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两度堕入寒冬的 AI,如何完成伟大逆袭? | 总编专栏

科研圈  · 公众号  · 科研  · 2017-05-07 19:36

正文

本文是《环球科学》总编、社长陈宗周先生撰写的系列专栏“AI传奇”的第二回。通过该专栏,陈宗周先生将带领我们回顾AI在过去60年走过的风风雨雨,也前瞻AI将如何塑造人类社会的未来。


对专栏有任何建议和意见、对AI的历史和发展有任何问题,欢迎在评论区留言,陈宗周先生会亲自回复一些重要的问题,并有可能通过直播的方式,与读者朋友一起讨论AI的历史与未来。


陈宗周是《环球科学》杂志社社长,《电脑报》创始人。


吴恩达预言AI寒冬不会再出现,潜台词是曾经有过寒冬。的确,很少有某一科学领域像AI这样,在漫漫发展历程中,经历那么多的大起大落。中国科学院自动化研究所研究员王飞跃这样形容: 人工智能发展似乎没有经历春秋两季,只有夏天和冬天,忽冷忽热


1956年达特茅斯 会议:AI的诞生


一般认为,AI的起点在1956年夏季,在美国东北部风景如画的新罕布什尔州汉诺佛(Hanover 小镇。这年夏季,小镇上历史悠久的常春藤联盟大学达特茅斯学院(Dartmouth College)聚集了一群人。正是他们,开启了波澜壮阔而又起伏跌宕的AI壮丽史诗序幕。


2006年达特茅斯会议当事人重聚,

左起:摩尔、麦卡锡、明斯基、塞弗里奇、所罗门诺夫


与会十来人,其中马文·明斯基(Marvin Minsky)、约翰·麦卡锡(John McCarthy)、艾伦·纽厄尔(Allen Newell) 、 赫伯特·西蒙 (Herbert A Simon)四人之后获得了图灵奖。中文名字叫司马贺的西蒙,还获得了诺贝尔经济学奖。其余几位还包括:信息论创立者克劳德·香农(Claude Shannon)、刚开发出跳棋程序打败自己的阿瑟·塞缪尔(Arthur Samuel)等等。


灵魂人物、会议召集者麦卡锡当时是达特茅斯学院的数学系年轻助教,1955年8月31日,他起草了由他和香农等四人联合签名的建议书,提议在第二年夏季召开一次人工智能会议,Artificial Intelligence(AI)概念第一次在这份历史性的建议书中出现。也正由于这份建议书,有人坚持认为AI的起点应该在这里,在1955年。尽管晚年麦卡锡曾坦承,AI并不是他的首创,是从什么地方搬来,出处自己也记不清了。无论他说什么,“人工智能之父”的桂冠,早已经牢牢地戴在他头上。


麦卡锡的构想非常宏大,建议书里开列了翌年会议研讨的七个领域:自动(即可编程)计算机、编程语言、神经网络、计算规模(即复杂性)理论、自我改进(即机器学习)、抽象、随机性和创见性。这些领域几乎勾勒出今后人工智能研究的雄伟轮廓。


1956年,达特茅斯会议如期在夏天举行。“解决AI领域一个或更多问题”的会议目标虽然无法实现,但 西蒙 纽厄尔 的启发式程序“逻辑理论家”(Logic Theorist),证明了 名著 《数学原理》第二章52个定理中的38个;麦卡锡介绍了下棋程序中α—β搜索法、明斯基带来了学习通过迷宫的Snarc学习机雏形,这些成果,开拓了AI最初的学科研究疆界。


会议期间,AI名称确定(尽管当时也有争论),任务得以初步明确,并出现了最初成果和最早一批研究者。 这都被广泛认为是AI诞生的标志。


达特茅斯会议合影


之后的十多年,AI在人类智能的一些领域不断取得突破,涌现了大批成功的AI程序和新研究方向。


尽管当时编程工具十分初级,AI研究人员,还只能够着眼于一些特定问题,但那时出现的几何定理证明器,已可以证明一些棘手的几何定理;西洋跳棋程序,水平进化到打败州冠军;程序已能求解大学一年级的一些微积分问题;积木系统,可以用机械手每次拿起一块积木,按照指定方式调整积木堆。原以为只能进行数值计算的机器,已经能做一些原属于人类智能的事情。


AI专门研究机构开始创建,资助经费大量到来。麦卡锡和明斯基跳槽到MIT(麻省理工学院),创建了第一个AI实验室。1963年,刚成立的ARPA(先进研究计划署,是因特网的始创者)立刻给予MIT的AI研究220万美元,后来追加到每年300万美元。 纽厄尔 和西蒙所在的卡内基梅隆大学以及斯坦福大学的AI项目,同样得到ARPA的经费资助。美国国家科学委员会(NRC)对机器翻译等AI项目提供了2000万美元资助经费。在英国,另一个重要的AI实验室于1965年在爱丁堡大学建立,也得到充足经费支持。


总之,达特茅斯会议之后的十多年,AI研究不断取得进展,鼓励前沿探索研究的资助经费源源不断,有人把这段时间称为 AI的黄金十年


遇到瓶颈:计算能力之殇


当时的AI研究人员和领军人物对未来极其乐观。1958年西蒙预言“十年之内,计算机将成为国际象棋世界冠军。” 纽厄尔则说 “十年之内,计算机将发现并证明一个重要数学定理。”1965年,西蒙认为“二十年内,机器将能完成人能做到的一切工作。”到1967年, 明斯基更大胆判断:“在我们这一代人的努力下,创造人工智能难题将会从根本上被解决。” 这就是所谓的“一代人解决AI问题”豪言 。


但是,70年代初,AI遭遇了瓶颈,问题和批评接踵而来。


AI研究人员遭遇的最重要瓶颈是当时 计算机能力 严重不足 ,有限的处理速度和内存不足以解决许多实际的AI问题。例如,自然语言处理方面,内存只能容纳含20个单词的词汇表,只能应付表演。更有人从理论上证明,AI有关的许多问题只能在指数时间内获解(处理时间与处理规模的幂成正比)。按这样的理论,解决稍微复杂一点的问题,几乎需要无限长的时间。这意味着,AI中的许多程序理论上就只能停留在简单玩具阶段,不会发展为实用工具。


另一方面,初创的AI那时也实在肤浅。


这就是AI,仿佛条条路都可以通往人脑核心,但再往前走,却发现高墙林立。


冰冷的寒风吹来了。著名应用数学家莱特希尔爵士(James Lighthill)受英国科学研究委员会(Science Research Council)之托,全面审核调研AI领域学术研究的状况。1973 年,历史上赫赫有名《莱特希尔报告》( Lighthill Report 推出。报告批评了机器人和自然语言处理等AI领域里的许多基本研究,结论十分严厉——“ AI领域的任何一部分都没有能产出人们当初承诺的有主要影响力进步 ”。整个报告,流露出对AI研究在早期兴奋期过后的全面悲观。《莱特希尔报告》一出,英国政府停止了除三所大学之外的全部AI相关研究的资助。


同样,美国政府受到来自国会的压力,大规模削减了AI探索性研究经费,转而资助那些被认为更容易取得有影响力进展的领域。

各国政府纷纷仿效,如同釜底抽薪,曾经火热的AI一下子从云端跌落,经历第一次 “ 人工智能寒冬 ”(AI Winter)。之后十来年,AI几乎淡出人们视野。


AI复兴与再度冷却:从专家系统风靡到个人电脑普及


AI的第二次高潮,在上世纪80年代初开始,引领力量是 知识工程和专家系统 。专家系统实际上是一套程序软件,能够从专门的知识库系统中,通过推理找到一定规律,像人类专家那样解决某一特定领域的问题。简单说,专家系统等于知识库加上推理机。


这一次AI复兴,与斯坦福大学教授爱德华 · 费根鲍姆(Edward Feigenbaum 有很大关系。由于对AI的贡献,他获得了1994年的图灵奖。


早在1965年,他和诺贝尔奖得主莱德伯格(Joshua Lederberg







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