王宏琳
AI始于1912年? 精选
2020-1-14 09:56
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2020年1月3日,赫伯特·布鲁德勒在一篇题为《AI Began in 1912》的博客文章中称:AI(人工智能)始于1912年,由托雷斯·奎韦多制造了世界上第一台象棋自动机

布鲁德勒的这篇博文发表于CACM(美国计算机协会通讯)网站(参考资料[1])。他写道:“1956年在新罕布什尔州汉诺威达特茅斯学院举办的研讨会,通常被认为是人工智能的开端。参与者包括约翰·麦卡锡和马文·明斯基。艾伦·图灵和康拉德·楚泽在20世纪40年代就已经研究过这个问题,他们也被认为是这门学科的奠基人”。

赫伯特·布鲁德勒是苏黎世联邦理工学院计算机科学退休教授,最近,他成为了一名技术历史学家。顺便说,他在CACM发过另一篇博文《二进制体系早在莱布尼茨之前就被创造了》(2017年10月10日)中,曾经对于在众多现代著作中,把戈特弗里德·威廉·莱布尼茨称为二进制体系的发现者或发明者,也提出过异议(参考资料[2])。

那么,AI究竟始于1956年,还是1912年呢?艾伦·图灵和康拉德·楚泽能够被称为人工智能学科的奠基人吗?

托雷斯·奎韦多】

布鲁德勒的博文介绍的主角是托雷斯·奎韦多。我们首先来看看该博文如何介绍由奎韦多制造的象棋自动机的:

几十年来,机器象棋一直被认为是人工智能的亮点。直到1997年,IBM的深蓝程序才能够击败当时的世界象棋冠军加里·卡斯帕罗夫。今天,像DeepMind(谷歌)的AlphaGo和AlphaZero这样的程序,使用人工神经网络掌握了更难的游戏。然而,如果把国际象棋作为人工智能的标准,这一研究分支开始得更早,最迟在1912年,西班牙人莱昂纳多·托雷斯·奎韦多的国际象棋自动机。沃尔夫冈·冯·肯佩伦的《土耳其人下棋》(1769年)中,隐藏了一个人类玩家。

托雷斯·奎韦多于1914年在巴黎索邦大学机器实验室展示了他从1912年开发的机电式象棋机。最终游戏机器能够用车和国王,将死人类对手的国王。

这台机电式游戏机(1912年)被认为是世界上第一台象棋机器。

1951年,诺伯特·维纳在巴黎计算机会议上,与第二种型号对抗。在1958年布鲁塞尔世界博览会上,奥地利计算机科学家海因茨·泽曼尼克曾与这种国际象棋机器比赛,他把它描述为一台远远领先于时代的历史自动机。据泽曼尼克称,托雷斯·奎韦多为游戏设计了一个非常聪明的六部分算法,该算法使用杠杆、齿轮和继电器来实现。

布鲁德勒的博文的最后还附有介绍托雷斯·奎韦多的工作的13篇参考文献。以上是布鲁德勒的博文的全部内容。

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托雷斯·奎韦多(左)和他的第二种型号的象棋自动机(右)

托雷斯·奎韦多(Torres Quevedo,1852.12.28-1936.12.18)是十九世纪末二十世纪初的西班牙土木工程师、数学家和发明家。除了布鲁德勒的博文介绍的象棋自动机以外,奎韦多在1904年制造了遥控三轮车,是世界上第一辆无人驾驶地面车辆。他还在1914年提出了“浮点运算”作为计算机处理引擎的概念,直到1938年,第一个使用二进制浮点数的康拉德·楚泽的Z1计算机才正式诞生。的确,奎韦多的这些伟大的探索,领先于其所处的时代几十年。

历史上,科学技术的一些先驱人物或先行者,其探索领先所处时代不乏先例。例如,据《列子·汤问》记载,春秋战国时期,工匠偃师曾经为周穆王献上了一具与真人无异的自动人偶。公元60年,古代亚历山大的工程师赫伦,也建造过可编程的戏剧机器人。再如,造一台机器来执行推理的概念,可追溯到拉曼·鲁尔(现在西班牙拉曼·鲁尔大学就是以他的名字命名)。大约在1275年,鲁尔设计了一种基于逻辑的机械,尝试以机械方式而不是通过心智方式进行逻辑推理,被认为是计算理论的先驱。这些先驱们进行超前探索时所处的年代,现代计算机都还没有诞生。只有到了20世纪40-50年代,伴随着现代计算机的诞生,才为人工智能学科(作为计算机科学的一个分支)的创立和发展,提供了良好的生态环境。按照维基百科的人工智能词条的定义:人工智能(Al)就是根据对环境的感知,做出合理的行动,并获得最大收益的计算机程序。人工智能模拟人类智能行为的机制,其方法是通过在执行计算的机器上的计算机程序。

艾伦·图灵和康拉德·楚泽】

在布鲁德勒的博客中,也提到艾伦·图灵和康拉德·楚泽下面我们对艾伦·图灵和康拉德·楚泽分别做极简的介绍。

二战前后,许多人开始独立研究智能机器和机器智能,其中包括艾伦·图灵和康拉德·楚泽。

杰出的英国数学家艾伦·图灵(Alan Mathison Turing,1912.6.23—1954.6.7)早在20世纪30年代,就参与研究和发明计算机。他提出了后来被称为“图灵机”的著名的模型,为现代计算机的逻辑工作方式奠定了基础。第二次世界大战中图灵协助军方破解德国的著名密码系统Enigma,帮助盟军取得了二战的胜利。

图灵是当今公认的最早认真思考人工智能的科学家之一。1947年2月,他发表的公开演讲,就提到计算机智能。他撰写于1948年的技术报告《智能机器》,被认为是人工智能的第一个宣言。该报告的核心主题,源于尚处于萌芽阶段的机器智能科学,他的机器智能思想成为人工智能的直接起源之一。1950年图灵发表著名文章《计算机器和智能》,这一划时代的作品,文中提出了现在众所周知的“图灵测试”。1953年,图灵还发表了关于计算机象棋的经典文章。

1966年,为了纪念图灵对计算机科学的巨大贡献,ACM(美国计算机协会)设立一年一度的图灵奖,以表彰在计算机科学中做出突出贡献的人,图灵奖被喻为“计算机界的诺贝尔奖”。 2019年7月英国央行英格兰银行宣布,图灵登上英国50英镑新钞将于2021年开始流通。

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ACM图灵奖奖杯(左),50英镑新钞(右)

康拉德·楚泽(Konrad Zuse,1910.6.22-1995.12.18,是一位德国工程师。他提出了计算机程序控制的基础概念。

1935-1938年,康拉德·楚泽制造了世界上第一台现代程序控制计算机Z1。尽管存在某些机械工程问题,但它拥有现代机器的所有基本成分,使用二进制和当今标准的存储和控制分离。在楚泽1936年的专利申请中,提出的计算机体系结构 (1945年被重新发明,即冯·诺依曼体系结构),程序和数据可以在存储器中修改。1939年,开发更可靠的型号Z2问世。1941年,楚泽完成了Z3——世界上第一台全功能可编程计算机。Z3计算机在1943年二战期间被摧毁,战后楚泽本人帮助重建了Z3复制品,收藏在德国慕尼黑博物馆。在Z3研发的成功后,楚泽开始研发更强大的机器Z4,有32位浮点数学和条件跳转。部分完成的Z4机器于1945年2月从柏林转移到哥廷根,并在战后在那里完成和重新组装。它一直运行到1959年。Z4有一个大指令集,可以用于计算复杂的科学程序。算术处理器是一个强大的二进制浮点处理器。1945年,楚泽描述了世界上第一种高级编程语言Plankalkuel,它包含了当今编程语言的许多标准特性,早于FORTRAN语言近十年。楚泽还利用Plankalkuel设计了世界上第一个象棋程序。1946年楚泽创立了世界上第一家计算机创业公司。

需要说明的是,除了楚泽,其他一些先驱人物在程序控制和可编程计算机方面也进行过有关探索。1805年法国发明家雅卡尔,发明了第一台程序控制提花机。1840年左右英国巴贝奇曾经曾设想根据储存在穿孔卡上的指令进行数学运算的可能性,但因政府拒绝进一步支持,巴贝奇的计算器未能完成。1942年美国阿塔纳索夫的二进制名为ABC(Atanasoff-Berry Computer,以阿塔纳索夫和他的学生贝瑞命名)的计算机,设计仅用于求解线性方程组。1945-1946年美国埃克特和莫奇利的十进制ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer,即电子数字积分计算机),系从阿塔纳索夫那里继承了主要设计构想,主要是用于弹道计算。第一台由楚泽以外的人制造的可编程机器是1944美国霍华德·艾肯MarkⅠ计算机获1980年IEEE计算机先驱奖它仍然是十进制的,使用大量继电器开关,没有分开存储和控制。

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康拉德·楚泽站在慕尼黑博物馆的Z3计算机的复制品旁边

的确,康拉德·楚泽在以往并没有被充分关注——也许这与他是德国人,而他的许多发明是在二战期间完成的有关。大多数公众都知道1946年在美国诞生的ENIAC,不知道在德国诞生的1938年的Z1和1941年的Z3,都知道冯·诺伊曼对ENIAC的设计提出过建议,也知道ENIAC承担开发任务的埃克特、莫克利、戈尔斯坦、博克斯,不知道Z3的研发者康拉德·楚泽。现在有人称冯·诺依曼是现代计算机之父、艾伦·图灵是计算机科学之父、约翰·阿塔纳索夫是电子计算机之父,康拉德·楚泽几乎被人遗忘了几十年,直到1962年,他才被确认为计算机发明人之一。应该肯定康拉德·楚泽在世界上第一台计算机研制、体系结构、计算机程序控制和编程语言的贡献。

但是,就对人工智能学科的贡献而言,楚泽是无法与图灵比肩的。艾伦·图灵在他的《智能机器》(1948年)技术报告和《计算机器和智能》(1950年)等论文中,描绘了现在成为人工智能核心的许多概念,包括遗传算法、神经网络、强化学习等。因此,人们图灵称为现代计算机科学和人工智能学科的奠基人。

达特茅斯暑期研讨会】

一般认为“人工智能”一词,是在1956年8月的达特茅斯暑期研讨会上创造的。实际上,在1955年8月31日由约翰·麦卡锡(John MacCarthy,达特茅斯学院)、马文·明斯基(Marvin Minsky,哈佛大学)、纳撒尼尔·罗切斯特(Nathaniel Rochester,IBM公司)、克劳德·香农(Claude Shannon,贝尔电话实验室)署名的《A PROPOSAL FOR THE DARTMOUTH SUMMER RESEARCH PROJECT ON ARTIFICIAL INTELLIGENCE(人工智能达特茅斯夏季研究项目提案)》中,就使用了“人工智能”一词。该提案在第一段中就提到了“智能”,第二段开始列举“人工智能问题的一些方面”,涉及自动计算机、计算机如何被编程为使用一种语言、神经元网络等7个方面。在这份 19 页的提案中,四位作者还分别撰写了关于拟议研究的部分。在 1956 年 3 月 6 日,艾伦·纽厄尔(Allen Newell,兰德公司)和赫伯特·西蒙(Herb Simon,卡内基理工学院)撰写了另外四页,介绍他们表示正在进行的复杂信息处理领域的工作,并提出“这项活动的很大一部分,属于人工智能的范畴”。

达特茅斯研讨会是1956年8月召开的,讨论用机器来模仿人类学习以及其他方面的智能。除了上述六人外,另外还有四人也参加了达特茅斯会议:亚瑟·塞缪尔(IBM)、亚历克斯·伯恩斯坦(IBM)、特伦查德·摩尔(达特茅斯的教授)、雷蒙德·所罗门诺夫(MIT)。这些人物聚集在一起讨论以下假设:“学习或智能的任何其他特征的每一个方面,理论上都可以如此精确地描述,以至于可以制造一台机器来模拟它。”达特茅斯研讨会进行了两个月。达特茅斯研讨会之后,许多出席研讨会的人,在人工智能的研究中继续发挥着关键作用。其中,麦卡锡、明斯基、纽厄尔和西蒙(他有一个中文名字司马贺)后来均成为“图灵奖”的获奖者。1958年麦卡锡到麻省理工学院任职,与明斯基一起组建了世界上第一个人工智能实验室。该实验室与西蒙和纽厄尔为核心的卡内基—梅隆大学研究组、以塞缪尔为首的IBM公司研究组,形成三大人工智能研究中心。1962年麦卡锡离开了麻省理工学院,前往斯坦福大学并在那里协助建立了斯坦福人工智能实验室。

2006年7月13-15日,召开达特茅斯人工智能会议,其主题是“AI@50:下一个五十年”——纪念1956年在达特茅斯学院创立AI研究学科。 1956年达特茅斯研讨会的与会者中5位重聚,回顾过去50年,展望未来50年。他们是:约翰麦卡锡(斯坦福)、马文·明斯基(麻省理工学院)、特伦查德·摩尔(IBM退休)、雷蒙德·所罗门诺夫(伦敦)、奥利弗·塞弗里奇(麻省理工学院)。

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1956年研讨会部分参会者重聚,左起:摩尔、麦卡锡、明斯基、塞弗里奇、所罗门诺夫

达特茅斯研讨会以及其与会者在人工智能发展历程中做出过重大贡献,在1956年的研讨会后,迎来了人工智能发展的第一个黄金时代,取得了一批令人瞩目的研究成果,例如:约翰·麦卡锡发明了在人工智能领域广泛使用Lisp编程语言,并致力于研究常识和非单调推理;马文·明斯基更深入的研究神经网络,并提出框架理论,以框架形式来表示知识,被广泛用于专家系统;赫伯特·西蒙、艾伦·纽厄尔和约翰·肖开发成功的人工智能程序Logic Theorist,该程序模拟人证明符号逻辑定理的思维活动,并成功地证明了一些数学定理;亚瑟·塞缪尔发明了“机器学习”一词,其跳棋游戏程序是世界上第一个能够自学的程序(曾经战胜过当时的西洋棋大师罗伯特尼赖);1961年世界上第一个工业机器人Unimate开始加入通用汽车公司在新泽西州的工厂流水线;1965年麻省理工学院研发了世界上第一个聊天程序ELIZA;1966年斯坦福研究所人工智能中心诞生第一个真正可移动和感知的机器人Shakey(沙基);1968年斯坦福大学研制成功DENDRAL系统专家系统,帮助化学家判断某待定物质的分子结构…。因此,人们把1956年达特茅斯研讨会看作人工智能的开端,约翰·麦卡锡、马文·明斯基、赫伯特·西蒙和艾伦·纽厄尔,也被称为人工智能之父。

还值得一提的是,1956年达特茅斯研讨会参会人中,有多位热衷于机器象棋:塞缪尔研究跳棋,伯恩斯坦研究象棋,香农还和图灵一起讨论过计算机下棋,1950年香农在《科学美国人》发表过一篇谈计算机下棋的文章。而赫伯特·西蒙更是热衷国际象棋程序开发。西蒙在1957年甚至曾经预言说:在十年内,计算机就将战胜人类的国际象棋大师。这个预言在1967年并未成真——但是,1997年5月,IBM Deep Blue战胜了国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫,震惊世界。

【结语】

读赫伯特·布鲁德勒的博文《AI始于1912年》有感,回顾了人工智能早期发展的历程一些人物和事件。最后,把前面讲过的有几个点,再重复如下:

科学技术的一些先驱人物或先行者,其伟大的探索领先所处时代。托雷斯·奎韦多的象棋自动机和无人驾驶遥控三轮车,发明于现代计算机诞生之前。20世纪40-50年代,伴随着现代计算机的诞生,为人工智能学科(作为计算机科学的一个分支)的创立和发展,提供了良好的生态环境。1956年达特茅斯研讨会后,迎来了人工智能发展的第一个黄金时代,因此,人们把1956年看作人工智能的开端。

康拉德·楚泽开发了世界上第一台程控计算机、世界上第一台全功能可编程计算机、世界上第一种高级编程语言,建立了世界上第一家计算机创业公司但是,就对人工智能学科的贡献而言,楚泽是无法与图灵比肩的。艾伦·图灵的研究报告和论文,涵盖了计算机科学和人工智能许多核心概念,因此,人们把图灵看作是现代计算机科学和人工智能学科的奠基者。

正如布鲁德勒博客指出的,几十年来,机器象棋一直被认为是人工智能的亮点。奎韦多、楚泽、图灵、香农、塞缪尔、伯恩斯坦、西蒙等人工智能先驱人物和早期研究者,都研究过机器象棋。后来,战胜国际象棋世界冠军的IBM Deep Blue(1997),战胜人类围棋的AlphaGo(2016)和AlphaGo Zero(2017),以及六人桌德州扑克的Pluribus人工智能系统(2019),更被认为是人工智能历史上的里程碑。

【参考资料】

[1] Herbert Bruderer. AI Began in 1912. January 3, 2020

https://cacm.acm.org/blogs/blog-cacm/241934-ai-began-in-1912/fulltext

[2] Herbert Bruderer. The Binary System Was Created Long Before Leibniz. October 10, 2017.

https://cacm.acm.org/blogs/blog-cacm/221749-the-binary-system-was-created-long-before-leibniz/fulltext

(图片来自网络)

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