人工智能是当前最前沿和热门的技术领域,其发展已经远远超越其最初所处的计算机学科范畴,正在影响着人类社会、经济、文化发展的方向和进程,也必将对人类未来产生重大影响。
伟大的科学家霍金在生命的最后几年,将大量的精力投入到对人工智能的关注中,他对人工智能给予了极大的重视,他认为人工智能的成功有可能是人类文明史上最大的事件。但同时,人工智能也有可能是人类文明史的终结,除非我们学会如何避免危险。他提出,未来人工智能可能毁掉人类,人类需要建立有效机制,用逻辑和理性去控制未来可能出现的威胁,防止其威胁进一步上升。
人工智能技术的发展为高科技企业带来巨大商机,以人工智能为核心技术的高科技公司在世界范围内迅速崛起。全球市值最高的十大公司中,苹果、谷歌、微软、亚马逊、阿里巴巴、Facebook、腾讯7家公司都是与人工智能有关的高科技企业。
各国政府对人工智能技术的发展也给予高度重视,都把人工智能作为目前最大的发展战略,力图在新一轮国际竞争中掌握主导权。人工智能技术已经成为关系国力竞争的关键技术领域。2016年10月,美国白宫科技政策办公室下属国家科学技术委员会发布了《为人工智能的未来做好准备》和《国家人工智能研究与发展战略计划》两份重要报告,提出了美国优先发展的人工智能七大战略方向及两方面建议。报告认为人工智能有可能彻底改变我们的生活、工作、学习、发现和沟通的方式,人工智能研究可以推进美国的国家优先任务,包括增加经济繁荣、改善教育机会和生活质量,以及加强国家和国土安全。
我国政府对人工智能的重视程度不断提高,持续从各方面支持和促进人工智能发展。2017年7月,国务院印发《新一代人工智能发展规划》,从国家层面对人工智能进行系统布局,部署构筑我国人工智能发展的先发优势,加快建设创新型国家和世界科技强国,提出六个方面重点任务,确立了“三步走”目标,到2030年人工智能理论、技术与应用总体达到世界领先水平,成为世界主要人工智能创新中心。
《新一代人工智能发展规划》特别强调,加快培养聚集人工智能高端人才,把高端人才队伍建设作为人工智能发展的重中之重;重视复合型人才培养,重点培养贯通人工智能理论、方法、技术、产品与应用等的纵向复合型人才,以及掌握“人工智能+”经济、社会、管理、标准、法律等的横向复合型人才;加大高端人工智能人才引进力度,重点引进神经认知、机器学习、自动驾驶、智能机器人等国际顶尖科学家和高水平创新团队;鼓励高校在原有基础上拓宽人工智能专业教育内容,形成“人工智能+X”复合专业培养新模式,重视人工智能与数学、计算机科学、物理学、生物学、心理学、社会学、法学等学科专业教育的交叉融合;实施全民智能教育项目,在中小学阶段设置人工智能相关课程,逐步推广编程教育。
由此可见,人工智能技术已不仅仅是信息技术学科相关专业的大学生需要学习的课程,对于非信息学科的大学生来说,学习人工智能技术也是非常有必要的,即便未来并不一定专门从事人工智能领域的研究开发工作,但也非常有必要对人工智能技术的全貌和来龙去脉有一个鸟瞰式的理解,因为在未来的工作和生活中必然会接触到人工智能技术,只有对人工智能技术有了较为全面的理解,才有可能很好地应用人工智能。对于有志于在本专业领域有所成就的各个专业的大学生来说,就更有必要全面理解人工智能技术,初步掌握人工智能技术的理论和方法,为进一步学习掌握人工智能技术,成为 “人工智能+X”复合型专门人才打下坚实的基础。对于有一定教育背景的普通读者而言,在人工智能技术正全面而深刻地影响着社会生活的方方面面的今天,学习和了解人工智能技术的前世今生也属开卷有益之举。
本书主要面向非信息学科的大学生和研究生,为他们学习人工智能技术提供教学参考,也为他们今后继续在人工智能技术领域深入研学提供理论基础。同时,本书也面向广大有一定教育背景的普通读者,力图为他们打开门扉,一窥人工智能的神秘而有趣的世界,希望他们对人工智能技术有一个较为全面的理解,也希望他们不再因为对人工智能技术一无所知而对未来感到惶恐不安。
当前人工智能技术的主流是深度学习,因此本书以三分之一以上的篇幅,在第7章和第8章讲述了深度学习及其神经网络技术。同时,本书是对人工智能技术的较为全面的介绍,所以用了较大篇幅介绍了人工智能技术的其他主要技术方法。第1章讲述了人工智能的概况和发展历史。第2章至第6章讲述了在人工智能技术发展过程中发挥了重要作用的人工智能方法,如专家系统、模糊控制技术、粗糙集合、遗传算法和其他生物计算技术方法等。这些方法中,有些技术,如专家系统、模糊控制技术等仍然在人工智能技术的应用中发挥着重要作用。有些方法,如遗传算法和生物计算技术,在未来对人工智能技术的发展将会继续起到重要的推动作用。为使当前的人工神经网络更好地模拟人类脑神经系统,使人工智能技术取得新的突破,遗传与进化算法有可能发挥关键作用。
鉴于本书的主要读者群是非信息学科的大学生和研究生,本书内容的理论论述尽量与工程实际应用相结合,以便更容易理解。本书的完成仰赖作者的诸多同事,对他们的支持和帮助表示衷心感谢。感谢书中所有参考文献的作者。
由于作者学识水平有限,本书的论述难免存在不妥之处,恳请读者批评指正。
编著者
于北京信息科技大学