智能科學(xué)與技術(shù)教育的后起新作

張玥

摘要：文章在調(diào)研人工智能經(jīng)典教材的出版歷史、編寫內(nèi)容、組織結(jié)構(gòu)、讀者評價(jià)等內(nèi)容的基礎(chǔ)上，分析經(jīng)典教材的共同特色和傳承脈絡(luò)，介紹智能科學(xué)領(lǐng)域的新教材《機(jī)器智能》，說明其理論框架、內(nèi)容結(jié)構(gòu)和創(chuàng)新特色。

關(guān)鍵詞：人工智能；智能科學(xué)與技術(shù)；機(jī)器智能；機(jī)制主義

0引言

隨著時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步，以智慧地球、智能城市等為信息化社會(huì)智能標(biāo)志的智能化進(jìn)程穩(wěn)步推進(jìn)。智能產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，使我國對智能科學(xué)與技術(shù)人才的需求不斷增長，以北京大學(xué)為首的多所院校相繼設(shè)立了智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)。專業(yè)的不斷發(fā)展和課程的日益規(guī)范，使學(xué)科教材建設(shè)成為專業(yè)教育者日益關(guān)注的焦點(diǎn)。

1國外經(jīng)典教材回顧

歷數(shù)人工智能領(lǐng)域的經(jīng)典教材，不得不提Stuart J.Russell和Peter Norvig于1995年出版、2003年再版、2009年3版的《ArtificialIntelligence：A Modem Approach》，其中第3版的修訂版如圖1所示。該書的核心思想是以智能Agent為載體，將不同學(xué)派的研究成果包含到一個(gè)框架中，以具體實(shí)例將復(fù)雜問題簡單化，因此獲得了世界范圍內(nèi)的好評，100多個(gè)國家的1200多所大專院校都將其作為學(xué)習(xí)人工智能的首選教材或參考書。另一本優(yōu)秀教材是Nils J.Nilsson于1997年出版的《Artificial Intelligence：A New Synthesis》，如圖2所示。該書強(qiáng)調(diào)一種新的綜合方法，其實(shí)與Russell和Norvig提出的“一種現(xiàn)代的方法”有異曲同工之妙，也是以Agent為載體，力圖將傳統(tǒng)人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、感知一動(dòng)作系統(tǒng)等不同方法的結(jié)果匯聚在一起，避免片面性和非此即彼的爭論局面。

2國內(nèi)經(jīng)典教材回顧

縱覽國內(nèi)的經(jīng)典教材，歷史悠久、影響廣泛的當(dāng)屬蔡自興教授于1987年出版、1996年再版、2003年3版、2010年4版、2016年5版的《人工智能及其應(yīng)用》一書。該書第1版內(nèi)容介紹人工智能的基本技術(shù)和主要問題以及人工智能的各種應(yīng)用和程序設(shè)計(jì)方法。1996年出版了第2版。進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著學(xué)科發(fā)展和課程建設(shè)需要，又于2003年編寫了第3版，反映了人工智能各個(gè)學(xué)派的觀點(diǎn)和最新進(jìn)展。2010年第4版出版，如圖3所示，重點(diǎn)介紹人工智能不同學(xué)派的認(rèn)知觀和研究領(lǐng)域以及人工智能的主要應(yīng)用領(lǐng)域。2016年，蔡教授在第4版的基礎(chǔ)上增加了新時(shí)期最新的研究成果，如專家系統(tǒng)的開發(fā)工具、設(shè)計(jì)方法和深度學(xué)習(xí)等，出版了第5版，如圖4所示。該書被百所院校用做教材或參考書，極大地推動(dòng)了人工智能課程在國內(nèi)高校的開設(shè)。

另一本經(jīng)典教材是王萬森教授于2005年出版、2007年再版、2012年3版的《人工智能原理及其應(yīng)用》，其中2版嘲和3版如圖5和圖6所示。該書系統(tǒng)闡述了人工智能的基本原理、方法和技術(shù)，全面反映國內(nèi)外最新研究成果和重要應(yīng)用技術(shù)。第3版更注重現(xiàn)代智能方法與技術(shù)的介紹，并科學(xué)優(yōu)化了教材的知識結(jié)構(gòu)和教學(xué)內(nèi)容，為踏入人工智能大門的學(xué)習(xí)者開啟了一條深入淺出的道路。該書累計(jì)重印20余次，為普及智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科起到了積極的促進(jìn)作用。

3經(jīng)典教材的特色分析

綜合分析人工智能國內(nèi)外經(jīng)典教材，具有以下共同特色。第一，均仔細(xì)介紹了傳統(tǒng)人工智能的基本概念、原理和應(yīng)用領(lǐng)域；第二，均詳細(xì)闡述了本領(lǐng)域的三大主流學(xué)派，將長期共存并各自有深入的研究；第三，均強(qiáng)調(diào)理論與應(yīng)用的研究必須緊密結(jié)合，并多以具體實(shí)例解釋復(fù)雜理論；第四，均十分注重與時(shí)俱進(jìn)，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，調(diào)整教材結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)教材的時(shí)代性；第五，在內(nèi)容架構(gòu)上，均以人工智能研究的三大學(xué)派和應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)榫V，以有突出成果、分散的內(nèi)容呈現(xiàn)為主，將公認(rèn)和成熟的成果展現(xiàn)出來，以使讀者更深刻地了解該學(xué)科。

4《機(jī)器智能》的出版和特色

歷史來到新的十字路口。隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)+為代表的新經(jīng)濟(jì)形態(tài)為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)注入新的活力，智能科學(xué)與技術(shù)在信息技術(shù)之后登上歷史舞臺，加速實(shí)現(xiàn)彎道超車。2016年初，AlphaGo以4：1戰(zhàn)勝了李世石的人機(jī)大戰(zhàn)，更將人們對智能科學(xué)的關(guān)注度提升到前所未有的高度。在智能科學(xué)迅速發(fā)展的形勢下，清華大學(xué)出版社適時(shí)規(guī)劃出版了高等學(xué)校智能科學(xué)技術(shù)與專業(yè)規(guī)劃教材。本套教材由信息科學(xué)專家鐘義信教授擔(dān)任編委會(huì)主任，智能控制、機(jī)器人學(xué)專家蔡自興教授，清華大學(xué)出版社盧先和編審和北京大學(xué)智能科學(xué)系鄧志鴻副教授擔(dān)任編委會(huì)副主任，人工智能專家王萬森教授擔(dān)任秘書長，匯集了國內(nèi)智能科學(xué)領(lǐng)域的骨干教師和優(yōu)秀專家，具有體系結(jié)構(gòu)完整、內(nèi)容開放先進(jìn)、緊跟科技發(fā)展、教學(xué)資源豐富的特點(diǎn)。

《機(jī)器智能》是本套教材中的一本核心教材，如圖7所示。該書在詳細(xì)闡述人工智能基本原理與應(yīng)用的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性地構(gòu)建了機(jī)制主義研究方法，通過對機(jī)器智能基本概念和機(jī)制模擬方法的研究，把智能研究領(lǐng)域多年來相對獨(dú)立發(fā)展的結(jié)構(gòu)模擬、功能模擬、行為模擬三大主要學(xué)派融為一體；同時(shí)，通過對各個(gè)主要學(xué)派的研究思路、特色和研究內(nèi)容的討論，繼承與發(fā)展了各大學(xué)派的先進(jìn)特征和優(yōu)秀成果，展示機(jī)器智能領(lǐng)域清晰而完整的脈絡(luò)。本書還探討了機(jī)器情感、智能信息網(wǎng)絡(luò)、智能機(jī)器人和智能研究中的未決問題和創(chuàng)新空間，為后續(xù)研究開啟新的思路。

本書作者在三年的寫作時(shí)間中，全面考察了人工智能領(lǐng)域三大學(xué)派的成就與不足，以智能生成機(jī)制作為智能系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)特征，在內(nèi)容組織和結(jié)構(gòu)編排上和諧地融合統(tǒng)一了三種不同方法，并在每部分詳細(xì)闡述各自的研究成果和最新進(jìn)展，以破解人工智能的理論危機(jī)。這是中國學(xué)者采用系統(tǒng)論和宏觀整體思維辯證地開展人工智能原理與方法的整體研究，將“三足鼎立，各居一隅”的三大主流學(xué)派融合在統(tǒng)一的理論框架之下，是結(jié)束人工智能領(lǐng)域“三分天下，各據(jù)一隅”現(xiàn)狀的有益嘗試，也是首次將機(jī)器情感作為新的熱點(diǎn)納入到人工智能教材中。

5結(jié)語

在經(jīng)典教材珠玉在前、大放異彩的大好形勢下，《機(jī)器智能》在理論框架、寫作結(jié)構(gòu)、研究內(nèi)容上大膽突破，以使分散的人工智能理論體系有機(jī)地融合在一起，形成完整的知識結(jié)構(gòu)和統(tǒng)一的理論體系。本書在繼承前人優(yōu)秀成果的基礎(chǔ)上繼續(xù)開拓創(chuàng)新，在展現(xiàn)成熟成果的基礎(chǔ)上深入探討學(xué)科中的未決問題和不確定性問題，以期為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新精神和自主創(chuàng)新能力做出積極的貢獻(xiàn)。

（編輯：郭田珍）