智能計(jì)算史忠植

1、智能科學(xué)智能科學(xué)Intelligence ScienceIntelligence Science史忠植史忠植 中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所http:/ 論論 2022-2-16史忠植 智能科學(xué)2科學(xué)發(fā)展的大趨勢(shì)科學(xué)發(fā)展的大趨勢(shì)人工智能的困惑人工智能的困惑 知識(shí)科學(xué)知識(shí)科學(xué) 腦科學(xué)腦科學(xué) 心理學(xué)的研究心理學(xué)的研究 認(rèn)知科學(xué)認(rèn)知科學(xué) 智能科學(xué)智能科學(xué) 基本科學(xué)問(wèn)題基本科學(xué)問(wèn)題 人工腦人工腦 腦機(jī)接口腦機(jī)接口 展望展望 內(nèi)容提要內(nèi)容提要2022-2-16史忠植 智能科學(xué)3 科學(xué)發(fā)展的大趨勢(shì) FF 學(xué)科結(jié)構(gòu)重心學(xué)科結(jié)構(gòu)重心: 從物理科學(xué)轉(zhuǎn)到生命科學(xué)從物理科學(xué)轉(zhuǎn)到生命科學(xué) FF 跨學(xué)科綜合研究滋生新科學(xué)跨學(xué)

2、科綜合研究滋生新科學(xué) FF 社會(huì)的迫切需要社會(huì)的迫切需要2022-2-16史忠植 智能科學(xué)4 科學(xué)發(fā)展大趨勢(shì) 20世紀(jì)末世紀(jì)末, 生物信息學(xué)生物信息學(xué) 生物信息學(xué)是采用信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、生物數(shù)學(xué)、生物信息學(xué)是采用信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、生物數(shù)學(xué)、比較生物學(xué)等學(xué)科的觀點(diǎn)和方法對(duì)生命的現(xiàn)象及其組成分子比較生物學(xué)等學(xué)科的觀點(diǎn)和方法對(duì)生命的現(xiàn)象及其組成分子(核核酸、蛋白等酸、蛋白等)進(jìn)行研究，主要是研究生命中物質(zhì)的組成、進(jìn)化、進(jìn)行研究，主要是研究生命中物質(zhì)的組成、進(jìn)化、結(jié)構(gòu)與功能的規(guī)律、以及這些物質(zhì)在生命體中能量和信息的交換結(jié)構(gòu)與功能的規(guī)律、以及這些物質(zhì)在生命體中能量和信息的交換或傳遞。該學(xué)科以計(jì)算

3、機(jī)和生物電子設(shè)備為工具，對(duì)生物信息進(jìn)或傳遞。該學(xué)科以計(jì)算機(jī)和生物電子設(shè)備為工具，對(duì)生物信息進(jìn)行提取、儲(chǔ)存、加工和分析，用信息理論技術(shù)及生物數(shù)學(xué)的方法行提取、儲(chǔ)存、加工和分析，用信息理論技術(shù)及生物數(shù)學(xué)的方法去理解和闡述生物大分子的存在和生命價(jià)值，最終對(duì)它們進(jìn)行各去理解和闡述生物大分子的存在和生命價(jià)值，最終對(duì)它們進(jìn)行各種處理與應(yīng)用。種處理與應(yīng)用。2022-2-16史忠植 智能科學(xué)5對(duì)信息技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)的看法l信息技術(shù)仍處在蓬勃發(fā)展期，20 年內(nèi)仍然是第一技術(shù)。在信息理論方面特別是借鑒腦科學(xué)成果的智能技術(shù)還處于起步階段。l以編程方式工作的數(shù)字電子計(jì)算機(jī)技術(shù)已相當(dāng)成熟，今后20年主要是應(yīng)用與集成方面的創(chuàng)

4、新。l計(jì)算機(jī)技術(shù)的創(chuàng)新主要體現(xiàn)在系統(tǒng)級(jí)，系統(tǒng)級(jí)的創(chuàng)新包括大量的原始性創(chuàng)新。2022-2-16史忠植 智能科學(xué)6技術(shù)浪潮l天文學(xué)（天問(wèn)）推動(dòng)農(nóng)業(yè)、航海業(yè)l物理化學(xué)（物問(wèn)）推動(dòng)能源、材料、信息技術(shù)l生物學(xué)（命問(wèn)）推動(dòng)基因農(nóng)業(yè)和基因藥物l腦科學(xué)（腦問(wèn)）推動(dòng)下一輪智能技術(shù)浪潮2022-2-16史忠植 智能科學(xué)7科學(xué)發(fā)展大趨勢(shì)美國(guó)關(guān)于美國(guó)關(guān)于NBIC會(huì)聚技術(shù)的戰(zhàn)略研討會(huì)聚技術(shù)的戰(zhàn)略研討兩次會(huì)議： 2001-05-11 NSF預(yù)備會(huì) 2001-12-03 NSF/DOC (79人) 政府及國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 32人 大學(xué) 28人 企業(yè)及非政府組織 19人 2004-03 成立Converging Technolo

5、gies Bar Association (CTBA)2022-2-16史忠植 智能科學(xué)8InfoCognoBioNanoEnhancing HumanPerformanceNew HumanbeingNew IndustriesNew SocietyNew Education 科學(xué)發(fā)展大趨勢(shì)2022-2-16史忠植 智能科學(xué)9第一次浪潮第二次浪潮第三次浪潮第四次浪潮第五次浪潮1785 1845 1900 1950 1990 1999 2020 創(chuàng)創(chuàng)新新步步伐伐水力水力紡織紡織鐵鐵蒸汽蒸汽鐵路鐵路鋼鋼電電化學(xué)品化學(xué)品內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)石油化學(xué)石油化學(xué)電子電子航空航空數(shù)字網(wǎng)絡(luò)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)軟件軟件新媒體新媒

6、體60年年55年年50年年40年年30年年技術(shù)創(chuàng)新浪潮的經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)波規(guī)律技術(shù)創(chuàng)新浪潮的經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)波規(guī)律（康德拉捷夫）（康德拉捷夫）機(jī)械化機(jī)械化鐵路化鐵路化電氣化電氣化 電子化電子化 數(shù)字化數(shù)字化2022-2-16史忠植 智能科學(xué)10第一次浪潮第二次浪潮第三次浪潮第四次浪潮1990 2020 2050 2080 2100創(chuàng)創(chuàng)新新步步伐伐數(shù)字網(wǎng)絡(luò)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)軟件軟件新媒體新媒體生物基因生物基因（蛋白質(zhì)）（蛋白質(zhì)）納米材料納米材料腦科學(xué)腦科學(xué)智能技術(shù)智能技術(shù)？對(duì)對(duì)2121世紀(jì)技術(shù)創(chuàng)新浪潮長(zhǎng)波的猜想世紀(jì)技術(shù)創(chuàng)新浪潮長(zhǎng)波的猜想2022-2-16史忠植 智能科學(xué)11 計(jì)算機(jī)的處理方式與人腦計(jì)算機(jī)的處理方式與人腦的信息

7、處理方式存在很大差的信息處理方式存在很大差距。距。 如何廣泛地模擬人的智能如何廣泛地模擬人的智能對(duì)信息進(jìn)行智能加工和利用，對(duì)信息進(jìn)行智能加工和利用，使機(jī)器能夠認(rèn)知環(huán)境、正確使機(jī)器能夠認(rèn)知環(huán)境、正確接收和理解人給予的指令是接收和理解人給予的指令是信息處理技術(shù)發(fā)展的瓶頸。信息處理技術(shù)發(fā)展的瓶頸。 引自科學(xué)美國(guó)人，2005（3）信息處理技術(shù)發(fā)展面臨的瓶頸信息處理技術(shù)發(fā)展面臨的瓶頸2022-2-16史忠植 智能科學(xué)12納米技術(shù)、生物技術(shù)、信息技術(shù)、認(rèn)知科學(xué)四大匯聚（NBIC）?！澳X科學(xué)時(shí)代”計(jì)劃，總預(yù)算200億美元。 國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃-“以人為中心”的智能信息處理技術(shù)?！皣?guó)際人類前沿科學(xué)計(jì)

8、劃” ，100億美元。 第6次研究與技術(shù)發(fā)展框架國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀美國(guó)美國(guó)日本日本國(guó)際組織國(guó)際組織歐盟歐盟中國(guó)中國(guó)智能科學(xué)研究2022-2-16史忠植 智能科學(xué)13智能科學(xué)智能科學(xué) 21世紀(jì)世紀(jì), 智能科學(xué)智能科學(xué)智能科學(xué)是一門交叉學(xué)科，智能科學(xué)是一門交叉學(xué)科，主要由主要由F F 腦科學(xué)腦科學(xué)FF認(rèn)知科學(xué)認(rèn)知科學(xué)F F 人工智能人工智能等學(xué)科共同研究智能的基等學(xué)科共同研究智能的基本理論和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。本理論和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。2022-2-16史忠植 智能科學(xué)14智能科學(xué)智能科學(xué)Brain science explores the essence of brain, research on the pr

9、inciple and model of natural intelligence in molecular, cell and behavior level. Cognitive science studies human mental activity, such as perception, learning, memory, thinking, consciousness etc. In order to implement machine intelligence, Artificial intelligence attempts simulation, extension and

10、expansion of human intelligence using artificial methodology and technology2022-2-16史忠植 智能科學(xué)15Series on Intelligence ScienceWould Scientific Publishing will publish Series on Intelligence Science. Prof. Zhongzhi Shi is the Editor-in-Chief. Special Advisors： Marvin Minsky (USA) Shun-ichi Amari (Japan

11、) Wenjun Wu (China) Lotfi A. Zadeh (USA) 2022-2-16史忠植 智能科學(xué)16Advanced Intelligence International Conference On Advanced Intelligence held in Beijing on October 19th to 22nd. 2022-2-16史忠植 智能科學(xué)17人工智能的困惑 人工智能人工智能(artificial intelligence，或簡(jiǎn)稱，或簡(jiǎn)稱AI)，有時(shí)也稱作機(jī)器智，有時(shí)也稱作機(jī)器智能。能。1956年年John McCarthy在他的在他的Proposal f

12、or the Dartmouth Summer Research Project On Artificial Intelligence中首先引入了中首先引入了這個(gè)術(shù)語(yǔ)，他將人工智能定義為這個(gè)術(shù)語(yǔ)，他將人工智能定義為: “使一部機(jī)器的反應(yīng)方式就像是使一部機(jī)器的反應(yīng)方式就像是一個(gè)人在行動(dòng)時(shí)所依據(jù)的智能一個(gè)人在行動(dòng)時(shí)所依據(jù)的智能”。 到目前為止，該領(lǐng)域中在基于到目前為止，該領(lǐng)域中在基于預(yù)先定義好的系列規(guī)則之上的計(jì)算機(jī)模擬智能的方面預(yù)先定義好的系列規(guī)則之上的計(jì)算機(jī)模擬智能的方面, 人們已經(jīng)人們已經(jīng)作了大量的工作。作了大量的工作。 2022-2-16史忠植 智能科學(xué)18智能機(jī)器智能機(jī)器5thc B.C.

13、 Aristotelian logic invented1642 Pascal built an adding machine1694 Leibnitz reckoning machine2022-2-16史忠植 智能科學(xué)19智能機(jī)器智能機(jī)器1834 Charles Babbages Analytical Engine Ada writes of the engine, “The Analytical Engine has no pretensions whatever to originate anything. It can do whatever we know how to order

14、 it to perform.”The picture is of a model built in the late 1800s by Babbages son from Babbages drawings.2022-2-16史忠植 智能科學(xué)202020世紀(jì)初的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)世紀(jì)初的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)1900 Hilberts program and the effort to formalize mathematics1931 Kurt Gdels paper, On Formally Undecidable Propositions 1936 Alan Turings paper, On Computa

15、ble Numbers with an application to the Entscheidungs problem 2022-2-16史忠植 智能科學(xué)21布爾邏輯布爾邏輯1848 George Boole The Calculus of Logicchocolate and nuts and mintchocolate nutsmint2022-2-16史忠植 智能科學(xué)22ENIAC出現(xiàn)出現(xiàn)1946 ENIAC The first electronic digital computer 2022-2-16史忠植 智能科學(xué)23人工智能的發(fā)展1950:1950: Alan Turing的文章

16、 “Computing Machinery and Intelligence.”提出圖靈測(cè)試 Mind, Vol. 59, No. 236, pp. 433-4601955: 1955: Newell, Shaw 和Simon 開(kāi)發(fā)了IPL-11Information Processing Language第一個(gè)AI語(yǔ)言，能夠處理概念1956:1956: CIA 資助GAT項(xiàng)目（Georgetown Automatic Translation ）1956: 1956: Newell, Shaw和Simon的 “The Logic Theorist”用IPL開(kāi)發(fā) ，證明命題邏輯的命題2022-2

17、-16史忠植 智能科學(xué)24人工智能的發(fā)展1958: Newell和Simon的四個(gè)預(yù)測(cè)十年內(nèi)，計(jì)算機(jī)將成為世界象棋冠軍十年內(nèi)，計(jì)算機(jī)將發(fā)現(xiàn)或證明有意義的數(shù)學(xué)定理十年內(nèi)，計(jì)算機(jī)將能譜寫優(yōu)美的樂(lè)曲十年內(nèi)，計(jì)算機(jī)將能實(shí)現(xiàn)大多數(shù)的心理學(xué)理論1959:1959: Frank Rosenblatt提出感知器模型（Perceptron Model) 1959:1959: MIT AI Lab正式成立（Minsky和McCarthy）2022-2-16史忠植 智能科學(xué)25人工智能的發(fā)展 知識(shí)工程時(shí)期知識(shí)工程時(shí)期1981: 1981: 日本政府宣布日本五代機(jī)（first-generation computer）

18、計(jì)劃（即智能計(jì)算機(jī)）1982: 1982: John Hopfield 掀起神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究1983:1983: MCC （Microelectronics and Computer Technology Corporation）成立（Bobby Inman 任主任）1984:1984: Doug Lenat在Bobby Ray Inman的勸說(shuō)下在MCC開(kāi)始Cyc的研究1986:1986: Thinking Machines Inc 研制聯(lián)結(jié)機(jī)器 (Connection Machine)1987:1987: LISP機(jī)器市場(chǎng)開(kāi)始暗淡1988:1988: 386芯片使得PC機(jī)速度可以與LISP機(jī)

19、器媲美2022-2-16史忠植 智能科學(xué)26人工智能的發(fā)展 分布智能和機(jī)器學(xué)習(xí)1992: 1992: 日本政府宣布五代機(jī)計(jì)劃失敗。隨后啟動(dòng)日本政府宣布五代機(jī)計(jì)劃失敗。隨后啟動(dòng)RWCRWC計(jì)劃（計(jì)劃（Real Real World Computing ProjectWorld Computing Project）1993: 1993: ShohamShoham提出提出AOP,Agent-Oriented ProgrammingAOP,Agent-Oriented Programming1995: 1995: VapnikVapnik提出提出SVMSVM1996:1996:中科院計(jì)算所多主體系統(tǒng)中

20、科院計(jì)算所多主體系統(tǒng)MAPEMAPE19961996: : DARPADARPA啟動(dòng)啟動(dòng)HPKBHPKB計(jì)劃計(jì)劃軍事上的軍事上的“Grand Challenge”Grand Challenge”問(wèn)題分析和求解問(wèn)題分析和求解1997: 1997: IBM IBM 深藍(lán)深藍(lán)II (Deep Blue)II (Deep Blue)擊敗擊敗Garry KasparovGarry Kasparov2000:2000:中科院計(jì)算所多主體環(huán)境中科院計(jì)算所多主體環(huán)境MAGE,MAGE,知識(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)知識(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)MSMinerMSMiner2022-2-16史忠植 智能科學(xué)27人工智能50年l圖靈測(cè)試圖靈測(cè)試l物

21、理符號(hào)假設(shè)物理符號(hào)假設(shè)l連接主義連接主義l行為主義行為主義l知識(shí)工程知識(shí)工程 用人工的方法和技術(shù)，模仿、延伸用人工的方法和技術(shù)，模仿、延伸和擴(kuò)展人的和擴(kuò)展人的智能智能,實(shí)現(xiàn)機(jī)器智能。實(shí)現(xiàn)機(jī)器智能。仿真系統(tǒng)仿真系統(tǒng)2022-2-16史忠植 智能科學(xué)28人工智能的困惑 人工智能困難：人工智能困難： 知識(shí)的復(fù)雜性知識(shí)的復(fù)雜性 表達(dá)不完整知識(shí)表達(dá)不完整知識(shí) 推理的時(shí)空爆炸性推理的時(shí)空爆炸性 沒(méi)有可靠的理論沒(méi)有可靠的理論 2022-2-16史忠植 智能科學(xué)29人工智能的五個(gè)基本問(wèn)題 (1) (1) 知識(shí)與概念化是否是人工智能的核心？知識(shí)與概念化是否是人工智能的核心？ (2) (2) 認(rèn)知能力能否與載體分

22、開(kāi)來(lái)研究？認(rèn)知能力能否與載體分開(kāi)來(lái)研究？ (3) (3) 認(rèn)知的軌跡是否可用類自然語(yǔ)言來(lái)描述？認(rèn)知的軌跡是否可用類自然語(yǔ)言來(lái)描述？ (4) (4) 學(xué)習(xí)能力能否與認(rèn)知分開(kāi)來(lái)研究？學(xué)習(xí)能力能否與認(rèn)知分開(kāi)來(lái)研究？ (5) (5) 所有的認(rèn)知是否有一種統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)？所有的認(rèn)知是否有一種統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)？2022-2-16史忠植 智能科學(xué)30知識(shí)科學(xué) 知識(shí)科學(xué)是研究以知識(shí)為對(duì)象的基本問(wèn)題，包括知識(shí)科學(xué)是研究以知識(shí)為對(duì)象的基本問(wèn)題，包括 知識(shí)的數(shù)學(xué)理論知識(shí)的數(shù)學(xué)理論 邏輯基礎(chǔ)邏輯基礎(chǔ) 知識(shí)模型知識(shí)模型 知識(shí)挖掘知識(shí)挖掘 知識(shí)共享等知識(shí)共享等2022-2-16史忠植 智能科學(xué)31腦科學(xué) 腦科學(xué)從分子水平、細(xì)胞水平

23、、行腦科學(xué)從分子水平、細(xì)胞水平、行為水平研究腦為水平研究腦結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu),建立腦模型，揭示建立腦模型，揭示自然智能機(jī)理自然智能機(jī)理和和腦本質(zhì)。腦本質(zhì)。硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)2022-2-16史忠植 智能科學(xué)32心理學(xué)心理學(xué)是研究心理現(xiàn)象的科學(xué)。心理學(xué)是研究心理現(xiàn)象的科學(xué)。 普通心理學(xué)研究心理現(xiàn)象的一般規(guī)律。普通心理學(xué)研究心理現(xiàn)象的一般規(guī)律。專門研究心理活動(dòng)的不同過(guò)程和心理特征的不同方面的有感專門研究心理活動(dòng)的不同過(guò)程和心理特征的不同方面的有感覺(jué)知覺(jué)心理學(xué)、記憶心理學(xué)、思維心理學(xué)、言語(yǔ)心理學(xué)、個(gè)覺(jué)知覺(jué)心理學(xué)、記憶心理學(xué)、思維心理學(xué)、言語(yǔ)心理學(xué)、個(gè)性心理學(xué)、發(fā)展心理學(xué)、創(chuàng)造心理學(xué)。研究不同主體的心理性心理學(xué)、

24、發(fā)展心理學(xué)、創(chuàng)造心理學(xué)。研究不同主體的心理現(xiàn)象有兒童心理學(xué)、動(dòng)物心理學(xué)、生理心理學(xué)、神經(jīng)心理學(xué)、現(xiàn)象有兒童心理學(xué)、動(dòng)物心理學(xué)、生理心理學(xué)、神經(jīng)心理學(xué)、病理心理學(xué)等。病理心理學(xué)等。 研究社會(huì)不同領(lǐng)域內(nèi)心理活動(dòng)的規(guī)律，以提高有關(guān)方面研究社會(huì)不同領(lǐng)域內(nèi)心理活動(dòng)的規(guī)律，以提高有關(guān)方面的工作效率為主要任務(wù)的有社會(huì)心理學(xué)、政治心理學(xué)、教育的工作效率為主要任務(wù)的有社會(huì)心理學(xué)、政治心理學(xué)、教育心理學(xué)、軍事心理學(xué)、管理心理學(xué)、商業(yè)心理學(xué)、醫(yī)學(xué)心理心理學(xué)、軍事心理學(xué)、管理心理學(xué)、商業(yè)心理學(xué)、醫(yī)學(xué)心理學(xué)、藝術(shù)心理學(xué)、運(yùn)動(dòng)心理學(xué)等。學(xué)、藝術(shù)心理學(xué)、運(yùn)動(dòng)心理學(xué)等。 2022-2-16史忠植 智能科學(xué)33心理學(xué)最近幾十年

25、來(lái)，對(duì)復(fù)雜行為的理論主要有三個(gè)派別：最近幾十年來(lái)，對(duì)復(fù)雜行為的理論主要有三個(gè)派別：新行為主義新行為主義格式塔心理學(xué)派格式塔心理學(xué)派信息加工學(xué)派信息加工學(xué)派2022-2-16史忠植 智能科學(xué)34心理學(xué) 新行為主義強(qiáng)調(diào)客觀的實(shí)驗(yàn)方法，要求對(duì)實(shí)驗(yàn)嚴(yán)格加以新行為主義強(qiáng)調(diào)客觀的實(shí)驗(yàn)方法，要求對(duì)實(shí)驗(yàn)嚴(yán)格加以控制，它的方法是操作主義的，也就是說(shuō)其結(jié)果能被別人重控制，它的方法是操作主義的，也就是說(shuō)其結(jié)果能被別人重復(fù)。行為主義把復(fù)雜的心理現(xiàn)象化為各個(gè)簡(jiǎn)單部分，并研究復(fù)。行為主義把復(fù)雜的心理現(xiàn)象化為各個(gè)簡(jiǎn)單部分，并研究比較簡(jiǎn)單的初級(jí)的現(xiàn)象，也就是所謂的還原主義。比較簡(jiǎn)單的初級(jí)的現(xiàn)象，也就是所謂的還原主義。2022

26、-2-16史忠植 智能科學(xué)35心理學(xué) 格式塔（格式塔（GastaltGastalt）心理學(xué)是）心理學(xué)是2020世紀(jì)初葉德國(guó)一群實(shí)驗(yàn)世紀(jì)初葉德國(guó)一群實(shí)驗(yàn)心 理 學(xué) 家 開(kāi) 始 的 運(yùn) 動(dòng) ， 開(kāi) 創(chuàng) 先 鋒 是 韋 特 海 姆心 理 學(xué) 家 開(kāi) 始 的 運(yùn) 動(dòng) ， 開(kāi) 創(chuàng) 先 鋒 是 韋 特 海 姆 ( M a x ( M a x Wertheimer)Wertheimer)、考夫卡、考夫卡(Kurt (Kurt KoffkaKoffka) )和柯勒和柯勒(Wolfgang (Wolfgang Kohler)Kohler)。他們強(qiáng)調(diào)研究復(fù)雜的心理現(xiàn)象，而這些現(xiàn)象有時(shí)。他們強(qiáng)調(diào)研究復(fù)雜的心理現(xiàn)象，

27、而這些現(xiàn)象有時(shí)是很難用客觀的術(shù)語(yǔ)和客觀的方法加以描述的。格式塔心理是很難用客觀的術(shù)語(yǔ)和客觀的方法加以描述的。格式塔心理學(xué)認(rèn)為經(jīng)驗(yàn)或行為的本身是不可分解的，每一經(jīng)驗(yàn)或行為活學(xué)認(rèn)為經(jīng)驗(yàn)或行為的本身是不可分解的，每一經(jīng)驗(yàn)或行為活動(dòng)，都自成為一個(gè)特殊的形態(tài)，且有其一定的特征或?qū)傩?。?dòng)，都自成為一個(gè)特殊的形態(tài)，且有其一定的特征或?qū)傩?。一個(gè)經(jīng)驗(yàn)或行為一旦被分解成若干部分，則該經(jīng)驗(yàn)或行為原一個(gè)經(jīng)驗(yàn)或行為一旦被分解成若干部分，則該經(jīng)驗(yàn)或行為原有形態(tài)和屬性就消失了。換言之，全體形態(tài)和屬性并不等于有形態(tài)和屬性就消失了。換言之，全體形態(tài)和屬性并不等于各部分之和。他們認(rèn)為在問(wèn)題解決的復(fù)雜過(guò)程中，不只靠簡(jiǎn)各部分之和。他

28、們認(rèn)為在問(wèn)題解決的復(fù)雜過(guò)程中，不只靠簡(jiǎn)單的嘗試錯(cuò)誤，而且還要通過(guò)頓悟。在研究方法上，格式塔單的嘗試錯(cuò)誤，而且還要通過(guò)頓悟。在研究方法上，格式塔心理學(xué)主張內(nèi)省法和客觀法并用。主張主要研究知覺(jué)、思維心理學(xué)主張內(nèi)省法和客觀法并用。主張主要研究知覺(jué)、思維和解決問(wèn)題。和解決問(wèn)題。2022-2-16史忠植 智能科學(xué)36心理學(xué)認(rèn)知心理學(xué)是用信息加工過(guò)程來(lái)解釋人的復(fù)雜行為，認(rèn)知心理學(xué)是用信息加工過(guò)程來(lái)解釋人的復(fù)雜行為，它吸收了行為主義和格式塔心理學(xué)的有益成果。認(rèn)它吸收了行為主義和格式塔心理學(xué)的有益成果。認(rèn)知心理學(xué)也認(rèn)為復(fù)雜知心理學(xué)也認(rèn)為復(fù)雜 的現(xiàn)象總要分解成最基本的部的現(xiàn)象總要分解成最基本的部分才能進(jìn)行研究。

29、當(dāng)給被試刺激分才能進(jìn)行研究。當(dāng)給被試刺激 時(shí)，他要依靠頭腦時(shí)，他要依靠頭腦中的經(jīng)驗(yàn)才能決定做出什么反應(yīng)。所謂經(jīng)驗(yàn)，包括中的經(jīng)驗(yàn)才能決定做出什么反應(yīng)。所謂經(jīng)驗(yàn)，包括機(jī)體的狀態(tài)和記憶存儲(chǔ)的內(nèi)容。因此，刺激和被試機(jī)體的狀態(tài)和記憶存儲(chǔ)的內(nèi)容。因此，刺激和被試當(dāng)前的心當(dāng)前的心 理狀態(tài)這二者共同決定著被試作出什么反理狀態(tài)這二者共同決定著被試作出什么反應(yīng)。下面我們將要詳細(xì)應(yīng)。下面我們將要詳細(xì) 介紹認(rèn)知心理學(xué)產(chǎn)生的背景，介紹認(rèn)知心理學(xué)產(chǎn)生的背景，為認(rèn)知科學(xué)的形成奠定了基礎(chǔ)。為認(rèn)知科學(xué)的形成奠定了基礎(chǔ)。2022-2-16史忠植 智能科學(xué)37認(rèn)知科學(xué)認(rèn)知科學(xué)是探索人類的智力如何由物質(zhì)產(chǎn)生和人腦信息認(rèn)知科學(xué)是探索人

30、類的智力如何由物質(zhì)產(chǎn)生和人腦信息處理的過(guò)程。具體地說(shuō)，認(rèn)知科學(xué)是研究人類的認(rèn)知和處理的過(guò)程。具體地說(shuō)，認(rèn)知科學(xué)是研究人類的認(rèn)知和智力的本質(zhì)和規(guī)律的前沿科學(xué)。認(rèn)知科學(xué)研究的范圍包智力的本質(zhì)和規(guī)律的前沿科學(xué)。認(rèn)知科學(xué)研究的范圍包括知覺(jué)、注意、記憶、動(dòng)作、語(yǔ)言、推理、思考、意識(shí)括知覺(jué)、注意、記憶、動(dòng)作、語(yǔ)言、推理、思考、意識(shí)乃至情感動(dòng)機(jī)在內(nèi)的各個(gè)層面的認(rèn)知活動(dòng)。為了使信息乃至情感動(dòng)機(jī)在內(nèi)的各個(gè)層面的認(rèn)知活動(dòng)。為了使信息向知識(shí)的轉(zhuǎn)變由盲目走向自覺(jué)、由經(jīng)驗(yàn)走向科學(xué)，我們向知識(shí)的轉(zhuǎn)變由盲目走向自覺(jué)、由經(jīng)驗(yàn)走向科學(xué)，我們必須研究和理解人類知識(shí)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)及其過(guò)程。必須研究和理解人類知識(shí)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)及其過(guò)程。 軟

31、件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)2022-2-16史忠植 智能科學(xué)38智能科學(xué)的興起知識(shí)信息處理知識(shí)信息處理智能信息處理智能信息處理智能科學(xué)智能科學(xué) 2022-2-16史忠植 智能科學(xué)39智能科學(xué)(Intelligence Science) 智能科學(xué)研究智能的基本理論和實(shí)智能科學(xué)研究智能的基本理論和實(shí)現(xiàn)技術(shù)，是由腦科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、現(xiàn)技術(shù)，是由腦科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、人工智能等學(xué)科構(gòu)成的交叉學(xué)科。人工智能等學(xué)科構(gòu)成的交叉學(xué)科。2121世紀(jì)智能科學(xué)的研究將會(huì)取得突世紀(jì)智能科學(xué)的研究將會(huì)取得突破性進(jìn)展，進(jìn)一步揭示人類智能的破性進(jìn)展，進(jìn)一步揭示人類智能的本質(zhì)，本質(zhì)， 使信息社會(huì)實(shí)現(xiàn)智能化。使信息社會(huì)實(shí)現(xiàn)智能化。2022-2-

32、16史忠植 智能科學(xué)40智能科學(xué)(Intelligence Science) 人工智能人工智能的長(zhǎng)期目標(biāo)的長(zhǎng)期目標(biāo)是人類水平是人類水平的人工智能的人工智能2022-2-16史忠植 智能科學(xué)41基本科學(xué)問(wèn)題 (1) 神經(jīng)活動(dòng)的基本過(guò)程神經(jīng)活動(dòng)的基本過(guò)程 FF神經(jīng)信號(hào)的發(fā)生、轉(zhuǎn)導(dǎo)、傳導(dǎo)、突觸傳遞等。神經(jīng)信號(hào)的發(fā)生、轉(zhuǎn)導(dǎo)、傳導(dǎo)、突觸傳遞等。 FF神經(jīng)遞質(zhì)的合成、維持、釋放及與受體的相互作神經(jīng)遞質(zhì)的合成、維持、釋放及與受體的相互作用的研究都取得了令人矚目的進(jìn)展。用的研究都取得了令人矚目的進(jìn)展。 FF對(duì)神經(jīng)元和神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的分子機(jī)制的研究對(duì)神經(jīng)元和神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的分子機(jī)制的研究 19 19世紀(jì)未葉，世紀(jì)未

33、葉，CajalCajal染色法的發(fā)明在技術(shù)上為染色法的發(fā)明在技術(shù)上為CajalCajal的神經(jīng)元學(xué)說(shuō)不得準(zhǔn)備了前提條件。的神經(jīng)元學(xué)說(shuō)不得準(zhǔn)備了前提條件。2020世紀(jì)世紀(jì)4040年代末年代末期微電極的發(fā)明，開(kāi)創(chuàng)了神經(jīng)生理研究的新時(shí)代，對(duì)神期微電極的發(fā)明，開(kāi)創(chuàng)了神經(jīng)生理研究的新時(shí)代，對(duì)神經(jīng)活動(dòng)的認(rèn)識(shí)因此出現(xiàn)了重大的飛躍。經(jīng)活動(dòng)的認(rèn)識(shí)因此出現(xiàn)了重大的飛躍。 2022-2-16史忠植 智能科學(xué)42基本科學(xué)問(wèn)題 (2) 腦的感知過(guò)程和知覺(jué)表達(dá)腦的感知過(guò)程和知覺(jué)表達(dá) 知覺(jué)信息的表達(dá)是知覺(jué)研究的基本問(wèn)題，是研究其知覺(jué)信息的表達(dá)是知覺(jué)研究的基本問(wèn)題，是研究其它各個(gè)層次認(rèn)知過(guò)程的基礎(chǔ)。知覺(jué)過(guò)程是從那里開(kāi)始的？它

34、各個(gè)層次認(rèn)知過(guò)程的基礎(chǔ)。知覺(jué)過(guò)程是從那里開(kāi)始的？外在物理世界的那些變量具有心理學(xué)的知覺(jué)意義？作為外在物理世界的那些變量具有心理學(xué)的知覺(jué)意義？作為知覺(jué)的計(jì)算模型計(jì)算的對(duì)象是什么？知覺(jué)的計(jì)算模型計(jì)算的對(duì)象是什么？ 現(xiàn)有腦成像技術(shù)的時(shí)間、空間分辨能力將大幅度現(xiàn)有腦成像技術(shù)的時(shí)間、空間分辨能力將大幅度提高，新的無(wú)創(chuàng)傷檢測(cè)腦活動(dòng)的技術(shù)將進(jìn)一步發(fā)展起來(lái)。提高，新的無(wú)創(chuàng)傷檢測(cè)腦活動(dòng)的技術(shù)將進(jìn)一步發(fā)展起來(lái)。 2022-2-16史忠植 智能科學(xué)43基本科學(xué)問(wèn)題 (3) 突觸可塑性與記憶過(guò)程中的信息處理突觸可塑性與記憶過(guò)程中的信息處理 記憶在智能活動(dòng)中占有突出的位置，記憶能力也記憶在智能活動(dòng)中占有突出的位置，記憶

35、能力也是智能水平的重要標(biāo)志之一。在內(nèi)容上，記憶可分為陳是智能水平的重要標(biāo)志之一。在內(nèi)容上，記憶可分為陳述性記憶（包括情景記憶和語(yǔ)義記憶等）和非陳述性記述性記憶（包括情景記憶和語(yǔ)義記憶等）和非陳述性記憶（包括啟動(dòng)效應(yīng)、運(yùn)動(dòng)技巧、習(xí)慣等）；在時(shí)間上，憶（包括啟動(dòng)效應(yīng)、運(yùn)動(dòng)技巧、習(xí)慣等）；在時(shí)間上，記憶又可分為感知記憶、短時(shí)記憶和長(zhǎng)時(shí)記憶。工作記記憶又可分為感知記憶、短時(shí)記憶和長(zhǎng)時(shí)記憶。工作記憶是一種短時(shí)記憶，它的功能是短時(shí)間憶是一種短時(shí)記憶，它的功能是短時(shí)間“在線在線”式地保式地保存和處理信息，是多種高級(jí)認(rèn)知功能的核心環(huán)節(jié)。存和處理信息，是多種高級(jí)認(rèn)知功能的核心環(huán)節(jié)。 2022-2-16史忠植 智

36、能科學(xué)44基本科學(xué)問(wèn)題 (4) 學(xué)習(xí)過(guò)程中的信息處理，感性認(rèn)識(shí)與學(xué)習(xí)過(guò)程中的信息處理，感性認(rèn)識(shí)與理性認(rèn)識(shí)的相互關(guān)系理性認(rèn)識(shí)的相互關(guān)系 學(xué)習(xí)在腦內(nèi)如何發(fā)生，是神經(jīng)生物學(xué)的核心問(wèn)題學(xué)習(xí)在腦內(nèi)如何發(fā)生，是神經(jīng)生物學(xué)的核心問(wèn)題之一。學(xué)習(xí)導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能上的精細(xì)修飾，形之一。學(xué)習(xí)導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能上的精細(xì)修飾，形成記憶痕跡。揭示學(xué)習(xí)的神經(jīng)機(jī)制，對(duì)理解人類智力的成記憶痕跡。揭示學(xué)習(xí)的神經(jīng)機(jī)制，對(duì)理解人類智力的本質(zhì)具有重大意義。本質(zhì)具有重大意義。 2022-2-16史忠植 智能科學(xué)45基本科學(xué)問(wèn)題 (5) 語(yǔ)言加工的認(rèn)知機(jī)制語(yǔ)言加工的認(rèn)知機(jī)制 FF語(yǔ)言的中樞表象是什么？語(yǔ)言的中樞表象是什么？語(yǔ)言加

37、工的認(rèn)知和腦機(jī)制語(yǔ)言加工的認(rèn)知和腦機(jī)制 理解和使用語(yǔ)言是人類特有的功能，是人類意識(shí)和理解和使用語(yǔ)言是人類特有的功能，是人類意識(shí)和意志表達(dá)的基本途徑。意志表達(dá)的基本途徑。 FF漢語(yǔ)以其獨(dú)特的詞法和句法體系、文字系統(tǒng)和語(yǔ)音漢語(yǔ)以其獨(dú)特的詞法和句法體系、文字系統(tǒng)和語(yǔ)音聲調(diào)系統(tǒng)而顯著區(qū)別于印歐語(yǔ)言。聲調(diào)系統(tǒng)而顯著區(qū)別于印歐語(yǔ)言。 FF從神經(jīng)、認(rèn)知、和計(jì)算三個(gè)層次上研究漢語(yǔ)加工和從神經(jīng)、認(rèn)知、和計(jì)算三個(gè)層次上研究漢語(yǔ)加工和信息處理是擺在我國(guó)科學(xué)家面前刻不容緩的任務(wù)。信息處理是擺在我國(guó)科學(xué)家面前刻不容緩的任務(wù)。2022-2-16史忠植 智能科學(xué)46基本科學(xué)問(wèn)題 (6) 思維思維的的認(rèn)知機(jī)理認(rèn)知機(jī)理思維是具

38、有意識(shí)的人腦對(duì)于客觀現(xiàn)實(shí)的本質(zhì)屬性、內(nèi)部思維是具有意識(shí)的人腦對(duì)于客觀現(xiàn)實(shí)的本質(zhì)屬性、內(nèi)部規(guī)律性的自覺(jué)的、間接的和概括的反映。規(guī)律性的自覺(jué)的、間接的和概括的反映。FF通過(guò)研究不同層次的思維模型，研究思維的規(guī)律和方通過(guò)研究不同層次的思維模型，研究思維的規(guī)律和方法法, , 為新型智能信息處理系統(tǒng)提供原理和模型。為新型智能信息處理系統(tǒng)提供原理和模型。FF 近年來(lái)神經(jīng)生理學(xué)和腦科學(xué)的研究成果表明，腦的近年來(lái)神經(jīng)生理學(xué)和腦科學(xué)的研究成果表明，腦的感知部分，包括視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、運(yùn)動(dòng)等腦皮層區(qū)不僅具有感知部分，包括視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、運(yùn)動(dòng)等腦皮層區(qū)不僅具有輸入輸入/ /輸出通道的功能，而且具有直接參與思維的功輸出通道的功

39、能，而且具有直接參與思維的功能能, ,。智能不僅是運(yùn)用知識(shí)，通過(guò)推理解決問(wèn)題，智能。智能不僅是運(yùn)用知識(shí)，通過(guò)推理解決問(wèn)題，智能也處于感知通道也處于感知通道 2022-2-16史忠植 智能科學(xué)47基本科學(xué)問(wèn)題 (7) 智智能能的發(fā)的發(fā)展展過(guò)程過(guò)程 (1)基于知識(shí)的方法基于知識(shí)的方法 (2)基于行為的方法基于行為的方法 (3)遺傳搜索方法遺傳搜索方法 (4)基于學(xué)習(xí)的方法基于學(xué)習(xí)的方法 (5) (5)自主機(jī)器智能發(fā)展自主機(jī)器智能發(fā)展 2022-2-16史忠植 智能科學(xué)48基本科學(xué)問(wèn)題 (8) 腦功能成像數(shù)據(jù)庫(kù)的研究及構(gòu)建腦功能成像數(shù)據(jù)庫(kù)的研究及構(gòu)建 (1)(1) 有中國(guó)人特色的大腦標(biāo)準(zhǔn)化方法?，F(xiàn)有

40、的腦功能成像數(shù)有中國(guó)人特色的大腦標(biāo)準(zhǔn)化方法?，F(xiàn)有的腦功能成像數(shù)據(jù)庫(kù)基本上都是基于據(jù)庫(kù)基本上都是基于TalairachTalairach坐標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。要對(duì)現(xiàn)有的數(shù)坐標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。要對(duì)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，提出有中國(guó)人特色的，能夠體現(xiàn)大腦精細(xì)結(jié)構(gòu)據(jù)進(jìn)行分析研究，提出有中國(guó)人特色的，能夠體現(xiàn)大腦精細(xì)結(jié)構(gòu)差異的大腦標(biāo)準(zhǔn)化方法；差異的大腦標(biāo)準(zhǔn)化方法； (2) (2) 超大規(guī)模腦功能成像數(shù)據(jù)的快速存取技術(shù)；超大規(guī)模腦功能成像數(shù)據(jù)的快速存取技術(shù)； (3) (3) 腦功能區(qū)劃分（腦功能區(qū)劃分（segmentationsegmentation）的方法和技術(shù)；的方法和技術(shù)； (4) (4) 基于內(nèi)容的層次型腦

41、功能成像數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)；基于內(nèi)容的層次型腦功能成像數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)； (5) (5) 腦功能區(qū)的動(dòng)態(tài)變化的跟蹤、演示與存儲(chǔ)。腦功能區(qū)的動(dòng)態(tài)變化的跟蹤、演示與存儲(chǔ)。2022-2-16史忠植 智能科學(xué)49基本科學(xué)問(wèn)題 (9) 情感系統(tǒng)情感系統(tǒng) 情感（情感（emotionemotion）是人們對(duì)客觀事物的主觀態(tài)度是人們對(duì)客觀事物的主觀態(tài)度和相應(yīng)的內(nèi)心體驗(yàn)。和相應(yīng)的內(nèi)心體驗(yàn)。 情感活動(dòng)與大腦邊緣系統(tǒng)和植物神經(jīng)系統(tǒng)有著重要情感活動(dòng)與大腦邊緣系統(tǒng)和植物神經(jīng)系統(tǒng)有著重要的聯(lián)系。的聯(lián)系。大腦皮層大腦皮層則調(diào)節(jié)著情緒和情感的進(jìn)行，控制著則調(diào)節(jié)著情緒和情感的進(jìn)行，控制著皮層下中樞的活動(dòng)。包括皮層下中樞的活動(dòng)。包括丘

42、腦丘腦、下丘腦下丘腦、邊緣系統(tǒng)和、邊緣系統(tǒng)和網(wǎng)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)狀結(jié)構(gòu)的機(jī)能。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明邊緣系統(tǒng)的的機(jī)能。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明邊緣系統(tǒng)的5-5-羥色胺和羥色胺和去甲腎上腺素含量最高。并對(duì)情感活動(dòng)的調(diào)節(jié)起重要作去甲腎上腺素含量最高。并對(duì)情感活動(dòng)的調(diào)節(jié)起重要作用。用。2022-2-16史忠植 智能科學(xué)50基本科學(xué)問(wèn)題 (10) 免疫系統(tǒng)免疫系統(tǒng) 免疫系統(tǒng)是生物在長(zhǎng)期進(jìn)化中與各種致病因子的免疫系統(tǒng)是生物在長(zhǎng)期進(jìn)化中與各種致病因子的不斷斗爭(zhēng)中逐漸形成的，在個(gè)體發(fā)育中也需抗原的刺激不斷斗爭(zhēng)中逐漸形成的，在個(gè)體發(fā)育中也需抗原的刺激才能發(fā)育完善。免疫系統(tǒng)的功能主要有兩方面：才能發(fā)育完善。免疫系統(tǒng)的功能主要有兩方面： (1)

43、 (1)識(shí)別和清除侵入機(jī)體的微生物、異體細(xì)胞或識(shí)別和清除侵入機(jī)體的微生物、異體細(xì)胞或大分子物質(zhì)（抗原）大分子物質(zhì)（抗原） (2) (2)監(jiān)護(hù)機(jī)體內(nèi)部的穩(wěn)定性，清除表面抗原發(fā)生監(jiān)護(hù)機(jī)體內(nèi)部的穩(wěn)定性，清除表面抗原發(fā)生變化的細(xì)胞（腫瘤細(xì)胞和病毒感染的細(xì)胞等）。變化的細(xì)胞（腫瘤細(xì)胞和病毒感染的細(xì)胞等）。 2022-2-16史忠植 智能科學(xué)51Multiplelayersoftheimmunesystem Phagocyte Adaptive immune response Lymphocytes Innate immune response Biochemical barriers Skin Path

44、ogens 2022-2-16史忠植 智能科學(xué)52基本科學(xué)問(wèn)題 (11) 意識(shí)意識(shí)問(wèn)題問(wèn)題 意識(shí)是人腦對(duì)外部世界和自身心理、生理活動(dòng)等意識(shí)是人腦對(duì)外部世界和自身心理、生理活動(dòng)等客觀事物的覺(jué)知和控制。意識(shí)問(wèn)題是對(duì)當(dāng)代科學(xué)的巨大客觀事物的覺(jué)知和控制。意識(shí)問(wèn)題是對(duì)當(dāng)代科學(xué)的巨大挑戰(zhàn)。挑戰(zhàn)。 FF 1879年現(xiàn)代心理學(xué)建立以來(lái)，意識(shí)就成為心理年現(xiàn)代心理學(xué)建立以來(lái)，意識(shí)就成為心理學(xué)的主要研究對(duì)象。學(xué)的主要研究對(duì)象。James認(rèn)為，心理學(xué)是研究意識(shí)的認(rèn)為，心理學(xué)是研究意識(shí)的科學(xué)。科學(xué)。 FF 20世紀(jì)世紀(jì)20年代興起的行為主義心理學(xué)，不承認(rèn)年代興起的行為主義心理學(xué)，不承認(rèn)意識(shí)的存在。意識(shí)的存在。 FF 50年代出現(xiàn)的認(rèn)知心理學(xué)重新提出意識(shí)問(wèn)題年代出現(xiàn)的