· Preface ·前言你也許已經(jīng)感受到了，人工智能這個(gè)概念被越來(lái)越頻繁地提及，各種五花八門的關(guān)于人工智能的音頻、視頻、文字是當(dāng)前最容易抓人眼球的熱點(diǎn)，人工智能從一個(gè)陽(yáng)春白雪、深藏于專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的學(xué)術(shù)名詞，迅速轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品經(jīng)理和市場(chǎng)營(yíng)銷人員的口頭禪，還成為普通大眾茶余飯后的談資�，F(xiàn)在，大家的眼里，有了人工智能，掌握了機(jī)器學(xué)習(xí)或者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電子系統(tǒng)，仿佛就有了自己學(xué)習(xí)進(jìn)化、獨(dú)立思考解決問題的可能性，甚至有了可以超越人類的無(wú)限智慧與魔力。而大家提起擁有智能的機(jī)器，往往還懷有一種科幻小說(shuō)式的神秘感與敬畏感，一邊忍不住對(duì)未知的憧憬，想要從鑰匙孔中窺探一眼潘多拉盒子里面藏著怎樣的秘密，一邊又擔(dān)心打開了這個(gè)盒子，會(huì)放出我們?nèi)祟悷o(wú)法掌控的可怕力量。你也許還沒有注意到，人工智能帶來(lái)的變化已在我們的身邊悄然出現(xiàn)。當(dāng)你打開新聞時(shí)，上面展示哪些文章，是由人工智能為你定制的，甚至就連文章的內(nèi)容也可能是由機(jī)器根據(jù)當(dāng)前的搜索引擎、自媒體、網(wǎng)站的熱點(diǎn)自動(dòng)編寫而成的。當(dāng)你上網(wǎng)購(gòu)物時(shí)，打開首頁(yè)看到的是你最有可能感興趣、最可能購(gòu)買的商品，這是機(jī)器根據(jù)你最近上網(wǎng)的行為自動(dòng)推薦的。當(dāng)你打開郵箱時(shí)，系統(tǒng)已經(jīng)為你過濾掉你并不關(guān)心的廣告和垃圾郵件，這些也是人工智能在背后工作的結(jié)果。今天這些智能化的成果已經(jīng)深深融入人們的工作和生活之中，這些細(xì)節(jié)變化背后的技術(shù)進(jìn)步，一點(diǎn)都不比機(jī)器在棋盤上戰(zhàn)勝人類冠軍來(lái)得小。無(wú)論你是否注意到了人工智能對(duì)我們的生活潛移默化的改變，無(wú)論你對(duì)人工智能持有何種看法，是保守謹(jǐn)慎還是激進(jìn)樂觀，在說(shuō)出你對(duì)人工智能的看法前，都不妨先花幾小時(shí)全面客觀地觀察一下這門學(xué)科，弄懂人工智能是什么？人工智能有什么？人工智能現(xiàn)在發(fā)展到什么程度了？這類最基礎(chǔ)的問題，再去討論和評(píng)價(jià)它的應(yīng)用、預(yù)測(cè)它的未來(lái)發(fā)展走向。而向廣大讀者尤其是沒有相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)的讀者解釋清楚這些問題，便是本書的寫作目的和意義所在。人工智能這門學(xué)科具體涉及的內(nèi)容，它的背景淵源、來(lái)龍去脈，在它60多年的發(fā)展歷程中出現(xiàn)過的著名人物、重要?dú)v史事件，它的理論學(xué)說(shuō)、走過的彎路、所取得的成果等，都是本書要討論的話題。讀者可以從討論的過程中體會(huì)到人工智能的締造者和開拓者是如何追尋智能的，以及相關(guān)理論、方法是如何運(yùn)作的。希望無(wú)論是與人工智能產(chǎn)業(yè)相關(guān)的業(yè)內(nèi)人員，還是這個(gè)領(lǐng)域的專業(yè)研究者，抑或信息科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的愛好者，都能從本書中得到一些啟發(fā)。智慧的疆界之所以將本書定名為智慧的疆界，是因?yàn)檫@是全書的主旨。智慧的疆界是指何物？在筆者看來(lái)，應(yīng)是以下三點(diǎn)：1）智慧的疆界應(yīng)是指人類探尋智能奧秘過程中，已知與未知之間的界限。以代表計(jì)算能力的圖靈機(jī)為起點(diǎn)，以掌握了意識(shí)和思維奧秘的終極智能為終點(diǎn)，在這條路上人類摸索前行，現(xiàn)在還不知道距離終點(diǎn)有多遠(yuǎn)，只是走得越久，知道得越多，看見的未知風(fēng)景越多。這段探索奧秘的歷程，當(dāng)然值得我們?nèi)ビ涗�、學(xué)習(xí)。2）智慧的疆界應(yīng)是指人工智能誕生與發(fā)展過程中，貢獻(xiàn)畢生精力和智慧的開拓者。從圖靈、香農(nóng)、馮·諾依曼、維納，到紐厄爾、司馬賀、麥卡錫、明斯基、皮茨、麥卡洛克，再到辛頓、楊立昆、本吉奧、喬丹、尼爾森等，一位位天才學(xué)者不懈奮斗，為人類掌握智能這個(gè)科學(xué)的最終領(lǐng)域拓土開疆。這些學(xué)者的傳奇故事，當(dāng)然值得我們?nèi)ビ涗�、學(xué)習(xí)。3）智慧的疆界應(yīng)是指人類智能與人工智能之間，那條迄今看來(lái)仍無(wú)法逾越的鴻溝。模仿、學(xué)習(xí)并最終掌握人類得以擁有智能的智能，跨越這條鴻溝，得以用智慧制造出智慧是人工智能的最終目標(biāo)，經(jīng)過60多年，甚至可以說(shuō)是兩三百年的探索，終于找到了一些可能可行的路徑，總結(jié)了一些也許正確的方法，做出了一點(diǎn)階段性但足以改變世界的成果，也遇到過不少令人望而生畏的巨大困難和挫折。這些跨越鴻溝、實(shí)現(xiàn)人工智能終極目標(biāo)的方法、理論、成功與失敗，當(dāng)然值得我們?nèi)ビ涗�、學(xué)習(xí)。本書面向的讀者筆者希望最后寫成的是一本人工智能領(lǐng)域的入門書。入門，不等同于簡(jiǎn)單，更不等同于粗陋。對(duì)于人工智能這種涉及數(shù)學(xué)、信息、生物、心理和大量其他專業(yè)知識(shí)的交叉學(xué)科，要做到技藝精深必然是非常難的，僅入門這一步，就面臨著非常高的門檻，阻隔了許多慕名而來(lái)的興趣愛好者，這就很是遺憾。對(duì)于筆者而言，如何把這樣一個(gè)專業(yè)領(lǐng)域?qū)懙每晒�沒有專業(yè)背景的讀者作為入門讀物，在下筆之前，確實(shí)深思良久，感到壓力巨大。除了能夠讓讀者易于入門，筆者還希望能寫出一本有溫度的人工智能專業(yè)書。所謂溫度，是相對(duì)于專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域中一貫精密和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男蜗蠖�言的。任何一門技術(shù)的出現(xiàn)，都有它的背景，有它要解決的問題、未來(lái)要探索的未知方向和目標(biāo)。我們學(xué)習(xí)專業(yè)技術(shù)時(shí)不應(yīng)過于勢(shì)利，不能只去學(xué)習(xí)技術(shù)和方法，而忽視了這些技術(shù)、方法是如何被發(fā)現(xiàn)的，在發(fā)現(xiàn)過程中前人有過怎樣的思考和爭(zhēng)議，犯過哪些錯(cuò)，走過哪些彎路，這種學(xué)習(xí)方式所收獲的理解是不完整的。研究人工智能，就應(yīng)該站在巨人的肩膀上看世界，如果連智能這樣基礎(chǔ)的概念都沒有了解，不清楚前人是如何思考、定義和判別的，一開始就從深度學(xué)習(xí)等當(dāng)前最熱門的幾個(gè)人工智能分支入手的話，會(huì)很容易陷入管中窺豹的境地。人工智能已是一個(gè)熱點(diǎn)話題，這個(gè)領(lǐng)域的書籍也已汗牛充棟。市場(chǎng)上發(fā)行的人工智能書籍基本上可以歸為兩類：一類是回顧人工智能的歷史、對(duì)人工智能的應(yīng)用和發(fā)展做出商業(yè)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等方面的分析與預(yù)測(cè)；另一類是對(duì)人工智能中某一個(gè)子領(lǐng)域的算法、工具，尤其是機(jī)器學(xué)習(xí)方面的算法和工具進(jìn)行解析。本書沒有落在這兩類之中，前面說(shuō)過，本書僅僅是想講清楚人工智能這個(gè)學(xué)科具體有些什么這個(gè)很入門但又非常有必要去認(rèn)真探討的話題。筆者希望本書能夠作為人工智能學(xué)習(xí)的一個(gè)大綱，讓讀者了解這個(gè)學(xué)科的概貌，形成一個(gè)全面完整的印象，在學(xué)習(xí)和工作中遇到人工智能某個(gè)分支的問題時(shí)，知道這是什么，然后再去找更進(jìn)一步的參考資料。只要能夠?qū)崿F(xiàn)讓普通人只通讀一本書便能全面客觀地理解人工智能這個(gè)目標(biāo)，便是筆者最大的成功。對(duì)于寫書，筆者落筆總是抱有敬畏之心，不希望讀者在付出金錢的同時(shí)，還浪費(fèi)幾小時(shí)乃至更多的閱讀時(shí)間才發(fā)現(xiàn)書中的內(nèi)容并不適合自己。所以這里筆者首先簡(jiǎn)述本書不適合的閱讀人群，稍后介紹主要的讀者對(duì)象，以供讀者購(gòu)買時(shí)參考。本書可能不適合的讀者本書可能不適合以下兩類讀者閱讀：1）閱讀目的是學(xué)習(xí)人工智能某一個(gè)具體分支的技術(shù)細(xì)節(jié)、工具使用、代碼解析等的讀者，如學(xué)習(xí)Caffe、TensorFlow、Torch等框架和工具的應(yīng)用。本書會(huì)全面介紹人工智能的理論、技術(shù)和應(yīng)用，力求說(shuō)清楚它們是什么解決哪些問題為什么要這樣解決，但是涉及具體如何解決的內(nèi)容并不多，不足以令沒有這方面基礎(chǔ)的讀者閱讀之后直接應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。這類讀者可以根據(jù)自己感興趣的技術(shù)和產(chǎn)品，從教科書或工具書入手學(xué)習(xí)和實(shí)踐。2）閱讀目的是探討人工智能領(lǐng)域前沿模型、算法、技術(shù)的讀者。如果你已是一位在本領(lǐng)域中有豐富經(jīng)驗(yàn)的學(xué)者或從業(yè)人員，想要了解人工智能最新成果的話，筆者認(rèn)為閱讀本書乃至讀書都不是最合適的方式，作為一位前沿的研究人員，讀論文以及直接與人交流是更有效率的選擇，囿于書籍出版的時(shí)滯性，讀書更適合作為系統(tǒng)學(xué)習(xí)的途徑而不是了解前沿成果的途徑。本書的主要讀者對(duì)象1.人工智能領(lǐng)域的產(chǎn)品經(jīng)理、管理人員本書可以作為整個(gè)人工智能領(lǐng)域的大綱，供產(chǎn)品經(jīng)理或技術(shù)管理人員了解人工智能可以解決什么問題，解決這些問題需要用到什么技術(shù)，哪些問題現(xiàn)在解決是靠譜的，哪些是還不靠譜的，以前在這些問題上碰過哪些釘子，等等。2.需要使用智能軟硬件的研發(fā)人員本書的寫作初衷是面向研發(fā)人員大量有工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)卻缺乏足夠的數(shù)學(xué)知識(shí)去深入理解人工智能的人員，提供一種通過歷史和前人的探索思路，而不是完全依賴專業(yè)知識(shí)去了解人工智能的途徑。通過本書，研發(fā)人員可以用較為輕松的方式，達(dá)到對(duì)自己使用的人工智能工具、算法和技術(shù)知其然亦知其所以然的目的。3.信息科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)愛好者本書是一部講述近代科技的歷史書，也是一部科普書，還是一部講述人工智能思想和技術(shù)的教科書。通過本書，可以了解前人在探索人工智能道路上所做出的努力和思考，理解他們的不同觀點(diǎn)和思路，以開拓自己的思維和視野。4.人工智能相關(guān)專業(yè)的研究人員人工智能經(jīng)過60多年的發(fā)展，已細(xì)分出很多個(gè)研究方向，研究人員在關(guān)注自己領(lǐng)域的同時(shí)，可以通過本書對(duì)整個(gè)人工智能科學(xué)的發(fā)展歷程、解決的問題和前人的思考有一個(gè)全面的了解，這對(duì)于在自己的研究分支上深入探索很有好處。如何閱讀本書本書共分為四部分：以智慧創(chuàng)造智慧、學(xué)派爭(zhēng)鳴、第三波高潮、人機(jī)共生。各部分之間有時(shí)間上的先后順序，前面的章節(jié)是后續(xù)章節(jié)的基礎(chǔ)，建議讀者首次翻看本書時(shí)按照章節(jié)順序閱讀。各部分的概要如下：第一部分（第1和2章）　以智慧創(chuàng)造智慧第一部分闡述了在人工智能這門學(xué)科正式創(chuàng)立之前的萌芽時(shí)期，圖靈、香農(nóng)等先驅(qū)對(duì)智能是什么、機(jī)器能否擁有智能這些問題的探索和思考，并介紹了作為人工智能起源標(biāo)志的達(dá)特茅斯會(huì)議的過程、成果以及日后被稱為一代傳奇學(xué)者的與會(huì)者。第1章　以人工智能之父圖靈的生平事跡為主線，介紹了計(jì)算的基礎(chǔ)圖靈機(jī)，圖靈測(cè)試，圖靈對(duì)智能的思考、理解和定義。第2章　以達(dá)特茅斯會(huì)議為主線，通過對(duì)該會(huì)議的召集、過程、成果、參與人物以及后續(xù)影響的介紹，闡述了人工智能這門學(xué)科誕生的歷史背景，并討論了該學(xué)科研究的目標(biāo)和要解決的問題。第二部分（第3～5章）　學(xué)派爭(zhēng)鳴目前，學(xué)術(shù)界研究人工智能的方法主要有三個(gè)學(xué)派，分別是符號(hào)主義、連接主義和行為主義，這三個(gè)學(xué)派分別從邏輯、仿生和行為三個(gè)角度來(lái)研究智能，既有自頂向下從智能的本質(zhì)出發(fā)，從一般到特殊通過邏輯運(yùn)算推導(dǎo)智能的行為，也有從行為出發(fā)，自底向上把智能看作黑箱，從行為推導(dǎo)智能的本質(zhì)。這些學(xué)派在不同時(shí)期都曾是人工智能的主流，并各自取得了許多成果。第3章　以紐厄爾、司馬賀的研究工作為主線，介紹了符號(hào)主義的邏輯理論基礎(chǔ)，解析了符號(hào)主義學(xué)說(shuō)的核心觀點(diǎn)物理符號(hào)系統(tǒng)和啟發(fā)式搜索假說(shuō)，并介紹了這個(gè)學(xué)派在知識(shí)表示、知識(shí)工程和知識(shí)系統(tǒng)上所取得的成就。第4章　以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)締造者皮茨和感知機(jī)之父羅森布拉特兩位學(xué)者悲劇式的人生經(jīng)歷為主線，介紹了連接主義學(xué)派的核心思想，并介紹了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初期形式，為后續(xù)講解深度學(xué)習(xí)和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)奠定基礎(chǔ)。第5章　以控制論之父維納的工作經(jīng)歷為主線，介紹了控制論創(chuàng)建的過程，行為主義研究的基本方法和觀點(diǎn)，以及機(jī)械因果觀等思想。第三部分（第6～8章）　第三波高潮人工智能迄今為止經(jīng)歷了三次高潮和兩個(gè)大的低谷，目前處于第三次高潮的頂峰，這次高潮是由機(jī)器學(xué)習(xí)，尤其是深度學(xué)習(xí)、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引領(lǐng)的。第6章　本章是機(jī)器學(xué)習(xí)的導(dǎo)論，介紹了機(jī)器學(xué)習(xí)處理問題的一般方法。本章盡可能用最少的篇幅去說(shuō)清楚機(jī)器學(xué)習(xí)是什么它解決哪些問題它通過哪些步驟來(lái)解決如何評(píng)估驗(yàn)證它的解決效果這四個(gè)問題。第7章　以深度學(xué)習(xí)教父辛頓的人生經(jīng)歷為主線，介紹了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從低谷到復(fù)興的過程，以及深度學(xué)習(xí)的提出和技術(shù)突破，并介紹了幾種典型的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以及這些新技術(shù)給學(xué)術(shù)界、工業(yè)界帶來(lái)的變化。第8章　以古德費(fèi)洛、蘇茨克維等新一代學(xué)者以及OpenAI這家企業(yè)的發(fā)展故事為主線，介紹了繼深度學(xué)習(xí)之后由生成式人工智能所引領(lǐng)的人工智能的高潮盛況與隱憂。第四部分（第9章）　人機(jī)共生幾十年來(lái)，人工智能無(wú)時(shí)無(wú)刻不伴隨著爭(zhēng)論和分歧，人工智能這個(gè)人類最復(fù)雜精密的創(chuàng)造物與人類本身的關(guān)系確實(shí)必須仔細(xì)思考、慎重對(duì)待，這一部分將探討人類和機(jī)器在追尋智能過程中取得的一些成果和產(chǎn)生的一些爭(zhēng)論。第9章　用十幾個(gè)人工智能的實(shí)際案例來(lái)嘗試回答幾個(gè)問題：經(jīng)過60多年的發(fā)展，當(dāng)下的人工智能到底發(fā)展到什么程度了？現(xiàn)在距離我們?cè)O(shè)想的目標(biāo)還有多遙遠(yuǎn)？人工智能會(huì)對(duì)我們產(chǎn)生什么影響？現(xiàn)在以及未來(lái)應(yīng)該如何與人工智能相處？聯(lián)系作者在本書交稿后，筆者并沒有想象中那樣興奮或放松，寫作之時(shí)那種戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢、如履薄冰的感覺依然縈繞在心頭。在每一章、每一節(jié)落筆之時(shí)，筆者都在考慮如何才能把各個(gè)知識(shí)點(diǎn)更有條理地講述出來(lái)，都在擔(dān)心會(huì)不會(huì)由于自己的理解有偏差而誤導(dǎo)了大家。囿于筆者的寫作水平和寫作時(shí)間，書中難免存在不妥之處，所以特地開辟了一個(gè)讀者郵箱（icyfenix@gmail.com），大家有任何意見或建議都?xì)g迎與筆者聯(lián)系。相信寫書與做學(xué)問、寫程序一樣，每個(gè)作品一定都是不完美的，正因?yàn)椴煌昝�，我們才有不斷追求完美的�?dòng)力。