蔡自興

摘 要： 討論我國智能科學與技術(shù)學科的若干基本問題，包括智能科學的學科內(nèi)涵、研究內(nèi)容、學科體系等，這些討論有助于端正對智能科學學科的認識與定位，促進智能科學學科的健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智能科學；人工智能；學科體系；學科內(nèi)涵；研究內(nèi)容

0 引 言

2017年1月，筆者有幸應邀列席中國人工智能學會常務(wù)理事會議，會上對該一級學科的申報與建設(shè)問題發(fā)表了意見。本文就智能科學與技術(shù)學科的體系結(jié)構(gòu)等問題發(fā)表一孔之見，供大家討論與研究。

首先，建議把這個一級學科的名稱從“智能科學與技術(shù)”（Intelligence Science and Technology）改為或簡稱為“智能科學”（Intelligence Science）。雖然人工智能、計算機科學、力學、信息學、系統(tǒng)科學等學科名字不含“技術(shù)”二字，但眾所周知，它們的學科內(nèi)涵包括“科學”與“技術(shù)”，甚至包括“應用”。這樣取名不僅不失嚴謹，而且有助于通用與簡潔。

1 智能科學的學科內(nèi)涵

有一種觀點認為：智能科學（與技術(shù)）的學科內(nèi)涵是“探索與研究自然智能（特別是人類智能）的機理，包括認知（學習）、決策（推理）和人機合作的基本規(guī)律，在此基礎(chǔ)上研究和制造具有一定智能水平的機器（包括系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)）為人類服務(wù)”。前者稱為“智能科學”，后者稱為“智能技術(shù)”，也稱“人工智能”。

上述提法不夠科學，分類也比較模糊，值得商榷。

人類的自然智能機理是智能科學學科賴以發(fā)展的重要基礎(chǔ)，但不應該成為智能科學學科研究與探索的主要內(nèi)容。人類的自然智能機理應該由生命科學，特別是生物學、醫(yī)學、腦科學等學科研究。智能科學學科以這些自然智能機理的研究成果為基礎(chǔ)，結(jié)合其他相關(guān)交叉學科的基本機理，探索自然智能（特別是人類智能）的模擬機理、方法與技術(shù)，建立智能機器與人工智能系統(tǒng)，模仿與擴展人類（自然）智能，為人類的經(jīng)濟發(fā)展、社會進步和生活福利服務(wù)。

智能機器是一類能夠呈現(xiàn)人類思考問題和創(chuàng)造思想等智能行為的機器。人工智能是一種人造智能，是人類通過智能機器（智能計算機）創(chuàng)造出來的智能，是一門研究、設(shè)計與應用智能機器的學科。智能科學研究的人類智能行為涉及學習、感知、思考、理解、識別、判斷、推理、證明、通信、設(shè)計、規(guī)劃、動作、問題求解等活動。

智能科學的內(nèi)涵應該包括智能科學的基礎(chǔ)理論、方法（技術(shù)）和應用。把智能科學劃分為“智能科學”和“智能技術(shù)”的一些具體提法值得質(zhì)疑。例如，把“探索與研究自然智能機理，包括認知（學習）、決策（推理）和人機合作的基本規(guī)律”稱為“智能科學”，而把“在此基礎(chǔ)上研究和制造具有一定智能水平的機器（包括系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)）為人類服務(wù)”稱為“智能技術(shù)”，也稱“人工智能”，這種論述是不夠科學、經(jīng)不起推敲的。特別是把“智能技術(shù)”也稱為“人工智能”，更是不恰當?shù)摹?/p>

2 智能科學學科研究內(nèi)容

有些行內(nèi)專家認為，按照學科的內(nèi)涵與屬性，智能科學與技術(shù)學科作為一級學科，主要學科方向有：①智能科學與技術(shù)的基礎(chǔ)理論研究，包括感知機理、認知機理、綜合決策機理、機器學習、情感計算、信息-知識-智能轉(zhuǎn)換等；②智能科學與技術(shù)的基本技術(shù)研究，包括感知技術(shù)、知識生成、知識處理、自然計算、信息轉(zhuǎn)換、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等；③智能科學技術(shù)系統(tǒng)與應用研究，包括自然語言處理與理解、多媒體識別與處理、智能機器人、群體智能、社會計算、智能互聯(lián)網(wǎng)、智能人機合作等。

上述研究內(nèi)容的劃分也缺乏科學性。例如，把機器學習、綜合決策歸屬于基礎(chǔ)理論研究，知識生成、知識處理歸屬于基本技術(shù)研究，自然語言處理與理解、智能機器人歸屬于應用研究，都是很不嚴謹?shù)摹Ｖ劣谛畔?知識-智能轉(zhuǎn)換、信息轉(zhuǎn)換等內(nèi)容是否應屬于智能科學的核心研究范疇，或應屬于信息科學或信息論的主要研究范疇，也還沒有取得共識。

“自然智能”不應該成為智能科學學科的重點研究內(nèi)容?，F(xiàn)有人工智能的各種知識表示與推理方法、各種計算智能機理和認知的基本原理，應該成為智能科學學科的主要理論基礎(chǔ)。認知理論與技術(shù)、類腦計算與深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應該歸入智能科學的理論基礎(chǔ)，而不是技術(shù)本體。智能機器人系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)+智能應用、智能大數(shù)據(jù)挖掘都應該歸入“應用”內(nèi)容。機器學習、模式識別、自然語言處理（語音識別）、知識工程、機器人學、智能控制、智能網(wǎng)絡(luò)、智能決策等應屬于智能科學學科的主要技術(shù)。

3 智能科學的學科體系

智能科學的學科體系由科學基礎(chǔ)（Science）、技術(shù)方法（Technology）和應用領(lǐng)域（Application）3部分構(gòu)成。早在2002年4月，中國自動化領(lǐng)域發(fā)展戰(zhàn)略高層學術(shù)研討會的大會報告《智能科學發(fā)展的若干問題》[1]和2003 IEEE International Conference on Robotics， Intelligent Systems and Signal Processing的大會特邀報告[2]，就提出一種智能科學的學科體系結(jié)構(gòu)，具體內(nèi)容見圖1。

由圖1可見，智能科學具有明顯的高度跨學科交叉特性，融合了相關(guān)學科的長處，能夠創(chuàng)造出更具生命力的新學科。智能科學比人工智能、智能控制、智能機器人等具有更復雜的跨學科交叉特性，是迄今為止最復雜的一門交叉學科。

智能科學的學科基礎(chǔ)包括人工智能、計算機科學、控制論、信息學、系統(tǒng)論、認知科學、仿生學等以及它們的交叉，其中，人工智能是智能科學學科基礎(chǔ)的核心。應該理直氣壯地提出：人工智能是智能科學的核心基礎(chǔ)，或者說，智能科學是在人工智能的基礎(chǔ)上，結(jié)合其他相關(guān)學科的研究成果建立起來的。在探討與論證智能科學學科時，一定要牢固樹立人工智能的“核心”意識與地位，切不可采取回避的態(tài)度與做法。離開人工智能核心的智能科學，只能是無水之源、無根之木。

除了人工智能的學科核心地位外，計算機科學和控制論（Cybernetics）對構(gòu)成智能科學具有特別重要的作用。計算機是一種智能機器，計算機科學就是研究智能機器的科學。智能科學學科也離不開智能機器，離不開計算機科學?？刂普摰闹行膬?nèi)容是控制（Control）和通信（Communication），其關(guān)鍵機制是反饋（Feedback）。智能科學也離不開廣義的控制、通信和反饋。

信息學和系統(tǒng)學也是構(gòu)成智能科學學科的不可或缺的成員，但它們的作用比較一般。系統(tǒng)論（Systematics）、信息論（Informatics）和控制論（Cybernetics）作為現(xiàn)代科學前沿突出的學科群，往往是互相作用和互相靠攏的。信息論或信息科學的作用似乎無處不在，但其作用因?qū)ο蟛煌?。不能過分強調(diào)信息科學與智能科學的關(guān)系，更不能論定“智能科學技術(shù)是信息科學的核心、前沿與制高點”。

至于把認知科學與仿生學列為智能科學學科的基礎(chǔ)之一，是因為智能科學要模仿生物特別是人類的認知過程，需要這兩門學科提供認知機制的成果。

智能科學的主要技術(shù)涉及機器學習、模式識別、人工生命、語音識別、自然語言處理、知識工程、 機器人學、智能控制、智能決策、智能網(wǎng)絡(luò)、人機界面、智能規(guī)劃、傳感信息融合、自動程序設(shè)計、自動定理證明等。這些技術(shù)以人工智能和計算機科學等基礎(chǔ)理論與方法為指導，已發(fā)展成為智能科學的子學科。其中，模式識別、計算智能等甚至已發(fā)展成獨立的一級學科。

智能科學的應用領(lǐng)域十分廣泛，包含智能制造、智能交通、智慧農(nóng)業(yè)、智能醫(yī)療、智慧城市、智能駕駛、智能教育、智能玩具、智能物流、智能安保、智能家居、智能監(jiān)控、智能調(diào)度、智能管理、智能電網(wǎng)、智能檢索、智能建筑、智能自動化、智能數(shù)據(jù)分析等。

圖2的學科體系圖與圖1是一致的，2006年曾公開發(fā)表于《人工智能其在決策系統(tǒng)中的應用》專著上[3]?，F(xiàn)在看來，可以暫不考慮某些學科與智能科學的關(guān)系，而首先研究與智能科學關(guān)系密切的相關(guān)學科。

圖3給出2016年10月美國白宮發(fā)布的《國家人工智能研究與發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃》中人工智能研發(fā)規(guī)劃體系圖，可供研究我國人工智能/智能科學技術(shù)研發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃時借鑒[4]。

4 結(jié) 語

結(jié)合30多年來從事智能科學研究、教育與教學的實踐以及2011年對智能科學與技術(shù)專業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略思考[5]，為了保證智能科學學科的健康與可持續(xù)發(fā)展，對智能科學學科的科學內(nèi)涵、研究內(nèi)容和體系等問題無保留地發(fā)表了自己的意見，供行內(nèi)討論參考，歡迎批評指正。希望這些意見能夠為智能科學一級學科的建設(shè)與發(fā)展提供正能量，做出微貢獻。endprint