机器智能探索：拟人思维、智能行为与神经科学的奠基

人工智能探索大体上是沿着让机器具有拟人的逻辑思维、形象思维、智能行为等3种路径进行的。

数理逻辑的发展使“机器逻辑思维”研究路径最为富有成效。莱布尼茨虽然明确提出了数理逻辑的思想，但是并没有实现建立“通用语言”的想法。1847年，英国数学家布尔（George Boole）出版了他的《逻辑学的数学分析》一书，建立了一整套符号系统，首次用一系列的符号和运算法则表示逻辑学的各种概念和推理。1854年，他进一步完善了自己的想法，出版《思维规律研究》一书，创立了逻辑代数（布尔代数），用符号语言描述了思维活动中推理过程的基本规律。从书名不难看出，布尔是想用数学的方法来描述人脑是如何工作的。布尔代数彻底突破了传统的逻辑框架，创建了现代意义的数理逻辑，奠定了形式化推理的数学基础。1967年，英国皇家学会把月球上的一个环形弹坑命名为“布尔”，作为对他的贡献的永久纪念。继布尔之后，英国逻辑学家德·摩尔根（Augustus De Morgan）建立了关系逻辑，德国数学家康托尔（Georg Cantor）创建了集合论，德国数学家弗雷格（Gottlob Frege）、意大利数学家佩亚诺（Giuseppe Peano）、英国数学家罗素（Bertrand Russell）建立了逻辑演算、命题演算、谓词演算。1931年，奥地利裔美国数学家哥德尔（Kurt Gödel）提出不完备性定理，揭示了形式系统的内在局限性。至此，数理逻辑才真正发展成为一门成熟的学科，成为探索人类思维的有力工具。于是，人们开始对逻辑推理和计算机器进行了研制。例如，西班牙逻辑学家卢乐（Romen Luee）提出可求解多种问题的通用逻辑机，法国物理学家帕斯卡（Blaise Pascal）研制出机械式加法计算器，英国数学家巴贝奇（Charles Babbage）研究了类似现代电子数字计算机的“差分机”和“分析机”。1936年，英国数学家图灵（Alan Turing）提出被称为“图灵机”的“理论计算机”模型，创立了“自动机理论”。1946年，电子计算机诞生，人们开始设想利用计算机模拟人的思维。1950年，图灵发表了著名论文《计算机能思维吗？》，明确提出“机器能思维”的观点。为此，图灵还设计了检验机器有没有思维的智力测试，即“图灵测试”，开辟了用计算机从功能上模拟人的智能的道路。1954年，IBM公司和乔治敦大学合作研制成功了第一台机器翻译系统，拉开了自然语言理解的序幕。中国的机器翻译研究开始于1956年。1959年，中国科学院语言研究所和计算研究所研制开发了我国的第一个俄汉机器翻译系统。

形象思维是不同于逻辑思维的人类智能表现的另一种重要形式，人们从仿生学的角度对思维进行人工神经网络结构模拟。20世纪初期，认知心理学派中的结构主义理论者认为，智能活动的基元是神经细胞，神经元之间的不断作用和刺激带来了感官上的无穷认识，智能认识活动的过程实际上是神经网络的状态演化过程，神经细胞的整体结构是人类智能产生的条件，神经细胞之间的突触联结机制是智能活动的基础。1943年，美国科学家麦卡洛克（Warren S.McCulloch）和皮茨（Walter Pitts）认为，仿造人脑结构就可产生“智能”，就有可能获得与人脑机理相似的功能，并成功研制出世界上第一个被称作“MP模型”的人工神经细胞数学模型。“MP模型”理论被认为是架起智能与神经科学桥梁的奠基之作。“MP模型”研制成功后，美国数学家克里纳（Stephen C.Kleene）对其进行了发展与完善，研制出闭环神经细胞模型，发展了“自动机理论”。1949年，加拿大心理学家荷布（Donald O.Hebb）出版了《组织行为》一书，书中指出，当神经细胞参与某种心理活动时，细胞之间联结通路的信息传导能力将会增强，即所谓的“Hebb学习规则”。1951年，美国认知科学家明斯基（Marvin Minsky）建造了世界上第一台神经网络模拟器，并首次提出“智能体”（agent）的概念，为有效地解决生产实际问题提供了新的工具。(www.xing528.com)

智能行为是人类智慧活动的结果，人们从控制论的观点来模拟智能活动或行为。1948年，美国数学家维纳（Norbert Wiener）创立了“控制论”，研究了动物与机器中的控制和通信的共同规律，如反馈控制原理，信息传输、变换、加工过程等，奠定了从人与外部环境互相作用入手研究人类现场智能的理论基础。1951年，美国系统工程专家李跃滋提出“自寻优控制”理论，英国神经生理学家及控制论学家艾什比（William R.Ashby）研制出“自稳定平衡器”，进一步丰富了控制理论。1952年，美国数学家香农（Claude Shannon）研制出被称为“香农老鼠”的第一个控制论动物。香农老鼠在迷宫中的表演曾经轰动一时，促进了其他机器动物模型的研究，香农由此被认为是“自学习机”和“控制论动物”的先驱。1954年，艾什比出版了著名的《脑的设计》一书，首创生物控制论。这些成果为在行为上模拟研究人工智能开辟了新天地。