1.2 人工智能發展歷史

科學家已經制造出了汽車、火車、飛機、收音機這樣無數的技術系統，它們模仿并拓展了人類身體器官的功能。但是，技術系統能不能模仿人類大腦的功能呢？到目前為止，也僅僅知道人類大腦是由數十億個神經細胞組成的器官（見圖1-4），我們對它還知之甚少，模仿它或許是天下最困難的事情了。

1.2.1 大師與通用機器

艾倫·麥席森·圖靈（Alan Mathison Turing，1912年6月23日-1954年6月7日，見圖1-5），出生于英國倫敦帕丁頓，畢業于普林斯頓大學，是英國數學家、邏輯學家，被譽為“計算機科學之父”“人工智能之父”，他是計算機邏輯的奠基者。1950年，圖靈在其論文《計算機器與智能》中提出了著名的“圖靈機”和“圖靈測試”等重要概念。

圖靈測試的內容是，如果計算機能在5分鐘內回答由人類測試者提出的一系列問題，且被超過30%的測試者誤認為是人類所答，則計算機通過測試。圖靈思想為現代計算機的邏輯工作方式奠定了基礎。為了紀念圖靈對計算機科學的巨大貢獻，1966年，由美國計算機協會（ACM）設立一年一度的“圖靈獎”，以表彰在計算機科學中做出突出貢獻的人。圖靈獎被喻為“計算機界的諾貝爾獎”。

約翰·馮·諾依曼（John von Neumann，1903年12月28日-1957年2月8日，見圖1-6），出生于匈牙利，畢業于蘇黎世聯邦工業大學，數學家，現代計算機、博弈論、核武器和生化武器等領域內的科學全才，被后人稱為“現代計算機之父”和“博弈論之父”。他在泛函分析、遍歷理論、幾何學、拓撲學和數值分析等眾多數學領域及計算機學、量子力學和經濟學中都有重大成就，也為第一顆原子彈和第一臺電子計算機的研制做出了巨大貢獻。

電子計算機俗稱電腦，簡稱計算機，是一種通用的信息處理機器，它能執行可以充分詳細描述的任何過程。用于描述解決特定問題的步驟序列稱為算法，算法可以變成軟件（程序），確定硬件（物理機）能做什么和做了什么。創建軟件的過程稱為編程。

幾乎每個人都用過計算機，人們玩計算機游戲，或用計算機寫文章、在線購物、聽音樂或通過社交媒體與朋友聯系。計算機被用于預測天氣、設計飛機、制作電影、經營企業、完成金融交易和控制生產等。

世界上第一臺通用電子數字計算機ENIAC（見圖1-7）誕生于1946年，中國的第一臺電子計算機誕生于1958年。在2019年6月17日公布的全球超算500強榜單中，中國以擁有219臺超級計算機，繼續蟬聯全球擁有超算數量最多的國家。

但是，計算機到底是什么機器？一個計算設備怎么能執行這么多不同的任務呢？現代計算機可以被定義為“在可改變的程序的控制下，存儲和操縱信息的機器”。該定義有兩個關鍵要素：

第一，計算機是用于操縱信息的設備。這意味著可以將信息存入計算機，計算機將信息轉換為新的、有用的形式，然后顯示或以其他方式輸出信息。

第二，計算機在可改變的程序的控制下運行。計算機不是唯一能操縱信息的機器。當用簡單的計算器來運算一組數字時，就是在輸入信息（數字），處理信息（如計算連續的總和），然后輸出信息（如顯示）。一個簡單的例子是油泵，給油箱加油時，油泵利用某些輸入：當前每升汽油的價格和來自傳感器的信號，讀取汽油流入汽車油箱的速率。油泵將這個輸入轉換為加了多少汽油和應付多少錢的信息。但是，計算器或油泵并不是完整的計算機，盡管這些設備實際上可能包含有嵌入式計算機，與計算機不同，它們被構建為執行單個特定任務的設備。

1.2.2 人工智能學科的誕生

人工智能甚至可以追溯到古埃及。電子計算機的出現使信息存儲和處理的各個方面都發生了革命，計算機理論的發展產生了計算機科學并最終促進了人工智能的出現。計算機這個用電子方式處理數據的發明，為人工智能的可能實現提供了一種媒介。

雖然計算機為人工智能提供了必要的技術基礎，但人們直到20世紀50年代早期才注意到人類智能與機器之間的聯系。諾伯特·維納是最早研究反饋理論的美國人之一，一個大家熟悉的反饋控制的例子是自動調溫器，它將收集到的房間溫度與人們希望的溫度比較并做出反應，將加熱器開大或關小，從而控制環境溫度。這項對反饋回路的研究的重要性在于：維納從理論上指出，所有的智能活動都是反饋機制的結果，而反饋機制是有可能用機器模擬的。這項發現對早期人工智能的發展影響很大。

電子計算機的出現，使技術上最終可以創造出機器智能，人類開始真正有了一個可以模擬人類思維的工具，在以后的歲月中，無數科學家為這個目標努力著。如今，全世界幾乎所有大學的計算機系都有人在研究這門學科，各個專業的學生也都開始學習這樣一門課程，在大家不懈的努力下，計算機也似乎變得十分聰明了。

1956年夏季，以麥卡賽、明斯基、羅切斯特和申農等為首的一批有遠見卓識的年輕科學家在達特茅斯會議上，共同研究和探討用機器模擬智能的一系列有關問題，首次提出了“人工智能（AI）”這一術語，它標志著“人工智能”這門新興學科的正式誕生。

1997年5月，IBM公司研制的深藍計算機戰勝了國際象棋大師卡斯帕羅夫，這是人工智能技術的一次完美表現（見圖1-8）。

我國政府以及社會各界都高度重視人工智能學科的發展。2017年12月，人工智能入選“2017年度中國媒體十大流行語”。2019年6月17日，國家新一代人工智能治理專業委員會發布《新一代人工智能治理原則——發展負責任的人工智能》，提出了人工智能治理的框架和行動指南。這是中國促進新一代人工智能健康發展，加強人工智能法律、倫理、社會問題研究，積極推動人工智能全球治理的一項重要成果。

1.2.3 人工智能的發展歷程

人工智能60余年的發展歷程還是頗具周折的，大致可以劃分為以下6個階段（見圖1-9）。

一是起步發展期：1956年～20世紀60年代初。人工智能概念在首次被提出后，相繼取得了一批令人矚目的研究成果，如機器定理證明、跳棋程序、LISP表處理語言等，掀起了人工智能發展的第一個高潮。

二是反思發展期：20世紀60～70年代初。人工智能發展初期的突破性進展大大提升了人們對人工智能的期望，人們開始嘗試更具挑戰性的任務，并提出了一些不切實際的研發目標。然而，接二連三的失敗和預期目標的落空（例如無法用機器證明兩個連續函數之和還是連續函數、機器翻譯鬧出笑話等），使人工智能的發展走入了低谷。

三是應用發展期：20世紀70年代初～80年代中。20世紀70年代出現的專家系統模擬人類專家的知識和經驗解決特定領域的問題，實現了人工智能從理論研究走向實際應用、從一般推理策略探討轉向運用專門知識的重大突破。專家系統在醫療、化學、地質等領域取得成功，推動人工智能走入了應用發展的新高潮。

四是低迷發展期：20世紀80年代中～90年代中。隨著人工智能的應用規模不斷擴大，專家系統存在的應用領域狹窄、缺乏常識性知識、知識獲取困難、推理方法單一、缺乏分布式功能、難以與現有數據庫兼容等問題逐漸暴露出來。

五是穩步發展期：20世紀90年代中～2010年。由于網絡技術特別是因特網技術的發展，信息與數據的匯聚不斷加速，因特網應用的不斷普及加速了人工智能的創新研究，促使人工智能技術進一步走向實用化。1997年IBM深藍超級計算機戰勝了國際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫，2008年IBM提出“智慧地球”的概念，這些都是這一時期的標志性事件。

六是蓬勃發展期：2011年至今。隨著因特網、云計算、物聯網、大數據等信息技術的發展，泛在感知數據和圖形處理器（Graphics Processing Unit，GPU）等計算平臺推動以深度神經網絡為代表的人工智能技術飛速發展，大幅跨越科學與應用之間的“技術鴻溝”，圖像分類、語音識別、知識問答、人機對弈、無人駕駛等具有廣闊應用前景的人工智能技術突破了從“不能用、不好用”到“可以用”的技術瓶頸，人工智能發展進入爆發式增長的新高潮。

1.2.4 人工智能的社會必然性

人工智能技術的發展反映了生產力發展的要求，它的產生有其必要性。

（1）人工智能是工具進化的結果。與以前的勞動工具相比，人工智能的進步之一是它可以對大腦進行模擬。人工智能技術超越以往的技術，推動了生產力的發展。人工智能比以前的工具吸收了更多的肢體功能，它高度模仿人類技能，擬人性強，具有擬人裝置的特征。

（2）人工智能響應生產力發展要求。人工智能的傳播產生了許多新行業，它們的發展速度和模式超越了以前。在生產過程中應用的任何重大科學與技術創新都需要發展生產工具、設施、工人和生產管理方法，從而進一步提高生產力、擴大能力和提高人類在改變客觀世界中的效率。人工智能作為一種輔助器具，協助人類重建客觀世界，以最大限度地提高效率，符合生產力發展的要求。人工智能的快速發展，解放了人類的智能、身體能量等，提高了管理和機器生產效率，擴大了工人的實際工作領域，豐富了工人轉換對象，從而提高了生產力。

“AlphaGo（阿爾法狗）之父”哈薩比斯（見圖1-10）表示：“我提醒諸位，必須正確地使用人工智能。正確的兩個原則是：人工智能必須用來造福全人類，而不能用于非法用途；人工智能技術不能僅為少數公司和少數人所使用，必須共享。”