人工智能的誕生與三大學(xué)派的形成
關(guān)鍵詞: 人工智能 符號(hào)主義 連接主義 行為主義 人工智能學(xué)派融合 人工智能發(fā)展歷史
人工智能作為一門(mén)學(xué)科,誕生于20世紀(jì)中葉,它的目標(biāo)是讓機(jī)器產(chǎn)生類(lèi)似于人類(lèi)的智能。由于對(duì)“智能”本質(zhì)的理解不同,在人工智能的發(fā)展過(guò)程中,逐漸形成了三個(gè)具有影響力的學(xué)派:符號(hào)主義、連接主義和行為主義。它們有不同的學(xué)術(shù)思想和研究路徑,共同推動(dòng)了人工智能的進(jìn)步,并逐步在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中融合協(xié)同發(fā)展。而今,人工智能已經(jīng)走出實(shí)驗(yàn)室,深入到人們的日常生活中,從智能手機(jī)中的語(yǔ)音助手到自動(dòng)駕駛汽車(chē),從“文生文”到“文生視頻”,人工智能正在以驚人的速度改變世界。今天,就讓我們沿著人工智能發(fā)展史的脈絡(luò),共同回顧人工智能的誕生與三大學(xué)派的形成歷程。
序曲:人工智能的先聲
故事的開(kāi)頭,要追溯到1936年,圖靈首次提出一種抽象的計(jì)算模型,它通過(guò)無(wú)限長(zhǎng)的紙帶、讀寫(xiě)頭和一組狀態(tài)規(guī)則來(lái)模擬人類(lèi)計(jì)算過(guò)程,這就是人們常說(shuō)的“圖靈機(jī)”。在奠定現(xiàn)代計(jì)算機(jī)理論先聲的同時(shí),這種通過(guò)形式化符號(hào)操作模擬智能行為的思想也啟發(fā)了后續(xù)符號(hào)主義的研究。
1943年,《神經(jīng)活動(dòng)中內(nèi)在思想的邏輯演算》一文發(fā)表,文章中提出的形式化的神經(jīng)元數(shù)學(xué)模型為后續(xù)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)奠定了數(shù)學(xué)基礎(chǔ),該文也被視為連接主義的起點(diǎn)。正是這個(gè)看似抽象的理論模型,在多年后催生了能寫(xiě)詩(shī)作畫(huà)的生成式人工智能。
1950年,圖靈在哲學(xué)雜志《心智》上發(fā)表論文,提出了著名的“圖靈測(cè)試”:如果一臺(tái)機(jī)器能通過(guò)電傳設(shè)備與人類(lèi)展開(kāi)對(duì)話(huà),與它進(jìn)行對(duì)話(huà)的人又不能被辨別出它是機(jī)器還是人,那就可以認(rèn)為這臺(tái)機(jī)器具有智能。雖然當(dāng)時(shí)沒(méi)有提出“人工智能”這個(gè)概念,但是“圖靈測(cè)試”的理念為人工智能的誕生奠定了思想基礎(chǔ)。

圖1 圖靈測(cè)試示意圖(原圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò),由百度AI圖片助手進(jìn)行清晰化等處理)
誕生:人工智能進(jìn)入公眾視野
讓我們把目光拉回到1956年的達(dá)特茅斯會(huì)議。這次會(huì)議上,學(xué)者們暢談如何利用剛問(wèn)世不久的計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)人類(lèi)智能的問(wèn)題。在會(huì)議籌備期,麥卡錫建議用“人工智能”來(lái)標(biāo)識(shí)這個(gè)新興的學(xué)術(shù)領(lǐng)域,參會(huì)的學(xué)者都表示同意。從那一年開(kāi)始,“人工智能”一詞開(kāi)始出現(xiàn)在公眾的視野中,這次會(huì)議也標(biāo)志著人工智能開(kāi)始作為一門(mén)獨(dú)立學(xué)科而存在。彼時(shí),計(jì)算機(jī)技術(shù)尚處于起步階段,但科學(xué)家們已開(kāi)始嘗試讓機(jī)器模擬人類(lèi)的邏輯思維與問(wèn)題求解能力。

圖2 1956年達(dá)特茅斯會(huì)議(圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò))
符號(hào)主義:邏輯規(guī)則的符號(hào)表達(dá)
符號(hào)主義是人工智能發(fā)展早期的主流學(xué)派,他們認(rèn)為:智能的核心在于邏輯推理和知識(shí)的精準(zhǔn)表達(dá),智能活動(dòng)的本質(zhì)是對(duì)符號(hào)的操作與處理,因此人工智能的設(shè)計(jì)重點(diǎn)應(yīng)該是將知識(shí)表示為一系列符號(hào)及其邏輯關(guān)系,并依據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則進(jìn)行運(yùn)算,典型應(yīng)用之一便是專(zhuān)家系統(tǒng)。
專(zhuān)家系統(tǒng)通過(guò)將特定領(lǐng)域的知識(shí)編碼為符號(hào)規(guī)則,利用推理引擎模擬專(zhuān)家的決策過(guò)程,為實(shí)際問(wèn)題提供解決方案。它的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)㈩I(lǐng)域知識(shí)編碼為顯式規(guī)則,不足之處是依賴(lài)于人工構(gòu)建知識(shí)庫(kù),存在知識(shí)獲取瓶頸,難以處理不確定性問(wèn)題。在當(dāng)代,符號(hào)主義的思想仍體現(xiàn)在諸多人工智能中。例如,智能語(yǔ)音助手在處理用戶(hù)指令時(shí),會(huì)將語(yǔ)音信息轉(zhuǎn)化為文本符號(hào),再依據(jù)預(yù)設(shè)的語(yǔ)義規(guī)則進(jìn)行解析與響應(yīng),其底層邏輯編輯仍然是符號(hào)主義。

圖3 智能語(yǔ)音助手示意圖(該圖片由豆包生成)
連接主義:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的仿生探索
連接主義受到生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的啟發(fā),認(rèn)為復(fù)雜行為涌現(xiàn)自簡(jiǎn)單單元的協(xié)同作用,主張人工智能的實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)是要對(duì)大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工作方式進(jìn)行模擬。連接主義中具有代表性的研究成果是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),它通過(guò)神經(jīng)元的連接和權(quán)重調(diào)整來(lái)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)中的模式,提取特征和規(guī)律,從而產(chǎn)生智能。
1957年,羅森布拉特發(fā)明了感知機(jī),由于當(dāng)時(shí)的計(jì)算能力和數(shù)據(jù)量的限制,它只能處理簡(jiǎn)單的線(xiàn)性問(wèn)題,無(wú)法解決復(fù)雜的非線(xiàn)性問(wèn)題,這使得連接主義在早期的發(fā)展中一度陷入困境。1986年,魯梅爾哈特等人實(shí)現(xiàn)了反向傳播算法的工程化突破,使多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練成為可能。21世紀(jì)初,在硬件革新、數(shù)據(jù)爆發(fā)、算法突破等因素的共同作用下,深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始崛起,它一方面帶來(lái)了自動(dòng)駕駛和醫(yī)學(xué)影像分析等領(lǐng)域的突破,也催生了DeepSeek等諸多大語(yǔ)言模型,重塑了人機(jī)交互方式。

圖4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)示意圖(圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò))
行為主義:從行為表現(xiàn)洞察智能
行為主義認(rèn)為智能是通過(guò)智能體在環(huán)境中采取行動(dòng)并接收反饋、逐步學(xué)習(xí)而形成的。他們關(guān)注的是智能體在環(huán)境中的行為表現(xiàn),強(qiáng)調(diào)智能體與環(huán)境的交互。這是一種“做中學(xué)”的智慧:既然人類(lèi)的學(xué)習(xí)是從每一次嘗試開(kāi)始的,那么人工智能的行為模式和策略也可以在與世界的真實(shí)互動(dòng)中逐步形成。想象一下,行為主義者設(shè)計(jì)的智能機(jī)器就像是一只在林間自由探索的小動(dòng)物,通過(guò)不斷地嘗試和試錯(cuò),學(xué)會(huì)適應(yīng)環(huán)境,找到食物,躲避危險(xiǎn)。
行為主義的代表性成果是強(qiáng)化學(xué)習(xí),其核心思想是通過(guò)試錯(cuò)和獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制來(lái)優(yōu)化行為策略,解決復(fù)雜決策問(wèn)題。如今,強(qiáng)化學(xué)習(xí)被應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域,如機(jī)器人控制和游戲領(lǐng)域。今天,一些軟件的信息推薦算法也基于強(qiáng)化學(xué)習(xí),它們通過(guò)分析用戶(hù)的行為反饋來(lái)優(yōu)化內(nèi)容推薦。

圖5 強(qiáng)化學(xué)習(xí)示意圖(圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)CSDN社區(qū))
融合:共創(chuàng)人工智能未來(lái)
在人工智能的發(fā)展中,符號(hào)主義、連接主義和行為主義都起到了很重要的作用。雖然在初始階段,三大學(xué)派各自按照自己對(duì)“智能”的理解進(jìn)行不同的探索,但這些學(xué)派的思想在當(dāng)下常被融合使用。例如,知識(shí)圖譜就是基于符號(hào)主義與連接主義的合作,而擊敗世界頂級(jí)圍棋選手的圍棋程序AlphaGo則是連接主義和行為主義相結(jié)合的產(chǎn)物。人工智能的未來(lái),一方面是建立在這些已有智慧之上,另一方面也需要在探索與學(xué)習(xí)中融合發(fā)展。讀者朋友們,你們準(zhǔn)備加入到人工智能的探索之旅嗎?
圖6 AI生成的未來(lái)世界(該圖片由midjourney生成)