我们知道,只有站在巨人的肩膀上,才能够看得更远。丘吉尔也曾说过,“回顾历史越久远,展望未来就越深远”。今天1不讲具体的智能科技,讲讲“人工智能名人堂:纪念与欢庆(AI Hall of Fame: In Memory and Celebration)”,希望与大家一同追忆历史,回顾奠定了今天“智能”之发展的巨人们,以此纪念为人工智能作出杰出贡献的先辈与开拓者。
关于人工智能名人堂
2006年,当时的人工智能还未彻底走出冬天,远没有今天这样火热,时任人工智能国际杂志IEEE Intelligent Systems主编的詹姆斯·亨德勒(James Hendler),为纪念人工智能50周年,组织大家出一期专刊——The Future of AI,快印制时我才发现,里面竟然没有一篇来自中国的文章。当时我在此刊任副主编。临出刊的最后一刻,我提议,人工智能已经50周年了,不能没有中国的声音,于是约了陆汝钤院士和当时在美国亚利桑那大学(The University of Arizona)人工智能实验室的曾大军,三人写了一篇关于中国人工智能发展现状的文章“AI Research in China: 50 Years Down the Road”。后来,我们又针对中国人工智能的研究情况,于2008年出了一期专刊——AI in China。
图1 IEEE Intelligent Systems纪念“未来AI”与“AI在中国”专刊
2006年,人工智能正处于低度深谷。为了鼓励年轻人加入这个领域,大家商量,选择一些在人工智能领域做研究的优秀年轻工作者,在IEEE Intelligent Systems上开一个专栏,对他们进行介绍;同时关注他们的研究动向以及未来在人工智能领域的发展。最初专栏想用“AI Top 10”这个名字,但后来觉得“Top”有些不太合适,改成了“AI’s 10 to Watch”。该专栏从2006年创办,2011年是第三期,第一次有中国人当选,一个来自哈佛,一个是北京大学的王立威教授;2013年公布的是第四期,有三位中国人当选,其中一位是清华大学副研究员朱军,2016年这一期也有3名华人,其中包括清华大学毕业的夏立荣,现任美国伦斯勒理工学院(Rensselaer Polytechnic Institute, RPI)教授。
2011年是我担任IEEE Intelligent Systems主编的第4年,正是杂志创办25周年,大家都想庆祝一下。这一年IEEE Intelligent Systems在所有人工智能期刊杂志里影响因子最高,这同样值得庆祝。其实最初这本杂志的名字是“IEEE Expert”,后来从专家系统改为了智能系统,主要关注于人工智能应用。这一年也是达特茅斯会议召开55周年,这个会议奠定了后续人工智能研究的领域。当时就想,我们不仅要看人工智能的未来,还要了解历史,于是创办了人工智能名人堂,来纪念这个领域的成就者。
第一届名人堂
2011年IEEE Intelligent Systems选出的人工智能名人包括专家系统的创始人爱德华·费根鲍姆(Edward Feigenbaum)、提出“人工智能(Artificial Intelligence)”的约翰·麦卡锡(John McCarthy)、2016年1月刚刚去世的马文·明斯基(Marvin Minsky),以及鼠标的发明者道格拉斯·恩格尔巴特(Douglas Engelbart),他是第一个提出“增强现实”概念的人。还包括发明万维网的蒂姆(Tim)、计算智能特别是模糊逻辑的扎德(Zadeh) 、“现代语言学之父”也是认知科学家的乔姆斯基(Chomsky)以及雷迪(Reddy)。朱迪亚·珀尔(Judea Pearl)和尼尔森(Nilsson)是当时“唯二”尚未获得图灵奖的名人堂入选人员,珀尔在选入名人堂之后的第二年获得了图灵奖。尼尔森虽然至今没有获得图灵奖,但我认为他是把人工智能从文学变成科学贡献最大的一个人。现在的深度学习基本原理基本没有超出他的书Learning Machines所写的内容,那是他1961年写的第一本书。
第二届名人堂
第二届名人堂从2015年就开始了评选了,大家一致认为,这项工作的工程量太大了,而且评选不能单纯由个人学术成就的高低来决定,需要综合考虑许多方面的因素。后来决定由13个人共同负责此工作,我和尼尔森负责工作流程,不参与投票。来自人工智能领域5个顶级杂志的亚、欧、美11名专家进行匿名投票,全程保密。最后提名100余人,选出50人,加上2011年选出的10位成员,共60人,以纪念人工智能 60周年。
第二届名人堂选出的50个人中,有30个人在2015年5月提名之时就已经去世了。提名时在世的20个人中,霍兰德(Holland)2015年去世,罗宾逊(Robinson)2016年也去世了。目前在世的有18人,其中包括7位中国人,按年龄顺序为:吴文俊院士、戴汝为院士、陆汝钤院士、张钹院士、李德毅院士、潘云鹤院士和郑南宁院士。戴汝为院士在中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室,以前是做模式识别的。戴院士创办了中国第一份人工智能杂志《模式识别与人工智能》,这个杂志现在的主编是郑南宁院士。
图2 第一届名人堂
一个甲子的历程:从智能哲学到智能技术
60年,是一个甲子的历程。智能从亚里士多德三段式形式逻辑一直到今天的智能控制,经历了很长的发展阶段。智能科技起源于哲学,哲学的原意就是爱智慧,人工智能与哲学联系在一起是自然而然的,其实整个现代科学也是在哲学基础上发展而来的。然后经过莱布尼兹(Leibniz)、布尔(Boole)、弗雷格(Frege)逐渐把逻辑形式化发展为数理逻辑,再经过怀德海(Whitehead)、罗素(Russell)、哥德尔(Godel)、丘奇(Church)、图灵(Turing)等发展为智能科学的基础,再经过维纳(Wiener)、麦卡洛克(McCulloch)、皮茨(Pitts)、香农(Shannon)开启了认知科学的领域。哲学——科学——认知,在我们的心理世界要转化成知识就有了机器智能、人工智能、计算智能,最终变成改造物理世界的手段。我们需要的是智能机器、智能人工、智能代理、智能计算,最后是智能控制。
所有的起源都可以追溯到古希腊亚里士多德的三段式逻辑,中间的发展少不了西班牙人吕尔(Llull)的贡献。他受亚里士多德的影响,提出了Tree of Sciences,还曾发明了一种“逻辑机”,试图通过逻辑方法获取知识,后来又影响了莱布尼茨。在他和莱布尼茨中间还有一个霍布斯(Hobbes),就是著名的《利维坦》的作者,他第一个提出了思维的机械论,指出用机械的方式来做推理。帕斯卡(Pascal)是第一个做现代意义下计算机原型的人,他也是一个哲学家。莱布尼茨,二进制的提出者,还提出了微积分逻辑推理器的原型,包括后来的布尔代数(Boolean algebra)。怀德海提出的《过程哲学》,是哲学里的创新,更是人工智能创新的基础。他与学生罗素写了《数学原理》这本书,三大卷,实实在在催生了人工智能。
吕尔也是最早试着用机械装置做逻辑与计算的人。他做的第一代“图灵机”,凭脑袋勾画了3个圈,后人认为这是最早的图灵机原型,他是第一个提出虚拟计算机的人。
是谁把智能研究变成了科学研究?是德·摩根(De Morgan)和布尔,真正把推理变成现代化的形式逻辑和数字逻辑,这就是布尔的《思维定律》、布尔代数和德·摩根定理,一直到现在,数字电路设计里面还在用。当然,后来香农在他的硕士论文中把思维定理里面的方程重新进行了解释,变成了布尔代数。怀德海跟罗素花了十多年时间写了三卷本的《数学原理》,激发了很多人来做计算机和认知计算,最后图灵集大成。有人说1936年人工智能在图灵的论文中诞生,但那篇论文里确实没有提人工智能,只有图灵机,真正提出人工智能思想的是图灵在1950年写的文章。之后走到智能计算,从自动机(automata)开始。按年龄第一个要提的就是波斯特(Post),波斯特定理就是他提出的。人工智能领域有一个定理证明的奖,是以埃尔布朗(Herbrand)命名的,法国人。第一个得奖的是王浩,华人里做人工智能的第一个人,他是哲学家,也是数学家。王浩的师弟,麦克诺顿(McNaughton),他证明了有限状态自动机与正则语言等价的麦克诺顿定理等。香农的博士论文没有他的硕士论文有名,是关于人类遗传学的,倒是真正的生命与认知问题。明斯基是正式提出“代理(agent)”概念的人,至今影响仍非常大。
“金三角”的悲剧:20世纪40年代末和50年代初,维纳、麦卡洛克、皮茨,这3个人领导了全世界最先进的认知科学研究,一起提出了控制论(Cybernetics)、神经元网络模型;今天的大脑研究,就是从他们3个人的研究来的。这3个人都是受《数学原理》这本书的影响。最初维纳准备读生物学,后来转为了数学,又转读哲学,就是受这本书影响;麦卡洛克在大学是读心理学的,读了《数学原理》后,认为大脑就是应该像这本书说的一样工作,就去研究大脑去了,后来画出了第一个大脑功能图,成立了世界第一个大脑实验研究室。皮茨就更传奇了,他小时候被父亲打得没地方躲,躲到图书馆去,在图书馆的时候撞到了一本大部头的书,就是《数学原理》,无师自通竟能够一个星期读下来,还写了厚厚的笔记寄给罗素。罗素原本认为世界上只有5个人通读过《数学原理》,结果发现这个人很有心得,十分高兴,就邀请他到剑桥大学做研究生,却不知道他是一个连中学还没毕业的小孩,根本没钱。后来罗素到芝加哥讲课,皮茨离家出走到芝加哥找罗素,从此再没回过家。皮茨在芝加哥遇到麦卡洛克,志趣相投加上没钱,就住到麦卡洛克家去了,晚上聊天,就聊出了麦卡洛克-皮茨神经元网络模型,今天的神经元网络就是从这来的。后来维纳、麦卡洛克、皮茨这3个人走到一起,成了非常好的朋友。维纳利用自己的影响,说通了麻省理工学院录取连初中文凭都没有的皮茨做他的博士生,后来麦卡洛克也放弃教授的职称,甘愿到麻省理工学院做一个实验室研究人员,就是为了同维纳一起进行研究。当时,维纳是他们的精神领袖,几乎有“神”一样的权威。
1952年前后,皮茨和维纳的另外一个助手,给维纳写了一封信,说他们来了很多新设备,是世界上最先进的,将做世界上最好的研究。他们写道,你赶快回来吧,再不回来,就晚了,等你回来这个世界都变了。维纳那时候正在墨西哥休学术假,读了这封信立即翻脸,写信给MIT的校长,说从此与这两个人断绝关系。这两个人觉得莫名其妙,怎么会收到这样一封回信?
麦卡洛克从此很少去实验室工作,皮茨白天见不着人,晚上在酒吧喝酒。为了让皮茨有生活保障,麻省理工学院给了他一张表格,告诉他签了字就给博士学位,他拒绝了,甚至把博士论文全烧掉,四十几岁就去世了。这是一个悲剧,几年前,皮茨还和香农同榜名列美国最杰出的科学家之一。如果维纳、麦卡洛克、皮茨能合作得长久一点,人工智能就不会像今天,不会长期以离散信号的物理符号逻辑为主导,而可能是以连续信号的计算认知方法为主导,就像今天的深度学习。当时这3个人几乎什么都能做,从移动机器人到生物假肢机器臂,再到脑信号分析,都能做出很好的结果,这一“金三角”的悲剧实在令人惋惜。大家有兴趣可以阅读相关书籍,特别是Rise of the Machines,刚刚出版,中文版是《机器崛起》,详细讲述控制论一段遗失的历史。
机器学习目前最热,这次人工智能名人堂入选的人也非常多,第一个为神经元网络 “牺牲”的人就是弗兰克·罗森布莱特(Frank Rosenblat),他和明斯基是同一个中学毕业2。后来,韦伯斯(Werbos)的反向传播学习(BP)算法拯救了神经元网络,从此之后才有了辛顿(Hinton)等人的工作以及今天的深度学习。
图3 从智能哲学到智能技术,多学科的融合
人工智能真正应用到世界,要借助智能控制。傅京孙(K. S. Fu,IEEE PAMI的创始人)和萨里迪斯(Saridis,IEEE机器人与自动化学会(IEEE RAS)创始人)就是智能控制的提出者。30多年前,萨里迪斯曾给我画了3个圈——人工智能+运筹学+CS(控制系统、通讯系统、计算机系统);3个框——组织、协调、执行。30年后,我画了平行智能的5个圈、5个框,从信息物理系统(CPS)到社会物理信息系统(CPSS),从牛顿到默顿,从UDC(Uncertainty、Diversity、Complexity:不确定性、多样性、复杂性)到AFC(Agility、Focus、Convergence:灵捷、聚焦、收敛)。
展望:凤凰涅,智汇天下
60年前,人工智能在美国的汉诺威正式诞生。在中国,60年是一个甲子,一切重新来过。2016年年初,我在另外一个汉诺威,在德国的汉诺威,见到了Phoenix Contact公司的两位总裁,他们想进军工业4.0和智能产业。他们公司的名字很好,“Phoenix Contact”,中文的意思就是“凤凰涅槃,智汇天下”,做智能产业是天时。
人工智能是很多人努力的结果,AlphaGo预示着我们进入新的IT时代,IT不再是过去的信息技术,而是新的智能技术。我们开发的是第三个世界——人工世界,这个世界需要新IT(Intelligent Technology),但是不能忘了物理世界的老IT(Industrial Technology),不能忘了心理世界的旧IT(Information Technology)。今日之IT代表了新、旧、老IT的三种组合。人工智能要从牛顿时代跳到默顿时代。我们相信软件定义的一切将成为未来社会最重要的实力。
图4 迎接X5.0的智能时代,迈向软件定义的平行智能
最后,针对近来喧嚣尘上的“人工智能威胁论”,我希望大家要有“三心”。首先,大家对人工智能要有激动之心,因为这是时代的召唤;要有敬畏之心,毕竟这么多科学家奋斗了这么多年才有了今天的热潮。我个人不相信人工智能是对人类的威胁,霍金说人工智能预示着人类的终结,我套用他的一句话进行回应,他说“我们不能把飞机失事归罪于万有引力”,那我们也不能把人类的灭亡归罪到人工智能身上。对此,大家要怀有平常之心。■
致谢:
新智元提供了现场速记材料,复杂系统管理与控制国家重点实验室王晓和中国自动化学会赵学亮协助进行了整理。
1 此文系作者在2016年10月18日举行的世界人工智能大会上的报告整理而成。
2 两人之间的故事,可见作者在微信公众号“知识分子”的文章《纪念一位真正的科学思想家:人工智能之父马文·明斯基》。