您的位置:中国科技新闻网 > 前沿发现 > 创新无止境 智能攀高峰
创新无止境 智能攀高峰
发表时间 2017-07-12 15:03 来源 本站原创

  ——史忠植的“智能”人生

  本刊记者杨兰

  走进中国科学院计算技术研究所史忠植研究员的办公室,首先映入眼帘的是一大排紧靠着墙的书柜,里面摆满了书籍,整齐而且有序。这么多书对一个科研人员来说可能并没有什么稀奇,但这些书中有相当一部分是他撰写的人工智能方面的著作,从已经有些泛黄的20世纪80年代出版的《知识工程》,到2017年出版的精装本《心智计算(英文版)》,数目之多,令人惊奇。对他来说,这些书记录了他的“智能”人生,镌刻了他勇攀人工智能高峰的科研历程。

  随着时代的进步,该领域的研究已经历了从知识工程到智能信息处理,再到智能科学研究的不断飞越。随着科技的进步,人类对智能科学的探索渐次深入,进入21世纪,人工智能又掀开了新的篇章!谈到中国人工智能的开拓者,谈到这个领域有突出贡献的人物,就不能不提到一个名字——史忠植!

  作为改革开放后第一批出国留学的科学家,他曾经在1980年代积极开展以新一代计算机为代表的知识工程研究,拓展了知识工程的核心理论;将智能体(agent)技术与网格技术相结合,创新了分布智能理论基础;提出由脑科学、认知科学、人工智能等学科交叉而成的智能科学,所构建的智能科学理论体系,为实现人类水平的人工智能指出了方向。

  与时俱进

  1956年达特茅斯论坛上,美国学者首次提出AI概念,即让机器能像人那样理解、思考和学习,即用计算机模拟人的智能。经过60年的发展,人工智能不仅越来越走向成熟,而且迎来了新的发展机遇。人工智能已经从机器博弈的“玩具世界”走进了智能生产、智能交通和智能服务的“现实世界”,从数学定理证明的“书卷世界”走到了机器翻译和语音识别的“工作世界”,为人们的日常活动提供智能服务。

  1965年,美国斯坦福大学计算机科学家费根鲍姆教授(B.A.Feigenbaum)开发了DENDRAL专家系统,可以根据质谱仪的数据,推断可能存在的化学物质的分子结构和原子结构。1977年在第五届人工智能国际联合会议上费根鲍姆正式提出知识工程的新概念。20世纪80年代,我国掀起了研究新一代计算机的热潮。史忠植积极开展以新一代计算机为代表的知识工程研究,取得了一系列具有创新性和系统性的研究成果。他提出了一种面向对象的知识表示方法,将语义网络、框架、产生式系统融合一体,并在此基础上研制了专家系统工具OKPS。慈云桂院士主编的《新一代计算前沿研究》(New Generation Computing:Recent Research),邀请他撰写了“Knowlege-based Systems”部分。该书由荷兰North-Holland出版社出版,专家评审委员会一致将其评为一部高水平的科学专著。

  1988年,史忠植发表了《知识工程》这部专著,极大地推动了我国人工智能的研究,同时他提出了新颖的记忆网范例表示方法和检索策略,应用于开发多种领域的范例推理系统。在863“海洋渔业遥感、地理信息系统技术应用服务系统”项目中,负责设计和开发了中心渔场预报智能系统,首次提出将范例推理(CBR)与专家系统相结合,实现中心渔场预报,并用于北太平洋渔业生产,取得了可喜的成果。同时,“海洋渔业遥感、地理信息系统技术应用服务系统”这项成果获得了2001年中国科学院科学技术奖二等奖,获得2002年国家科学技术进步奖二等奖。

  20世纪80年代以来,机器学习在我国受到普遍关注,研究队伍不断扩大,研究成果不断提高。目前我国已成为国际上机器学习研究的重要力量。1987年7月,蔡庆生老师与他联合倡导在黄山召开了第一届全国机器学习研讨会。1989年7月,在桂林召开了第二届研讨会,并正式成立了中国人工智能学会机器学习专委。史忠植和他的同事提出机器学习的属性论和记忆网案例表示方法;在贝叶斯潜在语义模型的框架下提出了一种半监督文本挖掘算法;基于相容关系提出了一种相容粒度空间模型,对于粒度的结构和层次等都有明确的描述;提出了基于案例推理的内省学习模型, 通过惩罚函数来选取最优的修订策略;主持研制了知识挖掘平台MSMiner和Web信息智能处理系统GHunt,取得了良好的经济效益。1992年,国际学术出版社出版了他的专著《Principles of Machine Learning》。2002年,清华大学出版社出版了专著《知识发现》。

  人工智能的发展总是被新生事物和人们的探索精神不断推动。互联网的发展和更加复杂问题的不断涌现,分布式人工智能系统迅速发展,智能体间如何实现知识共享、协同工作成为分布式人工智能研究的关键问题。史忠植和他的研究团队从1994年就开始在这一领域深耕并颇有斩获,他们创新分布智能的理论和技术。理论上,他们提出描述智能体行为的RAO逻辑,对智能体的动态知识、信念、动作等给出了严格的刻画与描述;技术上,采用一种构件式组装的多智能体系统结构,设计了智能体建模语言AUML;策略上,他运用一种基于约束传播的智能体规划方法;应用上,发展了面向智能体的软件方法学和需求工程,把面向对象的CORBA技术扩展为面向智能体的CARBA技术,这在软件技术上具有革新意义。

  他们在国内首次研制了具有自主知识产权的多智能体环境MAGE,发展了面向智能体的软件方法学和需求工程,并将智能体技术与分布式构件技术结合起来,研制出了可视化智能体开发环境VAStudio,可以有效支持软件复用和工作流程的构建;将智能体技术与网格技术结合,研制了“主体网格智能平台AGrIP(Agent Grid Intelligence Platform)”。2006年1月11日,AGrIP在中科院主持的鉴定会上获得了高度评价,“本项目取得的动态描述逻辑DDL,面向智能主体的软件开发方法,主体网络软件构架和服务模式,基于本体的知识管理等研究成果达到国际先进水平”,目前这一成果已经应用到电力、航天、航空等领域。

  构建智能科学的理论架构

  目前人工智能还远远没有达到人类智能的程度,让计算机具有人类那种听、说、读、写、思考、学习、适应环境变化、解决各种实际问题等能力,还有很长的路要走。 2006年史忠植发表了专著《智能科学》,全面论述了智能科学研究的理论架构和方向,以敏锐的眼光提出由脑科学、认知科学、人工智能等交叉研究智能理论和技术。2009年新加坡世界学术出版社决定出版智能科学系列丛书(Series on Intelligence Science),并邀请史忠植担任主编。

  在交叉融合发展思路的影响下,各国纷纷开始新一轮智能科学技术的研究竞赛。2013年1月28日,欧盟委员会宣布人脑工程计划入选欧盟“未来新兴旗舰技术项目”,将在未来10年内获得10亿欧元的研发经费。美国奥巴马政府推出探索人类大脑工作机制、绘制脑活动全图的研究计划,加深对人感知、行为及意识的了解,有望为智能科学研究铺平道路。国内正在部署十三五期间开展“脑科学与类脑研究”,该计划将作为我国六个长期科学项目工程中的一个重要项目,长期资助,资助时间长达15年(2016-2030年)。

  目前史忠植参与了一项973项目,研究“脑机融合感知和认知的计算理论与方法”。研究团队有脑科学、认知科学、人工智能等领域的科研人员,开展脑科学、认知科学与人工智能的交叉研究。

  探索智能科学前沿问题

  2005年7月1日,在纪念美国《科学》杂志创刊125周年之际,科学家们总结出了125个迄今我们还不能很好回答的问题,其中他关注与智能科学有关的问题有:

  9、意识的生物学基础是什么?

  21、记忆是如何存取的?美好的记忆、悲伤的记忆,关于解方程技巧的记忆,英语单词的记忆,毫无疑问它们都储存在我们的大脑中。但是它们具体在什么部位?

  94、通过计算机进行学习的极限是什么?

  瞄准这些智能科学前沿的问题,基于意识和记忆的研究进展,史忠植提出了心智模型CAM(Consciousness And Memory), 作为构建通用智能系统的框架。在心智活动中,记忆和意识起着最为重要的作用。记忆存储各种重要信息和知识,意识让人有自我的概念,能根据需求、偏好设定目标,并根据记忆中的信息进行各种认知活动。今年6月13-16日,史忠植参加在北京举办的第21届意识科学研究学会年会,并介绍CAM的机器意识系统。他正在探索海马短期记忆与新皮质长期记忆构成的互补学习系统,研究学习记忆进化的机制。

  回首上个世纪的二十年,史忠植的研究硕果累累。他在知识工程和机器学习领域开辟了我国人工智能探索之先河。现在人工智能在深度学习的推动下,由于互联网、云计算、大数据等发展的社会需求,迎来了新一轮的发展浪潮。在人工智能领域不断发展的时候,他又踏上了探索智能科学的自主创新之路。在智能科学的广阔天空中,他振翅翱翔;在永无止境的创新路上,不知疲倦地攀登。

  史忠植

  中国科学院计算技术研究所研究员。IFIP 人工智能专业委员会机器学习和数据挖掘组主席, IEEE高级会员,AAAI、ACM会员。博士生指导教师。

  曾负责多项973项目、国家重点科技攻关项目、国家863高技术的智能计算机系统项目、国家自然科学基金等项目。 长期从事智能科学、知识工程、分布式人工智能、机器学习、神经计算、认知科学等方面的研究工作。 1979年获中国科学院科技进步二等奖。1994年获中国科学院科技进步特等奖。1998年获中国科学院科技进步二等奖。 2001年获中国科学院科技进步二等奖。2002年获国家科技进步二等奖。2006年获北京市科技进步三等奖。2013年获得中国人工智能学会吴文俊人工智能科学技术成就奖。出版著作16种。编辑书籍和会议录14本。发表学术论文500多篇。已培养博士60多名、硕士150多名。被选为国际人工智能联合会(IJCAI)1997年咨询委员会委员、国际信息处理联合会(IFIP)人工智能技术委员会(TC12)委员、中国人工智能学会副理事长。 International Journal of Intelligence Science 主编,计算机学报、计算机研究与发展等杂志的编委。