教学参考-06

教学目标

• 了解图灵去世后（1950）到达特茅斯会议之前（1956），人工智能学者们的探索，理解人工智能产生的历史背景
• 了解香农、约翰·麦卡锡、马文·闵斯基、赫伯特·西蒙、艾伦·纽厄尔等人工智能早期代表人物的工作
• 了解达特茅斯会议所讨论的内容，了解人工智能学者们所关注的问题
• 通过本节讲解，进一步引导学生建立正确的人工智能史观，理解人工智能研究的对象和领域（例如，人工智能只是编程吗？人工智能是机器人吗？）

教学内容

风起云涌

• 上世纪50年代，通用计算机刚刚诞生，其强大的计算能力引起来了研究者的广泛关注。另一方面，随着数理逻辑的发展，思维可计算的理念已经深入人心。受图灵“机器智能”思想的影响，利用计算机来模拟人类思维、实现类人智能激发起年轻学者的极大热情。
• 1950年，人工智能的开创者，著名计算机学家图灵自杀离世，大洋彼岸的美国却有一批年轻人接过了图灵未竟的事业，开创了在后世看来的一场惊天革命。

图灵机：计算机的理论原型

• 1936年，年仅24岁的图灵发表了一篇划时代的论文《论可计算数及其在判定问题上的应用》，文章提出了被后人称为“图灵机”的通用计算模型，为现代计算机的诞生准备好了理论基础。
• 图灵机是一个表示计算过程的数学模型，或者说是一台假想的机器。这一机器包括一条无限长的纸带，一个读写头，一状态寄存器，外加一套运行规则，即程序。图灵证明，这样一台简单的机器原则上可以完成任何在有限步骤内可完成的复杂计算。这一结论为通用计算机的出现奠定了理论基础。 因为这一伟大贡献，图灵被人称为计算机科学之父。没有计算机的诞生，也就没有人工智能的开端。
• 1945年前后，包括约翰·冯·诺伊曼在内的科学家们逐渐确立了计算机设计的基础原则，明确使用二进制计算，像存储数据一样存储程序，并将计算机分成五大组件。这一结构称为存储程序结构。 1946年，第一台通用计算机ENIAC诞生；1949年，第一台基于存储程序结构的可运行电子计算机EDSAC面世，人类进入计算机时代。
• 没有图灵，就没有计算机，没有计算机，也就不会有人工智能。从这一点上看，图灵是为人工智能准备工具的人。

机器智能的最初设想

1948年，图灵发表了一篇题为《智能机器》的报告，提出了用机器实现智能的可能性，并探讨了若干实现方法。

• 例如，他认为可以设计一个通用机器，像教小孩子那样教它一步步成长，这是机器学习的朴素思想。
• 他还提出，可以通过奖励和惩罚来对机器进行“教育”，这是强化学习的基本思路。
• 他甚至还提出了通过模拟生物进化和群体活动来实现智能的方法，成为演化学习思想的最初萌芽。
• 这些天才思想是人工智能发展之初的第一笔精神财富，直到今天依然指导着后人。从这一点上看，图灵是为人工智能奠定思想的人。

图灵测试

• 1950年，图灵发表《计算机器与智能》一文。这篇文章提出了后来被称为“图灵测试”的假想实验。
• 在这一假想实验中，图灵设想把人和计算机关在小黑屋里，由一个人类测试员通过键盘与人和计算机分别进行自然语言对话。5分钟以后，如果机器可以让超过30%的测试者误以为它是人，则认为该机器拥有了智能。
• 通过这一假想实验，图灵用一种实验的方式定义了智能，即如果我们不能将机器和人的行为区分开来，则认为机器拥有了智能。这一定义让研究者摆脱了“智能”概念上的争执，设定了人工智能研究者努力的方向。
• 没有图灵测试，人工智能的研究者就难以认清自己的努力方向。从这一点上看，图灵是为人工智能设计方向的人。

伟人回响

• 1954年6月8日，图灵因氰化物中毒离世，年仅41岁。
• 2012年，在图灵诞辰百年之际，《自然》杂志盛赞他是有史以来最具科学思想的人物之一。
• 为了纪念这位伟人，计算机协会（ACM）于1966年设立图灵奖，颁发给在计算机领域做出杰出贡献的学者，成为计算机界的诺贝尔奖。