無(wú)處不在的智能技術(shù)論文
1.對智能科學(xué)技術(shù)的再認識
1.1從“人工智能”到人機系統
Wiener的“控制論”和錢(qián)學(xué)森的“工程控制論”是人們研制較為簡(jiǎn)單的系統，且系統運行的環(huán)境也不復雜情況下的一面旗幟。
1956年，在美國Dartmouth舉行的一個(gè)信息科學(xué)大會(huì )上，J.McCarthy和H.Simon倡議開(kāi)展人類(lèi)思維活動(dòng)規律的研究，并給予其“人工智能”(ArtificialIntelligence)的命名。人工智能主要研究用人工的方法和技術(shù)來(lái)模仿、延伸及擴展人的智能，從而實(shí)現機器智能。迄今為止，這一方向雖然已取得了不少成就，如博弈、自動(dòng)定理證明、模式識別、自然語(yǔ)言理解、自動(dòng)編程和專(zhuān)家系統等，但是，傳統的人工智能在方法論上以符號推理為中心，企圖用機器來(lái)實(shí)現人類(lèi)的思維活動(dòng)。所以，許多年來(lái)的研究雖然取得了一些成就，但距離人工智能提出的目標還有很大距離。
近三十年來(lái)，人工智能進(jìn)展緩慢。1979年，H.L.Dreyfus《計算機不能做什么?》一書(shū)的副標題就是“人工智能的極限”提出了人工智能存在不可逾越的障礙。緊接著(zhù)，以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )為代表的“計算智能”和Brooks的反應式結構(“沒(méi)有表示”、“沒(méi)有推理”的系統)給傳統的符號智能帶來(lái)了巨大沖擊。特別是日本提出的“第五代計算機”并沒(méi)有達到預期的目標，僅以實(shí)現一個(gè)“人機對弈”而告終，這些事實(shí)都促使人們對“智能”(或“人工智能”)要有一個(gè)重新的認識。對人工智能四十年的研究進(jìn)行反思，使人們從科學(xué)概念上明白了以往不自覺(jué)地企圖用機器解決一切問(wèn)題的局限性，并試圖從科學(xué)觀(guān)念、研究目標和方法論上打開(kāi)思路，以重新認識，尋求新的途徑。
另一方面，四十年來(lái)，特別是從最近二十多年科學(xué)技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，在當前的信息社會(huì )中，信息技術(shù)是立國之本，信息化的進(jìn)一步發(fā)展必然走向“智能化”因此，以“智能”為核心的技術(shù)是至關(guān)重要的。從兩次海灣戰爭以及其他局部戰爭，我們可以十分清楚地看出，今后的戰爭是人——機結合的智能系統之間的對抗，而智能技術(shù)將會(huì )覆蓋幾乎所有的工程技術(shù)領(lǐng)域。
既然完全基于機器的符號推理(也包括其他的智能方法)不能達到實(shí)現人的思維的目的，那么有沒(méi)有其他道路可循?這是人們都很關(guān)心的問(wèn)題。解決這個(gè)問(wèn)題要從兩方面著(zhù)手。一方面，需要腦科學(xué)、認知科學(xué)等一些研究人的智慧的基礎學(xué)科繼續研究人的思維規律一一這也是人類(lèi)永遠的追求。雖然目前還不能做到這一點(diǎn)，但人們總是在不遺余力、一步一步地向著(zhù)這一目標前進(jìn)。當然，這也是人類(lèi)社會(huì )發(fā)展賦予智能學(xué)科的一個(gè)任務(wù)，這就是智能科學(xué)的目標。另一方面，社會(huì )生產(chǎn)、生活、科技、軍事各個(gè)方面又提出了層出不窮的需求，迫切要求設備、系統、工程要“智能化”而現在尚沒(méi)有真正能模擬人的智慧的計算機,因此計算機還不能代替人。解決這個(gè)問(wèn)題只有從兩方面入手，一方面實(shí)事求是，盡量開(kāi)拓、發(fā)展當前的計算機科學(xué)技術(shù)，使計算機盡可能多地幫助人做工作;另一方面，盡可能把人的智慧包含到系統中去，人要起主導作用，但要充分發(fā)揮計算機科學(xué)與技術(shù)的優(yōu)勢，創(chuàng )造出最有“智能”的人機結合系統。
具體來(lái)說(shuō)，人機結合的系統就是將人作為一個(gè)組成部分包括到系統之中，并能清楚地區分出哪些工作應該由人完成，哪些工作應該由機器完成。在運行過(guò)程中，當進(jìn)行到需要人完成的工作時(shí)，系統就將工作交給人;而當需要機器完成時(shí)，就將任務(wù)轉交給機器，最終構成一套和諧的、協(xié)調的、高效的運行機制，以保證系統目標的實(shí)現。
1.2“智能”學(xué)科的三個(gè)層次
根據研究任務(wù)的不同，智能科學(xué)技術(shù)的學(xué)科內容可以劃分為智能科學(xué)、智能技術(shù)、智能工程三個(gè)層次。
(1)智能科學(xué)(IntelligenceScience)
這是基礎研究的層次，它的主要任務(wù)是研究人的智慧，建立人機結合系統的理論，并用其模擬人的智慧。智能科學(xué)主要包括腦科學(xué)、思維科學(xué)、認知科學(xué)等在內的基礎學(xué)科。
思維科學(xué)著(zhù)重研究人的思維規律，也就是研究人是如何思維的，這種研究的目的是為了給人工智能提供基礎，也就是告訴計算機要模擬什么。而認知科學(xué)則是研究人的認識，也就是人是如何認識事物的，并將其擴展去研究動(dòng)物的智能。
智能科學(xué)的成果將是整個(gè)智能科技發(fā)展的基礎和先導。
(2)智能技術(shù)(IntelligenceTechnology)
在智能科學(xué)的框架內創(chuàng )建人機結合的智能系統，需要有合適的方法、工具和技術(shù)，這就是智能技術(shù)。
信息的本質(zhì)是知識，而知識是構成智能的基礎。因此，信息化發(fā)展必然走向智能化。
(3)智能工程(IntelligenceEngineering)
用智能科學(xué)的理念和思想，充分運用智能技術(shù)工具去創(chuàng )建各種應用系統，這就是智能工程�！爸悄芑睂�(shí)質(zhì)上就是智能工程實(shí)現的過(guò)程和歸宿。智能工程是當前科學(xué)技術(shù)和社會(huì )發(fā)展的前沿陣地，特別是高技術(shù)發(fā)展的核心動(dòng)力之一。同時(shí)，它也是當前新技術(shù)、新產(chǎn)品、新產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向、開(kāi)發(fā)策略和顯著(zhù)標志。
2.無(wú)處不在的智能科技
2.1前沿高技術(shù)是智能科學(xué)技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力和源泉
智能科學(xué)技術(shù)是一個(gè)融合計算機、人工智能、模式識別等研究領(lǐng)域的交叉性學(xué)科，這些前沿高技術(shù)也是當前智能科學(xué)發(fā)展的動(dòng)力和源泉。
在所有系統中，體現智能行為的工具和載體就是計算機。所以，計算機科學(xué)很自然地成為智能科學(xué)發(fā)展最重要的支撐點(diǎn)和原動(dòng)力之一。
以符號推理為基礎的人工智能方法和以人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò )為代表的計算智能方法仍然是當前智能技術(shù)的重要組成部分。它們從不同的途徑和方法進(jìn)行問(wèn)題求解，在搜索、規劃、學(xué)習等各類(lèi)問(wèn)題中取得了相當有價(jià)值的成果。
模式識別是人類(lèi)智能的一種體現�！澳Ｊ健笔且粋�(gè)極為廣泛的概念，如圖像、圖形、文字、語(yǔ)言都是一種“模式”。按Zadeh的定義，“模式識別”是一種從“模式”出發(fā)的一種非線(xiàn)性映射，它是一種技術(shù)，可以用來(lái)實(shí)現人類(lèi)智慧的一部分功能，如文字識別(認字)、語(yǔ)言的說(shuō)與聽(tīng)等。模式識別的目的是將對象進(jìn)行分類(lèi)，可以是圖像、信號波形式或者任何可測量且需要分類(lèi)的對象。模式識別在工業(yè)自動(dòng)化以及信息處理和檢索中變得日益重要，這種趨勢把模式識別推向工程應用研究的高級階段。在大多數機器智能系統中，模式識別是用于決策的主要部分。
模式識別技術(shù)在各種工程實(shí)際系統中大量存在。機器視覺(jué)的主要技術(shù)基礎就是模式識別;OCR(光學(xué)字符識別)是模式識別的另一個(gè)重要應用，它是識別文字字符信息的很主要的手段;計算機輔助診斷也是另一個(gè)重要的應用，多種醫學(xué)圖像處理已成為當前信息產(chǎn)業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn);語(yǔ)言識別當然是模式識別另一個(gè)研究和應用的熱點(diǎn)。其他如指紋識別，以及其他生物器官的識別、簽名認證、文本檢索、表情和手勢識別，都是很有趣的研究領(lǐng)域，也是用來(lái)開(kāi)發(fā)人機結合智能系統的很有價(jià)值的技術(shù)。
當前，對復雜智能系統進(jìn)行研究的核心是解決人與機器的結合問(wèn)題，也就是人作為系統的一個(gè)組成部分參與到系統的運行中，系統功能中也應體現出人的一部分作用。人與機器的結合有兩個(gè)層次，一是人作為一個(gè)成員，綜合到系統的體系結構中;一是人和機器的結合通過(guò)某個(gè)“人機界面”來(lái)實(shí)現。當然，這種界面不僅僅是目前計算機普通采用的圖標界面，而是包含了模式識別這類(lèi)涉及感知方面問(wèn)題的廣義的人機界面。這是當前十分活躍的一個(gè)研究領(lǐng)域，最有代表性的包括多媒體技術(shù)和虛擬現實(shí)(VirtualReality)技術(shù)。
2.2現代工業(yè)生產(chǎn)和復雜工程急需智能科學(xué)技術(shù)
隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展，人類(lèi)在生產(chǎn)、生活等各個(gè)方面也不斷提出新的需求，因此現代工業(yè)生產(chǎn)不斷壯大，并日趨復雜�，F在，現代工業(yè)生產(chǎn)和復雜工程急需智能科學(xué)技術(shù)，一批已經(jīng)在發(fā)揮重要作用的技術(shù)如下：
智能自動(dòng)化和控制技術(shù)生產(chǎn)過(guò)程監控、產(chǎn)品自動(dòng)檢測和質(zhì)量控制、工藝參數的優(yōu)化和自動(dòng)設定、故障自動(dòng)診斷的報警等;
智能CAD復雜工程的優(yōu)化設計智能儀表對工藝參數的自動(dòng)分析、監測、報警和調整;
智能交通紅綠燈管理、基于GPS與電子地圖的定位與導航、安全監控、車(chē)流自動(dòng)疏導等;
智能仿真技術(shù)，這是大型復雜工程設計不可缺少的手段。
2.3智能科技是現代軍事科技(包括航天領(lǐng)域)最重要的關(guān)鍵技術(shù)之一
智能科技是現代軍事科技最重要的關(guān)鍵技術(shù)之一。近代科技發(fā)展的歷史表明，軍事的需求總是科技創(chuàng )新的最大動(dòng)力之一，“以軍帶民”是一般規律。軍用技術(shù)輻射和帶動(dòng)國民經(jīng)濟是一條促進(jìn)社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展十分有效的途徑。因此，軍事科技(包括航天領(lǐng)域)也是應用智能技術(shù)最多的領(lǐng)域之一。
未來(lái)戰爭的重要武器——無(wú)人作戰平臺(無(wú)人機、無(wú)人戰車(chē)、自主水下機器人、機器人士兵等)的自動(dòng)導航、路徑規劃、自動(dòng)避障、目標識別、自動(dòng)駕駛和其他自主控制技術(shù)等都是智能技術(shù)的典型應用。以無(wú)人機為例，它是現代戰爭中掌握制空權的重要手段，在近年來(lái)的幾次局部戰爭中都發(fā)揮了很大作用，例如它可以進(jìn)行偵察，發(fā)現目標后引導有人飛機實(shí)行攻擊，并對攻擊效果進(jìn)行評估。
在地面軍用機器人中，智能技術(shù)也發(fā)揮著(zhù)重要作用。
地面軍用機器人不僅可以在平時(shí)幫助人類(lèi)排除炸彈，完成要地保安任務(wù)，還可以在戰時(shí)代替士兵執行掃雷、偵察和攻擊等各種任務(wù)。例如，美國的ALV是一種高水平的陸地自主軍用機器人，它采用各種智能技術(shù)來(lái)實(shí)現自主操作。ALV裝有高級彩色攝像機(視覺(jué))，用以識別道路，同時(shí)還配備有陣列激光測距儀，用以識別障礙;它可以根據道路場(chǎng)景規劃行車(chē)路徑，避免碰撞，躲避障礙，實(shí)現公路上的自動(dòng)駕駛，行車(chē)速度可達60千米/小時(shí)。除此之外，車(chē)上還可裝載各種儀器，以完成不同的偵察任務(wù)。
防爆(暴)機器人是機器人發(fā)揮威力的另一重要領(lǐng)域。暴徒、爆炸、火災以及其他災害都是非常危險的環(huán)境，因此用機器人去處理是減少危險、提高成功率的有效途徑。在反恐斗爭中，有針對性地研制這類(lèi)機器人，是當前迫切需要解決的問(wèn)題。
航天領(lǐng)域綜合展現了最高水平的智能科技，人造衛星、航天器和各種太空探測器是當代高水平智能技術(shù)的綜合體現。在2004年初，在火星成功著(zhù)陸的火星探測機器人是最有說(shuō)服力的例子之一。
2.4為人類(lèi)生活服務(wù)是智能科技發(fā)展的廣闊天地
為人類(lèi)生活服務(wù)是科技的重要方向。隨著(zhù)人類(lèi)生活水平的不斷提高，生活質(zhì)量也需要不斷改善，服務(wù)要求更周到，做到方便、舒適、節約、安全，更具人性化。這種需要也為智能科技的發(fā)展增添了新的活力。
具有一定智能的機器人代替人做服務(wù)工作是一種發(fā)展趨勢，這也是智能技術(shù)為人類(lèi)服務(wù)最有代表性的事件之一。
這類(lèi)機器人的.典型例子有：可以自動(dòng)完成清掃任務(wù)和自動(dòng)充電的清掃機器人;能輔助醫生進(jìn)行外科手術(shù)的醫療機器人;能為病人服務(wù)的機器人護士;可在家中進(jìn)行巡視、監測潛在危險情況并適時(shí)報警的家庭保安機器人;用于照顧老、病、殘的服務(wù)機器人等。
總而言之，只要有需要的地方，就有可能是機器人可以服務(wù)的地方。
3.對"智能科學(xué)與技術(shù)〃專(zhuān)業(yè)架構的思考
從上面列舉的很少一部分實(shí)例，我們已經(jīng)可以看出當前智能科技的發(fā)展狀況。它無(wú)處不在、發(fā)展迅猛、功效卓著(zhù)，已經(jīng)成為當前科技發(fā)展不可缺少的部分。它是許多重大工程的支撐，引領(lǐng)許多傳統領(lǐng)域向現代化方向發(fā)展，是當代前沿高技術(shù)發(fā)展的重要方向。
另一方面，計算機科學(xué)、信息科學(xué)、控制科學(xué)等學(xué)科的進(jìn)步，也極大地促進(jìn)了智能科技的快速發(fā)展，智能化科技已經(jīng)展現出一幕幕誘人的場(chǎng)景�？萍及l(fā)展的根本是人才，“智能科學(xué)與技術(shù)”大學(xué)本科專(zhuān)業(yè)已經(jīng)成功設立，邁出了培養高層次人才的關(guān)鍵一步，這必將推動(dòng)我國的智能科技更快地向前發(fā)展。
目前，追溯各個(gè)設立“智能科學(xué)與技術(shù)”專(zhuān)業(yè)學(xué)校的本源，可以發(fā)現各校之間差別甚大。有的學(xué)校的“人工智能”專(zhuān)業(yè)從計算機科學(xué)延伸而來(lái)，有的則來(lái)自控制科學(xué)和控制工程，還有的由信息科學(xué)的其他分支演變而來(lái)。在歸屬方面，有的學(xué)校將其歸于理科，而有的學(xué)校則將其納入工程學(xué)科。此外，設置該專(zhuān)業(yè)的行政學(xué)院亦有所區別，不同學(xué)校的智能學(xué)科分別隸屬于各類(lèi)學(xué)院。這種現象正好說(shuō)明“智能科學(xué)與技術(shù)”這一學(xué)科發(fā)展的多源性，學(xué)科發(fā)展的空間大，應用需求面廣。
另一方面，面對這樣一個(gè)蓬勃發(fā)展、涉及面極廣的新興學(xué)科，如果培養各層次的人才，高校教育應該有一個(gè)怎樣的架構，已經(jīng)成為一個(gè)不可回避的問(wèn)題擺在我們面前。解決好這個(gè)問(wèn)題，就可能推動(dòng)學(xué)科和人才培養順利發(fā)展。從學(xué)科發(fā)展的多源性和應用面的廣譜性來(lái)看，智能學(xué)科不可能作為另一個(gè)學(xué)科的二級學(xué)科來(lái)發(fā)展。從學(xué)科的性質(zhì)來(lái)說(shuō)，“智能科學(xué)與技術(shù)”應該建立一級學(xué)科的架構。根據我國教育體制的結構以及多層次人才培養的需求，可以設想如下架構。
“智能科學(xué)與技術(shù)”作為一級學(xué)科，設一級學(xué)科博士點(diǎn)，根據各個(gè)學(xué)校的不同情況，將其分別歸屬為理學(xué)或工學(xué)。對于不同的歸屬，該專(zhuān)業(yè)在培養目標和培養方式上應有所區別，理學(xué)應偏重基礎研究，而工學(xué)則應注重技術(shù)和工程。一級學(xué)科下設若干個(gè)二級學(xué)科，二級學(xué)科設碩士點(diǎn)和博士點(diǎn)。二級學(xué)科的設置需要更進(jìn)一步考慮學(xué)科發(fā)展的多源性以及延拓應用的專(zhuān)業(yè)性，梳理分類(lèi)，并結合現實(shí)的需要與可能，經(jīng)過(guò)充分的討論后來(lái)決定，這是多層次架構中最復雜的環(huán)節。
以上架構屬于人才培養架構的高層次，即研究生培養階段。目前，更有現實(shí)意義的是解決本科階段培養中的問(wèn)題�，F在，多所高校招收了“智能科學(xué)與技術(shù)”專(zhuān)業(yè)的本科學(xué)生，并開(kāi)始有畢業(yè)生走向社會(huì )，因此正是總結經(jīng)驗，走向新的發(fā)展階段的時(shí)機。本科教育是學(xué)科發(fā)展的根本，有了本科基礎，各層次人才培養就有了基礎，高層次創(chuàng )新人才培養就有了希望。由于“人工智能”學(xué)科的多源性，各個(gè)學(xué)校的培養方案有不少差別，有的按理學(xué)，有的按工學(xué)。按照國家的教育體制和社會(huì )需求，按理學(xué)或工學(xué)適當規范本科教學(xué)方案，對當前推進(jìn)“智能科學(xué)與技術(shù)”專(zhuān)業(yè)的健康發(fā)展是非常重要的。
使專(zhuān)業(yè)教育的發(fā)展節奏能和社會(huì )進(jìn)步的脈搏適應、協(xié)調，將是專(zhuān)業(yè)生命力更加旺盛的重要支撐點(diǎn)。智能科技正隨著(zhù)世界科技發(fā)展的大潮不停地前進(jìn)，我們能不能在這個(gè)潮流中有所作為，人才培養是至關(guān)緊要的基礎。辦好“智能科學(xué)與技術(shù)”專(zhuān)業(yè)，使其不斷地向縱深發(fā)展，使專(zhuān)業(yè)人才不斷走向各個(gè)應用領(lǐng)域，為提高各個(gè)科技領(lǐng)域的智能化作出貢獻;同時(shí)，為高層次創(chuàng )新人才的不斷涌現培植出肥沃的土壤，使科技和教育能同步、協(xié)調發(fā)展，是教育工作者不可推卸的責任和光榮的使命!
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