論數(shù)理基礎(chǔ)對(duì)人工智能學(xué)習(xí)的影響

摘要：隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)實(shí)力增強(qiáng)，人工智能技術(shù)作為新興的計(jì)算機(jī)科學(xué)出現(xiàn)在人們的視域中，以互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)為依托的人工智能設(shè)備不僅能為人們的生產(chǎn)、生活提供服務(wù)支持，還能輔助人們完成工作任務(wù)，提高工作效率?，F(xiàn)代科學(xué)視域下的人工智能技術(shù)呈現(xiàn)出數(shù)理融合形態(tài)，學(xué)習(xí)人員不但要具備較強(qiáng)的邏輯思維，還要具備物理探究能力，能通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，運(yùn)用數(shù)理知識(shí)解決問(wèn)題。鑒于此，本文就數(shù)理基礎(chǔ)對(duì)人工智能技術(shù)學(xué)習(xí)的影響展開(kāi)探討，并提出具體的研究思路，以供廣大讀者借鑒

關(guān)鍵詞：數(shù)理基礎(chǔ)；人工智能；學(xué)習(xí)；問(wèn)題研究

一、“數(shù)理基礎(chǔ)”的概念及定義

探討“數(shù)理基礎(chǔ)”，首先我們要明確數(shù)理基礎(chǔ)的概念和定義。數(shù)理基礎(chǔ)是物理學(xué)、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的統(tǒng)稱(chēng)，是描述學(xué)習(xí)個(gè)體數(shù)學(xué)、物理學(xué)知識(shí)應(yīng)用能力的概念。人們習(xí)慣性認(rèn)為：“數(shù)理化不分家，數(shù)學(xué)是物理、化學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)工具”。在人工智能技術(shù)學(xué)習(xí)中也是同樣的道理。任何理工學(xué)科都要以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，運(yùn)用數(shù)學(xué)符號(hào)、公式、定理、語(yǔ)言進(jìn)行描述。從交叉學(xué)科領(lǐng)域來(lái)看，人工智能技術(shù)中的深度學(xué)習(xí)、智能編程、線(xiàn)性規(guī)劃、算法優(yōu)化等內(nèi)容都需要用數(shù)學(xué)公式進(jìn)行運(yùn)算，而虛擬存儲(chǔ)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分布、架構(gòu)優(yōu)化就要通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)探究?jī)?yōu)化方法，需要用到物理學(xué)中的實(shí)驗(yàn)探究思維，從實(shí)驗(yàn)?zāi)M角度出發(fā)找到計(jì)算機(jī)語(yǔ)言之間的邏輯聯(lián)系，進(jìn)而優(yōu)化編程框架?？梢哉f(shuō)數(shù)學(xué)、物理知識(shí)是人工智能技術(shù)實(shí)踐運(yùn)用的理論指導(dǎo)，正是有了數(shù)學(xué)、物理的邏輯表示方法、探究思維，一些動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)才能進(jìn)行，為人工智能技術(shù)發(fā)展奠定實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

二、人工智能的概念及特征

人工智能技術(shù)是計(jì)算機(jī)科學(xué)的重要分支，包括自然語(yǔ)言交互、數(shù)據(jù)管理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分布、可視化視覺(jué)傳達(dá)等內(nèi)容。學(xué)術(shù)界將“人工智能”定義為：“具有人體部分功能或全部功能的智能系統(tǒng)，能夠完成社會(huì)生活中大多數(shù)勞動(dòng)”。如，菜鳥(niǎo)網(wǎng)絡(luò)智能分揀中心的分揀機(jī)器人、百度的無(wú)人駕駛汽車(chē)、大疆公司的智能無(wú)人機(jī)、科大訊飛的智能語(yǔ)音輸入法及智能翻譯系統(tǒng)等，這些都屬于人工智能系統(tǒng)。從目前自然科學(xué)的分布狀態(tài)來(lái)看，人工智能技術(shù)分為“強(qiáng)人工智能”和“弱人工智能”，強(qiáng)人工智能包括超級(jí)計(jì)算機(jī)、智能優(yōu)化算法、機(jī)器學(xué)習(xí)等內(nèi)容，弱人工智能包括家庭計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備等。這一切與人工智能技術(shù)有關(guān)的機(jī)械設(shè)備最本質(zhì)的特征是基于數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、物理學(xué)理論演變形成的信息交互和自動(dòng)化處理功能，具有濃厚的“數(shù)理特色”。

三、數(shù)理基礎(chǔ)對(duì)人工智能學(xué)習(xí)的主要影響因素

（一）物理實(shí)驗(yàn)探究思維和思辨意識(shí)

物理是理工學(xué)知識(shí)體系重要的組成內(nèi)容，包括理論物理、經(jīng)典物理等內(nèi)容，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要理論指導(dǎo)。在基礎(chǔ)物理領(lǐng)域，經(jīng)典物理體系及光學(xué)、電學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)是組成物理學(xué)的組織基礎(chǔ)，其中涉及到光學(xué)、電學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)和經(jīng)典力學(xué)體系的實(shí)驗(yàn)探究思維和思辨意識(shí)是學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)常用的方法。包括智能編程、數(shù)據(jù)管理、軟件開(kāi)發(fā)、架構(gòu)優(yōu)化與策劃都需要用到實(shí)驗(yàn)探究思維，其中涉及到實(shí)踐的理論和知識(shí)必須通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)、軟件測(cè)試、智能集成等方法進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)找到信息影響因子，去除影響因素來(lái)制定解決方案，優(yōu)化系統(tǒng)。思辨意識(shí)是實(shí)驗(yàn)探究思維常用到的研究方法，通過(guò)從正、反兩方面對(duì)比物體的形式、特征、屬性、原理找尋物體所具有的特性，分析物體特性形成的原因，找到內(nèi)部的組織規(guī)律。人工智能領(lǐng)域中思辨意識(shí)的運(yùn)用是基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和中央處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈對(duì)接的探究方法，用于判定智能系統(tǒng)的特性和原理。

（二）數(shù)學(xué)中的符號(hào)語(yǔ)言、邏輯架構(gòu)

數(shù)學(xué)、物理是理工學(xué)科學(xué)習(xí)的重要工具，人工智能技術(shù)屬于交叉性學(xué)科領(lǐng)域，是融合計(jì)算機(jī)科學(xué)、軟件工程、智能開(kāi)發(fā)、大數(shù)據(jù)技術(shù)于一體的綜合性學(xué)科。其所包含的學(xué)科中大多數(shù)為理工類(lèi)學(xué)科，而數(shù)學(xué)、物理作為理工學(xué)科的重要基礎(chǔ)工具，在人工智能學(xué)習(xí)中有著重要作用。首先數(shù)學(xué)語(yǔ)言、邏輯架構(gòu)、線(xiàn)性規(guī)劃等內(nèi)容是人工智能算法編寫(xiě)與測(cè)試的重要理論支撐，算法優(yōu)化必須要以基礎(chǔ)數(shù)學(xué)語(yǔ)言為依據(jù)，通過(guò)不斷優(yōu)化計(jì)算機(jī)算法的邏輯架構(gòu)，讓人工智能系統(tǒng)穩(wěn)定、高效運(yùn)行。

（三）數(shù)學(xué)的抽象思維

數(shù)學(xué)是描述抽象實(shí)物變化規(guī)律的學(xué)科，對(duì)幫助人們探究不同抽象物體之間的聯(lián)系及內(nèi)在規(guī)律有著重要意義。在人工智能領(lǐng)域，數(shù)學(xué)抽象思維是學(xué)習(xí)知識(shí)必須用到的方法。從計(jì)算機(jī)描述對(duì)象入手，通過(guò)抽象分析、量化對(duì)比找到描述對(duì)象之間的邏輯關(guān)系，用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言表示出來(lái)是人工智能領(lǐng)域運(yùn)用數(shù)學(xué)邏輯思維探究方法的重要形式。抽象思維是介乎人體理性情感和想象精神之間的學(xué)習(xí)思維，主要探究實(shí)物的本質(zhì)和規(guī)律。人工智能視域下的抽象思維是描述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、智能硬件關(guān)系的學(xué)習(xí)思維，通過(guò)對(duì)比、演繹等方法找到不同軟硬件集成單元間的聯(lián)系，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供理論引導(dǎo)。

綜上所述，數(shù)理基礎(chǔ)是人工智能技術(shù)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，是學(xué)習(xí)者應(yīng)具備的基本理論知識(shí)。只有學(xué)習(xí)者樹(shù)立抽象思維、運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探究方法，從對(duì)比、演繹角度出發(fā)才能深入了解人工智能知識(shí)、技術(shù)和學(xué)習(xí)方法，找到學(xué)習(xí)規(guī)律，讓自身形成完備的技術(shù)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳立鵬.人工智能引發(fā)的科學(xué)技術(shù)倫理問(wèn)題[J].文學(xué)教育（下）.2012（08）：1-4

[2]人工智能是好是壞？[J].網(wǎng)友世界.2011（14）：2-5

[3]李錦峰，滕福星.從技術(shù)倫理視角審視人機(jī)聊天[J].自然辯證法研究.2008（09）：11-14

[4]汪堂家.代際倫理的兩個(gè)維度[J].中州學(xué)刊.2006（03）：74-75

作者簡(jiǎn)介：劉志成（2000.04.05）男，籍貫：北京市海淀區(qū)，學(xué)校：北京航空航天大學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)校中學(xué)部。