教学参考-04

教学目标

• 理解人工智能的逻辑起源，进一步强化人工智能“用计算来模拟人类思维”的核心思想
• 理解计算机作为人工智能计算工具的重要意义
• 引导学生深入思考人类思维、逻辑学、数学、计算机与人工智能之间的关系，进一步认识人工智能的本质

教学内容

人工智能的逻辑开端

• 人类很早就对自己的思维充满兴趣。可能是为了在交流过程中说服对方，人们试图找到可以说服对方的合理方式，由此产生了逻辑。逻辑（英语：logic）原意为：具有理由的、知识的、辩证的、论辩的。逻辑本身是指是推论和证明的思想过程，而逻辑学是研究“有效推论和证明的原则与标准”的一门学科。可以说，逻辑是人类思维的规律。

• 亚里士多德是最主系统研究思维规律的学者，创造了被称为“形式逻辑”的逻辑体系，其中最著名的是三段论。三段论包括一个大前提和一个小前提，由此可得到一个结论。如大前提是“所有的鸟都有羽毛”，小前提是“大雁是鸟”，推论是“所以大雁有羽毛”。如果大前提和小前提都是“真”的，则结论一定是成立的。这一思维规律称为三段论。 三段论看起来很自然，但却具有里程碑的意义，它将思维对象和思维形式进行了区分，用形式来保证推理过程的刚性。只要你承认三段论，并保证大前提和小前提是真的，那么依三段论得到的推论一定是可靠的。这是人类对自身思维规律的第一次理性总结。

• 亚里士多德的形式逻辑是用自然语言表述的，容易产生歧义，应对复杂推理比较困难。霍布斯在他的《利维坦》(1651) 一书中提出人类的思维可以表示为一个数学计算过程，简单地说，“推理即计算”。莱布尼兹同样主张用数学来表达思维。在《发现的艺术》（1685）一书中，他这样写道：“如果人们发生了争执，那么很简单：来，让我们来算算，看看谁是对的。思维数学化的目的是对思维过程进行精确的、无歧义的描述。然而，如何实现这一数学化描述，莱布尼兹并没有给出合适的解决。

• 布尔完成了逻辑符号化的开创性工作。他用自己开创的数学体系证明了基于明确定义的符号和运算规则，可以表达形式逻辑的推理过程，从而模拟人的思维。在他的《思维规律》一书的序言中写道：“本书论述的是探索心智推理的基本规律。”布尔代数定义了一些基础演算，这些演算和我们现在所说的“布尔代数”有些差异，但已经足以奠定推理符号化的基础。

• 后世的数学家们进一步扩展了布尔的代数体系。弗雷格在《概念演算》一书中定义了完整的逻辑演算系统。他定义了“任何”、“存在”这样的量词，极大扩展了逻辑学的内容。弗雷格希望基于他的逻辑，可以通过演绎的方式证明诸如“一加一等于二”这种数学公式的正确性。后来，经过怀特黑德、罗素、希尔伯特、哥德尔等数学家的努力，数理逻辑正式确立。

• 数理逻辑的确立为用数学方法来描述人类的思维提供了坚实的理论基础，成为人工智能大厦的第一块基石。可以说，整个人工智能是以逻辑学为开端的，是以描述人类思维过程为终极目的的，是以计算作为基础工具的。

人工智能的计算工具

• 数理逻辑的建立为人工智能打好了理论基础，但真要让数学家用纸和笔去计算来实现人工智能，那就太难了。事实上，人工智能的奠基人图灵就曾做过这个工作，他研究了一款对弈游戏，就是通过手算来完成走棋的。但这只是特例，要想真正让机器来模拟人的思维，必须有一种快速计算的工具。

• 1936年，年仅24岁的英国科学家艾伦-图灵提出图灵机模型，这一模型表明，基于简单的读写操作可以处理非常复杂的逻辑演算。

• 1946年2月14日 ，世界上第一台计算机ENIAC在美国宾夕法尼亚大学诞生。

• 计算机的诞生为人工智能提供了工具，成为人工智能大厦的第二块基石。

人工智能的诞生

• 1948年，图灵发表了一篇题为《智能机器》的报告，提出了利用计算机来模拟人类智能的思想，为人工智能的诞生奠定了理论基础。

• 1956年，约翰•麦卡锡等一批年轻学者在美国达特茅斯学院召开暑期讨论会，探讨实现智能机器的方法，史称达特茅斯会议。在这次会议上，约翰•麦卡锡提出的 “人工智能”一词成为新科学的名字。从此，人工智能正式走上历史舞台，开始了半个多世纪的风雨历程。