人工智能研究生畢業(yè)論文(2)
人工智能研究生畢業(yè)論文篇二
人工智能、智能控制與未來社會等若干問題的探索
摘要：人工智能是一門邊沿學科，屬于自然科學和社會科學的交叉。人工智能的發(fā)展促進自動控制向智能控制方向發(fā)展，智能控制是人工智能和自動控制的重要部分和研究領(lǐng)域，并被認為是通向自主機器遞階道路上自動控制的頂層，象征著自動化的未來。
關(guān)鍵詞：現(xiàn)代科學技術(shù)革命;人工智能;智能控制;未來社會
隨著科學技術(shù)革命的發(fā)展，自動控制技術(shù)裝置、電子計算機、人工智能、智能控制將普遍應(yīng)用于社會生活的各個方面，將出現(xiàn)生產(chǎn)智能化、組織管理智能化、生活環(huán)境智能化。這就要求人們按照當代和未來社會發(fā)展的需要進行更有成效的知識和精神生產(chǎn)。因此，人工智能、智能控制作為具有廣闊應(yīng)用前景的學科，已經(jīng)不單純是個別哲學家或理論自然科學家的職業(yè)嗜好，而是現(xiàn)代科學技術(shù)革命發(fā)展的需要[1][2]。
一、人工智能
隨著1941年以來電子計算機的發(fā)展，從50年代早期人們開始注意到人類智能與機器之間的聯(lián)系。1955年末，Newell和Simon做了一個名為“邏輯專家”(Logic Theorist)的程序，它對AI研究領(lǐng)域產(chǎn)生的影響使其成為AI發(fā)展史中一個重要的里程碑，被許多人認為是第一個AI程序。1956年，被認為是人工智能之父的John McCarthy組織了一次學會，將許多對機器智能感興趣的專家學者聚集在一起進行了一個月的討論。他請他們到 Vermont參加“Dartmouth人工智能夏季研究會”，并提出人工智能就是要讓機器的行為看起來就像是人所表現(xiàn)出的智能行為一樣。從那時起，這個領(lǐng)域被命名為“人工智能”。1958年McCarthy宣布了他的新成果： LISP(LISt Processing)語言，很快就為大多數(shù)AI開發(fā)者采納。70年代專家系統(tǒng)被開發(fā)出來，該系統(tǒng)可以預(yù)測在一定條件下某種解的概率，被用于股市預(yù)測，幫助醫(yī)生診斷疾病，以及指示礦工確定礦藏位置等。70年代另一個進展是David Marr提出了機器視覺方面的新理論。
在理論探索方面，美國學者Zadeh首創(chuàng)模糊邏輯，它可以從不確定的條件做出決策;還有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，被視為實現(xiàn)人工智能的可能途徑。同時在實際應(yīng)用方面也進行了大量的研究，并取得了可喜的成果[3][4]。
人工智能(Artificial Intelligence)，是計算機科學的一個分支，它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學。它企圖了解智能的實質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機器，該領(lǐng)域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。人工智能是包括十分廣泛的科學，它由不同的領(lǐng)域組成，如機器學習、機器視覺等等。人工智能這門科學的具體目標也自然隨著時代的變化而發(fā)展。它一方面不斷獲得新的進展，一方面又轉(zhuǎn)向更有意義、更加困難的目標[5]。
二、智能控制
人工智能的發(fā)展促進自動控制向智能控制方向發(fā)展，智能控制代表了自動控制的最新發(fā)展階段，也是應(yīng)用計算機模擬人類智能實現(xiàn)人類腦力勞動和體力勞動自動化的一個重要領(lǐng)域。
由于傳統(tǒng)的控制理論(包括古典的和近代的)主要涉及對伺服機構(gòu)有關(guān)的系統(tǒng)或裝置進行操作與數(shù)學運算，而人工智能所關(guān)心的主要與符號運算、邏輯推理即計算智能有關(guān)，在相當長的時間內(nèi)，很少有人提到過控制理論與人工智能的聯(lián)系。1965年，著名的美籍華裔科學家傅京孫(K S Fu)教授首先把人工智能的啟發(fā)式推理規(guī)則用于學習控制理論;然后，他又于1971年論述了人工智能和自動控制的交接關(guān)系。由于傅先生的重要貢獻，他已成為國際公認的智能控制的先行者和奠基人。1967年，利昂茲(Leondes)等人首次正式使用“智能控制”一詞，這一術(shù)語的出現(xiàn)要比“人工智能”晚11年，比“機器人”晚47年[6]。1987年1月，在美國費城由IEEE控制系統(tǒng)學會與計算機學會聯(lián)合召開了第一屆智能控制國際會議，這標志著智能控制作為一門新學科正式建立起來。
在理論結(jié)構(gòu)上，智能控制具有十分明顯的跨學科(多元)結(jié)構(gòu)特點。
(1)自從傅京孫教授1971年提出把智能控制作為人工智能和自動控制的交結(jié)領(lǐng)域以來，許多研究人員試圖建立起智能控制這一新學科。這可以用二元交集結(jié)構(gòu)來表示;也可以用離散數(shù)學和人工智能中常用的謂詞公式之合取來表示，即
IC=AI∧AC
式中，各子集(或合取項)的含義如下：AI—人工智能(Artificial Intelligence);AC—自動控制(Automatic Control);IC—智能控制(Intelligent Control);∧表示連詞“與”符號。
(2)薩里迪斯于1977年提出另一種智能控制結(jié)構(gòu)，他把傅京孫教授的智能控制擴展為三元結(jié)構(gòu)，即把智
能控制看作為人工智能、自動控制和運籌學的交接，可以用下式來表示：
IC=AI∧AC∧OR
式中，各子集(或合取項)的含義如下：AI—人工智能(Artificial Intelligence);AC—自動控制(Automatic Control);OR—運籌學(Operation Research);IC—智能控制(Intelligent Control);∧表示連詞“與”符號。
在提出三元結(jié)構(gòu)的同時，薩里迪斯還提出分級智能控制系統(tǒng)，指出它主要由3個智能級組成。
第一級：組織級，它代表系統(tǒng)的主導(dǎo)思想，并由人工智能起控制作用。
第二級：協(xié)調(diào)級，是上一級(第一級)和下一級(第三級)間的接口，由人工智能和運籌學起控制作用。
第三級：執(zhí)行級，是智能控制系統(tǒng)的最低層級，要求具有很高的精度，并由控制理論進行控制。
(3)蔡自興教授根據(jù)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，發(fā)現(xiàn)信息論是解釋智能的一種手段，控制論、系統(tǒng)論和信息論是緊密相互作用的，信息論已成為控制智能機器的工具，信息熵成為智能控制的測度，信息論參與智能控制的全過程，并對執(zhí)行級起到核心作用，基于此，蔡自興教授提出四元智能控制結(jié)構(gòu)，把智能控制看作自動控制、人工智能、信息論和運籌學4個學科的交集，可表示如下：
IC=AI∧AC∧OR∧IT
式中各子集(或合取項)的含義如下：AI—人工智能(Artificial Intelligence);AC—自動控制(Automatic Control);OR—運籌學(Operation Research);IT—信息論(Information Theory);IC—智能控制(Intelligent Control);∧表示連詞“與”符號[7]。
從學科結(jié)構(gòu)的觀點看，智能控制的四元交集結(jié)構(gòu)是最具有代表性的一種集成思想。在智能控制領(lǐng)域內(nèi)已集成了許多不同的控制方案，如模糊自學習神經(jīng)控制就集成了模糊控制、學習控制和神經(jīng)控制等技術(shù)。
智能控制獲得迅速發(fā)展，并已初具學科體系，包括基礎(chǔ)理論、技術(shù)方法和實際應(yīng)用諸方面。在基礎(chǔ)理論方面，涉及傳統(tǒng)人工智能的知識表示和推理、計算智能(如模糊計算、神經(jīng)計算和進化計算等)和機器學習等。在技術(shù)方法方面，從遞階控制、專家控制、模糊控制、神經(jīng)控制、學習控制、仿人控制和進化控制等系統(tǒng)加以研究。在實際應(yīng)用方面，從實驗室到工業(yè)現(xiàn)場，從家用電器到火箭制導(dǎo)，從制造業(yè)到采礦業(yè)，從飛行器到武器控制，從軋鋼機到郵件處理機，從工業(yè)機器人到康復(fù)假肢等等都具有十分廣泛的應(yīng)用。
在智能控制的各種理論中，從普遍適用和統(tǒng)一觀點出發(fā)的宏觀綜合方法最具有吸引力，但目前缺乏統(tǒng)一的描述和基本理論框架。雖然以信息熵為測度的思想方法與有關(guān)傳統(tǒng)控制的方法論和專門技術(shù)不同，有著廣泛的實用性;信息和熵的內(nèi)涵刻畫了復(fù)雜系統(tǒng)的有關(guān)特性，控制理論的信息熵方法以傳統(tǒng)理論方法為特例，具有普遍性，但是，在以信息熵為基礎(chǔ)的同時，必須以馬克思主義的世界觀與方法論為指導(dǎo)，采用宏觀綜合方法研究復(fù)雜系統(tǒng)控制問題，才有實際的意義，這是解決復(fù)雜系統(tǒng)控制問題頗有前景的方向，將有助于智能控制基礎(chǔ)理論的形成與完善。按照辯證唯物主義的認識論的觀點，我們應(yīng)該認識到，在今天具有更多微觀知識和更先進研究工具的條件下，再把基于模型的控制理論發(fā)展成為基于信息控制理論，便是在高一個層次上從微觀到宏觀研究的一次回溯。
三、最新研究成果
英國科研人員在2008年8月13日宣布，他們已經(jīng)將成千上萬的老鼠神經(jīng)元“縫合”進原始的生物大腦，而這些神經(jīng)元已經(jīng)具備控制機器人運動的能力，由此推出一個由老鼠的腦組織控制的機器人。機器人名為“戈登”，它的“大腦”擁有5萬到10萬個活神經(jīng)細胞，由英國雷丁大學科研人員設(shè)計?？蒲腥藛T將人工培養(yǎng)的老鼠神經(jīng)細胞同機器人的一些部件結(jié)合起來，“戈登”大腦是活的組織，因此必須裝在特定溫度控制的器具中。“戈登”大腦通過藍牙無線連接同自己的“身體”聯(lián)絡(luò)。除受自身大腦支配外，“戈登”不受額外的人為或電腦控制。
試驗一開始，神經(jīng)細胞便忙碌起來。“大約24小時內(nèi)，它們(神經(jīng)細胞)開始彼此試探，建立聯(lián)系。”主要設(shè)計者之一的雷丁大學教授凱文·沃里克說。
某種程度上說，“戈登”在自學。比如，撞到墻時，它會從傳感器得到電子刺激。再遇到類似情況時，它就會記住。
這一開創(chuàng)性研究旨在探索自然智能和人工智能的分界問題，可能有助人類弄清楚記憶和學習機能的根本構(gòu)架，據(jù)報道，這可能是世界上首個完全由活體腦組織控制的機器人[8]。
四、人工智能、智能控制在未來社會的縱深發(fā)展
當代科學技術(shù)革命和社會發(fā)展要求哲學回答和解決復(fù)雜系統(tǒng)的控制和管理及人工智能、智能控制發(fā)展所提
出的認識論和方法論問題，回答當代社會的發(fā)展規(guī)律問題。同近代科學技術(shù)發(fā)展時期相比，今天人類思維所面臨的對象和客體具有極大的綜合性、總體性，系統(tǒng)性。
隨著人類自然智能和人工智能相結(jié)合，創(chuàng)造型思考的逐步實現(xiàn)，人工智能越來越多地承擔著各種腦力勞動，把知識生產(chǎn)者同人類先前創(chuàng)造的全部知識財富聯(lián)系起來，把數(shù)以百計、千計的專家、學者、知識勞動者聯(lián)系、組織成一個有機的知識生產(chǎn)機體，使得知識交流和知識鑒定的速度和準確性比使用以往的普遍手段快出、高出幾個數(shù)量級，可以使整個社會從事創(chuàng)造性勞動的人數(shù)比例得到極大的提高。人腦思維活動中的創(chuàng)造性工作和非創(chuàng)造性工作是互為前提、互相制約、互相轉(zhuǎn)化的。創(chuàng)造性是在非創(chuàng)造性工作基礎(chǔ)上進行的，創(chuàng)造性工作又可以不斷轉(zhuǎn)化為非創(chuàng)造性工作。當一種創(chuàng)造性工作轉(zhuǎn)化為非創(chuàng)造性工作并轉(zhuǎn)交給人工智能與智能控制進行之后，人腦又可以去從事和開拓新的創(chuàng)造性工作。這種情況的發(fā)展不僅會導(dǎo)致人工智能與智能控制水平的普遍提高，而且使得人們不斷創(chuàng)造出適應(yīng)創(chuàng)造性思維活動方式[9][10]。在未來社會里，智能控制將向更高的技術(shù)水平發(fā)展，包含多層級、多變量、非線性、大時滯、快速響應(yīng)、分布參數(shù)和大規(guī)模系統(tǒng)等。
五、結(jié)語
隨著科技的不斷進步，人工智能、智能控制對未來社會的推動力是不可或缺的。但人工智能與智能控制專家也警告說，現(xiàn)在必須為有關(guān)研究制定道德規(guī)范，以確保未來社會的發(fā)展能夠幫助人類而不是危害人類。“人工智能奇點研究所”的創(chuàng)辦人之一伊利澤·尤德庫斯基目前正在研究所謂的“友好人工智能”。他說，他最擔心的是，在未來社會里，如果一些科技怪才發(fā)明一種能夠自我進化但卻沒有道德感的機器人，這將給人類帶來災(zāi)難。在未來社會里，人工智能、智能控制與社會文化、物質(zhì)生產(chǎn)、經(jīng)濟發(fā)展、社會文明、社會變遷、社會結(jié)構(gòu)、社會進步等方面存在越來越密切和復(fù)雜的關(guān)系，馬克思主義同樣面臨越來越多需要認識或解釋的新的社會現(xiàn)象和問題，分析現(xiàn)代科技革命發(fā)展情況也是認識馬克思主義的基礎(chǔ)。馬克思主義一貫認為科學技術(shù)是社會革命的重要力量，是推動社會進步的巨大杠桿，是直接的革命力量。在未來社會里，我們需要立足于人工智能與智能控制的發(fā)展趨勢，從馬克思主義與近現(xiàn)代科學技術(shù)革命交匯點出發(fā)，深刻理解當代社會主義與現(xiàn)代科學技術(shù)革命匯流的歷史必然性，并從分析現(xiàn)代科學技術(shù)革命的巨大物質(zhì)功能、經(jīng)濟功能和精神功能入手，了解人工智能、智能控制的最新進展和前沿動態(tài)，使自己在所從事的科研領(lǐng)域不斷有新的發(fā)現(xiàn)、新的發(fā)明。
參考文獻
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