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心智计算的先驱——赫伯特•西蒙

脑人言  · 公众号  · 科学  · 2017-10-18 08:14

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几十年后,罗素和怀特海所著的《数学原理》已经将几乎所有的数学体系统一到一个“谓词逻辑”系统中了。整本书浸透了一种强烈依赖逻辑,而不依赖直觉的思维模式。这种思维模式在后世遭到了批判,比如说“1+1=2”这种生活中近乎直觉的思维结果,在《数学原理》中用了几十页才证毕。

图2 《数学原理》对自然数“1”证明


20世纪2、30年代,一部分逻辑学家开始探讨机器证明这个问题,通俗讲,就是用机器证明数学定理。这些逻辑学家的目标就是找到一个判定逻辑真假的通用法则。这个通用法则一旦被找到,它就可以在被编程,由机器来执行,以判断数学命题。


后来,通用的法则被证明是可行的,Church消解定理被发现了。用机器(物理符号系统)证明数学定理就有了最基本的理论支持。后来的最广通代、m.g.u方法、Skolem范式都是基于此进行的。很多“泡面番”之类的文章将这些前人的工作几乎全部默认到了赫伯特·西蒙身上,仿佛他一夜之间就想出了机器证明的方法。


不过,平心而论,这些学者做的工作仅仅是在理论上证明可行性,那么数学课本上的定理真的可以被机器证明吗?给出答案的正是赫伯特·西蒙和他的合作者。


物理符号系统假设


1956年夏举行的达特茅斯研讨会被后人公认为AI科学的肇端。会议的参与者里有两个耳熟能详的名字:香农(Shannon)皮茨(Pitts)。他们分别是计算机科学和人工神经网络学科的鼻祖中的鼻祖。


然而这两位只是负责围观的。不过大师就是大师,皮茨对于会议有很深入的总结,他敏锐地发现,这次研讨会出现了“两条路线”,一条是通过模拟人们的“里”(神经元活动方式)来达到模式识别,另外一条是通过模拟人们的“表”(思维活动方式)以让机器活动。然而这两条路线都没有拿出能够工作的“真家伙”来。前者只讲了一篇模式识别的文章,后者连文章都没有,以“空手接白刃”的精神讲怎么用计算机下棋。


然而皮茨没有察觉到的“第三条路线”却拿出了可以运行的“人工智能”。这个在当时唯一一个可用的人工智能程序就是西蒙和纽厄尔(A. Newell)的“逻辑理论家”( Logic Theorist)。它能够证明《数学原理》一书中的“谓词演算”的38个定理(书中所有的“谓词演算”的350个定理全部被证明的工作由华人数学家王浩完成)。


“逻辑理论家”程序是在西蒙和同事一起开发的IPL(Information Processing Language)上编写和运行的,这是世界上第一个专门为人工智能开发设计的语言,也是第一个基于列表(List)的计算机语言。这一点弥足珍贵,要知道,IPL以前,计算机语言还仅仅是依附于“冯诺依曼结构”的编译和控制系统,而IPL使得计算机系统能够不受硬件限制,运行任何一种对应用来说是恰当的数据类型。


图3 最早于1957年运行FORTRAN编译器的IBM704型号计算机


有趣的是,西蒙在设计该语言的时候,用的是“人肉寄存器”——他让孩子们拿着牌子围绕周围,自己则在牌子上写变量。IPL语言一共有六个版本,发布了五代。基于IPL语言环境的人工智能程序还包括“通用问题求解”和“Compute Chess”。西蒙等人在“Compute Chess”的基础上,对于计算机如何通过“视觉”理解棋局和采用“复杂问题解决系统”下棋进行了一系列研究。







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