智能原理( 簡體 字) | |
| 作者：楊學山 | 類別：1. -> 程式設計 -> 人工智慧 |
| 出版社：電子工業出版社 |  3dWoo書號： 48778詢問書籍請說出此書號！ 有庫存 NT售價： 440 元 |
| 出版日：3/1/2018 | |
| 頁數：456 | |
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| 印刷：黑白印刷 | 語系： ( 簡體 字 ) |
| ISBN：9787121336782 | 加入購物車 │加到我的最愛 (請先登入會員) |
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第1章 智能研究的進展和啟示 1
1.1 先哲們對智能的思考 2 1.2 生物學研究的貢獻 4 1.2.1 進化生物學 4 1.2.2 基礎生命科學 7 1.2.3 分子生物學和生物化學 10 1.2.4 植物生理學 13 1.2.5 動物行為學 15 1.2.6 小結 17 1.3 認知科學的貢獻 18 1.3.1 認知功能的載體：神經系統和腦 18 1.3.2 感知覺研究的貢獻 20 1.3.3 學習、記憶、意識、行為等認知功能的一般討論 31 1.3.4 認知功能與主體 32 1.3.5 認知的結構性 35 1.3.6 注意、意識、情緒的認知功能特點 37 1.4 心理學研究的貢獻 40 1.4.1 兒童智力發展的階段 40 1.4.2 信息加工的發展理論 44 1.4.3 不同認知功能發展的心理學解釋 46 1.4.4 分類智力發展研究的貢獻 51 1.5 心智研究的貢獻 53 1.5.1 心智的計算表征理解 53 1.5.2 主要心智內容的表征與計算 55 1.5.3 CRUM需要面對的挑戰 57 1.6 工具和系統的貢獻 58 1.6.1 工具與智能 59 1.6.2 簡單工具和非數字機械的貢獻 65 1.6.3 計算工具的貢獻 68 1.6.4 數字機械和自動化系統的貢獻 72 1.6.5 人工智能的貢獻 78 1.6.6 小結 91 1.7 邏輯和信息的貢獻 93 1.7.1 計算的邏輯 93 1.7.2 問題求解的邏輯 99 1.7.3 記錄信息增長 102 1.7.4 記錄信息的表征力和可計算性 104 1.7.5 記錄信息的可獲得性 106 1.7.6 小結 107 1.8 社會認知和群體決策 108 1.8.1 個體認知和智能的社會性 108 1.8.2 社會事件與群體決策 110 1.8.3 社會認知的神經科學發現 110 1.8.4 社會認知對智能進化和發展的影響 112 1.9 小結 112 第2章 智能的構成 123 2.1 智能是什么 124 2.1.1 智能定義的主要觀點 124 2.1.2 智能的定義 129 2.1.3 智能的主要屬性 131 2.2 智能的構成要素 133 2.2.1 智能要素及第一層架構 133 2.2.2 主體類型與智能要素的討論 135 2.2.3 智能行為與智能要素的討論 137 2.2.4 環境作為智能進化、發展和使用的條件 139 2.3 主體性 139 2.3.1 智能主體性的特點和構成要素 139 2.3.2 主體性的自我和意識 141 2.3.3 主體性的資源和資源的擁有能力 143 2.3.4 主體性的控制力 143 2.4 功能 144 2.4.1 功能的構成 144 2.4.2 實現控制的功能 149 2.4.3 行為的功能 150 2.4.4 信息處理的功能 153 2.4.5 小結 154 2.5 信息 155 2.5.1 信息要素的構成 155 2.5.2 信息的完整性 159 2.5.3 信息的結構性 160 2.5.4 信息的可用性 163 2.6 本章小結 164 第3章 智能的進化與發展 169 3.1 智能進化的臺階 170 3.1.1 智能是進化的嗎 170 3.1.2 智能進化的階段 173 3.1.3 智能要素的進化特征 174 3.2 單細胞生物：智能進化的不朽基石 176 3.2.1 單細胞生物擁有的生物智能 176 3.2.2 以生存為中心的主體性 179 3.2.3 以生物體為邊界的完整功能 182 3.2.4 形成了遍及生物體及所有功能的信息過程 184 3.2.5 環境因素分析 192 3.2.6 小結 192 3.3 神經系統和腦：開啟獨立的認知功能 194 3.3.1 進化的歷程和特征 194 3.3.2 增加認知功能后的主體性 197 3.3.3 完備的功能體系 198 3.3.4 信息的作用進一步增強 201 3.3.5 環境影響機理的改變 202 3.3.6 小結 203 3.4 語言和文字：組合智能體與記錄信息和客觀知識 204 3.4.1 組合智能主體和記錄信息、客觀知識的新階段 205 3.4.2 主體性：組合主體的誕生 207 3.4.3 功能：信息轉換成為重要的功能 209 3.4.4 信息：記錄信息和客觀知識的誕生 211 3.4.5 環境：交流和學習的影響 214 3.4.6 小結 215 3.5 計算和數字設備：彌補腦力的不足 215 3.5.1 計算工具和數字設備：符號處理的極速發展 216 3.5.2 主體性：人駕馭的計算和連接能力 218 3.5.3 功能：符號處理與準語義處理的誕生 219 3.5.4 信息：工具中的信息、符號處理中的語義 221 3.5.5 環境：技術的力量 223 3.5.6 小結 224 3.6 自動化和智能系統：非生物智能顯示力量 224 3.6.1 自動化和智能系統：承擔復雜智能任務的主角 225 3.6.2 主體性：賦予主體性可以達到或超越人的智能 227 3.6.3 功能：自我意識之外的完整功能類型 229 3.6.4 信息：完備顯性結構的誕生 230 3.6.5 環境：人與非生物智能的權衡 232 3.6.6 小結 233 3.7 非生物智能體：隱約可見的未來、新自我的產生 233 3.7.1 什么是非生物智能體 233 3.7.2 走向非生物智能體的技術要素 235 3.7.3 非生物智能體產生的社會環境 240 3.7.4 非生物智能體產生后的智能主體格局 240 3.8 生物智能的發展 241 3.8.1 什么是智能發展 241 3.8.2 生長發育過程 243 3.8.3 學習過程 245 3.8.4 使用過程 248 3.8.5 蛻變過程 249 3.8.6 小結 250 3.9 非生物智能和組合智能的發展 251 3.9.1 生命周期和發展特征 251 3.9.2 賦予過程 252 3.9.3 使用過程 253 3.9.4 淘汰過程 253 3.9.5 小結 254 3.10 本章小結 254 第4章 智能的使用 261 4.1 智能事件 262 4.1.1 內部智能事件 262 4.1.2 跨界智能事件 263 4.1.3 外部智能事件 264 4.1.4 智能事件的系統特征 266 4.1.5 智能事件的一般構成 267 4.2 智能任務 268 4.2.1 智能任務的一般分析 268 4.2.2 主觀性和個體自身任務 270 4.2.3 增長性任務 270 4.2.4 重復性任務 271 4.2.5 變革性任務 272 4.2.6 開創性任務 273 4.2.7 小結 274 4.3 作為智能使用的問題求解 275 4.3.1 智能使用 275 4.3.2 問題求解過程分析 276 4.3.3 求解問題的類型分析 279 4.3.4 問題求解的策略和路徑 281 4.3.5 問題求解的評價與學習 283 4.3.6 智能與人工智能的問題求解 286 4.3.7 小結 287 4.4 智能評價 289 4.4.1 智能評價的一般討論 289 4.4.2 復雜性評價 290 4.4.3 就緒度 292 4.4.4 成熟度 293 4.4.5 完備度 294 4.4.6 有效性 301 4.4.7 增長性 302 4.4.8 小結 303 4.5 本章小結 303 第5章 智能的邏輯 305 5.1 語義性準則 306 5.1.1 智能進化中的信息過程語義性 306 5.1.2 智能行為中的語義處理和形式處理 308 5.2 結構準則 308 5.2.1 結構準則 308 5.2.2 最小主體單元 309 5.2.3 最小功能單元 310 5.2.4 最小信息單元 311 5.2.5 最小智能單元及其存在 312 5.2.6 從最小單元到單元構成的體系 313 5.2.7 小結 316 5.3 具體性和有限性準則 316 5.3.1 智能任務和智能行為都是具體的 316 5.3.2 智能結構及其操作是具體的 317 5.3.3 智能構件是有限的 318 5.3.4 小結 319 5.4 連接準則 320 5.4.1 連接的對象 320 5.4.2 連接的目的 322 5.4.3 連接的模式 323 5.4.4 連接的有效性 324 5.4.5 小結 324 5.5 容錯與規范準則 324 5.5.1 進化的容錯 325 5.5.2 發展的容錯 325 5.5.3 使用的容錯 326 5.5.4 規范和價值準則 327 5.6 疊加準則 329 5.6.1 疊加式智能增長 329 5.6.2 疊加的計算 331 5.7 遞減準則 336 5.7.1 不確定性遞減準則 337 5.7.2 復雜性遞減準則 338 5.7.3 遞減的實現 339 5.7.4 算法、計算復雜性與不確定性和復雜性遞減 340 5.8 融通準則 342 5.8.1 融通準則 342 5.8.2 跨主體融通 343 5.8.3 跨態融通 344 5.8.4 智能融通的下一步 345 5.9 本章小結 346 第6章 智能的計算架構 349 6.1 基于語義和智能任務流程的智能計算架構 350 6.1.1 基于語義和智能任務流程的智能計算架構組成 350 6.1.2 智能行為流程 351 6.1.3 智能主體的資源 353 6.1.4 環境 354 6.1.5 主體 355 6.1.6 小結 356 6.2 微功能單元 357 6.2.1 微功能單元的構成和機制 357 6.2.2 微處理器 358 6.2.3 描述構件 359 6.2.4 連接構件 359 6.2.5 形成和增長模式 360 6.2.6 小結 361 6.3 功能單元組和功能系統 361 6.3.1 功能單元組 362 6.3.2 功能系統 363 6.3.3 控制類功能系統 364 6.3.4 連接功能系統 365 6.3.5 執行類功能系統 367 6.3.6 構件描述類功能系統 368 6.4 起點、成長和停止 369 6.4.1 非生物智能體的主要類型 369 6.4.2 起點 370 6.4.3 成長 371 6.4.4 跨架構成長 373 6.4.5 計算架構發展的內部規范 374 6.4.6 小結 376 6.5 微處理和內計算 376 6.5.1 微處理 377 6.5.2 內計算的定義、類型和機制 378 6.5.3 成長性內計算 379 6.5.4 維護性內計算 381 6.5.5 計算架構中的算法 382 6.5.6 硬件實現的要求 383 6.6 本章小結 386 第7章 智能的未來 389 7.1 未來圖景 390 7.2 主體 392 7.2.1 人 392 7.2.2 非生物智能體 393 7.2.3 組合智能主體 396 7.3 功能 396 7.3.1 專用 396 7.3.2 通用 397 7.3.3 替代 397 7.3.4 非替代 398 7.3.5 功能發展需要解決的幾個重要技術問題 398 7.3.6 關于常識 399 7.4 信息 400 7.4.1 非生物智能體的記憶 401 7.4.2 跨智能體交流的介質 402 7.4.3 非生物智能體復制的基因 402 7.4.4 智能時代的數字雙生子 403 7.4.5 信息描述的邏輯和工具系統 404 7.5 智能社會的理性 404 7.5.1 智能體理性 404 7.5.2 社會理性 405 7.6 本章小結 406 本書全面梳理了各個學科與智能研究相關的成果，在此基礎上歸納了一般智能的構成要素，形成了生物智能和非生物智能統一的智能理論體系。系統分析了智能的進化、發展、使用和評價，提出了語義邏輯的主要準則和不同于馮?諾伊曼體系的智能計算架構。并且為構建本書所述非生物智能體或人工智能學界討論的通用人工智能提出了一條可實現的路徑。本書適合對智能和人工智能感興趣的學生、學者和實踐工作者閱讀。
全書共七章。第一章是對智能相關學科研究成果的綜述，目的是從中歸納出關于智能定義和決定其發生發展的主要因素。第二章將第一章的成果落實，提出了智能的定義、組成要素并展開了框架性討論，是智能理論的總綱。第三、四兩章是以第二章給出的定義和框架為基礎，解釋智能的進化、發展和使用，并力圖梳理出具有規律性的結論。這兩章的分析說明，第二章給出的智能理論充分解釋了迄今為止智能進化和發展的過程和各種類型智能的使用實踐。第五、六兩章是在第三、四兩章歸納的主要結論基礎上的進一步抽象和普遍化。第五章總結并分析了智能的10個邏輯特征，歸納為十項準則。第六章在第五章的基礎上提出了基于語義處理的智能計算架構。第七章則在前述各章結論的基礎上，對人類社會如何推動智能進化進入最后一個階段的概要分析，介紹了特征、關鍵路徑和應關注的發展理性。第五、六、七三章均以第二章提出的智能理論為基礎展開，說明了該理論框架的預見性。
第一章系統全面介紹了與智能研究相關領域的主要成果，是全書的基礎。本章從四個角度梳理了這些領域的主要貢獻。一是數千年人類文明的先驅者對精神、靈魂、智慧的理解帶給我們的啟迪。二是從生物智能進化和發展的角度，分別介紹了進化生物學、基礎生命科學、分子生物學、生物化學、植物生理學、動物行為學、認知神經科學、神經心理學、認知心理學、發展心理學等學科對生物智能相關的研究成果。三是從非生物智能的角度，分別介紹了簡單工具、非數字機械、計算工具、數字設備、自動化系統、人工智能、邏輯和計算等領域對智能研究的貢獻。四是從生物智能與非生物智能交叉研究的角度，分析了以心智研究為代表的研究成果。通過多角度的系統梳理，發現了生物智能進化與發展的一些重要規律，發現了生物智能與非生物智能的共性，第二章提出的智能定義和基本架構就是建立在這些成果的基礎上。 第二章是全書的核心。以所有相關領域研究成果的歸納為基礎，提出了智能的定義、組成要素及相互關系，是本書的總綱。智能是如此真實的客觀存在、與人類生存和發展關系如此密切，智能的研究跨越數千年，與智能相關的研究文獻不計其數，但對智能是什么始終爭論不休。堅持智能是心理或精神的，在研究中必然發現智能發展的物質特性，這些特性不能由心因解釋；堅持智能是物質的，在研究中必然碰上今天的神經科學和腦科學尚不能解釋的心理或精神元素；心智研究力圖穿透兩者，但解釋性和預見性均不足以為各方接受。本書關于智能的定義是在麻省理工學院《認知百科全書》中的定義基礎上稍作修改而成，“智能是主體適應、改變、選擇環境的各種行為能力”，這里的主體包括生物體和非生物體，也與該書的定義一致。基于這一定義，進一步定義了智能的構成要素：主體性、功能、信息和環境，而環境是影響智能進化、發展和使用的重要的外部因素；定義了三個要素--主體性、功能、信息的構成。智能的定義、要素及其構成是智能理論的基本框架。 第三章確定了智能的起點，分析了智能進化的前五個階段，對生物智能和非生物智能的發展過程和特點進行了剖析。根據定義，本書將地球上智能的起點定在地球上第一個原始生命體，不管這個智能體多么簡單，它具備適應環境的能力，并且存在主體性。第三章通過對生物智能和非生物智能各種類型以主體性、功能和信息及主要環境影響為主線的進化發展過程的分析，提出了智能進化的六個階段：單細胞生物、神經系統和腦、語言和文字、計算工具和數字設備、自動化和智能系統、非生物智能體。 智能進化與發展呈現兩條主線，一條是生物智能的，另一條是非生物智能的。兩者進化的軌跡有著反向前行的性質，生物智能以主體為基礎從很低的功能和信息能力開始發展，非生物智能以實用的功能和信息處理能力為基礎，經由人賦予的控制能力向自主的非生物智能體發展。兩者在自動化系統和人工智能系統開始交叉，到進化的最后一個階段——非生物智能體時重合。本章用第二章智能構成框架諸要素對智能進化的前五個階段、兩條主線進行了全方位分析，該理論確實具有良好的解釋性。智能的進化和發展本質上都是朝著更高智能前行，區分是為了界定兩類不同特征的前行模式，更好理解智能發展的規律。發展是講一個智能體一個生命周期的智能提升，進化是跨越生命周期、跨越個體智能發展。在一個生命周期，生物智能體經歷了學習過程、使用過程和蛻變過程，非生物智能體經歷了賦予過程、使用過程、淘汰過程，而主要的變化也是發生在主體性、功能和信息三個方面。 第四章從前兩章討論智能如何構成和形成轉向如何使用。首先全景分析了智能使用的對象：智能事件和智能任務。智能事件和智能任務是同一事物在不同場景的不同名稱，智能事件是指社會各個領域和智能主體內客觀存在的各類事務，智能任務是指要由一個個智能主體執行的各類事務。智能任務的執行可以稱之為問題求解。不同特征的智能事件或智能任務就有大致相同的問題求解過程，但存在不同的問題求解策略和路徑。對于任何智能主體，問題求解的結束不是得到了結果，更重要的是經過評價之后的學習，在消化過程和結果中發展，智能的使用過程也是智能發展的過程。 第四章還從三個方面提出了對智能評價的主要指標。一是智能事件或智能任務的復雜性，二是智能主體的就緒度、成熟度、完備度，三是智能使用宏觀效果，有效性和增長性。通過系統地對智能任務的類型、問題求解策略和路徑的分析，得到一個十分重要的結論：智能主體在求解相同或相似的問題時，使用的算法和計算越多，該主體的智能成熟度越低。 前面幾章討論的對象是所有的智能體，第五和第六兩章的對象是非生物智能體。第五章討論了智能的10個邏輯特征，十項準則。智能是語義的。智能主體擁有的信息、進行的信息處理是基于語義而不是承載語義的符號，這是導致所有智能邏輯和計算特征與/或規律的主要原因。智能主體擁有的智能是由一個個具體的智能構件組成的。構件和連接是語義性的直接體現、是所有基于語義的智能處理主要形式。疊加、遞減、融通三項準則是智能構件進化和發展的基本運算方法。容錯保留了多樣性和可能性，規范引導整體趨于合理，為智能理性創造條件。 第六章提出了基于語義處理的智能計算架構。與基于符號處理的馮?諾依曼計算架構不同，智能計算以語義邏輯為基礎，以內外部智能任務的計算為過程，以主體智能持續增長為目標。它的運行以外部感知和內部計算需求觸發，經過策略確定、資源調用、任務執行、過程評價、成果學習、智能拓展的循環，形成以智能行為過程為基礎的智能計算循環，以這個過程為基礎，主體的智能逐步提升。智能計算架構由三部分組成，一是智能行為流程的構建：觸發與分配器、策略生成器、執行器、評價器；二是智能主體的資源：智能構件、微處理器、計算資源、行為資源；三是智能主體的環境：外部事件、外部資源。在提出智能計算架構后，又專門對主要構成部分（微功能單元、功能單元組和功能系統）和智能計算架構形成的起點及成長過程做了較為深入的分析。描述構件是非生物智能體所有功能和信息的承載體、復制的基因、智能行為可調用的記憶。連接與描述構件一起構成信息的語義性。外部感知、連接、描述構件、微處理、內計算構成智能計算架構持續走向完善的機制。智能計算架構與基于符號的馮?諾依曼架構不同，存在各具特征的計算架構，特別是微處理和內計算，這是智能計算模式中最具特點的部分。智能計算架構在該架構達到完善之前處于不停息的計算之中，通過計算走向成長。只有在所有內部路徑遍歷之后沒有新的學習材料或沒有來自外部的學習材料，內計算才會停止。 第七章是對智能進化如何進入第六階段的路徑及進入第六階段后圖景進行分析。非生物智能體從當前的自動化系統或人工智能系統向非生物智能體進化，主要是三大變化，一是自主控制智能行為，二是自主學習成長，三是自主獲取計算和物理資源。本章分析了實現的可能性和路徑。描述了智能進入第六階段之后的一般場景，并從主體、功能和信息三要素分別討論了目標、路徑和關鍵任務。特別強調了控制功能、學習模塊的邏輯及非生物智能體的遺傳基因——完備的功能及信息構件的生產工具或生產線等智能社會發展的基礎設施的建設。本章還專門討論了由人和非生物智能體共同構成的社會如何治理，如何認識并實現非生物智能體的理性，形成人與非生物智能體共同遵循的社會理性準則。同時明確指出，人類無需為非生物智能體可能超越人類智力而過度擔憂，智能增長與理性增長成正比是判斷這個新社會的基點。 本書總結了智能進化、發展和使用遵循的主要規則，這些規則與得到充分發展、取得巨大成功的數學、物理學規則既有相符的一面又有相悖的一面。比如說，人或行走機器人在走路的時候，得克服重力，得注意坡度、風力，這些都遵循物理定律；但為什么要走、為什么選擇這條路線、為什么快慢不同、走的過程怎么控制，就不屬于物理規律的范疇，物理規律對這些行為沒有可以解釋的理論。也許說為什么選擇這樣的路線、為什么快慢不同、為什么要走、怎么走，可以用數學邏輯實現，但同樣既有可說明的一面，也有不可說明的一面。以餐廳中的端盤子機器人和端盤子服務員為例，機器人為什么要走基于客戶的需求，怎么走基于復雜的感知、策略、算法，對力和物理部件的控制，為什么走這條線路基于內置的路徑優化算法，為什么快慢不同，基于內置的對路線條件和實際場景的控制模塊；服務員為什么要走、為什么走這條路線、為什么快慢不同的原因相同，但實現的邏輯過程完全不同，老服務員對這三個問題的決策幾乎沒有任何計算、推理的邏輯過程，更不用說每一步腳抬多高、手如何配合、如何實現平衡等這些機器人必須通過算法來實現的計算問題。如果剖析人這個若干秒鐘的過程，內在的認知過程和行為過程極其繁復，如果完全用模仿的方式實現，比以算法和邏輯為基礎的走路機器人使用的計算資源還要多。看一眼顧客位置決定如何走這個幾乎是直覺的過程，涉及的神經突觸可能若干億個，每一個手腳的動作，運動神經元與肌肉之間的瞬間連接可能達到數萬個，為什么如此復雜的過程，人執行起來十分容易、流暢，這是因為整個邏輯過程沒有推理，沒有計算，只通過一條直接的連接串實現。智能成熟度不是以使用什么算法和邏輯決定的。更進一步，人在進化和發展中形成這樣的本能或直覺，也沒有經過邏輯或算法的過程。需要重新回到基本點，那就是智能、信息與物理規律、算法邏輯之間的適用又不適用的特殊關系。體現信息、智能本質的發展不遵循物理規律，信息、智能中物理性的構成遵循物理規律；對于符號的處理或智能中的形式性行為和過程，算法和邏輯很有解釋力，但與語義、主體性連接的問題求解，則已有的邏輯和算法又經常不適用。數學、哲學、邏輯學都告訴我們，任何科學結論都適用特定的問題域，不同性質的問題不能通解。也許，物質可以通過時空隧道回到過去，但生命體、信息（這里的信息不是物理學定義的信息，是基于場景和連接的含義）、智能（這里的智能不是智能的載體，是借載體存在的功能）不可能回去。不能用數學公式來表示一個學科大類的發生發展規律，不是這門學科不成熟，而是數學的不成熟，因為數學沒有找到適應這門學科的數學表述。 | |
