人工智能的认识层次探讨

莫宏伟 徐立芳

（[1]哈尔滨工程大学智能科学与工程学院 黑龙江·哈尔滨 150001；[2]哈尔滨工程大学工程训练中心 黑龙江·哈尔滨 150001）

在1950年代，人工智能之父英国著名学者阿兰·图灵发表的一篇划时代意义的论文《计算机器与智能》中提出，虽然图灵并没有明确提出人工智能的概念或给出定义，但由他的论文直接引发了人类历史关于人工智能的认真的思考，并于1956年由另一位人工智能之父麦卡锡在美国达特茅斯学院召开的研讨会上正式提出这个概念。人工智能近些年在围棋、游戏、无人机、机器人、自动驾驶汽车等领域取得的成功吸引了公众的注意，激发了人类对未来的畅想。但自从这个概念诞生以后，关于人工智能的定义一直莫衷一是。人们对人工智能的认识在不同领域、不同学科、不同时期都有所区别。但是，总体上，都偏重于从技术层面给出各种理解。事实上，从更长远的历史发展来看，人工智能不仅仅是一个提升人类科技水平的技术领域。随着人类对宇宙、生命及自身存在的认识不断深入，以及人类文明的不断进步，人类应该从历史、思想、文明、社会和工程技术等多角度、多维度、多层次来认识和理解人工智能的内涵和意义。

1 人工智能的定义

多年以来，一直是作为计算机科学的一个分支不断发展。在科学方面，人工智能与生命、物理、信息等基础领域有着深刻的、自然的联系；在技术方面，人工智能还依靠计算机科学、控制科学、电子等技术领域的进步和发展。同许多基本概念一样，人工智能从一开始就是一个涉及多领域、多学科的复杂概念，而不是一个独立的、自成体系概念。

现有不同的关于人工智能的定义主要从学科、知识、仿人或拟人、机器等不同的角度给出,蔡自兴教授曾在其经典教材《人工智能及其应用》列举了人工智能11个定义。

1.1 拟人的角度

《人工智能：一种现代方法》把人工智能的定义总结为4种，第一种是像人一样行动的系统(类人行为)，第二种是像人一样思考的系统(类人思考、认知模型)，第三种是理性地思考的系统(逻辑主义)，第四种是理性地行动的系统(理性智能体)。该书基于智能体的概念，重点讨论理性智能体的通用原则以及构造此类智能体所需的组成部分。

（1）人工智能是一种使计算机能够思维、使机器具有智力的激动人心的新尝试。

（2）人工智能是那些与人的思维、决策、问题求解和学习等有关活动的自动化。

（3）人工智能是用计算模型进行研究的智力行为。

（4）人工智能是研究那些使理解、推理和行为成为可能的计算。

（5）人工智能是一种能够执行需要人的智能的创造性机器的技术。

（6）人工智能是研究如何通过使计算机做事而让人过的更好。

（7）人工智能是一门通过计算过程力图理解和模仿智能行为的学科。

（8）人工智能是计算机科学中智能行为的自动化有关的一个分支。

定义（1）的定义（2）涉及拟人思维；定义（3）和定义（4）与理性思维有关；定义（5）和定义（6）涉及拟人行为；定义（7）和定义（8）与拟人理性行为有关。之所以出现这么多不同的定义，归根到底还是由于人们对智能的本质认识还不够清晰。无论是动物智能还是人类智能，都是一种生命在适应环境过程表现出的现象，而不是一种物理上存在的实体，也不是数学上可以明确刻画的物质运动规律。因此，智能依托生物体在与环境交互过程中表现出的多样性也导致了人工智能理解的多样性。

1.2 机器角度

从机器角度定义人工智能，重点强调的是智能机器，即指能够在各类环境中自主地或交互地执行各种拟人任务的机器。《人工智能及其应用》先是给出了智能机器的定义，即能够在各类环境中自主地或交互地执行各种拟人任务的机器。在此基础上，给出了人工智能的两个相关定义：人工智能(学科)是计算机科学中涉及研究、设计和应用智能机器的一个分支；人工智能是智能机器所执行的通常与人类智能有关的智能行为，如判断、推理、证明、识别、感知、理解、通信、设计、思考、规划、学习和问题求解等思维活动。

这是从实现机器智能的角度给出的人工智能定义，这个定义最接近人工智能的最初含义，即实现具有像人一样有智能的机器。这也是人工智能发展的终极目标。从图灵提出的“机器是否可能思考”这一问题开始，机器事实上开启了其独特的智能进化之路。今天的智能机器，在机器博弈（围棋、象棋等）、材料设计、药物设计等方面的卓越表现，已经足以让科学家和专业人士自叹弗如。虽然，这些机器智能仍然局限于专业领域，还达不到像人的智能一样的通用性，但是深度学习技术驱动的机器产生了不同于人类自然进化的智能机制，也是不争的事实。因此，人工智能发展到今天，已到了将机器智能分离出来单独作为一个对象来思考和对待的程度。

1.3 学科角度

《人工智能原理及其应用》从“能力”和“学科”两个方面对人工智能进行定义：从能力的角度看，人工智能是指用人工的方法在机器(计算机)上实现的智能；从学科的角度看，它是一门研究如何构造智能机器或智能系统,使它能模拟、延伸和扩展人类智能的学科。人工智能从一开始就是心理学、数学、神经科学、控制论等多学科交叉衍生的产物。人工智能不会脱离哲学、数学、神经科学、计算机科学等各支撑学科而独立发展。未来的人工智能技术一定是多学科协同交叉发展的产物。

1.4 知识角度

美国斯坦福大学人工智能研究中心尼尔逊教授认为：“人工智能是关于知识的学科――怎样表示知识以及怎样获得知识并使用知识的科学。”这是从知识和学科的角度给出的定义。

人工智能是关于知识的学科——怎样表示知识以及怎样获得知识并使用知识的科学。

1.5 信息角度

钟义信教授认为人工智能：就是人类智能（显性智慧）的人工实现。更具体地说，人工智能是“机器根据人类给定的初始信息来生成和调度知识、进而在目标引导下由初始信息和知识生成求解问题的策略并把智能策略转换为智能行为从而解决问题的能力”。这个定义是在钟义信教授的智能定义基础上给出的人工智能定义，将信息、知识、策略、行为联系起来。

上述这些说法大致反映了人工智能的基本内容和思想。可见，大多数已有的人工智能定义通常也都是描述性的或是解释性的，缺乏对于研究实现方法和技术的整体性、系统性和实质性的指导。人工智能的定义实际上也是随着时代发展而不断变化的，因为人类对智能的认识在不断深入，因此对人工智能的不同角度的理解导致研究方法也在不断变化，最终实现的智能系统也各有千秋。

2 认识人工智能的五个层次

在理解人工智能概念的基础上，深入理解人工智能，可以从以下五个层面来认识人工智能的内涵：

2.1 第一层次智能进化大历史

从本源来看，智能与意识、物质、生命关系密不可分。138亿年前，宇宙大爆炸创造了宏观物质世界，38亿年前地球上诞生最原始的生命，智能事实上是任何生命都具有的基本适应能力。因此，生命诞生，也就是意味着自然智能诞生。大约20万年前人类出现之后，人类的智能以不可思议的速度飞跃进化。1万年前人类进入农耕文明时期，由此开启了人类文明的进化历史。近300年，人类能够创造越来越先进的工具，甚至使工具也变得有智能。近100年，人类梦想创造像人一样有智能的机器。由上述简略的智能进化历史可以看出，人工智能是在宇宙诞生之后的历史长河中物质不断进化的结果。

站在这一层次学习和理解人工智能，不仅仅是对人工智能概念和定义有更深刻的认识，更重要在于，通过对人工智能本质的理解和思考，以人工智能为参照，反观和反思人类存在的价值和意义，以及对人类在宇宙中的位置的思考等进行更深层次的问题思考。

2.2 第二次层次哲学

这一层面主要从哲学角度思考和认识人工智能的本质。人工智能中关于生命、意识与物质的关系、意识与大脑的关系等一些根本问题都是哲学问题。哲学中的各种观点对于认识清楚人工智能的本质具有重要作用。

人工智能虽然是一门新兴科学，但其根本问题却是关于生命、智能、人类、物质与意识的关系等哲学问题。因此，与人工智能有关的哲学包括哲学本元论、形而上学以及关于计算、生命、生物、心智、心灵等各哲学分支。

因为人工智能自身研究对象的特殊性，所以哲学是非常重要的，因为它试图回答重要的问题，如“一台机器能聪明地行动吗？”，“它能像人类一样解决问题吗？”，“计算机智能是否像人类一样？”等等，而人工智能的终极目标是在人造机器上实现类人的智能。要做到这一点，就必须对“什么是智能”这个问题做出回答，因此哲学是认识和理解的基础。正是人工智能研究者在哲学层面上对于“智能”的不同维度、不同层次的理解偏差，也才会在技术实践层面上产生符号主义、联结主义、行为主义或者功能主义、结构主义、行为主义等不同派系，包括混合智能、群体智能、跨媒体感知等新一代人工智能等，其根本问题首先都是对智能、物质与意识的本质和关系等问题解答，因此人工智能基础首先是哲学问题，然后才是科学和技术问题。人工智能对哲学也有影响。如今，心智哲学家、心灵哲学家对心智的解读也是基于人工智能概念。例如，他们用人工智能技术来解决众所周知的身心问题、自由意志的难题和很多有关意识的谜题。然而，这些哲学思想都颇具争议。人工智能系统是否拥有“真正的”智能、创造力或生命，人们对此意见不一。

从哲学上理解人工智能，可以发现，现阶段人工智能技术很大程度上是模拟了人类的理性能力，因此从人类理性角度探讨了人工智能的本质，这部分有助于从深层次的哲学思想层面认识人工智能的本质，准确把握其内涵，从而去开发更有效的服务于水的人工智能技术。

2.3 第三层次社会与文明层次

这一层次从人工智能对人类社会未来经济、文化、教育等方面影响和关系进行学习和理解。人工智能影响的不仅仅是个人的工作和生活，更重要的是对整个人类社会方方面面产生重要影响。因此，要站在国家、社会乃至全人类的角度学习和理解人工智能。

人工智能研究的对象本质是应该“人”本身，机器是手段。人工智能技术是模拟作为认识主体的人的智能，弱人工智能技术的发展有助于客观地认识人类智能的特点，有助于进一步认识人类思维活动、智能活动。人类一直在用机器来延伸和扩展人类的某些智能行为，人与机器的协同相互作用甚至人与机器在身体和智能上的结合，都将在体力、智力方面进一步拓展人类的自然智能，为提升对人类主体自身的认识提供了新工具、新手段、新方法，也将促使人类向新的阶段进化。人工智能的终极目标是实现类人甚至超人的强人工智能，如果强人工智能研制成功，将使地球上诞生自然智能之外的通过机器呈现的新形态的高级智慧，虽然这有可能削弱人类的主体地位，但也将有助于使人类反思自身存在的价值和意义，使人性得到升华。结合生命科学、神经科学、纳米技术、量子科学等，创造出人类自身以外的智能，将都是人类以前从前没有经验过的，在这些情况下出现了人类自身的意义问题，即超出了“图灵检验”的标准来讨论更广义的“智能”问题。因此，由人工智能根本问题衍生的思想、理论促使人类思考在宇宙中位置，反观自身，思考人之为人的价值、存在的意义。

2.4 第四层多学科交叉

人工智能作为多学科交叉的领域，有两方面含义。

第一方面含义是人工智能本身的发展需要多个学科理论、知识、技术的支撑。近些年，人工智能已经从传统意义上的计算机科学的一个分支向独立的学科发展。人工智能的根本在于智能的本质，而智能的研究本身涉及诸多学科，因此人工智能与哲学、数学、脑科学、神经科学、认知科学、心理学、计算机科学、控制科学、信息学等众多学科有极强的关联性。因此，从学科角度来看，人工智能是一个建立在广泛学科交叉研究基础上的新兴学科。

第二方面含义是人工智能与大量的传统学科交叉融合，会不断产生新的学科分支，甚至会逐渐形成和发展一些全新的学科，还可能颠覆、重塑传统学科的理念和体系。

从自然科学、社会科学到数学、医学、管理学等等，几乎所有的学科都可以与人工智能相互交叉、渗透和融合。按照“智能+X学科”的模式，人工智能与传统医学、教育学、管理学、艺术学、社会学、军事学的交叉融合，将会形成智能医学、智能教育学、智能管理学、智能艺术学、智能社会学、智能军事学等新兴学科和专业。电子、机械、计算机等传统工科与人工智能的交叉会形成智能机器学、智能机械学、智能计算学等新学科、新工科方向或分支。

人工智能将会成为各学科融合的“粘合剂”。人工智能交叉学科研究会激发、拓展全球领域的人工智能应用，从制造业、农业、医学、教育等领域到艺术、人文、法律、媒体等领域，全面推动人类社会在科技、文化、经济等方面的快速进步，形成人类未来科学技术爆发的“奇点”。人工智能多学科交叉会形成人类前所未有的“大科学”，其成果给人类带来的影响，将远远超过其他科学成果在过去几十年对世界的影响，并产生改变甚至颠覆人类传统世界的巨大力量。这种改变必然会激发人类全新的世界观和无穷的创造力，重构甚至颠覆人类的科学研究方式，以及生活、学习甚至社会、文化发展模式。

2.5 第五层次理论与方法、工程与技术层次

这一层次是从理论和体系上学习理解人工智能。人工智能缺乏统一的理论基础，没有统一的数学模型和技术体系，只有各种适合不同于场景理论和技术，归根到底还是由于智能本身的复杂性。所以，从不同的角度和不同的理论层面去理解人工智能是很重要的。这是现实发展的人工智能直接衔接的层次，各种技术方法原理及其在各领域和行业的应用。更重要在于，通过该层次的学习，要理解如何在现有技术基础上不断拓展和深入，发展更好的更有效的人工智能技术，解决实际问题和社会需求。

在产业发展及行业应用方面，人工智能与制造业、医疗、农业、教育、金融等各行业结合，出现了智能制造、智能医疗、智能农业、智能教育、智能金融等多种新兴行业业态。从应用方向上来看，制造业、农业、城市治理、金融、医疗、汽车、零售等数据基础较好的行业方向应用场景目前相对成熟。无人驾驶和智能机器人正在成为产业研发热点。从产品和产业开发看，现阶段人工智能产业发展的基本模式是“人工智能+大数据+超级计算”。

人工智能技术固然可以为人类创造更多的物质财富，促进经济发展，但是站在宇宙大历史的高度，我们不能简单将人工智能技术与人工智能画等号，也不能单纯为了经济利益发展人工智能。物质主义、消费主义驱动的人工智能技术注定是短暂的。即使不利用人工智能技术，人类相较于过去的上千年历史岁月而言，也已经过得很舒适。人工智能的发展应在第1到第4层次基础上来发展促进人性升华，使人类能够向更高级文明进化的先进技术。

3 结论

人工智能虽然在近些年得到飞速发展，但是在基础理论和技术方面的突破以及行业应用方面落地场景实际上都是有限的。主要原因在于对人工智能的定义、人工智能涉及的众多学科和技术的缺乏深刻的分析和理解。由于人工智能涉及宇宙、生命、智能、物质、社会等多方面，因此不应仅停留在技术层面认识和发展人工智能，而应该高视角、多维度、综合性看待和理解人工智能。这样，才能真正发展更高级的人工智能理论和方法，并使之于人类文明发展相适应。