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弱人工智能和强人工智能(什么是超级人工智能)

导读:本文主要是人工智能的基本概述,包括人工智能的起源、发展以及分类。

作者:王健宗 瞿晓阳

来源:华章科技

弱人工智能和强人工智能(什么是超级人工智能)

01 人工智能的定义和起源

在计算机科学领域中,人工智能是一种机器表现的行为,这种行为能以与人类智能相似的方式对环境做出反应并尽可能提高自己达成目的的概率。

人工智能这个概念最早于1956年8月的达特茅斯会议上由约翰·麦卡锡(John McCarthy)、马文·明斯基(Marvin Minsky)、克劳德·香农(Claude Shannon)、纳撒尼尔·罗切斯特(Nathaniel Rochester)等人提出。在此之前,人工智能有着许多种叫法,如“自动机理论”“复杂数据处理”等。

会议召开的两年前,也就是1954年,达特茅斯学院数学系有4位教授退休,这对于达特茅斯学院这样的小学校来说无疑是巨大的损失。刚上任的系主任约翰·克门尼(John Kemeny)赶忙向母校普林斯顿大学求援,从母校数学系带回4位刚毕业的博士来任教,而麦卡锡就是其中之一。

1955年夏,麦卡锡应邀参与IBM的一个商业项目,邀请他的人是罗切斯特。罗切斯特是IBM第一代通用机701的主设计师,并且对神经网络表现出极大的兴趣。俩人一拍即合,决定发起一个将于次年夏天举办的研讨会,还说服了香农和在哈佛做研究员的明斯基来共同提议。

麦卡锡给这个研讨会起了个别出心裁的名字—“人工智能夏季研讨会”(Summer Research Project on Artificial Intelligence)。同年9月2日,麦卡锡、明斯基、香农和罗切斯特正式发出提案引入“人工智能”一词,该提案的主要内容如下:

我们提议于1956年夏,在新罕布什尔州汉诺威的达特茅斯学院进行一项10人、为期两个月的人工智能研究。这项研究基于这样一个猜想,即原则上,我们可以足够精确地描述学习或智能的任何其他特征的各个方面,从而能够让机器来进行模拟。我们试图找到方法让机器使用语言、形成抽象和概念、解决人类尚未解决的各类问题以及自我改进等。我们认为,一群经过精心挑选的科学家一起努力一个夏天,就可以在上述的一个甚至多个问题上取得重大进展。

会议于1956年6月开始,同年8月结束。会议讨论了人工智能相关问题的各个方面,如自动化计算机、如何通过编程让计算机使用语言、神经网络、计算规模的理论、自我改进、随机性和创见性等。

明斯基认为,设计出一种具备某种特定学习能力的机器并非不可能,机器的本质是通过某种转换将输入变成输出的过程。机器的这种反应能力可以通过不断的“试错”过程训练获得。

例如我们可以将这样的一台机器放置在某种特定的环境中,不断给予它“成功”和“失败”的判据来训练它达成某种目标的能力。更进一步,如果机器能通过学习使自身形成感知和运动抽象能力,那么它就会进行内部探索找寻解决问题的方案。

罗切斯特分享了关于机器性能的独创性话题。在为自动计算器编写程序时,人们通常会向机器提供一套规则,这些规则涵盖了机器可能会面对的各种意外情况。机器遵守这一套规则但不会表现出独创性或常识。

此外,只有当机器因为规则矛盾而变得混乱时,人们才会对自己设计出糟糕的规则感到恼火。最后,在编写机器程序时,有时人们必须以非常费力的方式解决问题,然而,如果机器有一点直觉或者可以做出合理的猜测,问题就可以直接被解决。

会议进行了两个月,虽然每个人对AI的定义都不尽相同,但它却具有重要的开创意义和深远影响。由于会议上提出了人工智能(Artificial Intelligence)这一概念,因而1956年被称作“人工智能元年”。

弱人工智能和强人工智能(什么是超级人工智能)

02 弱人工智能、强人工智能与超人工智能

人工智能大体上可以分为3类:弱人工智能、强人工智能和超人工智能。

1. 弱人工智能

弱人工智能(Weak AI),也被称为狭隘人工智能(Narrow AI)或应用人工智能(Applied AI),指的是只能完成某一项特定任务或者解决某一特定问题的人工智能。

苹果公司的Siri就是一个典型的弱人工智能,它只能执行有限的预设功能。同时,Siri目前还不具备智力或自我意识,它只是一个相对复杂的弱人工智能体。

2. 强人工智能

强人工智能(Strong AI),又被称为通用人工智能(Artificial General Intelligence)或全人工智能(Full AI),指的是可以像人一样胜任任何智力性任务的智能机器。这样的人工智能是一部分人工智能领域研究的最终目标,并且也作为一个经久不衰的话题出现在许多科幻作品中。

对于强人工智能所需要拥有的智力水平并没有准确的定义,但人工智能研究人员认为强人工智能需要具备以下几点:

思考能力,运用策略去解决问题,并且可以在不确定情况下做出判断;展现出一定的知识量;计划能力;学习能力;交流能力;利用自身所有能力达成目的的能力。

3. 超人工智能

哲学家、牛津大学人类未来研究院院长尼克·波斯特洛姆(Nick Bostrom)把超级智能定义为“在几乎所有领域都大大超过人类认知表现的任何智力”。

超人工智能(Artificial Super Intelligence,ASI)正是超级智能的一种。首先,超人工智能能实现与人类智能等同的功能,即可以像人类智能实现生物上的进化一样,对自身进行重编程和改进,这也就是“递归自我改进功能”。

其次,波斯特洛姆还提到,“生物神经元的工作峰值速度约为200 Hz,比现代微处理器(约2 GHz)慢了整整7个数量级”,同时,“神经元在轴突上120 m/s的传输速度也远远低于计算机比肩光速的通信速度”。这使得超人工智能的思考速度和自我改进速度将远远超过人类,人类作为生物上的生理限制将统统不适用于机器智能。

弱人工智能和强人工智能(什么是超级人工智能)

03 人工智能三大主义

简要回顾人工智能的发展历史,我们会发现它主要由3个方面相互交织发展:符号主义、连接主义和行为主义。

符号主义:旨在用数学和物理学中的逻辑符号来表达思维的形成,通过大量的“如果-就”(if-then)规则定义,产生像人一样的智能,这是一个自上而下的过程,包括专家系统、知识工程等。连接主义:主张智能来自神经元之间的连接,它让计算机模拟人类大脑中的神经网络及其连接机制,这是一个自下而上的过程,包括人工神经网络等。行为主义:指的是基于感知行为的控制系统,使每个基本单元实现自我优化和适应,这也是一个自下而上的过程,典型的代表有进化算法、多智能体等。

由这3个方面构成的人工智能设计模型如图1-1所示。

弱人工智能和强人工智能(什么是超级人工智能)

▲图1-1 人工智能设计模型

在人工智能设计模型中,“创造者驱使”是一个自上而下的过程,这里的“创造者”不仅指的是创造者,也可以是一些其他的高级角色,如开发者,甚至可以是设计规范和材料属性。而“环境驱动”是一个自下而上的过程,其中“环境”可以是交互约束,如行为规则;也可以是外部因素,如位置和气候。

总之,“创造者驱使”指明了一个宏观层面的方向,而“环境驱使”允许智能体自由发展,甚至可以改变它们的行为规则,从而实现自身的变化性和多样性。

关于作者:王健宗,大型金融集团科技公司深度学习平台和AutoML平台负责人,中国人工智能开源软件发展联盟副理事长,美国佛罗里达大学人工智能博士后,发表联邦学习、深度学习、云计算和大数据等领域国际论文30余篇,以及发明专利200余项。

瞿晓阳 ,华中科技大学计算机系统结构博士,美国中佛罗里达大学访问学者,大型金融集团科技公司资深算法工程师,一直从事机器学习、大数据、体系结构方面的研究工作,在AutoML平台、面向AI的云原生架构、高性能计算、高效能存储系统等方面经验丰富。

本文摘编自《深入理解AutoML和AutoDL:构建自动化机器学习与深度学习平台》,经出版方授权发布。

弱人工智能和强人工智能(什么是超级人工智能)

延伸阅读《深入理解AutoML和AutoDL》

推荐语:这是一部从基础理论、核心原理、前沿算法等多个维度系统、全面讲解AutoML、AutoDL、AutoNAS和元学习的著作。作者是资深的人工智能专家,大型金融集团科技公司深度学习平台和AutoML平台负责人。本书得到了腾讯、阿里、字节跳动、微众银行、浙江大学、新智元等企业界、学术界、媒体界的8位资深专家联袂推荐。

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