从人脑到人工智能:带你探索AI的过去和未来

● 本书为本丛书中的册。

● 人工智能作为引领未来的战略性技术，世界各国都高度重视。近年来，人工智能已经成为国家、研究机构、企业、高校关注的焦点。随着大数据时代的到来，以及计算能力的提升，人工智能在技术领域的突破日新月异。大众对人工智能有许多疑惑，如：人类智能从何而来？人类用人工智能技术创建的机器智能到底是对人类智能从内到外的复制，还是人类巧夺天工另辟蹊径的成果？人类是如何发明机器智能的核心——人工智能的？人工智能凭借什么原理能够给机器带来如此巨大的进步？人工智能助力下的未来可能是什么样子？……这些问题，也许阅读了本书就能找到一些答案。

本书一共分为五个部分。部分回顾智能源泉、人类智能的核心——人脑的“前世”。第二部分介绍了人工智能从无到有，几经寒冬，几经繁荣的发展历程。第三部分介绍了人工智能技术背后的原理。第四部分介绍了人工智能技术未来的发展方向——通用人工智能。第五部分则是对未来在人工智能的影响下的生活、世界和宇宙做了一些大胆的推测。

俞勇，上海交通大学电子信息与电气工程学院教授、博士生导师，中国计算机学会计算机教育专业委员会常务理事。 先后获重量和上海市教学成果奖9项、上海市很好教材奖2项，并获国务院特殊津贴、“全国模范教师”、“全国师德标兵”、“上海市五一劳动奖章”、“宝钢很好教师特等奖”、“上海市教学名师”、“上海市模范教师”、“上海交通大学很受学生欢迎教师”等荣誉。入选首批“国家高层次人才特殊支持计划”教学名师。
教学方面，主编教材及著作6本、译著2本。先后主持教育部教育教学改革项目2项，主持国家精品课程“数据结构”及上海市“程序设计类基础课程教学团队”，主持教育部质量工程项目4项，发表教育教学研究论文6篇，率队夺得ACM靠前大学生程序设计竞赛世界优选3次。
科研方面，主要从事数据与知识管理研究。先后承担10多个靠前会议、研讨会等程序委员和主席，靠前期刊编辑。先后主持10多项国家自然科学基金和863项目、30多项企业合作项目，发表重要靠前会议和期刊论文近300篇，被引用11000余次。指导的博士生获全国很好博士学位论文提名奖1次、上海市很好博士学位论文奖1次，指导的硕士生获上海市很好硕士学位论文奖2次。

前言 1
部分？人类智能与机器智能
章  人脑的起源 10
第二章  人机智能的基础部件 18
第三章  人机智能的产生过程 27
第2部分？人工智能的起源与发展
第四章  达特茅斯会议之前 38
第五章  达特茅斯会议 47
第六章  推理期 54
第七章  次AI之冬 63
第八章  知识期 66
第九章  第二次AI之冬 74
第十章  学习期 75
第3部分？专用人工智能
第十一章  专用人工智能概述 86
第十二章  知识的表示、搜索与推理 88
第十三章  机器学习 92
第十四章  机器学习的不同流派 95
第十五章  深度学习 102
第十六章  深度强化学习 105
第十七章  元学习 110
第4部分？通用人工智能——AGI
第十八章  定义通用人工智能 116
第十九章  AGI的不同形态 124
第二十章  AGI研究历史与现状 129
第二十一章  社会风险与AGI的未来 137
第5部分？人工智能与未来
第二十二章  从《西部世界》看强人工智能和意识 146
第二十三章  未来的生命 150
第二十四章  未来的社会 154
第二十五章  未来的宇宙 160
结语  167
附录 “思考与实践”解答参考 169

人类智能驱动其生活的改变经历一个漫长的过程：约20万年前，智人出现在地球上；约7万年前，人类学会用语言来表达自己的想法；约1万年前，人类通过种植畜牧开始在地球上的某个地方定居；约250年前，人类才进入机械化时代。
而另一方面机器被加入了人工智能的这个核心之后，却不断地刷新着人类对于机器的认识：1997年IBM“深蓝”战胜了国际象棋冠军卡斯帕罗夫；2012年深度学习算法准确识别猫科动物的照片；2016年AlphaGo战胜世界围棋冠军李世石；2019年AlphaStar在《星际争霸2》中击败了两位人类职业玩家。
相比于人类改变世界的速度，人工智能改变机器的智能进度确实异常惊人。但若追本溯源，现在的机器智能说到底还是人类的智能，因为没有人类为机器“量身打造”的核心——人工智能，机器也不可能在这两年引起如此之大的关注度。
尽管计算机科学界做了许许多多关于人工智能的研究来让人们的生活更方便，但这些研究大多数都在让机器去模仿人类的一种技能，比如说对话，比如说识别看到的小动物。我们知道模仿人类的机器的每一个机制背后的原理，我们也知道这些技术是怎么一步一步从无到有，从简单到复杂的。但我们大多数人却很少去问，我们让机器去模仿的那个主体身上最核心的部分——大脑是怎么来的，尽管在计算机领域深度学习的灵感就来源于人脑中的神经连接。
所以在这本书中我们想从智能的起源——人脑开始讲述人工智能。但是因为我们都没有神经学、生物学的背景，加上神经学中有很多未解之谜还有待科学的不断研究，所以人脑的起源开始讲人工智能这一思路遇到了不少挑战。另一方面，人工智能的技术依赖于一些青少年接触较少的知识，比如说高等数学，算法等。如何把人工智能技术通俗易懂的讲给青少年听也是我们在编写这本书的时候遇到的一大难题。但这些难题经过我们的不断查阅资料，不断的讨论，最终都圆满解决了。
在定稿之前，我们本来为读者们准备了非常丰富的内容，其中包括很多有趣的故事，案例，但因为篇幅有限，我们只能忍痛割爱地对一些内容进行删减。尽管成书的内容变得精简，但我们保留了原始稿件中最最有意思的部分提供给读者。

从本书中可以读到
在这本书中你将读到以下内容：人类智能是从何而来？人类用人工智能技术创建的机器智能到底是对人类智能从内到外的复制，还是人类巧夺天工另辟蹊径的成果？人类又是如何发明机器智能的核心——人工智能的？人工智能凭借什么样的原理能够给机器带来如此重大的进步？比我们平时接触较多的人工智能更厉害的通用人工智能是啥？人工智能助力下的未来可能是什么样子？
我们分五个部分对上面的问题进行详细阐述。
部分我们将回顾人类智能的核心——人脑的“前世”，介绍人脑是怎么从无到有，从简单到复杂的。接着我们将一起来看看人脑的“今生”与人工智能驱动下的机器“脑”的联系和差异，人脑和机器又是怎么在双方的“脑”的基础上产生智能的。
人工智能背景下的机器智能的其中一个关键就是机器的“脑”执行了人工智能技术的相关指令。人工智能技术又是如何而来的呢？你将在第二部分找到答案。在第二部分中我们将介绍人工智能从无到有，几经寒冬几经繁荣的发展历程。
在本书的第三部分你将了解到专用人工智能。专用人工智能只能完成一个特定的工作，比说说AlphaGo只会下棋，你的手机上的购物APP只能给你推荐商品。但针对让机器能完成某个方面的工作的目标，人们曾提出了多种解决方案比如说机器学习等。我们将对每种解决方案作详细的介绍。
第四部分是人工智能技术未来的发展方向——通用人工智能。通用人工智能期望机器在完成任务的时候具有至少和人类完成得一样好的能力，比如说人们可能希望同一个机器不但棋要比人类下得好，还能帮你分类并倒垃圾。通用人工智能有哪些不同的形态呢？人类在探索通用人工智能的路上都做了哪些尝试呢？通用人工智能的未来在哪儿呢？第四部分将为你一一揭晓。
人工智能不断地渗透到人类生活的各个方面。那么未来，在人工智能的影响下我们的生活、我们所生活的世界和我们所在的宇宙可能是什么形态呢？我们站在前面那批优秀的科学家的肩膀上在本书的第五部分做了一些大胆的推测。读完这个部分如果我们有幸让你也有对未来世界有所畅想，你也可以联系我们，和我们分享你的想法。

如何使用这本书
这本书作为青少年读者的人工智能读物，不要求读者有任何计算机专业知识，因为我们希望这本书能够帮助每一个青少年更好地了解影响世界的人工智能技术，及人工智能技术对未来的影响。在阅读这本书的过程中，读者可以试着思考一下“思考与实践”栏目中需要思考的题目，这样可以锻炼你的思辨能力和想象力。同时，我们希望读者们在了解人工智能技术的过程中树立良好的世界观和社会责任感。

致谢
本书的主要参与编写人员有7位，俞勇教授策划并确定本书架构、内容组织及审核，张伟楠博士对全书内容进行专业指导及审核，龙婷撰写了部分，第五部分的第二十三、二十四章，吴昕撰写了第二部分和第五部分的第二十一、二十五章，戴心仪和周铭分别完成了第三部分和第四部分的内容。书中的卡通插画的设计与绘制由陈子薇完成，感谢沈键在我们完成的书稿的过程中给我们提出建议。