智能科學(xué)學(xué)科若干問題的討論

蔡自興

摘 要： 討論我國智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的若干基本問題，包括智能科學(xué)的學(xué)科內(nèi)涵、研究?jī)?nèi)容、學(xué)科體系等，這些討論有助于端正對(duì)智能科學(xué)學(xué)科的認(rèn)識(shí)與定位，促進(jìn)智能科學(xué)學(xué)科的健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智能科學(xué)；人工智能；學(xué)科體系；學(xué)科內(nèi)涵；研究?jī)?nèi)容

0 引 言

2017年1月，筆者有幸應(yīng)邀列席中國人工智能學(xué)會(huì)常務(wù)理事會(huì)議，會(huì)上對(duì)該一級(jí)學(xué)科的申報(bào)與建設(shè)問題發(fā)表了意見。本文就智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的體系結(jié)構(gòu)等問題發(fā)表一孔之見，供大家討論與研究。

首先，建議把這個(gè)一級(jí)學(xué)科的名稱從“智能科學(xué)與技術(shù)”（Intelligence Science and Technology）改為或簡(jiǎn)稱為“智能科學(xué)”（Intelligence Science）。雖然人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、力學(xué)、信息學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)等學(xué)科名字不含“技術(shù)”二字，但眾所周知，它們的學(xué)科內(nèi)涵包括“科學(xué)”與“技術(shù)”，甚至包括“應(yīng)用”。這樣取名不僅不失嚴(yán)謹(jǐn)，而且有助于通用與簡(jiǎn)潔。

1 智能科學(xué)的學(xué)科內(nèi)涵

有一種觀點(diǎn)認(rèn)為：智能科學(xué)（與技術(shù)）的學(xué)科內(nèi)涵是“探索與研究自然智能（特別是人類智能）的機(jī)理，包括認(rèn)知（學(xué)習(xí)）、決策（推理）和人機(jī)合作的基本規(guī)律，在此基礎(chǔ)上研究和制造具有一定智能水平的機(jī)器（包括系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)）為人類服務(wù)”。前者稱為“智能科學(xué)”，后者稱為“智能技術(shù)”，也稱“人工智能”。

上述提法不夠科學(xué)，分類也比較模糊，值得商榷。

人類的自然智能機(jī)理是智能科學(xué)學(xué)科賴以發(fā)展的重要基礎(chǔ)，但不應(yīng)該成為智能科學(xué)學(xué)科研究與探索的主要內(nèi)容。人類的自然智能機(jī)理應(yīng)該由生命科學(xué)，特別是生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、腦科學(xué)等學(xué)科研究。智能科學(xué)學(xué)科以這些自然智能機(jī)理的研究成果為基礎(chǔ)，結(jié)合其他相關(guān)交叉學(xué)科的基本機(jī)理，探索自然智能（特別是人類智能）的模擬機(jī)理、方法與技術(shù)，建立智能機(jī)器與人工智能系統(tǒng)，模仿與擴(kuò)展人類（自然）智能，為人類的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步和生活福利服務(wù)。

智能機(jī)器是一類能夠呈現(xiàn)人類思考問題和創(chuàng)造思想等智能行為的機(jī)器。人工智能是一種人造智能，是人類通過智能機(jī)器（智能計(jì)算機(jī)）創(chuàng)造出來的智能，是一門研究、設(shè)計(jì)與應(yīng)用智能機(jī)器的學(xué)科。智能科學(xué)研究的人類智能行為涉及學(xué)習(xí)、感知、思考、理解、識(shí)別、判斷、推理、證明、通信、設(shè)計(jì)、規(guī)劃、動(dòng)作、問題求解等活動(dòng)。

智能科學(xué)的內(nèi)涵應(yīng)該包括智能科學(xué)的基礎(chǔ)理論、方法（技術(shù)）和應(yīng)用。把智能科學(xué)劃分為“智能科學(xué)”和“智能技術(shù)”的一些具體提法值得質(zhì)疑。例如，把“探索與研究自然智能機(jī)理，包括認(rèn)知（學(xué)習(xí)）、決策（推理）和人機(jī)合作的基本規(guī)律”稱為“智能科學(xué)”，而把“在此基礎(chǔ)上研究和制造具有一定智能水平的機(jī)器（包括系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)）為人類服務(wù)”稱為“智能技術(shù)”，也稱“人工智能”，這種論述是不夠科學(xué)、經(jīng)不起推敲的。特別是把“智能技術(shù)”也稱為“人工智能”，更是不恰當(dāng)?shù)摹?/p>

2 智能科學(xué)學(xué)科研究?jī)?nèi)容

有些行內(nèi)專家認(rèn)為，按照學(xué)科的內(nèi)涵與屬性，智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科作為一級(jí)學(xué)科，主要學(xué)科方向有：①智能科學(xué)與技術(shù)的基礎(chǔ)理論研究，包括感知機(jī)理、認(rèn)知機(jī)理、綜合決策機(jī)理、機(jī)器學(xué)習(xí)、情感計(jì)算、信息-知識(shí)-智能轉(zhuǎn)換等；②智能科學(xué)與技術(shù)的基本技術(shù)研究，包括感知技術(shù)、知識(shí)生成、知識(shí)處理、自然計(jì)算、信息轉(zhuǎn)換、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等；③智能科學(xué)技術(shù)系統(tǒng)與應(yīng)用研究，包括自然語言處理與理解、多媒體識(shí)別與處理、智能機(jī)器人、群體智能、社會(huì)計(jì)算、智能互聯(lián)網(wǎng)、智能人機(jī)合作等。

上述研究?jī)?nèi)容的劃分也缺乏科學(xué)性。例如，把機(jī)器學(xué)習(xí)、綜合決策歸屬于基礎(chǔ)理論研究，知識(shí)生成、知識(shí)處理歸屬于基本技術(shù)研究，自然語言處理與理解、智能機(jī)器人歸屬于應(yīng)用研究，都是很不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹Ｖ劣谛畔?知識(shí)-智能轉(zhuǎn)換、信息轉(zhuǎn)換等內(nèi)容是否應(yīng)屬于智能科學(xué)的核心研究范疇，或應(yīng)屬于信息科學(xué)或信息論的主要研究范疇，也還沒有取得共識(shí)。

“自然智能”不應(yīng)該成為智能科學(xué)學(xué)科的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。現(xiàn)有人工智能的各種知識(shí)表示與推理方法、各種計(jì)算智能機(jī)理和認(rèn)知的基本原理，應(yīng)該成為智能科學(xué)學(xué)科的主要理論基礎(chǔ)。認(rèn)知理論與技術(shù)、類腦計(jì)算與深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該歸入智能科學(xué)的理論基礎(chǔ)，而不是技術(shù)本體。智能機(jī)器人系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)+智能應(yīng)用、智能大數(shù)據(jù)挖掘都應(yīng)該歸入“應(yīng)用”內(nèi)容。機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、自然語言處理（語音識(shí)別）、知識(shí)工程、機(jī)器人學(xué)、智能控制、智能網(wǎng)絡(luò)、智能決策等應(yīng)屬于智能科學(xué)學(xué)科的主要技術(shù)。

3 智能科學(xué)的學(xué)科體系

智能科學(xué)的學(xué)科體系由科學(xué)基礎(chǔ)（Science）、技術(shù)方法（Technology）和應(yīng)用領(lǐng)域（Application）3部分構(gòu)成。早在2002年4月，中國自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)展戰(zhàn)略高層學(xué)術(shù)研討會(huì)的大會(huì)報(bào)告《智能科學(xué)發(fā)展的若干問題》[1]和2003 IEEE International Conference on Robotics， Intelligent Systems and Signal Processing的大會(huì)特邀報(bào)告[2]，就提出一種智能科學(xué)的學(xué)科體系結(jié)構(gòu)，具體內(nèi)容見圖1。

由圖1可見，智能科學(xué)具有明顯的高度跨學(xué)科交叉特性，融合了相關(guān)學(xué)科的長(zhǎng)處，能夠創(chuàng)造出更具生命力的新學(xué)科。智能科學(xué)比人工智能、智能控制、智能機(jī)器人等具有更復(fù)雜的跨學(xué)科交叉特性，是迄今為止最復(fù)雜的一門交叉學(xué)科。

智能科學(xué)的學(xué)科基礎(chǔ)包括人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制論、信息學(xué)、系統(tǒng)論、認(rèn)知科學(xué)、仿生學(xué)等以及它們的交叉，其中，人工智能是智能科學(xué)學(xué)科基礎(chǔ)的核心。應(yīng)該理直氣壯地提出：人工智能是智能科學(xué)的核心基礎(chǔ)，或者說，智能科學(xué)是在人工智能的基礎(chǔ)上，結(jié)合其他相關(guān)學(xué)科的研究成果建立起來的。在探討與論證智能科學(xué)學(xué)科時(shí)，一定要牢固樹立人工智能的“核心”意識(shí)與地位，切不可采取回避的態(tài)度與做法。離開人工智能核心的智能科學(xué)，只能是無水之源、無根之木。

除了人工智能的學(xué)科核心地位外，計(jì)算機(jī)科學(xué)和控制論（Cybernetics）對(duì)構(gòu)成智能科學(xué)具有特別重要的作用。計(jì)算機(jī)是一種智能機(jī)器，計(jì)算機(jī)科學(xué)就是研究智能機(jī)器的科學(xué)。智能科學(xué)學(xué)科也離不開智能機(jī)器，離不開計(jì)算機(jī)科學(xué)。控制論的中心內(nèi)容是控制（Control）和通信（Communication），其關(guān)鍵機(jī)制是反饋（Feedback）。智能科學(xué)也離不開廣義的控制、通信和反饋。

信息學(xué)和系統(tǒng)學(xué)也是構(gòu)成智能科學(xué)學(xué)科的不可或缺的成員，但它們的作用比較一般。系統(tǒng)論（Systematics）、信息論（Informatics）和控制論（Cybernetics）作為現(xiàn)代科學(xué)前沿突出的學(xué)科群，往往是互相作用和互相靠攏的。信息論或信息科學(xué)的作用似乎無處不在，但其作用因?qū)ο蟛煌悺２荒苓^分強(qiáng)調(diào)信息科學(xué)與智能科學(xué)的關(guān)系，更不能論定“智能科學(xué)技術(shù)是信息科學(xué)的核心、前沿與制高點(diǎn)”。

至于把認(rèn)知科學(xué)與仿生學(xué)列為智能科學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)之一，是因?yàn)橹悄芸茖W(xué)要模仿生物特別是人類的認(rèn)知過程，需要這兩門學(xué)科提供認(rèn)知機(jī)制的成果。

智能科學(xué)的主要技術(shù)涉及機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、人工生命、語音識(shí)別、自然語言處理、知識(shí)工程、 機(jī)器人學(xué)、智能控制、智能決策、智能網(wǎng)絡(luò)、人機(jī)界面、智能規(guī)劃、傳感信息融合、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)、自動(dòng)定理證明等。這些技術(shù)以人工智能和計(jì)算機(jī)科學(xué)等基礎(chǔ)理論與方法為指導(dǎo)，已發(fā)展成為智能科學(xué)的子學(xué)科。其中，模式識(shí)別、計(jì)算智能等甚至已發(fā)展成獨(dú)立的一級(jí)學(xué)科。

智能科學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，包含智能制造、智能交通、智慧農(nóng)業(yè)、智能醫(yī)療、智慧城市、智能駕駛、智能教育、智能玩具、智能物流、智能安保、智能家居、智能監(jiān)控、智能調(diào)度、智能管理、智能電網(wǎng)、智能檢索、智能建筑、智能自動(dòng)化、智能數(shù)據(jù)分析等。

圖2的學(xué)科體系圖與圖1是一致的，2006年曾公開發(fā)表于《人工智能其在決策系統(tǒng)中的應(yīng)用》專著上[3]。現(xiàn)在看來，可以暫不考慮某些學(xué)科與智能科學(xué)的關(guān)系，而首先研究與智能科學(xué)關(guān)系密切的相關(guān)學(xué)科。

圖3給出2016年10月美國白宮發(fā)布的《國家人工智能研究與發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃》中人工智能研發(fā)規(guī)劃體系圖，可供研究我國人工智能/智能科學(xué)技術(shù)研發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃時(shí)借鑒[4]。

4 結(jié) 語

結(jié)合30多年來從事智能科學(xué)研究、教育與教學(xué)的實(shí)踐以及2011年對(duì)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略思考[5]，為了保證智能科學(xué)學(xué)科的健康與可持續(xù)發(fā)展，對(duì)智能科學(xué)學(xué)科的科學(xué)內(nèi)涵、研究?jī)?nèi)容和體系等問題無保留地發(fā)表了自己的意見，供行內(nèi)討論參考，歡迎批評(píng)指正。希望這些意見能夠?yàn)橹悄芸茖W(xué)一級(jí)學(xué)科的建設(shè)與發(fā)展提供正能量，做出微貢獻(xiàn)。endprint