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楊奕南:人工智能的研究方法
2017-10-17 5951

研究方法

如今沒有統(tǒng)一的原理或范式指導人工智能研究。許多問題上研究者都存在爭論。其中幾個長久以來仍沒有結論的問題是:是否應從心理或神經(jīng)方面模擬人工智能?或者像鳥類生物學對于航空工程一樣,人類生物學對于人工智能研究是沒有關系的?智能行為能否用簡單的原則(如邏輯或優(yōu)化)來描述?還是必須解決大量完全無關的問題?智能是否可以使用高級符號表達,如詞和想法?還是需要“子符號”的處理?JOHN HAUGELAND提出了GOFAI(出色的老式人工智能)的概念,也提議人工智能應歸類為SYNTHETIC INTELLIGENCE,[29]這個概念后來被某些非GOFAI研究者采納。

大腦模擬

主條目:控制論和計算神經(jīng)科學20世紀40年代到50年代,許多研究者探索神經(jīng)病學,信息理論及控制論之間的聯(lián)系。其中還造出一些使用電子網(wǎng)絡構造的初步智能,如W. GREY WALTER的TURTLES和JOHNS HOPKINS BEAST。 這些研究者還經(jīng)常在普林斯頓大學和英國的RATIO CLUB舉行技術協(xié)會會議.直到1960, 大部分人已經(jīng)放棄這個方法,盡管在80年代再次提出這些原理。

符號處理

主條目:GOFAI當20世紀50年代,數(shù)字計算機研制成功,研究者開始探索人類智能是否能簡化成符號處理。研究主要集中在卡內基梅隆大學, 斯坦福大學和麻省理工學院,而各自有獨立的研究風格。JOHN HAUGELAND稱這些方法為GOFAI(出色的老式人工智能)。60年代,符號方法在小型證明程序上模擬高級思考有很大的成就。基于控制論或神經(jīng)網(wǎng)絡的方法則置于次要。 60~70年代的研究者確信符號方法最終可以成功創(chuàng)造強人工智能的機器,同時這也是他們的目標。認知模擬經(jīng)濟學家赫伯特·西蒙和艾倫·紐厄爾研究人類問題解決能力和嘗試將其形式化,同時他們?yōu)槿斯ぶ悄艿幕驹泶蛳禄A,如認知科學, 運籌學和經(jīng)營科學。他們的研究團隊使用心理學實驗的結果開發(fā)模擬人類解決問題方法的程序。這方法一直在卡內基梅隆大學沿襲下來,并在80年代于SOAR發(fā)展到高峰。基于邏輯不像艾倫·紐厄爾和赫伯特·西蒙,JOHN MCCARTHY認為機器不需要模擬人類的思想,而應嘗試找到抽象推理和解決問題的本質,不管人們是否使用同樣的算法。他在斯坦福大學的實驗室致力于使用形式化邏輯解決多種問題,包括知識表示, 智能規(guī)劃和機器學習. 致力于邏輯方法的還有愛丁堡大學,而促成歐洲的其他地方開發(fā)編程語言PROLOG和邏輯編程科學.“反邏輯”斯坦福大學的研究者 (如馬文·閔斯基和西摩爾·派普特)發(fā)現(xiàn)要解決計算機視覺和自然語言處理的困難問題,需要專門的方案-他們主張不存在簡單和通用原理(如邏輯)能夠達到所有的智能行為。ROGER SCHANK 描述他們的“反邏輯”方法為 "SCRUFFY" .常識知識庫 (如DOUG LENAT的CYC)就是"SCRUFFY"AI的例子,因為他們必須人工一次編寫一個復雜的概念?;谥R大約在1970年出現(xiàn)大容量內存計算機,研究者分別以三個方法開始把知識構造成應用軟件。這場“知識革命”促成專家系統(tǒng)的開發(fā)與計劃,這是第一個成功的人工智能軟件形式。“知識革命”同時讓人們意識到許多簡單的人工智能軟件可能需要大量的知識。

子符號法

80年代符號人工智能停滯不前,很多人認為符號系統(tǒng)永遠不可能模仿人類所有的認知過程,特別是感知,機器人,機器學習和模式識別。很多研究者開始關注子符號方法解決特定的人工智能問題。自下而上, 接口AGENT,嵌入環(huán)境(機器人),行為主義,新式AI機器人領域相關的研究者,如RODNEY BROOKS,否定符號人工智能而專注于機器人移動和求生等基本的工程問題。他們的工作再次關注早期控制論研究者的觀點,同時提出了在人工智能中使用控制理論。這與認知科學領域中的表征感知論點是一致的:更高的智能需要個體的表征(如移動,感知和形象)。計算智能80年代中DAVID RUMELHART 等再次提出神經(jīng)網(wǎng)絡和聯(lián)結主義. 這和其他的子符號方法,如模糊控制和進化計算,都屬于計算智能學科研究范疇。

統(tǒng)計學法

90年代,人工智能研究發(fā)展出復雜的數(shù)學工具來解決特定的分支問題。這些工具是真正的科學方法,即這些方法的結果是可測量的和可驗證的,同時也是人工智能成功的原因。共用的數(shù)學語言也允許已有學科的合作(如數(shù)學,經(jīng)濟或運籌學)。STUART J. RUSSELL和PETER NORVIG指出這些進步不亞于“革命”和“NEATS的成功”。有人批評這些技術太專注于特定的問題,而沒有考慮長遠的強人工智能目標。

集成方法

智能AGENT范式智能AGENT是一個會感知環(huán)境并作出行動以達致目標的系統(tǒng)。最簡單的智能AGENT是那些可以解決特定問題的程序。更復雜的AGENT包括人類和人類組織(如公司)。這些范式可以讓研究者研究單獨的問題和找出有用且可驗證的方案,而不需考慮單一的方法。一個解決特定問題的AGENT可以使用任何可行的方法-一些AGENT用符號方法和邏輯方法,一些則是子符號神經(jīng)網(wǎng)絡或其他新的方法。范式同時也給研究者提供一個與其他領域溝通的共同語言--如決策論和經(jīng)濟學(也使用ABSTRACT AGENTS的概念)。90年代智能AGENT范式被廣泛接受。AGENT體系結構和認知體系結構研究者設計出一些系統(tǒng)來處理多ANGENT系統(tǒng)中智能AGENT之間的相互作用。一個系統(tǒng)中包含符號和子符號部分的系統(tǒng)稱為混合智能系統(tǒng) ,而對這種系統(tǒng)的研究則是人工智能系統(tǒng)集成。分級控制系統(tǒng)則給反應級別的子符號AI 和最高級別的傳統(tǒng)符號AI提供橋梁,同時放寬了規(guī)劃和世界建模的時間。RODNEY BROOKS的SUBSUMPTION ARCHITECTURE就是一個早期的分級系統(tǒng)計劃。

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