人工智能之起源與符號主義
隨著ChatGPT的火出圈,人工智能撳起了業界的又一波熱潮。今天我們就來聊聊人工智能的發展歷程。
通常人們認為的人工智能起源于1956年的DARTMOUTH會議,該次會議上研究者們提出了人工智能(Artificial Intelligence)這一概念。但是事實上在此之前,人工就已經開始發展了。1955年,美國西部計算機聯合大會在洛杉磯召開,其中包括了一個學習機討論會的Session(Session on Learning Machine)。
會上,人工智能符號主義學派的代表人物Allen Newell參加了該次討論。
Allen Newell(1927年3月19日-1992年7月19日)
符號主義(Symbolism)與聯結主義(Connectionism)、行為主義(Actionism)是人工智能的三個主流學派。
符號主義(Symbolism)也被稱為邏輯主義(Logicism)、心理學派(Psychlogism)或計算機學派(Computerism),其主要觀點是利用物理符號系統及有限合理性原理來實現人工智能。
具體來講,符號主義認為人類思維的基本單元是符號,而基于符號的一系列運算就構成了認知的過程,所以人和計算機都可以被看成具備邏輯推理能力的符號系統,換句話說,計算機可以通過各種符號運算來模擬人的“智能”。
1955年末,Newell和Simon開發了一個名為邏輯理論(LOGIC THEORIST)的程序。這個程序被許多人認為是第一個AI程序。它將每個問題都表示成一個樹形模型,然后選擇最可能得到正確結論的那一枝來求解問題。該程序可以證明出《自然哲學的數字原理》(Principia Mathematica)中的38條數學定理(后來可以證明全部52條定理),而且某些解法甚至比人類數學家提供的方案更為巧妙。
1957年,Herbert Simon、J.C. Shaw和Allen Newell等人又推出了通用問題解決器(General Problem Solver,GPS)推理架構以及啟發式搜索思路,這一思路影響相當深遠,前幾年很火的,打敗了柯潔的AlphaGO就借鑒了這一思想。
通用問題解決器可以解決很多常識問題。在該程序推出兩年以后,IBM成立了一個AI研究組,專門對類似問題進行研究。
GPS是世界上首個嘗試解決所有一般性問題的程序,它被設計成為解決所有能夠使用基本算法描述的問題。為此,研究者們還專門為它創造了一門編程語言Information Processing Language(IPL)。使用該程序的前提是問題能夠用一組規則的公式來表達。這些公式可以是一張有向圖的一部分,帶有多個源和匯(Sources and Sinks)。其中源表示起始節點,匯表示結束節點。在GPS中,源表示公理,匯表示結論。
盡管開發者的理想很龐大,但是事實上GPS只能被用于解決有著良好定義的問題,比如說數學題、幾何題或者是棋類游戲。因為這些問題可以被形式化到可以被接受的程度。而在現實世界中,可能性爆炸式的增長,很快遍歷所有的可能性就已經成為了超越計算能力的問題。
利用GPS解決一般性問題的步驟如下:
1、定義目標,比如說到商店買盒牛奶。
2、定義先決條件,這些先決條件應與目標有關,比如說想買牛奶的話,需要有通往商店的路徑,而且商店也需要有牛奶賣。
3、在此基礎上,我們就可以定義操作過程了。比如說去商店需要開車,而車又沒有油了,那么我們就需要確定我們有錢加油,并且加完油之后還有錢買牛奶
一個操作過程可以基于條件處理所有的情況。它由行為、前提條件、和行為導致的變化組成。在前面的例子中,行為包括給商店付錢,而付錢的前提是手里有錢。而付錢的行為改變了錢的狀態,并且獲得了牛奶。
GPS可以解決類似的所有問題,但是因為它通過遍歷所有可能的過程來實現這一目標的,因此在現實世界中,往往問題的復雜度超過了計算能力。
除了邏輯理論和通用問題解決器以外,符號主義還為我們貢獻了專家系統、知識庫和知識圖譜等一系列優秀的技術。發展出了很多,影響了很多領域的發展。