人工智能在计算机教学研究中的应用

2023-11-15 理论教育版权反馈

【摘要】：“深蓝”获胜的原因在于它是一台人工智能计算机。总之，它是一种具有学习、联想、推理、决策等类似人类的智能计算机。日本计划于20世纪90年代开发出新一代的计算机，这大大刺激了欧美各国，使其纷纷加入智能计算机的研制工作中来。尽管人机大战以计算机获胜而告结束，但它引发的热门话题却在持续着。

1996年，一场国际象棋大赛震惊了世界，这场比赛与通常比赛不同之处在于，它不是棋手与棋手之间的对弈，而是一次世界顶尖棋手与计算机之间的激烈搏杀。国际象棋界的泰斗、连续多年的世界冠军卡斯帕罗夫（C，Kasparov）同一台名为“深蓝”（Deep Blue）的电脑进行一场人机对弈，整个比赛参照正式国际锦标赛比赛规则，结果卡斯帕罗夫以微弱的优势取得胜利。胜利的卡斯帕罗夫预言：“到2010年，电脑将在正式比赛中击败世界冠军。”然而，卡斯帕罗夫没有料到，电脑的胜利会来得如此之快！

1997年5月，34岁的卡斯帕罗夫同IBM公司的名为“深蓝”的电脑举行了第二次人机大战。全部比赛共6局，胜利者将获得70万美元的奖励，负者也将得到40万美元的奖金。历史上伟大的世界冠军、被认为是不可战胜的卡斯帕罗夫把这场比赛看成是捍卫人类荣誉和尊严的决战，赛前他曾不无忧虑地说过：“‘深蓝’如果获胜，那将是人类历史上的一个非常重要而令人恐惧的里程碑。未来的人们回顾历史时会说，这是机器第一次在纯粹理智领域超越了人类。”

1997年5月3—11日，美国纽约。

甲方：国际象棋冠军格里·卡斯帕罗夫，国籍阿塞拜疆，身高约1.78米，体重约80千克。

乙方：“深蓝”RS/6000SP超级计算机，归属于IBM公司，身高约2.06米，体重约1270千克。

卡斯帕罗夫，国际象棋界十几年来无与伦比的超一流高手，13岁获得全苏少年冠军，17岁获得国际象棋大师称号，22岁成为历史上最年轻的国际象棋世界冠军，横扫棋坛，鲜有敌手。可以说，是国际象棋比赛中最具有智慧的棋手之一。

“深蓝”，IBM公司RS/6000SP超级计算机，居于32位并行处理计算机，运算速度每秒2亿次。1985年，华裔研究生许雄开发出“Chilps”象棋机，1988年这台更名为“深思”的计算机战胜了国际象棋大师拉尔森，1989年IBM公司以许雄峰、华裔资深计算机科学家谭祟仁等5人为主开发更强的“深思”计算机，1993年战胜历史上最年轻的也是强大的女国际象棋大师小波尔加。1996年“深思”改名为“深蓝”。

1997年5月3日上午，一场激烈的“人机国际象棋大战”就此开始。

第一局：卡斯帕罗夫执白先行，苦战45步，击败“深蓝”，力拔头筹，双方历时3小时45分。

第二局：“深蓝”执白先行，共弈45步，卡斯帕罗夫在可以和棋的情况下，错误地高抬贵手，结果被“深蓝”反客为主，取得胜利。双方历时3小时44分。

第三局，卡斯帕罗夫执白，共弈48步，苦战以和局告终，双方历时4小时28分。

第四局，“深蓝”执白，共走56步，卡斯帕罗夫明显体力不支，主动求和，“深蓝”也“无心恋战”，草草收兵，和局结束，双方历时5小时。

第五局，卡斯帕罗夫执白先行，共弈59步，尽管卡斯帕罗夫拥有先行之利，但他在第29步错过胜机，失去优势，被迫再度和棋。(www.chuimin.cn)

第六局：“深蓝”执白先行，一路强攻，取得决定性的胜利，此局仅共弈48步19步，用时1个小时。比赛的结果，“深蓝”以二胜一负三平战胜卡斯帕罗夫。人类最优秀的代表输给了计算机，这是机器第一次在智能领域超过了人类。这场比赛对于人工智能计算机研制工作的影响将是极其深远的。

“深蓝”获胜的原因在于它是一台人工智能计算机。人工智能是专门研究用计算机来承担通常需要由人的智能才能完成的任务，探索和模拟人的感觉及思维过程的专门学科。尽管电子计算机经过数代的发展，其运算速度和存储能力都达到了相当高的水平，其中一些计算机已具备了初级智能活动的能力，但在推理、判断、联想、学习等智力水平尚不及一个3岁的孩子。所以尽管在记忆运算等方面计算机已远远超过了人类的能力，但人们仍在努力开发智能计算机，以期使计算机变得更聪明。

人工智能计算机的研制始于20世纪80年代。1981年10月，日本首次向全世界披露第五代计算机的研制计划，这种计算机能识别图像，能听懂人的语言，能用自然语言与人交谈，甚至能代替医生给病人做诊断和开处方。总之，它是一种具有学习、联想、推理、决策等类似人类的智能计算机。日本计划于20世纪90年代开发出新一代的计算机，这大大刺激了欧美各国，使其纷纷加入智能计算机的研制工作中来。

弈棋，是最能体现人类智力的对抗性运动，自然而然地成为人工智能首选的研究对象。下棋在数学上称为博弈，是研究对策活动的，也就是将双方的活动用数学描述，从而寻找出最优策略。要想让计算机像有智慧的人一样去下棋，需要人们把各种策略编制成程序，并把各种可能的棋局储存起来。在弈棋过程中，电子计算机根据它本身的“记忆”或“经验”来修正程序，也就是改变它的逻辑路径或参数值，即“计算机学习”或“计算机自学”。对于国际象棋而言，每走一着通常有32种可能的情况。一位好棋手应当考虑好几着棋（一人走一步为一着棋）。如果是两着棋，则意味着有32×32种，即1024种可能，三着棋就是32768种。因此，一台计算机的程序在做出正确的决策之前，通常要考虑10亿种以上的可能着法。

1959年，美国工程师塞缪尔在计算机上编制了一套下棋软件，结果他本人在对弈时便输给了计算机。1962年，经改进的计算机战胜了美国一个州的棋赛冠军罗伯尼莱。自1970年起，美国国际象棋锦标赛允许电子计算机选手参赛。之后，会下国际象棋的计算机变得越来越聪明，直至战胜世界冠军。

战胜卡斯帕罗夫的“深蓝”计算机外表看来像两个并排而立的黑色保险箱放在绿色的底座上，透过布满小孔的铁门，仅能看到两排亮着的绿灯，每个灯代表一个高速处理器的运行状态。它从1996年时每秒能分析1亿步棋，到1997年每秒能分析2亿步棋，应变能力也有所提高。

赛场内比赛桌一侧方有一台带有液晶显示器的黑色电脑，这是与“深蓝”沟通的重要工具。比赛期间，坐在卡斯帕罗夫对面的“深蓝”小组成员不必为棋盘上的风云变幻操心，但必须将双方的每一步棋准确地用键盘输入电脑，并代表“深蓝”一方记棋谱和按下计时钟。这一切受到现场裁判的监督。

尽管人机大战以计算机获胜而告结束，但它引发的热门话题却在持续着。有关专家认为：“‘深蓝’仍然是一台笨电脑，说不上有人工智能，因为它不会思想，只是用蛮干的方法，把大量数据生吞活剥，然后分析数以亿计的棋步。人脑尽管只能想几步棋，但是拥有‘深蓝’所不具备的特点：意识。”不过大胆的预测家认为，“深蓝”此番获胜，意味着电脑只凭借它的强项——计算，就可以达到人们从来没有预想到的境界。

“深蓝”的设计师们说，“深蓝”虽然击败了世界棋王，但这并不意味着计算机比人脑更聪明。IBM的专家也认为要制造出真正有人工智能的计算机，没有一二十年的时间难以实现。

1956年，美国新罕布什尔州的达特茅斯学院举行了一次很特殊的会议。会议发起人是3位年轻人——约翰·麦卡锡、马文·明斯基和菲洛。麦卡锡是数学家，1951年获得普林斯顿大学博士学位，导师是冯·诺依曼，他和信息论的创始人香农有过合作，收集了许多有关自动机理论的文章，合编了《自动机研究》论文集。明斯基曾是个音乐神童，后来却宣布音乐只是催眠药，转攻数学，又迷上电脑。他对哲学、物理学、神经学也有很广泛的兴趣，后来大概受他的好朋友阿西莫夫的影响，写过好几部科幻小说。此时，他是哈佛大学数学系的助教。菲洛是数学家兼神经生理学家，他们三人一直合计想举行一次新兴的机器思维方面的研讨会，得到了IBM公司的科学家洛益斯特和贝尔实验室的香农的赞同，5人一起向洛克菲勒基金会申请到7500美元的资助。

参加会议的有数学家、心理学家、神经生理学家、电脑工程师等。这个前前后后经过了将近两个月的会议主要讨论人类智能特征的基础和机理、如何进行精确的描述，并最终通过用电脑来模拟。为此，麦卡锡等人特意用了“Artificial”，这就是人们熟悉的人工智能。这次精英的聚会标志着人工智能这门新学科的诞生。

人工智能在计算机教学研究中的应用

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