1956 年在达特茅斯召开的人工智能夏季研讨会在人工智能发展史上具有里程碑意义,它标志着人工智能学科的诞生。在此之前的时期通常被认为是人工智能的准备期或孕育期。“这一时期的主要成就是数理逻辑、自动机理论、控制论、信息论、神经计算、电子计算机等学科的建设和发展,为人工智能的诞生准备了理论和物质基础。”[6]
(一)形式逻辑准备
在西方,关于人工智能的构想最早发端于古希腊。亚里士多德在《物理学》一书中区分了事物的“物质”与“形式”。这一区分为“符号计算和数据抽象”提供了哲学基础。他在《逻辑学》一书中创造性地提出“三段论”推理的形式逻辑。亚里士多德的《工具论》一书,为形式逻辑提供了理论基础。文艺复兴时期,笛卡尔震撼地提出“我思故我在”的观点,彻底分离物理世界与思维世界,构建了现代思维和智力理论的基本框架。专注于符号和逻辑的埃达·洛夫莱斯(Ada Lovelace)伯爵夫人早在19 世纪40 年代便预言了人工智能的诞生。[7]我国在先秦时期也出现了形式逻辑的雏形,如《公孙龙子·白马论》中赵国辩士公孙龙提出“白马非马”说。[8]
(二)数理逻辑准备
文艺复兴时期,科学主义代替神秘主义成为思考人类、自然界及其相互关系的方式。数学成为理解和分析自然现象以及人的行为的工具。哥白尼(Mikołaj Kopernik)揭示了事物本身与对事物的观点之间的区别,探索用数学描述世界而非用感官感知世界。培根(Francis Bacon)创设了“实体规范算法”。19 世纪至20 世纪初期,科学意识的觉醒以及数学的发展为研究人工智能提供了必要的智力支持。布尔(Boole)创立了新的逻辑代数系统——“布尔代数”,通过符号语言描述思维推理的法则。这一时期“罗素(Bertrand Russell)、怀特海(Alfred North Whitehead)和哥德尔(Kurt Gödel)集大成并对之做出杰出贡献的数理逻辑,是经典人工智能的理论基础”[9]。图灵将“离散量的递归函数”作为智能描述的基础。他在1936 年发表了“论可计算数及其在判定问题中的应用”一文,阐释现代计算原理,构想数字计算机。同年,阿隆佐·邱奇(Alonzo Church)在“关于判定性问题的解释”(A Note on the Entschei⁃dungsproblem)一文中证明了类似论题。[10]
(三)计算设备机械化
公元前,我国就创造了最早的复杂计算工具——算盘。但是,直到17 世纪代数处理才实现机械化。1623 年,德国数学家威廉·斯奇卡(Wilhelm Schickard)发明了能够计算加法和减法的“计算时钟”。1642 年,法国数学家布莱兹·帕斯卡尔(Blaise Pascal)设计并制造出能运算加减法的设备。[11]1694 年,戈特弗里德·威廉·莱布尼茨(gottfried wilhelm leibniz)猜想机器通过演算可以自动进行逻辑推理得出结论,最终发明了“莱布尼茨齿轮”。(www.xing528.com)
1834 年,数学家查理斯·巴贝奇(Charles Babbage)设计出第一台用于求解代数的可编程计算机器。1936 年,图灵提出构建以“0”和“1”表示的二进制符号为基础的虚拟数学系统,即通用图灵机设想(turing machine)。20世纪40 年代计算机和存储设备的出现拉开了数字化时代的大幕,冯·诺依曼(John Von Neumann)于1946 年研制出第一台电子计算机(ENLAC)[12]。
(四)神经网络模型准备
1943 年,沃伦·麦克洛奇(Warren McCulloch)和瓦尔特·皮兹(Walter Pitts)在《数学生物物理公报》(Bulletin of Mathematical Biophysics)上发表论文“神经活动中内在观点的逻辑演算”(A Logical Calculus of the Ideas Im⁃manent in Nervous Activity)。该文在总结神经元基本生理特征的基础上,通过数学模型将神经元结构形式化,构建神经网络模型。
(五)信息论和控制论准备
1948 年,香农发表了奠定信息论学科基础的论文——“通信的数学理论”(A Mathematical Theory of Communication)。他在心理活动与信息之间建立联系,通过数学模型描述心理活动,为人工智能的出现提供信息论方面的准备。同年,美国数学家诺伯特·维纳(Norbert Wiener)开创了控制论,将其作为研究机器和生命科学一般规律的科学。
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