智能科學與技術教育的后起新作

張玥

摘要：文章在調研人工智能經典教材的出版歷史、編寫內容、組織結構、讀者評價等內容的基礎上，分析經典教材的共同特色和傳承脈絡，介紹智能科學領域的新教材《機器智能》，說明其理論框架、內容結構和創新特色。

關鍵詞：人工智能；智能科學與技術；機器智能；機制主義

0引言

隨著時代的發展和進步，以智慧地球、智能城市等為信息化社會智能標志的智能化進程穩步推進。智能產業的迅速發展，使我國對智能科學與技術人才的需求不斷增長，以北京大學為首的多所院校相繼設立了智能科學與技術本科專業。專業的不斷發展和課程的日益規范，使學科教材建設成為專業教育者日益關注的焦點。

1國外經典教材回顧

歷數人工智能領域的經典教材，不得不提Stuart J.Russell和Peter Norvig于1995年出版、2003年再版、2009年3版的《ArtificialIntelligence：A Modem Approach》，其中第3版的修訂版如圖1所示。該書的核心思想是以智能Agent為載體，將不同學派的研究成果包含到一個框架中，以具體實例將復雜問題簡單化，因此獲得了世界范圍內的好評，100多個國家的1200多所大專院校都將其作為學習人工智能的首選教材或參考書。另一本優秀教材是Nils J.Nilsson于1997年出版的《Artificial Intelligence：A New Synthesis》，如圖2所示。該書強調一種新的綜合方法，其實與Russell和Norvig提出的“一種現代的方法”有異曲同工之妙，也是以Agent為載體，力圖將傳統人工智能、神經網絡、感知一動作系統等不同方法的結果匯聚在一起，避免片面性和非此即彼的爭論局面。

2國內經典教材回顧

縱覽國內的經典教材，歷史悠久、影響廣泛的當屬蔡自興教授于1987年出版、1996年再版、2003年3版、2010年4版、2016年5版的《人工智能及其應用》一書。該書第1版內容介紹人工智能的基本技術和主要問題以及人工智能的各種應用和程序設計方法。1996年出版了第2版。進入21世紀后，隨著學科發展和課程建設需要，又于2003年編寫了第3版，反映了人工智能各個學派的觀點和最新進展。2010年第4版出版，如圖3所示，重點介紹人工智能不同學派的認知觀和研究領域以及人工智能的主要應用領域。2016年，蔡教授在第4版的基礎上增加了新時期最新的研究成果，如專家系統的開發工具、設計方法和深度學習等，出版了第5版，如圖4所示。該書被百所院校用做教材或參考書，極大地推動了人工智能課程在國內高校的開設。

另一本經典教材是王萬森教授于2005年出版、2007年再版、2012年3版的《人工智能原理及其應用》，其中2版嘲和3版如圖5和圖6所示。該書系統闡述了人工智能的基本原理、方法和技術，全面反映國內外最新研究成果和重要應用技術。第3版更注重現代智能方法與技術的介紹，并科學優化了教材的知識結構和教學內容，為踏入人工智能大門的學習者開啟了一條深入淺出的道路。該書累計重印20余次，為普及智能科學與技術學科起到了積極的促進作用。

3經典教材的特色分析

綜合分析人工智能國內外經典教材，具有以下共同特色。第一，均仔細介紹了傳統人工智能的基本概念、原理和應用領域；第二，均詳細闡述了本領域的三大主流學派，將長期共存并各自有深入的研究；第三，均強調理論與應用的研究必須緊密結合，并多以具體實例解釋復雜理論；第四，均十分注重與時俱進，不斷更新教學內容，調整教材結構，體現教材的時代性；第五，在內容架構上，均以人工智能研究的三大學派和應用領域為綱，以有突出成果、分散的內容呈現為主，將公認和成熟的成果展現出來，以使讀者更深刻地了解該學科。

4《機器智能》的出版和特色

歷史來到新的十字路口。隨著中國經濟的快速發展，以創新創業、互聯網+為代表的新經濟形態為傳統產業注入新的活力，智能科學與技術在信息技術之后登上歷史舞臺，加速實現彎道超車。2016年初，AlphaGo以4：1戰勝了李世石的人機大戰，更將人們對智能科學的關注度提升到前所未有的高度。在智能科學迅速發展的形勢下，清華大學出版社適時規劃出版了高等學校智能科學技術與專業規劃教材。本套教材由信息科學專家鐘義信教授擔任編委會主任，智能控制、機器人學專家蔡自興教授，清華大學出版社盧先和編審和北京大學智能科學系鄧志鴻副教授擔任編委會副主任，人工智能專家王萬森教授擔任秘書長，匯集了國內智能科學領域的骨干教師和優秀專家，具有體系結構完整、內容開放先進、緊跟科技發展、教學資源豐富的特點。

《機器智能》是本套教材中的一本核心教材，如圖7所示。該書在詳細闡述人工智能基本原理與應用的基礎上，創新性地構建了機制主義研究方法，通過對機器智能基本概念和機制模擬方法的研究，把智能研究領域多年來相對獨立發展的結構模擬、功能模擬、行為模擬三大主要學派融為一體；同時，通過對各個主要學派的研究思路、特色和研究內容的討論，繼承與發展了各大學派的先進特征和優秀成果，展示機器智能領域清晰而完整的脈絡。本書還探討了機器情感、智能信息網絡、智能機器人和智能研究中的未決問題和創新空間，為后續研究開啟新的思路。

本書作者在三年的寫作時間中，全面考察了人工智能領域三大學派的成就與不足，以智能生成機制作為智能系統的實質特征，在內容組織和結構編排上和諧地融合統一了三種不同方法，并在每部分詳細闡述各自的研究成果和最新進展，以破解人工智能的理論危機。這是中國學者采用系統論和宏觀整體思維辯證地開展人工智能原理與方法的整體研究，將“三足鼎立，各居一隅”的三大主流學派融合在統一的理論框架之下，是結束人工智能領域“三分天下，各據一隅”現狀的有益嘗試，也是首次將機器情感作為新的熱點納入到人工智能教材中。

5結語

在經典教材珠玉在前、大放異彩的大好形勢下，《機器智能》在理論框架、寫作結構、研究內容上大膽突破，以使分散的人工智能理論體系有機地融合在一起，形成完整的知識結構和統一的理論體系。本書在繼承前人優秀成果的基礎上繼續開拓創新，在展現成熟成果的基礎上深入探討學科中的未決問題和不確定性問題，以期為培養學生的科學創新精神和自主創新能力做出積極的貢獻。

（編輯：郭田珍）