智能化涉及到几个关键的理论和方法,我来整理一下它们之间的关系。
大约80年前,维纳思考了一个问题:动物和机器有什么区别?
在他看来,机器只能按照预定的步骤机械地执行,而动物却能根据外部的变化采取行动。要做到这一点,需要把信息领域的感知、决策和物理领域的执行过程结合在一起。过去,只有人和动物才具有感知和处理信息的能力,而传统的机器却没有。所以,只能通过人来操纵机器。弱电技术发明之后,机器具有了获取和处理信息的能力。弱电还可以控制强电,驱动物理设备的执行。于是,控制论产生了。
控制论也被称为人工智能的三大学派之一。
计算机的产生,让人类找到了一般性的实现方法。如果计算机知道系统的输入输出关系(也就是模型),决策过程就是一个逆向求解的过程:根据决策的目标,反求出决策的手段。这个办法是具备一般性的。首先是模型的一般性:因为“数学是宇宙的语言”,可以描述一切自然规律。而计算机可以完成各种数学计算并为对象建立数字模型。其次是求解方法的一般性:有了模型就可以进行仿真计算,从而找到相对理想的解。
所以,计算机为一般性的机器决策奠定了基础。
但是,在过去的几十年里,计算机的优势并没有发挥出来。原因是计算机和网络的性能有限。例如,30年多年前工厂采用的计算机,连热传导方程都难以实时、准确计算。信息通信技术的发展,让这个问题得到了解决,从而让计算机的优势得以发挥。我们现在搞智能化的机会,主要来自于这个方面。
人工智能还有两个学派,即符号学派和连接学派。
这两个学派的立足点是那些传统的计算机算法难以解决的问题。例如,传统算法难以解决NP完备性问题、难以解决知识学习的问题。这两个学派经历了接近80年的发展,最近10多年终于取得了突破性的进展,即深度学习技术的产生。通俗地说,人工智能的这两个学派是给传统计算机算法“补漏”的。
回首过去,就会发现:类似深度学习的想法很早之前就有(我本人在90年代初就想过)。但当时的技术条件并不具备。深度学习的条件,在很大程度上与数据有关,否则学习的结果并不可靠。而大数据技术的产生、条件的具备,也是计算机和信息通信技术发展的结果。
最后总结一下:
维纳思考的是人(动物)和机器的区别,并指出了解决问题的方向。理论上讲,有了计算机就有了一般性的解决方案。但这个方案实施时,受计算机性能和通信技术的严重制约。信息通信技术的发展,让制约条件逐步取消,将我们带入了智能时代。但是,在处理某些问题时,传统的算法并不能令人满意,人工智能就是解决这个问题的技术方法。人工智能方法的进步,同样受益于信息通信技术的发展。
计算机代替人类是一个漫长的阶段。这里有技术问题上的困难,更有经济上的困难。我们现在推进智能制造,关键是找到那些技术和经济可行性好的办法和场景。