第1期 蒋云良，等：集对分析在人工智能中的应用与进展 ·31· 开，根据相互作用原理和时间的单向性可知，事 人工智能看成人类进化过程中的一个必然事件。 物的运动具有方向性，对这种方向性设定适当的 不难认同，到目前为止，人与自然界和宇宙具 起点后，也称事物运动具有发展性，简称事物的 有的智能相比，仅具有非常有限的一部分智能， 发展，所以运动原理也可以称为事物的发展原理。 人所不知道的远远超过所知道的。人是自然的产 原理7关联原理联系着的2个或2个以 物，自然是人的母亲。人与自然应当和谐相处， 上事物与他们在相互联系过程中因相互作用而产 知恩图报，知恩共存。人与宇宙相比，不过是沧 生的新事物存在关联。 海一粟，或许连沧海一粟也谈不上。人在懂得人 关联原理可以看作相互作用原理的一个二级 之伟大的同时，也要懂得人之渺小。 原理，也可以看作联系原理的三级原理。根据这 显然，上面给出的智能和人工智能新定义有 个原理，得到以下命题。 助于消除人们对人工智能不断发展引起的恐惧， 命理1信息是物质与能量相互作用的产物。 也加强人对自然的敬畏，不断探索自然的秘密， 命理2物质、能量、信息3者之间存在关联。 感悟和学习自然智能，有利于人的智能不断成熟 根据命题1和命题2，得到以下推论。 和人工智能的不断发展。 推论1信息具有一定的物质与能量。 说到人工智能，不能不提到人工智能三大 推论2信息具有不确定性。 学派。 原理8最小作用量原理自然界中存在的 人工智能从20世纪50年代提出以来，长时 各种系统，总是通过消耗最小能量与其他系统发生 期在实用价值的引导下对人工智能基础多头探 联系，以利于系统自身的存在和发展。 索，客观上形成符号主义、联结主义、行为主义三 最小作用量原理提示系统天然地具有价值意 大学派。但从前述系统自然智能的角度看，这三 识，也就是以最小的成本获得最大收益。 大学派本质上是技术型的，其科学基础仍然是前 原理9能量转换与守恒原理在自然界的 述的10个原理：但集对分析在技术层面上也可以 各种变化中，能量既不会无中生有，也不会自行 对各个学派提供理论支撑2可 消灭，只会从一种形式转化为另一种形式，转换 首先，集对分析支撑行为主义。行为主义认 前后的总能量恒定。 为，系统的智能活动是基于“感知和行动的”。从 信息作为物质与能量的一个相互作用产物， 集对分析角度看，感知和行动是一个集对。一般 其所具有的能量，在文献[15]中称为信息能，在不 来说，人对外界的感知和一定的行动相对应。但 同信息形式的转换中也同样守恒，包括信息转换 是在很多情况下，一定的感知可以有不同的行动 成智能后仍然守恒。 与之对应；反过来也是如此，即同一行动可以有多 原理10功能原理功能原理是能量转换与 种不同的感知与之相对应。换言之，这中间既有 守恒原理的一个派生原理，其本质是能量在转化 一定的规则可以让系统或机器遵循，同时又存在 过程中会有能量消耗，但得到的新能量与消耗掉 不确定性可以使系统或机器灵活地加以选择执 的能量总和不变。 行。对于这样的一种智能机制，可以用集对分析 随着科学发展，人们还会发现新的科学原 联系数进行描述并开展进一步的分析。 理。但我们相信，新的科学原理与已知的科学原 其次，集对分析支撑联结主义。联结主义认 理都是自然智能的具体体现。 为，人脑思维的基元是神经元，神经元与神经元 2.3人工智能 之间以不同的方式联结形成不同的结构，不同的 认识到自然具有智能和自然智能所依据的科 结构具有以不同的方式进行信息处理和交换的功 学原理，就不难推出人所具有的智能本质上由自 能，在此基础上形成人的智能活动：联结主义也 然赋予。自然借助各种联系，特别是借助地球这 称结构（功能主义）。从集对分析角度看，两个神 个具有相当智能的星球创造了人，并缓慢地、有 经元的联结是一种基本的联结形式，这正好由“集 序地、持续不断地赋予人以智能，使人得以生存 对”这个概念来担当。而且，不管人脑的神经元结 和不断发展进化。如今，人又根据已知的科学原 构有多么复杂，在结果处理上总不外乎同（与给 理把自然赋予的智能经过加工和制造，有目的地 定的目标一致)异（与给定的目标有差距）反（与 传递和赋予给人所创造的机器和其他有关系统， 给定的目标价值相矛盾)，并可以在一定条件下对 让机器和其他有关系统帮助人更好地认识自然、 “同异反”程度展开度量。也就是，同时显示出某 利用自然和开发自然，这就是人工智能，从而把 种数量上的简单性，类似于将集对分析联系数作开，根据相互作用原理和时间的单向性可知，事 物的运动具有方向性，对这种方向性设定适当的 起点后，也称事物运动具有发展性，简称事物的 发展，所以运动原理也可以称为事物的发展原理。 原理 7 关联原理 联系着的 2 个或 2 个以 上事物与他们在相互联系过程中因相互作用而产 生的新事物存在关联。 关联原理可以看作相互作用原理的一个二级 原理，也可以看作联系原理的三级原理。根据这 个原理，得到以下命题。 命理 1 信息是物质与能量相互作用的产物。 命理 2 物质、能量、信息 3 者之间存在关联。 根据命题 1 和命题 2，得到以下推论。 推论 1 信息具有一定的物质与能量。 推论 2 信息具有不确定性。 原理 8 最小作用量原理 自然界中存在的 各种系统总是通过消耗最小能量与其他系统发生 联系，以利于系统自身的存在和发展。 最小作用量原理提示系统天然地具有价值意 识，也就是以最小的成本获得最大收益。 原理 9 能量转换与守恒原理 在自然界的 各种变化中，能量既不会无中生有，也不会自行 消灭，只会从一种形式转化为另一种形式，转换 前后的总能量恒定。 信息作为物质与能量的一个相互作用产物， 其所具有的能量，在文献[15]中称为信息能，在不 同信息形式的转换中也同样守恒，包括信息转换 成智能后仍然守恒。 原理 10 功能原理 功能原理是能量转换与 守恒原理的一个派生原理，其本质是能量在转化 过程中会有能量消耗，但得到的新能量与消耗掉 的能量总和不变。 随着科学发展，人们还会发现新的科学原 理。但我们相信，新的科学原理与已知的科学原 理都是自然智能的具体体现。 2.3 人工智能 认识到自然具有智能和自然智能所依据的科 学原理，就不难推出人所具有的智能本质上由自 然赋予。自然借助各种联系，特别是借助地球这 个具有相当智能的星球创造了人，并缓慢地、有 序地、持续不断地赋予人以智能，使人得以生存 和不断发展进化。如今，人又根据已知的科学原 理把自然赋予的智能经过加工和制造，有目的地 传递和赋予给人所创造的机器和其他有关系统， 让机器和其他有关系统帮助人更好地认识自然、 利用自然和开发自然，这就是人工智能，从而把 人工智能看成人类进化过程中的一个必然事件。 不难认同，到目前为止，人与自然界和宇宙具 有的智能相比，仅具有非常有限的一部分智能， 人所不知道的远远超过所知道的。人是自然的产 物，自然是人的母亲。人与自然应当和谐相处， 知恩图报，知恩共存。人与宇宙相比，不过是沧 海一粟，或许连沧海一粟也谈不上。人在懂得人 之伟大的同时，也要懂得人之渺小。 显然，上面给出的智能和人工智能新定义有 助于消除人们对人工智能不断发展引起的恐惧， 也加强人对自然的敬畏，不断探索自然的秘密， 感悟和学习自然智能，有利于人的智能不断成熟 和人工智能的不断发展。 说到人工智能，不能不提到人工智能三大 学派。 人工智能从 20 世纪 50 年代提出以来，长时 期在实用价值的引导下对人工智能基础多头探 索，客观上形成符号主义、联结主义、行为主义三 大学派。但从前述系统自然智能的角度看，这三 大学派本质上是技术型的，其科学基础仍然是前 述的 10 个原理；但集对分析在技术层面上也可以 对各个学派提供理论支撑[27]。 首先，集对分析支撑行为主义。行为主义认 为，系统的智能活动是基于“感知和行动的”。从 集对分析角度看，感知和行动是一个集对。一般 来说，人对外界的感知和一定的行动相对应。但 是在很多情况下，一定的感知可以有不同的行动 与之对应;反过来也是如此，即同一行动可以有多 种不同的感知与之相对应。换言之，这中间既有 一定的规则可以让系统或机器遵循，同时又存在 不确定性可以使系统或机器灵活地加以选择执 行。对于这样的一种智能机制，可以用集对分析 联系数进行描述并开展进一步的分析。 其次，集对分析支撑联结主义。联结主义认 为，人脑思维的基元是神经元，神经元与神经元 之间以不同的方式联结形成不同的结构，不同的 结构具有以不同的方式进行信息处理和交换的功 能，在此基础上形成人的智能活动；联结主义也 称结构 (功能主义)。从集对分析角度看，两个神 经元的联结是一种基本的联结形式，这正好由“集 对”这个概念来担当。而且，不管人脑的神经元结 构有多么复杂，在结果处理上总不外乎同 (与给 定的目标一致) 异 (与给定的目标有差距) 反 (与 给定的目标价值相矛盾)，并可以在一定条件下对 “同异反”程度展开度量。也就是，同时显示出某 种数量上的简单性，类似于将集对分析联系数作 第 1 期 蒋云良，等：集对分析在人工智能中的应用与进展 ·31·