摘录自《人工智能原理及其应用》
由于智能问题的复杂性,具有不同的学科背景或不同的研究应用领域的学者,在从不同的角度、用不同的方法、沿着不同的途径对人工智能本质进行探索的过程中,逐渐形成了符号主义、联结主义和行为主义三大学派。目前,这三大学派正在由早期的激烈争论和分立研究逐步走向取长补短和综合研究。
符号主义
智能的基础是知识,其核心是符号主义(symbolicism),又称逻辑主义( logicism)、心理学派(psychlogism) 或计算机学派(computerism) ,是基于物理符号系统假设和有限合理性原理的人工智能学派。符号主义认为人工智能起源于数理逻辑,人 类认知(智能)的基本元素是符号( symbol),认知过程是符号表示上的一种运算。
符号主义的代表性成果是1957年纽厄尔和西蒙等人研制的称为逻辑理论机的数学定理证明程序LT。LT的成功说明了可以用计算机来研究人的思维过程,模拟人的智能活动。符号主义诞生的标志是1956年夏季的那次历史性聚会,是符号主义者最先正式采用了人工智能这个术语。50多年来,符号主义走过了一条“启发式算法-专家系 统—知识工程”的发展道路。并一直在人工智能中处于主导地位,即使在其他学派出现之后,它也仍然是人工智能的主流派。符号主义学派的主要代表性人物有纽厄尔、肖、西蒙和尼尔森(Nilsson)等。
从理论上,符号主义认为:认知的基元是符号;认知过程就是符号运算过程;智能行为的充要条件是物理符号系统,人脑、计算机都是物理符号系统;智能的基础是知识,其核心是知识表示和知识推理;知识可用符号表示,也可用符号进行推理,因而可以建立基于知识的人类智能和机器智能的统一的理论体系。
从研究方法上,符号主义认为人工智能的研究应该采用功能模拟的方法。即通过研究人类认知系统的功能和机理,再用计算机进行模拟,从而实现人工智能。它主张用逻辑方法来建 立人工智能的统一理论体系,但却遇到了“常识”问题的障碍,以及不确知事物的知识表示和问题求解等难题,因此,受到了其他学派的批评与否定。
代表算法:规则与决策树
联结主义
联结主义(connectionism),又称仿生学派( bionicsism)或生理学派( physiologism),是基于神经网络及网络间的联结机制与学习算法的人工智能学派。联结主义认为人工智能起源于仿生学,特别是人脑模型的研究。
联结主义的代表性成果是1943年由麦卡洛克和皮茨创立的脑模型,即 M P 模 型 。联结主义从神经元开始,进而研究神经网络模型和脑模型,为人工智能开创了一条用电子装置模仿人 脑结构和功能的新途径。从20世纪60 年代到70年代中期,联结主义,尤其是对以感知器(perceptron)为代表的脑模型研究曾出现过热潮,但由于当时的理论模型、生物原型和技术条件 的限制,20世纪70年代中期到80年代 初期跌人低谷,直到1982年霍普菲尔德提出了Hopfield网络模型后,才开始复苏。1986年,鲁梅尔哈特等人提出了BP网络,使得多层网络的理论模型有所突破,再加上人工神经网络在图像处理、模式识别等方面表现出来的优势,联结主义在新的技术条件下又掀起了一个研究热潮。
从理论上,联结主义认为:思维的基元是神经元,而不是符号;思维过程是神经元的联结活动过程,而不是符号运算过程;反对符号主义关于物理符号系统的假设,认为人脑不同于电脑;提出联结主义的人脑工作模式,以取代符号主义的电脑工作模式。
从研究方法上,联结主义主张人工智能研究应采用结构模拟的方法,即着重于模拟人的生理神经网络结构。并认为功能、结构与智能行为是密切相关的,不同的结构表现出不同的智能 行为。目前,联结主义已经提出多种人工神经网络结构和一些联结学习算法。
代表算法:神经网络。
行为主义
行为主义(actionism),又称进化主义(evolutionism)或控制论学派 (cyberneticsism),是基于控制论和“感知一动作”控制系统的人工智能学派。行为主义认为人工智能起源于控制论,提出智能取决于感知和行为,取决于对外界复杂环境的适应,而不是表示和推理。
行为主义的代表性成果是布鲁克斯研制的机器虫。布鲁克斯认为,要求机器人像人一样去思维太困难了,在做出一个像样的机器人之前,不如先做出一个像样的机器虫,由机器虫慢 慢进化,或许可以做出机器人。于是他在MIT的人工智能实验室研制成功了一个由150个传感器和23个执行器构成的像蝗虫一样能够六足行走的机器虫实验系统。这个机器虫虽然不 具有像人那样的推理、规划能力,但其应付复杂环境的能力却大大超过了原有的机器人,在自然环境下,具有灵活的防碰撞和漫游行为。1991年 8 月,在悉尼召开的第12届国际人工智能联合会议上,布鲁克斯在他多年进行人造机器虫研究与实践的基础上发表了“没有推理的智能”的论文,对传统人工智能进行了批评和否定,提出了基于行为(进化)的人工智能新途径,从而在国际人工智能界形成了行为主义这个新的学派。
从理论上,行为主义认为:智能取决于感知和行动,提出了智能行为的“感知一动作”模型;智能不需要知识、不需要表示、不需要推理;人工智能可以像人类智能那样逐步进化,智能只有在现实世界中通过与周围环境的交互作用才能表现出来;指 责 传 统人工智能(主要指符号主义,也涉及联结主义)对现实世界中客观事物的描述和复杂智能行为的工作模式做了虚假的、过于简单的抽象,因而,是不能真实反映现实世界的客观事物的。
从研究方法上,行为主义主张人工智能研究应采用行为模拟的方法。它 们也认为,功能、结构和智能行为是不可分开的,不同的行为表现出不同的功能和不同的控制结构。
代表算法:遗传算法
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