人工智慧先驅人物篇之約翰·麥卡錫
今天的人工智慧先驅人物篇的主角是約翰·麥卡錫(John McCarthy),在1955年的達特矛斯會議上, 麥卡錫 與 馬文·明斯基共同 提出的“人工智慧”這個概念 ,標誌著人工智慧的正式誕生。
麥卡錫將人工智慧定義為:“ 研製智慧機器的一門科學與技術 ”。所以,研製智慧機器始終是人工智慧研究的核心問題。
科學與政治
1927年9月4日,麥卡錫出生於美國波士頓一個共產黨家庭。父母的工作性質決定全家需不斷搬遷,從波士頓遷到紐約,然後又到了洛杉磯。
信仰愛爾蘭天主教的父親當過木匠、漁夫和工會組織者, 同時也是一位發明家,擁有捻船縫機和桔汁冷凍機兩項專利。
他的母親是立陶宛猶太人,最初在聯合通訊社當記者,後來在一家共產黨報社工作。夫妻倆都曾參加過美國給出的,受父母的影響, 麥卡錫從小就把自己對科學的興趣與家庭的政治傾向結合起來。
麥卡錫認為自己的青少年時期平淡無奇,但事實證明並非如此。在上高三時,他得到了一份加州理工學院的課程目錄,上面列出了該校一年級和二年級的微積分課本。
他買了這些書,完成了所有的練習題目。這使得他最終 在 1944 年進入加州理工後得以免修頭兩年的數學課程。
1948年,他獲得了加州理工學院數學學士學位,在1951年又獲得了普林斯頓大學數學博士學位。
改變一生的會議
約翰·麥卡錫的學術人生如何步入人工智慧領域,還要從 一次會議說起 。
1948年9月,他參加了加州理工主辦的 希克森腦行為機制研討會 ,大數學家、計算機設計大師 馮·諾依曼在會上演講了一篇關於自複製自動機的論 文 ,這是一種可以對自身進行復制的機器。
儘管當時的與會人員並沒有明確地將機器智慧與人類智慧聯絡起來, 但馮·諾依曼的講話卻激發了麥卡錫的好奇心。
麥卡錫敏銳地將機器智慧與人的智慧聯絡起來,打算從事更深入的研究。第二年,在普林斯頓大學數學系做博士論文時,麥卡錫幸運地與馮·諾依曼一起工作。
在馮·諾依曼的鼓勵和支援下, 麥卡錫決定從在機器上模擬人的智慧入手 ,主要研究方向定為計算機下棋。
此後,為了減少計算機需要考慮的棋步,麥卡錫發明了著名的 α-β搜尋法 ,這一關鍵問題的解決有效減少了計算量,至今仍是解決人工智慧問題中一種常用的高效方法。
自動機模擬是隨著時間從一個狀態轉入另一個狀態的機器;而互動式自動機則是根據其自身狀態以及它所觀察到的其他自動機的狀態從某個狀態轉入另一狀態。
麥卡錫曾在馮·諾依曼理論的基礎上, 把 有智慧的東西看做是一個有限的自動機,與同樣是自動機的環境項鍊。
馮·諾依曼聽後十分贊同並敦促他把這篇論文寫出來,但麥卡錫覺得自己的想法還不夠成熟,於是便放棄了對利用自動機模擬人類智慧的首次嘗試。
不過,在十幾年後,當他從事情景演算方面的工作時,有關狀態和狀態轉換的思想再一次浮現在了腦中,製造一臺像人類一樣的機器的想法再一次被激起。
成就一生的會議
1952年,普林斯頓大學的一個研究生向麥卡錫建議,可以找一些對機器智慧感興趣的人去收集一些該領域的文章。麥卡錫找到了貝爾實驗室的克勞德·夏農——“資訊理論”的創始人。
在人工智慧方面的若干深入探討之後,他們萌生召開一次研討會的共識。在洛克菲勒基金會的一筆微薄的贊助下,他們邀請到當時哈佛大學的明斯基和IBM工程師羅徹斯特等幾位學者,參加這次會議。
1956年, 在達特茅斯學院舉辦的這次夏季人工智慧研討會是計算機史上的一座里程碑 。這項涉及10人,耗時2個月的雄心勃勃的計劃基於“我們能夠精確且全面地描述人類智慧中的學習以及其他特徵並製造出機器以對其模擬”的構想並繼續闊步前進。
2006年,會議五十年後,當事人重聚達特茅斯。左起:摩爾,麥卡錫,明斯基,賽弗裡奇,所羅門諾夫
麥卡錫在提案中寫道,他將研究語言和智慧二者間的關係,希望通過程式計算機能“進行棋類遊戲並完成其它任務”。
達特茅斯會議歷時兩個多月, 首次提出“人工智慧”這一術語 ,並確立了可行的目標和方法,這使得人工智慧成為電腦科學一個獨立的重要分支,獲得了科學界的承認。
雖然大多數與會者在會後並未繼續從事該領域的研究,但另外那少數人中卻產生了一批在該領域影響深遠的成就。這次會議給人工智慧奠基人相互交流的機會,並 為未來人工智慧的發展起到了鋪墊的作用 。
在此之後,人工智慧的重點開始變為建立實用的能夠自行解決問題的系統,並要求系統有自學能力。
Lisp語言與分時概念
1958 年, 麥卡錫組建了世界上第一個人工智慧實驗室。同年,麥卡錫發明了Lisp語言 ,這是人工智慧界第一個最廣泛流行的語言,至今仍有著廣泛應用。
Lisp是一種函式式的符號處理語言,其程式由一些函式子程式組成。在函式的構造上, 它與數學上遞迴函式的構造方法十分類似 ,即從幾個基本函數出發,通過一定的手段構成新的函式,不僅如此, Lisp還具有自編譯能力 。
其實,麥卡錫只是Lisp當做一個工具,他的目標是製造具有人類智慧的機器,他並未預料到它會有如此長的壽命。
該領域的程式設計人員都十分喜歡Lisp的最初語法,因此, Lisp語言與後來於1973年實現的邏輯式語言PROLOG並稱為人工智慧的兩大語言。
隨著工作的深入,麥卡錫希望改進這種語言的表達能力。1959年,為了展示Lisp可以明確地表達任何計算函式,他加入了一個叫做 “求值” 的功能。
“求值”允許程式定義新的函式或者過程,然後將其作為程式的一部分來執行。而大多數語言在執行新函式之前都會強制程式終止執行,並且“重新編譯”。
由於求值函式可以帶動並執行任何函式, 它扮演了一種“通用圖靈機”的角色 ,是其他計算機的通用模擬器。
如今的很多程式都必須每時每刻地執行,人們對求值這種特性的需求越來越迫切,因此大多數實驗性語言都包含了求值或類似的功能。
麥卡錫另一個卓越貢獻是1960年左右第一次提出將計算機批處理方式改造成分時方式,這使得計算機能同時允許數十甚至上百使用者使用, 極大地推動接下來的人工智慧研究。
由此,他被尊稱為 “計算機分時系統之父” ,他的研究成果最終實現了世界上最早的分時系統——基於IBM7094的CTSS和其後的MULTICS。
結語
如今,人工智慧已經從實驗室走進日常生活,成為一門嚴肅經驗科學,引發了計算機使用方式的一場變革,其中約翰·麥卡錫功不可沒,他深刻地改變了人們與電腦和網際網路的互動方式,為人工智慧奠定了堅實的基礎。