàng)目4項(xiàng),發(fā)表教育教學(xué)研究論文6篇,率隊(duì)奪得ACM國(guó)際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽世界冠軍3次。
科研方面,主要從事數(shù)據(jù)與知識(shí)管理研究。先后承擔(dān)10多個(gè)國(guó)際會(huì)議、研討會(huì)等程序委員和主席,國(guó)際期刊編輯。先后主持10多項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金和863項(xiàng)目、30多項(xiàng)企業(yè)合作項(xiàng)目,發(fā)表重要國(guó)際會(huì)議和期刊論文近300篇,被引用11000余次。指導(dǎo)的博士生獲全國(guó)優(yōu)秀博士學(xué)位論文提名獎(jiǎng)1次、上海市優(yōu)秀博士學(xué)位論文獎(jiǎng)1次,指導(dǎo)的碩士生獲上海市優(yōu)秀碩士學(xué)位論文獎(jiǎng)2次。
第一章 人腦的起源 10
第二章 人機(jī)智能的基礎(chǔ)部件 18
第三章 人機(jī)智能的產(chǎn)生過(guò)程 27
第2部分??人工智能的起源與發(fā)展
第四章 達(dá)特茅斯會(huì)議之前 38
第五章 達(dá)特茅斯會(huì)議 47
第六章 推理期 54
第七章 第一次AI之冬 63
第八章 知識(shí)期 66
第九章 第二次AI之冬 74
第十章 學(xué)習(xí)期 75
第3部分??專用人工智能
第十一章 專用人工智能概述 86
第十二章 知識(shí)的表示、搜索與推理 88
第十三章 機(jī)器學(xué)習(xí) 92
第十四章 機(jī)器學(xué)習(xí)的不同流派 95
第十五章 深度學(xué)習(xí) 102
第十六章 深度強(qiáng)化學(xué)習(xí) 105
第十七章 元學(xué)習(xí) 110
第4部分??通用人工智能——AGI
第十八章 定義通用人工智能 116
第十九章 AGI的不同形態(tài) 124
第二十章 AGI研究歷史與現(xiàn)狀 129
第二十一章 社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)與AGI的未來(lái) 137
第5部分??人工智能與未來(lái)
第二十二章 從《西部世界》看強(qiáng)人工智能和意識(shí) 146
第二十三章 未來(lái)的生命 150
第二十四章 未來(lái)的社會(huì) 154
第二十五章 未來(lái)的宇宙 160