1.2 人工智能发展历史

科学家已经制造出了汽车、火车、飞机、收音机这样无数的技术系统，它们模仿并拓展了人类身体器官的功能。但是，技术系统能不能模仿人类大脑的功能呢？到目前为止，也仅仅知道人类大脑是由数十亿个神经细胞组成的器官（见图1-4），我们对它还知之甚少，模仿它或许是天下最困难的事情了。

1.2.1 大师与通用机器

艾伦·麦席森·图灵（Alan Mathison Turing，1912年6月23日-1954年6月7日，见图1-5），出生于英国伦敦帕丁顿，毕业于普林斯顿大学，是英国数学家、逻辑学家，被誉为“计算机科学之父”“人工智能之父”，他是计算机逻辑的奠基者。1950年，图灵在其论文《计算机器与智能》中提出了著名的“图灵机”和“图灵测试”等重要概念。

图灵测试的内容是，如果计算机能在5分钟内回答由人类测试者提出的一系列问题，且被超过30%的测试者误认为是人类所答，则计算机通过测试。图灵思想为现代计算机的逻辑工作方式奠定了基础。为了纪念图灵对计算机科学的巨大贡献，1966年，由美国计算机协会（ACM）设立一年一度的“图灵奖”，以表彰在计算机科学中做出突出贡献的人。图灵奖被喻为“计算机界的诺贝尔奖”。

约翰·冯·诺依曼（John von Neumann，1903年12月28日-1957年2月8日，见图1-6），出生于匈牙利，毕业于苏黎世联邦工业大学，数学家，现代计算机、博弈论、核武器和生化武器等领域内的科学全才，被后人称为“现代计算机之父”和“博弈论之父”。他在泛函分析、遍历理论、几何学、拓扑学和数值分析等众多数学领域及计算机学、量子力学和经济学中都有重大成就，也为第一颗原子弹和第一台电子计算机的研制做出了巨大贡献。

电子计算机俗称电脑，简称计算机，是一种通用的信息处理机器，它能执行可以充分详细描述的任何过程。用于描述解决特定问题的步骤序列称为算法，算法可以变成软件（程序），确定硬件（物理机）能做什么和做了什么。创建软件的过程称为编程。

几乎每个人都用过计算机，人们玩计算机游戏，或用计算机写文章、在线购物、听音乐或通过社交媒体与朋友联系。计算机被用于预测天气、设计飞机、制作电影、经营企业、完成金融交易和控制生产等。

世界上第一台通用电子数字计算机ENIAC（见图1-7）诞生于1946年，中国的第一台电子计算机诞生于1958年。在2019年6月17日公布的全球超算500强榜单中，中国以拥有219台超级计算机，继续蝉联全球拥有超算数量最多的国家。

但是，计算机到底是什么机器？一个计算设备怎么能执行这么多不同的任务呢？现代计算机可以被定义为“在可改变的程序的控制下，存储和操纵信息的机器”。该定义有两个关键要素：

第一，计算机是用于操纵信息的设备。这意味着可以将信息存入计算机，计算机将信息转换为新的、有用的形式，然后显示或以其他方式输出信息。

第二，计算机在可改变的程序的控制下运行。计算机不是唯一能操纵信息的机器。当用简单的计算器来运算一组数字时，就是在输入信息（数字），处理信息（如计算连续的总和），然后输出信息（如显示）。一个简单的例子是油泵，给油箱加油时，油泵利用某些输入：当前每升汽油的价格和来自传感器的信号，读取汽油流入汽车油箱的速率。油泵将这个输入转换为加了多少汽油和应付多少钱的信息。但是，计算器或油泵并不是完整的计算机，尽管这些设备实际上可能包含有嵌入式计算机，与计算机不同，它们被构建为执行单个特定任务的设备。

1.2.2 人工智能学科的诞生

人工智能甚至可以追溯到古埃及。电子计算机的出现使信息存储和处理的各个方面都发生了革命，计算机理论的发展产生了计算机科学并最终促进了人工智能的出现。计算机这个用电子方式处理数据的发明，为人工智能的可能实现提供了一种媒介。

虽然计算机为人工智能提供了必要的技术基础，但人们直到20世纪50年代早期才注意到人类智能与机器之间的联系。诺伯特·维纳是最早研究反馈理论的美国人之一，一个大家熟悉的反馈控制的例子是自动调温器，它将收集到的房间温度与人们希望的温度比较并做出反应，将加热器开大或关小，从而控制环境温度。这项对反馈回路的研究的重要性在于：维纳从理论上指出，所有的智能活动都是反馈机制的结果，而反馈机制是有可能用机器模拟的。这项发现对早期人工智能的发展影响很大。

电子计算机的出现，使技术上最终可以创造出机器智能，人类开始真正有了一个可以模拟人类思维的工具，在以后的岁月中，无数科学家为这个目标努力着。如今，全世界几乎所有大学的计算机系都有人在研究这门学科，各个专业的学生也都开始学习这样一门课程，在大家不懈的努力下，计算机也似乎变得十分聪明了。

1956年夏季，以麦卡赛、明斯基、罗切斯特和申农等为首的一批有远见卓识的年轻科学家在达特茅斯会议上，共同研究和探讨用机器模拟智能的一系列有关问题，首次提出了“人工智能（AI）”这一术语，它标志着“人工智能”这门新兴学科的正式诞生。

1997年5月，IBM公司研制的深蓝计算机战胜了国际象棋大师卡斯帕罗夫，这是人工智能技术的一次完美表现（见图1-8）。

我国政府以及社会各界都高度重视人工智能学科的发展。2017年12月，人工智能入选“2017年度中国媒体十大流行语”。2019年6月17日，国家新一代人工智能治理专业委员会发布《新一代人工智能治理原则——发展负责任的人工智能》，提出了人工智能治理的框架和行动指南。这是中国促进新一代人工智能健康发展，加强人工智能法律、伦理、社会问题研究，积极推动人工智能全球治理的一项重要成果。

1.2.3 人工智能的发展历程

人工智能60余年的发展历程还是颇具周折的，大致可以划分为以下6个阶段（见图1-9）。

一是起步发展期：1956年～20世纪60年代初。人工智能概念在首次被提出后，相继取得了一批令人瞩目的研究成果，如机器定理证明、跳棋程序、LISP表处理语言等，掀起了人工智能发展的第一个高潮。

二是反思发展期：20世纪60～70年代初。人工智能发展初期的突破性进展大大提升了人们对人工智能的期望，人们开始尝试更具挑战性的任务，并提出了一些不切实际的研发目标。然而，接二连三的失败和预期目标的落空（例如无法用机器证明两个连续函数之和还是连续函数、机器翻译闹出笑话等），使人工智能的发展走入了低谷。

三是应用发展期：20世纪70年代初～80年代中。20世纪70年代出现的专家系统模拟人类专家的知识和经验解决特定领域的问题，实现了人工智能从理论研究走向实际应用、从一般推理策略探讨转向运用专门知识的重大突破。专家系统在医疗、化学、地质等领域取得成功，推动人工智能走入了应用发展的新高潮。

四是低迷发展期：20世纪80年代中～90年代中。随着人工智能的应用规模不断扩大，专家系统存在的应用领域狭窄、缺乏常识性知识、知识获取困难、推理方法单一、缺乏分布式功能、难以与现有数据库兼容等问题逐渐暴露出来。

五是稳步发展期：20世纪90年代中～2010年。由于网络技术特别是因特网技术的发展，信息与数据的汇聚不断加速，因特网应用的不断普及加速了人工智能的创新研究，促使人工智能技术进一步走向实用化。1997年IBM深蓝超级计算机战胜了国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫，2008年IBM提出“智慧地球”的概念，这些都是这一时期的标志性事件。

六是蓬勃发展期：2011年至今。随着因特网、云计算、物联网、大数据等信息技术的发展，泛在感知数据和图形处理器（Graphics Processing Unit，GPU）等计算平台推动以深度神经网络为代表的人工智能技术飞速发展，大幅跨越科学与应用之间的“技术鸿沟”，图像分类、语音识别、知识问答、人机对弈、无人驾驶等具有广阔应用前景的人工智能技术突破了从“不能用、不好用”到“可以用”的技术瓶颈，人工智能发展进入爆发式增长的新高潮。

1.2.4 人工智能的社会必然性

人工智能技术的发展反映了生产力发展的要求，它的产生有其必要性。

（1）人工智能是工具进化的结果。与以前的劳动工具相比，人工智能的进步之一是它可以对大脑进行模拟。人工智能技术超越以往的技术，推动了生产力的发展。人工智能比以前的工具吸收了更多的肢体功能，它高度模仿人类技能，拟人性强，具有拟人装置的特征。

（2）人工智能响应生产力发展要求。人工智能的传播产生了许多新行业，它们的发展速度和模式超越了以前。在生产过程中应用的任何重大科学与技术创新都需要发展生产工具、设施、工人和生产管理方法，从而进一步提高生产力、扩大能力和提高人类在改变客观世界中的效率。人工智能作为一种辅助器具，协助人类重建客观世界，以最大限度地提高效率，符合生产力发展的要求。人工智能的快速发展，解放了人类的智能、身体能量等，提高了管理和机器生产效率，扩大了工人的实际工作领域，丰富了工人转换对象，从而提高了生产力。

“AlphaGo（阿尔法狗）之父”哈萨比斯（见图1-10）表示：“我提醒诸位，必须正确地使用人工智能。正确的两个原则是：人工智能必须用来造福全人类，而不能用于非法用途；人工智能技术不能仅为少数公司和少数人所使用，必须共享。”