2023年2月17日星期五

我与人工智能的渊源

 我最早接触到人工智能是在1985年,那时我在芝加哥就读于伊利诺大学,是电子工程与计算机科学系的一名研究生。该系有一门研究生的选修课:《人工智能》(AI - Artificial Intelligence)。我的研究生课题是在软件领域,当然要选这门课。



人工智能的历史背景

人工智能(Artificial Intelligence)的历史可以追溯到20世纪50年代,当时科学家们开始研究如何利用计算机模拟人类智能。人工智能的概念最早是在1956年提出的,当时由约翰·麦卡锡,艾伦·图灵和其他科学家在Dartmouth大学举行的会议上提出。从那时起,人工智能作为一门学科就应运而生。

人工智能的发展历程包括多个阶段,其中最初的阶段着重于基于规则的系统,然后是基于知识的系统,最后是基于学习的系统。

人工智能的课程在上世纪80年代开始出现在一些美国大学中。现在,人工智能是一门广泛开设的计算机科学课程

我修的人工智能课程

伊利诺大学芝加哥分校(UIC)的电子工程与计算机科学系包含了电子工程和计算机许多课题和领域,从自动控制,数字信号处理,数字逻辑,计算机系统机构等电子和硬件课程,到计算机操作系统,软件工程等软件课程。。《人工智能》(AI - Artificial Intelligence)是一门研究生的选修课。我在国内上大学时学的是计算机专业,偏重于系统结构。来美国读研究生,想在计算机软件领域深造,既然学校提供人工智能的课,一定不会错过学习新课题的好机会,所以修了这门课。

人工智能初期研究的是如何让计算机模拟人的智能,在某个领域能处理问题的能力达到人类专家的水平,专业名称是“专家系统”(Expert System)。某个领域的专家总结出一套具体的规则,计算机通过执行这些规则来模拟专家的知识和推理能力。



我们系的人工智能的课就是学习专家系统的理论和实践。这门课不但有理论考试,还要做一个实践项目。近四十年过去了,学的书本理论的细节记不清了,但是那个实践项目至今记忆犹新。

该课要求三人组成一个团队设计一个下五子棋的专家系统,并且用LISP 程序语言编写一个会下五子棋的程序。最终各个团队的程序来个五子棋循环赛,一决高低。

我的团队另外两位同学是一位来自台湾的男同学和一位来自北京的张姓女同学。我小时候就喜欢与大人下五子棋,后来学了点围棋。因此对创建关于五子棋的“专家规则”很有帮助。五子棋比较简单,无论黑白哪方,谁先形成一行5个子就得胜。


所谓的专家规则,就是将自己在下棋时的应对策略细化成一条条规则,对棋盘上各种形势做出相应的反应。例如,如果对方的棋已经形成一条4个子了,我方必须下子堵击对方成5子;如果对方形成一条3个子,而且两头都是空位(无子),这叫做“活三”,如果不及时在任何对方一条3子的任何一头下子堵击,对方再下一子就成了“活四”就赢定了。在没有直接威胁的情况下如何为自己创造取胜的机会,等等。

设计好专家系统的规则后,就要编写一个可以与人下五子棋的软件程序,将这些专家规则应用到程序中。编程用的程序设计语言是 LISP (List Processing)LISP是最早的高级程序设计语言之一,从1960年代起广泛用于人工智能研究。在上这门人工智能课以前没有接触过这个编程语言。为了做项目,边做边学。

程序编完后要上计算机编译,测试。在1980年代,个人电脑还是奢侈品,作为留学生哪能买得起电脑,而且那时没有互联网,即使在家有电脑,要想连接到学校的电脑局域网也不是很方便。计算机系的计算机实验室24小时对本系学生开放。要用电脑的人总比电脑多,因此当实验室电脑都被占用了,就登记排队。轮到上机时要抓紧时间测试查错,因为每人每次只有一小时的时间用电脑。好在我们这个项目有三人组成,三人轮流登记,每次可以有三个小时测试程序,这对项目很有帮助。为了做项目经常搞到深更半夜。

当纠正了所有错误(bug),程序能正常运行后,就要测试该程序在与人下五子棋时的表现如何。在实战中发现问题,不断完善“专家系统”的设计,使它越来越接近自己的下棋水平。为了评估我们程序的水平,有时请美国同学与它下棋。当它都能战胜他们时,我们认为可以交作业了。

如可评估各个团队做的项目的质量,助教写了一个程序,让两个团队的五子棋程序对弈,决出胜负。而且搞了一个循环赛,每个程序都有机会与全班其它程序比赛。循环赛的结果,我们的程序打败了所有的程序,名副其实地获第一名!最终,我们项目团队三人的人工智能这门课都得了“A”。

现在回想起来,我们的编程水平未必比其他同学高,我们的程序能战胜其它程序的原因大概是我们下五子棋的水平比别人高,因此设计的“专家系统”也比别人略高一筹。

以上是我初次学习人工智能的经历。

作者在UIC计算机实验室 (摄于1985

作者在UIC图书馆 (摄于1985


王惠豫

2023217日 加州圣地亚哥


没有评论:

发表评论