人工智能的根基 简版
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人工智能的根基

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我作为科学家的一生中最重要的年月是1955年和1956年,那时迷宫已经以最意外的方式分叉了。在前20年中,我主要研究组织以及管理这类组织的人们如何决策。我以经验为根据的研究工作把我带进现实世界的组织去观察它们,还偶尔对它们做些实验。我用日常语言或那时通常用于经济学的各种数学来建立理论。虽然我多少有些跨学科的观点,但我还是很适合于被称作政治学家或经济学家,一般被认为是两者之一或两者皆是。

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1955年的最后几个月彻底改变了所有这一切。在我还没来得及把所有的关注投入到管理学和经济学上时,我的注意力和努力的焦点已急剧地转到“人类问题解决”的心理学上,特别是转到发现人们用于思维过程的符号处理上了。此后我在心理学实验室中研究这些过程,并以程序计算机上所用的那种特殊形式语言来撰写我的学说。从职业角度上看,不久我就转变为认知心理学家和计算机科学家,几乎放弃了我以前的职业身分。心理学空间d3`^s.] e4p

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这一突然而且永久的变化是因为阿伦·纽厄尔、克利夫·肖和我隐约看到了当时刚出现在公众面前的电子计算机的革命性应用。我们抓住了机会,把计算机作为一种通用符号处理机(因此也用于思维)而不只是快速算术机来使用,1955年底我们发明了程序计算机使用的LIST处理语言,并用这种语言创造了“逻辑理论家”——第一个通过选择性搜索解决非数字问题的计算机程序。正是这两项成果使我们被定为人工智能的创始人。心理学空间]w;}sdj\6d

Y I|C2_I M(L5O0要是更夸口一些而少一些技术性词汇,我们发明的计算机程序能够思考非数字问题,因而解决了历史悠久的“心-身”问题,解释了由物质构成的系统如何能具有心智的特性,我们用它打开了对广泛的任务进行自动操作的道路,而这些任务以前是要求由人类智能来完成的。我们还提供了一种新方法——计算机模拟——来研究思维。我们也得到不少臭名,引起不少从心底认为机器不可能思维的人的注意和批评,他们想警告人们来反对我们的主张。

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这一章和后面几章,我将极详细地说明我在1955年和1956年的研究,把它放在它所产生的智力环境和时代精神之中。我将介绍从这种环境自身出发来看问题的观点,强调这种观点如何影响我们研究小组的思想。心理学空间Friim0g q

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要理解“逻辑理论家”是如何产生的,在我们开始之前必须在几个领域——包括心理学、逻辑学和经济学——中随便走走,考察一下在我们创立理论前它们对世界的看法。这些世界观既构成我们自己的观点,又设置了种种约束和假设。为了前进我们不得不对它们作修正。

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W!m)h;^S6g01945年前的认知心理学

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5f6t-LK \0在大西洋北岸的美国,从威廉·詹姆斯那个时代开始几乎一直到第二次世界大战为止,对人类思维的研究存在一个巨大的断层。美国心理学被行为科学主义、刺激—反应的联系(SR)、无意义音节和白鼠统治着。认知过程——耳朵在收到刺激到做出反应之间进行着什么——几乎没有提及。心智这个词留给了哲学家们,令人尊敬的心理学家是不讲这个词的。心理学空间{F$a$}K

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我在《管理行为》一书的脚注中指出了威廉·詹姆斯和爱德华·C·托尔曼是我关于美国心理学家的消息的主要来源。托尔曼远非最有影响的行为科学家(除了那从欧洲移居来的格式塔心理学家以外)。在他的主要著作《动物和人的有目的行为》(Tolman 1932)中,他把人类(和白鼠)作为寻求目的(因而是作决策的)的生物来处理,他(它)们的行为被环境所塑造。虽然托尔曼深受尊敬,但还是处在美国主流心理学的边缘。

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e"g7W x tf(ue0在欧洲,心理学家心存较少偏见,而且愿意使用词汇组成的资料,对复杂行为更加注意。英国心理学家弗雷德里克·巴特利特在《记忆》(Bartlett1932)一书中考察了信息如何在“头脑中”表现以及通过存贮和提取过程又是如何被修正的。德国的符茨堡学派以及奥托·塞尔兹和他的追随者们,同样关注复杂的思维过程以及思维所运用的信息在头脑里的组织和存贮的方法。心理学空间5S4CD#vS

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格式塔心理学家马克斯·沃特海默和卡尔·邓克尔推进了这种观点。一直到第二次世界大战之后,美国几乎才刚知道这些。同样地,一些美国的教学心理学家(我则通过哈罗德·格茨科夫)在战前就很熟悉皮亚杰关于儿童思维发展的工作;但是美国实验心理学家对此几乎一无所知。

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除了托尔曼,战前美国心理学中另一个背离行为科学主义的观点:生理心理学的“标准”观点,由埃德温·G·博林在《意识的物理维度》一书的序言中加以阐明:

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8P-dE ZL ixd0心理学中简单的基本事实是一个因变量与一个自变量之间的相互关系。恩斯特·马赫提出了这一点,B·F·斯金纳大约在写这本书时接受了这个观点。他创造了“虚空有机体”概念(这是我的措词,不是他的),一个在刺激和反应之间的相互关联的系统,在刺激和反应之间没有任何东西(没有“概念的神经系统”——这是他的措辞,不是我的):本书没有遵循斯金纳的概念……而是要论证这些相互关系是科学发现的初级阶段,它们需要充实——因为探索的头脑不喜欢有距离的、残留着“不能解释”的不连续的行动。 因此我的书着手去评价1932年可以获得的神经学方面的大量填充物——有多少事实可以立刻用来填补心理生理学的真空啊。(Boring  1933,pp.vi-vii)

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博林的最后一句话把他的心理生理学观点(卡尔·拉什利也是一个代表)与行为科学主义和我们自己的处理途径区分开来。他假定:(l)“虚空有机体”要被解释机制所充实——这是除了像斯金纳那样彻头彻尾的行为科学家以外所有的心理学家都接受的一定假设;(2)解释机制是应该神经病学的。心理学空间 {8l^5UlY wr

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阿伦·克利夫和我并不与他一样具有第二个假定——不是因为原则上反对还原论,而是因为我们相信复杂行为只能不间断而不是一步步被还原为神经过程。物理学、化学、生物化学和分子生物学原则上承认最复杂的事件能还原为量子物理学定律,但它们分许多阶段进行还原,在总体的生物学现象和基本粒子的亚微观活动之间插入四或五层次的理论。与此相类似,在心理学中定位于复杂思维与神经原之间的符号层次的理论是很重要的。

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w4CB,{w}0几乎所有不是行为科学家的美国心理学家都同意博林,而反对我们,这些人把心理学解释认同为神经生理学。这种混淆,在战后阶段唐纳德·赫布那本有影响的《行为的组织》书中继续着,而且现在的一部分认知心理学家仍继承着这种混淆,这部分人采纳平行的连结网络(“神经网络”)来模拟人类心智。

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既然认知的信息处理的种种理论代表着在行为(上层)和神经学(下层)之间的特定的解释层次,它们与承认这种结构的理论共鸣最强烈。我们这项工作的先驱者——主要是格式塔学派的塞尔兹及其盟友,会不会乐于被标榜为“信息处理心理学家”?他们会不会同意我们运用他们那些(在我们看来是模糊的)概念呢?不管他们同意不同意,我们都得感激他们。心理学空间5Kh"\4a3rf}E

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形式逻辑的影响心理学空间f0J]3U+F4f_9n

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为建立成功的科学理论,我们必须有一种语言能表达我们所知道的东西。很久以来,认知心理学缺乏一种清晰有效的语言。20世纪之交,由吉塞珀·皮诺、戈特洛勃·弗莱格、艾尔弗雷德·诺思·怀特海和伯特兰德·罗素所导致的形式逻辑的进展提供了这种语言。

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形式逻辑同心理学的关系常被误解。现在逻辑学家和心理学家都同意逻辑不能与人类思维混为一谈①。对逻辑学家来说,推理的有效性具有客观的形式的标准,它们只能存在于柏拉图的理念天国,而不存在于人的头脑中。对心理学家来说,人类思维往往不是严密的或正确的,并不遵循步进式演绎推理过程的——简单地说,通常是不符合“逻辑的”。心理学空间(d oa1M9X\O!l

H&v/@ a2{9A0那么,形式逻辑怎么能帮助心理学开始朝新方向发展呢?例如,它证明操作符号是和在木工车间锯松木板一样具体;符号可以被复制、比较、重排、组块,就像木板可以被锯开、刨平、测量和粘牢一样的明确。符号是思维的材料,但符号是物质的样式。心—身问题的提出是因为“观念”——思维的材料——与大脑可触知的生物物质之间有明显的根本的不同。形式逻辑——它把符号看作物质图案(例如,纸上的墨水图案)——表明这些观念,(至少有些观念)可以用符号来代表,而且这些符号还可以通过精确规定的程序进行意味深长的改动。

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甚至符号操作和思维间相似性的比喻的运用也解放了我的思维概念。我深受鲁道夫·卡尔纳普在芝加哥大学的讲演和他的著作的影响,学习怀特海以及罗素的《数学原理》对我的影响也很深,我很早就明确地利用这个比喻作为我考虑管理决策的框架:“任何理性的决策都可以看作是从某些前提出发得到的结论……因此,如果能对他详细的说明作为决策基础的价值和事实前提的话,就可以控制一个明事理的人的行为了。”(Simon1944,p.19)

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在心理学中利用这一新观念,要求扩大符号操作以包含比演绎逻辑多得多的东西。符号可用于日常思维、隐喻思维、甚至“非逻辑”思维。这一至关重要的通则大约在第二次世界大战时开始出现,虽然它为了完美而以现代计算机的面目问世。心理学空间W:Q s\tZ I,|E

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与逻辑学的发展相似,经济学与统计决策理论紧密地联合在一起,创立了新的“经济人的”决策形式理论。虽然经济人显然太理智而不适合于人类,这个概念引起经济学注意去明确地关心行动的推理。但经济学家只关心逻辑的演绎和正确的推理,这多少耽搁了人们对经济学和心理学的共同兴趣的认识。心理学空间YmPH9X&[e V

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逻辑学家在努力去严格而客观地掌握符号——作为对象——时逐渐明确了他们的操作,1936年英国逻辑学家阿兰·图灵把现在所知的处理机称为图灵机时,他通过演示机器如何操作符号而完成了向形式化迈进的第一步。我后来才知道图灵的工作,但我从克劳德·香农的硕士论文(Shannon 1938)中发现了相同的观念,香农的论文表明如何用开关电路去完成布尔代数的逻辑推理。

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这时人们终于越来越相信数学像它可以用于物理学一样也可以用于生物学、心理学和社会学。阿尔弗雷德,洛特卡的《物理生物学原理》(lotka 1924)体现这种观点,预示了控制论的一些核心概念。我以前的教师尼古拉·拉什夫斯基是这一领域的另一位先驱。虽然战前心理学领域中很少运用数学,但有一些心理学家(包括克拉克·L·赫尔)已开始对其潜力产生强烈的兴趣。

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战后机器智能研究的开始

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nxvC1cJ9E pS0第二次世界大战结束时,上面谈到的这一发展在“控制论”的旗号下受到公众的注意。控制论这个术语是诺伯特·维纳用来包容像信息论、反馈系统(伺服机构理论、控制理论)和电子计算机(Wiener 1948)这样一些要素的。在其他国家,尤其是“铁幕”后的国家,控制论这一术语用得更广,它还包括博弈论、数学经济学、统计决策理论、管理科学和运筹学。维纳在《控制论》第一章里描述了这些发展的历史。计算机作为一种使用符号的机器在控制论早期发展中起的作用较小;控制论的主要基础是反馈和信息论,而计算机只是最大的“机械装置”。

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第二次世界大战确实没有推动控制论的发展,事实上它好像有点耽搁了它的发展。早期控制论发展与形式逻辑的联系,正如我提到的那样,在香农的硕士论文以及在沃尔特·皮茨和沃伦,麦克洛克一篇非常类似的论文(1943年)中就已经很明显了。后一论文提出了神经网络的布尔分析。另外还有一篇是阿图罗·罗森布鲁斯、诺伯特·维纳和朱利安·比奇洛1943年写的文章,它提供了有关行为、目的和目的论的控制论说明。在这些发展中,大多数杰出人物早期都潜心钻研现代符号逻辑。维纳是罗素在剑桥的学生;冯·诺伊曼20年代到30年代的许多工作都是逻辑学方面的;香农、皮茨和麦克洛克对逻辑的运用已在前面提到过。心理学空间NN H^B

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太超前于时代精神的研究工作容易被忽视,而符合当时时代精神的研究工作会立刻被承认。冯·诺伊曼20年代对博弈论的贡献在1945年前很少有人知道;同样,只有少数生物学家读过洛特卡的文章;只有少数逻辑学家了解逻辑学的迅速进展和库尔特·哥德尔、阿兰·图灵、阿朗索·丘奇和埃米耳·波斯特深奥的发现。所有这些在战后的几年里都发生了变化。

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我听卡尔纳普、拉什夫斯基和舒尔茨的讲演的经历记录了这些观念的激烈变化。我通过这些教师,而不是直接从丘奇或图灵那里获悉洛特卡、哥德尔以及统计决策论的最新发展。我发现有少数教师和同学也对时代精神有这种朦胧的认识。我的学位论文反映了1940-1942年讲求理智的时代风气。

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那时的“无形学院”和现在一样有效地运行。关于新贡献的消息通过分散的期刊和书籍迅速传播。这些文章大多数在发表前或发表后不久就引起我的注意。同样地,我学位论文中的决策方法也很快为经济学和运筹学领域所知。

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0GbFz&BCk"p0生物学和行为科学并没长久远离控制论。控制论的反馈思想不久就被利用,尤其被生理学有关方面所利用。在英国,人们对反馈思想最感兴趣(Ashby 1952;Walter1953)。几乎刚提议把计算机比喻为人脑,马上就有人警告不要太在字面上去分析大脑的神经组织和计算机的线路(Von Neumann 1958)之间的类比。图灵是最早在不同层次(符号处理的抽象层次)上认识到这个更有效果的类比的人。

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反馈概念对心理学有相当大的、但相对来说非特定的影响,但香农-韦弗的信息论对心理学的影响则是清楚明确的(MiLler and Frick1949),W.E.希克提议并检验了反应时间和反应中所包含的信息量之间的关系,而其他人则试图测量人的感觉神经和运动神经通路的信息容量。信息论对心理学的适用性,其局限性逐渐清楚了,而到60年代初信息论已经仅仅成为变量分析的专门工具。心理学空间#u7d8Q7rC,_/mi

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战争刚结束的那几年,欧洲关于思维过程的研究工作刚开始通过翻译和科学家的移民传到美国。邓克尔的《论问题解决》和沃特海默的《创造性思维》的译文1945年问世;G.汉弗莱在《思维》(1951年)一书中首次用英语对奥托。塞尔茨的研究和理论进行广泛的讨论。卡托那的《组织化与记忆》以及梅尔的许多关于“问题解决”的论文虽然1940年就出现了,但战争结束以前几乎没人注意。心理学空间H8o Lx{F`

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信息论、统计决策理论和博弈论激起人们对概念形成重新发生兴趣,并提出一些新的研究方法和理论观念。卡尔·豪夫兰的《概念学习的一种通讯分析》发表于1952年。而在关键的1956年,乔治,米勒的《神奇的数字7》提出了短时记忆容量有限的理论,布鲁纳、古德诺和奥斯汀的《思维研究》一书导致了将有关博弈论的策略思想用于概念形成的研究。

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q:jusFv0第二次世界大战中对人的技能和行为的研究(“人的因素”研究)大大增加。因为这些工作多数与复杂的人-机系统中的人类成员——飞行员、炮手、雷达工作人员——有关系,研究者可以观察人类信息处理与伺服机构及计算机的行为之间的类比。唐纳德·布罗德本特的《人类注意和直接记忆的机器模型》(Broadbent 1954)表明在这条探索路线上主要强调的是,对人的因素和概念形成的研究也为心理学和新出现的计算机科学领域之间架起了桥梁,同时还提供了一条重要道路,沿着这条道路计算机科学领域中的一些思想开始在心理学中合法化。

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齐利格·哈里斯的《结构语言学方法》(Harris1951)对语言中形式化的长期关注是一个新的推动。诺曼·乔姆斯基的工作刚开始,它在很大程度上使语言学的首要任务从对结构的研究转到对过程的关注上(即生成语法)(Chomsky 1955)。我不知道在多大程度上语言学的这些发展起源于我所说的时代精神。与逻辑的某些关联是清楚的(例如,Chomsky 1956),但语言的机器翻译的早期努力却脱离了语言学的主流(见洛克和布思1955年写的历史)。心理学空间pQ%Th)f

y B7SZ+s&uRf0数字计算机的出现

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a ~U7jGGg)y0战后初期数字计算机迅速发展。逻辑学家懂得它们是通用机(图灵机),而其他人却把它们基本上看作是用数字而不是用一般符号进行工作的算术机器。心理学空间c @]v"z1~'Ph#?t

? W R%[Q8]0用机械装置(机器人,而不是计算机)来说明心理学理论并实施运作已有悠久的历史,在时间上早于计算机。博林(1946年)在他的论文《心智和机械装置》中对这一历史作了综述。控制论的发展对制造机器人是一个新刺激(Walter 1953;Ashby1952),我1952年初在兰德公司时与此有些接触。心理学空间sS I6TP"Z7w a2j

IT0M-S3L'R3|_T1n0但这些努力与计算机模拟并不相关,后者并不趋向于制造活动的机器动物,而是趋向于编写游戏程序和其他符号活动。1952年编制了第一个跳棋程序(斯特雷奇),鲍登的文章(Bowden 1953)描述了其他游戏程序。图灵(Turing 1950)在非常著名的讨论《计算的机器和智能》中已经以极尖端的形式提出了模拟问题;他还提出一种图灵测试,以证明计算机回答问题的功能和人类回答问题的功能是不可区分的:这样就为人工智能的诞生创造了条件。心理学空间8d`5^a-y

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《37 西蒙 | Herbert A. Simon》
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西蒙 作者:西蒙 / 974次阅读
时间:2017年4月15日
来源: 《我生活的种种模式》
标签: 人工智能
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