教学参考-04

教学目标

• 理解人工智能的逻辑起源，进一步强化人工智能“用计算来模拟人类思维”的核心思想
• 理解计算机作为人工智能工具的重要意义
• 引导学生深入思考人类思维、逻辑学、数学、计算机与人工智能之间的关系，进一步认识人工智能的本质

教学内容

人工智能的逻辑开端

• 人类很早就对自己的思维充满兴趣。可能是为了在交流过程中说服对方，人们试图找到可以说服对方的合理方式，由此产生了逻辑。逻辑（英语：logic）原意为：具有理由的、知识的、辩证的、论辩的。逻辑本身是指是推论和证明的思想过程，而逻辑学是研究“有效推论和证明的原则与标准”的一门学科。可以说，逻辑是人类思维的规律。

• 亚里士多德是最主系统研究思维规律的学者，创造了被称为“形式逻辑”的逻辑体系，其中最著名的是三段论。三段论包括一个大前提和一个小前提，由此可得到一个结论。如大前提是“所有的鸟都有羽毛”，小前提是“大雁是鸟”，推论是“所以大雁有羽毛”。如果大前提和小前提都是“真”的，则结论一定是成立的。这一思维规律称为三段论。 三段论看起来很自然，但却具有里程碑的意义，它将思维对象和思维形式进行了区分，用形式来保证推理过程的刚性。只要你承认三段论，并保证大前提和小前提是真的，那么依三段论得到的推论一定是可靠的。这是人类对自身思维规律的第一次理性总结。

• 亚里士多德的形式逻辑是用自然语言表述的，容易产生歧义，应对复杂推理比较困难。霍布斯在他的《利维坦》(1651) 一书中提出人类的思维可以表示为一个数学计算过程，简单地说，“推理即计算”。莱布尼兹同样主张用数学来表达思维。在《发现的艺术》（1685）一书中，他这样写道：“如果人们发生了争执，那么很简单：来，让我们来算算，看看谁是对的。”

思维数学化的目的是对思维过程进行精确的、无歧义的描述。然而，如何实现这一数学化描述，莱布尼兹并没有给出合适的解决。

• 布尔完成了逻辑符号化的开创性工作。他用自己开创的数学体系证明了基于明确定义的符号和运算规则，可以表达形式逻辑的推理过程，从而模拟人的思维。在他的《思维规律》一书的序言中写道：“本书论述的是探索心智推理的基本规律。”布尔代数定义了一些基础演算，这些演算和我们现在所说的“布尔代数”有些差异，但已经足以奠定推理符号化的基础。

• 后世的数学家们进一步扩展了布尔的代数体系。弗雷格在《概念演算》一书中定义了完整的逻辑演算系统。他定义了“任何”、“存在”这样的量词，极大扩展了逻辑学的内容。弗雷格希望基于他的逻辑，可以通过演绎的方式证明诸如“一加一等于二”这种数学公式的正确性。后来，经过怀特黑德、罗素、希尔伯特、哥德尔等数学家的努力，数理逻辑正式确立。

• 数理逻辑的确立为用数学方法来描述人类的思维提供了坚实的理论基础，成为人工智能大厦的第一块基石。可以说，整个人工智能是以逻辑学为开端的，是以描述人类思维过程为终极目的的，是以计算作为基础工具的。

人工智能的计算

• 事实上，人工智能已经悄悄来到我们身边。打开手机，有语音助手帮我们拨打电话，查询天气；家里的智能音箱可以听懂我们的话，帮我们点歌；通过人脸识别，可以完成刷脸支付； 抖音和今日头条会把我们感兴趣的视频和信息送到我们眼前；搜索引擎可以帮我们在互联网的海洋里冲浪，精确定位到大洋彼岸的新闻和视频。我们已经生活在一个人工智能包围的世界中。