本节书摘来自异步社区《W社会智能与综合集成系统》一书中的第2章2.2节 机器智能和控制系统，作者戴汝为 , 李耀东 , 李秋丹,更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看。
2.2 机器智能和控制系统
社会智能与综合集成系统
在机器智能研究的方面，Turing被后人尊为机器智能思想的奠基人。他的贡献在于对机器智能的论述，提出把基于离散量的递归函数作为智能的论述基础。另外他提出的Turing实验，给出了测试机器是否可以具有智能的基于行为主义的标准。
早期的研究在应用计算机来证明数学定理、研制出具有学习的功能的下棋程序、把机器智能研究的结果应用于解决困难的数学问题等方面取得了一些成就，这些成就使人备受鼓舞，以致对机器智能的发展做了过分乐观的估计。1958年有的机器智能专家充满自信地估计：用不了10年计算机将是世界冠军；用不了10年计算机将会发现和证明重要的数学定理；用不了10年许多心理学理论将应用计算机程序的形式。他们甚至于还估计：按发展趋势，20世纪80年代将是全面实现机器智能的时代；到了2000年机器智能将会超过人了……但是机器智能研究的实践给出的答复使人们的大脑冷静下来。实际的情况是从20世纪60年代至20世纪70年代，机器智能取得的成果远远达不到专家们的美好愿望。但是在以后的过程中也逐步结出了一些成果，其中知识工程取得的成就最使机器智能研究引以自豪。
知识工程和通常人们说的构建专家咨询系统，即以专家的水平进行诊断和咨询的计算机软件，仅仅是说法的不同。知识工程的历史是以1969年美国科学技术专家Feigenbaum 公布第一个专家系统DENDRAL开始的。进而他在1977年国际机器智能联合大会上综合论述了许多机器智能的科学技术人员对机器智能研究的新起点，大致概括为：知识工程师实践的技术是把机器智能研究中产生的原理和工具应用到需要专家知识来解决的那些应用难题上；获得知识、表示知识并且适当地应用知识来构造和说明判断路线等技术问题，是知识库系统设计中的一些重要问题；构造智能媒介这种技术是程序设计技术的一部分，也是它的扩充，应用大量知识来表示和判断也是编制复杂的计算机程序的技术。这改变了人们以前认为“几个判断定律再加上强大的计算机就会产生专家和超人的性能”这一起着重要的作用的信念，人们认识到，应用以前遵循的一般求解策略这一能力有限的方法来解决很复杂的问题，很难达到目的，需要转向狭隘定义的应用问题。专家系统就是研究应用针对某个专门问题的专家知识，建立人—机交互系统来进行问题求解。专家的能力涉及专家两个方面的知识，即公开的知识和一个人掌握的经验性知识。公开的知识包括事实和专业中的理论等，这种知识一般记载在教科书和参考书中；专家掌握的知识指的是专家通过实践获得的经验知识，称为启发式知识。这种知识是专家区别于非专家的标志所在，能够使专家在必要时做出判断，判断有希望地解决作用并且能够有效地处理错误或者不完全的数据。可以说专家的经验性知识是专家能力的关键所在，专家系统或者知识系统的威力是从它处理的知识中产生的。
2.2.1 计算机博弈机器向人的首次挑战
回忆计算机博弈的研究历史，尽管困难重重（德利福斯，1986），但是几十年来却是在逐步地向前跨进，学术界对此给予了很大关注。1980年麻省理工学院计算机科学家为促进计算机博弈的研究，在卡内基·梅隆大学设立了一笔总数为10万美元的奖项。这奖项的颁发过程直观地显示出这项研究的发展。
1996年2月10～17日，为了纪念世界上第一台数字式电子计算机诞生50周年，著名的计算机公司IBM出巨资邀请国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫和IBM的深蓝系统在美国费城举行六局大赛。这场比赛被人们称为是“大脑和计算机的世界决战”。参赛的双方分别代表了大脑和计算机的最高水平。卡斯帕罗夫是国际象棋史上最杰出的高手，他也被誉为世界上最聪明的人。了解他的棋迷说，卡斯帕罗夫在这个世界上没有敌手，只有上帝才能够赢他。而当时的深蓝是一台运算速度达每秒1亿次的超级计算机。人机相遇，第一盘深蓝就给卡斯帕罗夫来了一个下马威，打败了这位世界冠军，给世界棋坛以很大震动。但是卡斯帕罗夫以后总结经验，稳扎稳打，在剩下的五盘中赢三盘、平两盘，最后以总比分4∶2获胜。虽然在那场比赛中深蓝第一盘的胜利最后也是唯一的一盘胜利，但是它却使这位棋王产生了这台机器偶然也会有智能的感觉。
IBM并没有就此罢休，一年后即1997年5月3日～11日，深蓝再次挑战卡斯帕罗夫，这时的深蓝已经不同往年，它的运算速度又提高了一倍，达每秒2亿次。赛前，一位权威人士认为，深蓝的运算速度必须达到每秒10亿次，要达到这样的速度，还需要几年时间。但是深蓝的主设计师们却对深蓝的获胜充满了信心。人机大战再次吸引了人们的关注。5月3日卡斯帕罗夫首战打败深蓝，5月4日深蓝扳回一盘，以后双方三局、四局、五局都握手言和。至此，深蓝精湛的残局战略使观战的国际象棋专家们大为惊讶。卡斯帕罗夫本人也表示：“这场比赛中有许多新发现，其中之一便是计算机有时也可以走出人性化的棋步。在一定程度上，我不能不赞扬这部机器，因为它对盘势因素有着深刻的理解，我认为，这是一项杰出的科学成就。”双方的决胜局在5月11日拉开了战幕，卡斯帕罗夫在这盘比赛中仅仅走了19步便放弃了抵抗，比赛用时只有1小时多一点。这样深蓝便以3.5比2.5的总比分赢得了这场人机大战的最后胜利。
深蓝的胜利举世震惊，它表明了机器智能达到的成就。深蓝的获胜得益于它强大的运算功能和大量的存储空间。深蓝是一台拥有32个处理器和强大并行计算能力的RS/6000SP/2超级计算机，运算速度达每秒2亿次。它存储了100多年来世界顶尖棋手的棋局。虽然它的棋路还远远不是真正的对人类思维方式的模拟，但是它已经向世人说明，电脑能够以人远远不能够企及的速度和确切性实现原来属于人类思维独霸领域的大量任务。我们对于机器在体力方面超出自己的事实早已经司空见惯，它并不会引起我们的紧张，机器能够使我们实现以前在脑力上从来没有可能的事，这使得我们有所思虑，因为能够进行思维是人类的特权，正是思维能力，使我们超越了体力上的限制并且因此获得了比其他物种更加骄傲的成就。
所以国际象棋人机大战这件事情的科学意义在于：计算机技术取得了巨大的发展，人们看到以后可以通过大脑和计算机协同工作，以机器智能的方式来解决很复杂的问题（如社会经济领域中的重大决策问题、天气预报等复杂问题）。
因为把重点放在解决狭隘定义的应用问题，科学技术人员研制开发了大量的、各种各样的专家系统和决策系统。在中国，这门工程技术在二十几年前已经发展起来，并在一些特定领域取得应用。
2.2.2 控制系统的发展
在机器智能系统的发展过程中控制系统研究也在进行，控制系统的发展大致可以概括为3个阶段。
因为空间技术的需要和计算机技术发展而导致应用数字计算机构建数学模型的需要，出现了现在控制理论。应该说现在控制理论是1960年到现在自动控制系统和理论获得发展的一个重要标志。现在控制理论曾经在运动物体的控制等一些领域（突出的例子是空间技术）中得到成功应用。这阶段中，人们追求的是研制不用人参加的、完全自动运行的所谓自主系统。这类系统属于简单系统范畴，在固定不变的工作环境中即干净环境（像空间环境）中的应用是成功的。但是在一些复杂环境中就难以设计和研制出能够符合要求的自主系统。这个时期是发展历史的第一个阶段。
对系统研究是从简单到复杂的。在现实的生产活动中，面临的控制问题很复杂，有的包括着各种物理和化学过程，有的控制对象具有不确定性并且会发生突然改变。复杂系统的控制问题已经提到了人们的面前。随着信息技术和其他高技术、新技术的发展和计算机的推广应用，在国民经济发展和国防建设中具有全局性影响的系统一般向大型化和复杂化方向发展。关于什么是复杂系统，有各种各样的说法。我们认为，具有复杂行为的系统，复杂性体现在系统的部件间或者子系统间有着很强的耦合作用，具有难以线性化的非线性特征，所以会出现极限环甚至混沌现象。同时系统具有高度的不确定性，要求具有及时性并且难以应用传统方法来建立系统的数学模型。许多工业生产过程就是这种复杂系统的典型例子。另外被控制对象自身虽然不复杂，但是对这种对象加以控制后形成的系统是在复杂环境中运行的。因为环境的复杂性而导致在这种环境中能够有效运行的系统必然也是复杂的。典型的例子是研制能够为家庭生活服务的机器人。家庭这样的环境是不很规整的，所以家用机器人（或者以前机器智能领域中说的电子秘书）的控制也成为复杂系统的控制问题。研究这类问题时，应用传统控制理论和方法很难奏效。通过长时间的探索，中国、外国都已经认识到，把机器智能的原理、方法和人的经验、智能应用于复杂系统的控制，是解决复杂系统控制的重要方法并且开展了许多有意义的工作。例如在不了解对象动态特征的情况下应用模糊理论对倒放的控制就是一个成功的例子。上面可以认为是发展历史的第二个阶段，在这阶段，研究者试图把人的知识、经验直接注入到控制系统中去。
近来许多科学家正在致力于发展历史的第三个阶段，即解决复杂系统的控制问题。钱学森等人把系统研究拓广到开放的复杂巨系统范畴。他们对各种各样的系统进行分析、分类，得出结论，系统不外自然系统和人制造出来的人工系统两类；再进一步根据组成系统的子系统种类的多少和它们间的关联关系的复杂程度，又可以把自然系统和人工系统再分成简单的系统和巨型系统两类。
第一类是简单的系统，组成系统的子系统数量比较少，子系统间的关系比较单纯，如温度控制系统就是一个人工简单的系统。
第二类是巨型系统，组成系统的子系统数量很大，成亿、上百亿、上千亿。如果系统中的子系统种类很少并且它们间的关联关系又比较简单，则称这样的系统为简单巨型系统。如果子系统种类繁多并且有层次结构，子系统间的关系又很复杂，就称这样的系统为复杂的巨型系统。如果复杂的巨型系统又是开放的，那么这种系统就称为开放的复杂巨系统。这里的开放是指系统和系统中的子系统分别和外界有各种信息交换，系统中的各个子系统能够通过和周围环境的交互作用来增强适应能力。如生物系统、大脑系统等就是开放的复杂巨系统；而许多人工系统都是简单的系统，如一般的控制系统或者信息系统不具有开放性，就是自动化工厂也只不过是人工系统而已。至于开放的复杂巨系统，因为它无论在结构、功能、行为方面都很复杂以致于到现在它的许多性能我们还不清楚。
为处理开放的复杂巨系统的问题，钱学森总结和提出了从定性到定量的综合集成法（Metasynthesis）。他的构思来源于《实践论》：“人从实践中得出的经验总结首先在大脑中形成感性认识，那是点滴零碎的，然后再进一步分析综合，应用以前累积的知识，加工成理性认识。但是这只不过是一次认识的循环，还要把得到的理性认识应用于实践，开始第二个循环……无穷无尽。”该构思和现在的信息技术的成就结合，产生了从定性到定量的综合集成法，该方法是把专家、数据和信息以及计算机软件、硬件技术有机地结合起来，这三者自身也组成一个系统。从定性到定量的综合集成法的应用，关键就在于发挥这个系统的整体优势和综合优势。值得强调的是，大脑也属于开放的复杂巨系统范畴，而人的心智来自大脑，所以开放的复杂巨系统的研究和机器智能的研究有着很紧密地联系。
1993年，作者对机器智能30几年来的研究进行反思后，把从定性到定量的综合集成法应用于机器智能的研究，提出了智能系统的综合集成研究的发展方向，致力于把系统科学研究和机器智能研究加以沟通。所以从定性到定量的综合集成法的提出是方法论上的一个飞跃。中国有集大成的说法，就是说，把一类很复杂的事件的各个方面综合起来，集大成。应用上面从定性到定量的综合集成法，就可能把人的思维、知识、智慧和各种情报、资料、信息统统集成起来，达到集大成。这是一个认识上的飞跃，可以称为综合智慧工程。然后钱学森在1992年3月进而提炼出从定性到定量的综合集成研讨厅（Hall for Workshop of Metasynthetic Engineering）。他的构思是把现在世界上成千上万人的聪明才智和已故的古人的智慧都综合起来而集其大成，这是又一次的飞跃。
本文仅用于学习和交流目的，不代表异步社区观点。非商业转载请注明作译者、出处，并保留本文的原始链接。
