論數理基礎對人工智能學習的影響

摘要：隨著我國科學技術實力增強，人工智能技術作為新興的計算機科學出現在人們的視域中，以互聯網平臺、大數據技術、數據庫為依托的人工智能設備不僅能為人們的生產、生活提供服務支持，還能輔助人們完成工作任務，提高工作效率。現代科學視域下的人工智能技術呈現出數理融合形態，學習人員不但要具備較強的邏輯思維，還要具備物理探究能力，能通過實驗現象發現問題，運用數理知識解決問題。鑒于此，本文就數理基礎對人工智能技術學習的影響展開探討，并提出具體的研究思路，以供廣大讀者借鑒

關鍵詞：數理基礎；人工智能；學習；問題研究

一、“數理基礎”的概念及定義

探討“數理基礎”，首先我們要明確數理基礎的概念和定義。數理基礎是物理學、數學基礎知識的統稱，是描述學習個體數學、物理學知識應用能力的概念。人們習慣性認為：“數理化不分家，數學是物理、化學學習的基礎工具”。在人工智能技術學習中也是同樣的道理。任何理工學科都要以數學為基礎，運用數學符號、公式、定理、語言進行描述。從交叉學科領域來看，人工智能技術中的深度學習、智能編程、線性規劃、算法優化等內容都需要用數學公式進行運算，而虛擬存儲、神經網絡分布、架構優化就要通過計算機模擬實驗探究優化方法，需要用到物理學中的實驗探究思維，從實驗模擬角度出發找到計算機語言之間的邏輯聯系，進而優化編程框架。可以說數學、物理知識是人工智能技術實踐運用的理論指導，正是有了數學、物理的邏輯表示方法、探究思維，一些動態模擬實驗才能進行，為人工智能技術發展奠定實驗基礎。

二、人工智能的概念及特征

人工智能技術是計算機科學的重要分支，包括自然語言交互、數據管理、神經網絡分布、可視化視覺傳達等內容。學術界將“人工智能”定義為：“具有人體部分功能或全部功能的智能系統，能夠完成社會生活中大多數勞動”。如，菜鳥網絡智能分揀中心的分揀機器人、百度的無人駕駛汽車、大疆公司的智能無人機、科大訊飛的智能語音輸入法及智能翻譯系統等，這些都屬于人工智能系統。從目前自然科學的分布狀態來看，人工智能技術分為“強人工智能”和“弱人工智能”，強人工智能包括超級計算機、智能優化算法、機器學習等內容，弱人工智能包括家庭計算機、智能手機、可穿戴設備等。這一切與人工智能技術有關的機械設備最本質的特征是基于數學基礎、物理學理論演變形成的信息交互和自動化處理功能，具有濃厚的“數理特色”。

三、數理基礎對人工智能學習的主要影響因素

（一）物理實驗探究思維和思辨意識

物理是理工學知識體系重要的組成內容，包括理論物理、經典物理等內容，是現代科學技術發展的重要理論指導。在基礎物理領域，經典物理體系及光學、電學、電磁學、熱學、力學是組成物理學的組織基礎，其中涉及到光學、電學、電磁學、熱學和經典力學體系的實驗探究思維和思辨意識是學習人工智能技術常用的方法。包括智能編程、數據管理、軟件開發、架構優化與策劃都需要用到實驗探究思維，其中涉及到實踐的理論和知識必須通過計算機模擬實驗、軟件測試、智能集成等方法進行優化，通過找到信息影響因子，去除影響因素來制定解決方案，優化系統。思辨意識是實驗探究思維常用到的研究方法，通過從正、反兩方面對比物體的形式、特征、屬性、原理找尋物體所具有的特性，分析物體特性形成的原因，找到內部的組織規律。人工智能領域中思辨意識的運用是基于計算機系統和中央處理系統數據鏈對接的探究方法，用于判定智能系統的特性和原理。

（二）數學中的符號語言、邏輯架構

數學、物理是理工學科學習的重要工具，人工智能技術屬于交叉性學科領域，是融合計算機科學、軟件工程、智能開發、大數據技術于一體的綜合性學科。其所包含的學科中大多數為理工類學科，而數學、物理作為理工學科的重要基礎工具，在人工智能學習中有著重要作用。首先數學語言、邏輯架構、線性規劃等內容是人工智能算法編寫與測試的重要理論支撐，算法優化必須要以基礎數學語言為依據，通過不斷優化計算機算法的邏輯架構，讓人工智能系統穩定、高效運行。

（三）數學的抽象思維

數學是描述抽象實物變化規律的學科，對幫助人們探究不同抽象物體之間的聯系及內在規律有著重要意義。在人工智能領域，數學抽象思維是學習知識必須用到的方法。從計算機描述對象入手，通過抽象分析、量化對比找到描述對象之間的邏輯關系，用計算機語言表示出來是人工智能領域運用數學邏輯思維探究方法的重要形式。抽象思維是介乎人體理性情感和想象精神之間的學習思維，主要探究實物的本質和規律。人工智能視域下的抽象思維是描述計算機系統、智能硬件關系的學習思維，通過對比、演繹等方法找到不同軟硬件集成單元間的聯系，為系統設計目標的實現提供理論引導。

綜上所述，數理基礎是人工智能技術學習的基礎，是學習者應具備的基本理論知識。只有學習者樹立抽象思維、運用實驗探究方法，從對比、演繹角度出發才能深入了解人工智能知識、技術和學習方法，找到學習規律，讓自身形成完備的技術素養。

參考文獻：

[1]陳立鵬.人工智能引發的科學技術倫理問題[J].文學教育（下）.2012（08）：1-4

[2]人工智能是好是壞？[J].網友世界.2011（14）：2-5

[3]李錦峰，滕福星.從技術倫理視角審視人機聊天[J].自然辯證法研究.2008（09）：11-14

[4]汪堂家.代際倫理的兩個維度[J].中州學刊.2006（03）：74-75

作者簡介：劉志成（2000.04.05）男，籍貫：北京市海淀區，學校：北京航空航天大學實驗學校中學部。