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2008-10-08 11:27:40
二、振兴智能科学,探索逻辑基础
你为什么要选择逻辑学作为你的研究方向,它与你长期从事的计算机科学和人工智能有关系吗?我不失时机地提出了第二个问题,这一下打开了何华灿教授的“话匣子”:
我们知道,经典数理逻辑是数理形式逻辑,它有严格的数学形式和可靠性保证,容易被计算机这样的信息处理机器所理解和执行,这为计算机科学和计算语言学奠定了理论基础。特别在模拟智能活动中发挥了不可替代的作用,经典数理逻辑是人工智能的基础理论之一,它促进了人工智能的诞生和早期发展。
20世纪80年代末,人工智能在世界范围内出现了“理论危机”,其核心问题是经典数理逻辑无法满足经验知识推理和常识推理的需要,经典数理逻辑在人工智能中的基础理论地位动摇。与此同时,各种不依靠逻辑推理的“计算智能”象雨后春笋般地出现,这自然提出了一个基本科学问题:“逻辑是人工智的基础理论吗?”,不解决这个基本科学问题,人工智能学科无法走向成熟。何华灿教授抓住这个基本科学问题进行了系统深入地研究,得出的结论是:不是智能可脱离逻辑而存在,而是需要可描述各种智能形式的新逻辑。
他通过深入研究后发现,经典数理逻辑之所以存在局限性的根本原因是它的立论基础:“封闭全息的确定性世界假设”,其中排除了一切形式的矛盾和不确定性,这导致了经典数理逻辑的“三律一性”:
1)二值律 一个命题要么为真,要么为假,两者必居其一;
2)矛盾律 命题和它的非命题不能同时成立;
3)排中律 命题和它的非命题总有一个成立;
4)封闭性 证据完全已知且固定不变。
这些性质只能在理想的确定性世界(例如数学定理证明)中存在。经典数理逻辑虽然已经是一个完整的理论体系,但它只能在描述真理的绝对性和永恒性方面发挥作用,在描述真理的相对性和非永恒性方面无能为力。
现在无法回避的问题是人工智能需要面对现实世界中的各种问题,在经验知识推理、常识推理和机器学习中,存在大量具有内在矛盾性和外在不确定性的知识,无法用经典数理逻辑处理。人可以轻而易举地解决这些问题,而人工智能却不能,这只能说明经典数理逻辑存在局限性,它不代表逻辑学的无能。事实上,最近几十年来在应用需求的推动下,各种现代逻辑蓬勃兴起,如直觉主义逻辑,模态逻辑、非单调推理、概率和模糊推理、时序逻辑、算法证明、高阶逻辑、λ-演算、组合逻辑、谬误理论、逻辑动力学和加标演绎系统等。它们在计算机科学、计算语言学和人工智能中都有广泛地应用。从本质上看,各种现代逻辑都在从不同的侧面和层次研究矛盾和不确定性,属于数理辩证逻辑。只不过由于它们使用的概念和方法各不相同,给理论研究和应用带来许多不便。
我们在多年从事计算机科学和人工智能研究的基础上,提出的泛逻辑学研究课题,就是要探讨逻辑学的一般规律,建立能包容经典数理逻辑和各种现代逻辑的统一的理论框架,为逐步实现辩证逻辑数学化创造条件。泛逻辑学研究是为计算机科学和人工智能探索新的理论基础,它对现阶段智能科学的发展至关重要。
三、突破传统观念,发现问题关键
在数学中是不允许矛盾和不确定性存在的,你要实现辩证逻辑的数学化这可能吗?数学化的辩证逻辑还是辩证逻辑吗?我进一步提出了这样的问题,这也是何华灿教授进入泛逻辑学研究时必须首先面对的问题。
何华灿教授说:由于经典数理逻辑经过了几百年的发展,有命题演算、一阶谓词演算、公理集合论、递归函数论、证明论和模型论等一套完整的理论体系,传统的观念认为它已经代表了数理逻辑的一般规律,凡是有悖于经典数理逻辑的都不是数理逻辑,这妨碍了人们对逻辑规律的深入探索,不利于逻辑学的继续发展,必须首先予以突破。反对我们进行泛逻辑学研究的意见,大都是出于这方面的考虑。
众所周知,逻辑学分为形式逻辑和辩证逻辑两大部分,形式逻辑研究具有内在同一性和外在确定性的概念、命题之间的必然联系;辨证逻辑研究具有内在矛盾性和外在不确定性的概念、命题之间的必然联系。研究辨证逻辑的基本方法是将辨证逻辑问题通过划分和时空定位,转化为形式逻辑问题。所以,在形式逻辑中只有概念、判断和推理三个基本问题,在辩证逻辑中除了概念、判断和推理外,增加了划分和时空定位机制,有四个基本问题。何华灿教授发现,辨证思维奥妙的关键就在于这个“划分和时空定位机制”,它把本质上是矛盾和不确定性的问题转化为相对同一和确定的问题,这样就可以用数学方法进行描述。所以我们说辩证逻辑是可以数学化的。数学化后的辩证逻辑仍然是研究具有内在矛盾性和外在不确定性的概念、命题之间的必然联系,它不可能退化为形式逻辑。
作为实例,何华灿教授系统分析了各种现代逻辑,发现它们正分别朝着三个不同的方向向前发展,它们代表了辩证逻辑数学化的三个不同方面:
1、不精确推理:从二值逻辑向连续值逻辑方向发展。如三值逻辑、概率逻辑、模糊逻辑、连续值逻辑和模态逻辑等。其基本方法是建立一个理论框架,它除了能够包容经典数理逻辑外,还能够包容由于命题真值不确定性带来的各种逻辑问题,如用连续变化的参数描述真值柔性,关系柔性和程度柔性等。
2、信息不完全情况下的推理:从信息完全情况下的推理向信息不完全情况下的推理方向发展。如归纳推理、类比推理、容错推理、非单调推理、弗协调推理和开放逻辑等。其基本方法是建立一个理论框架,它除了能够包容经典数理逻辑外,还能够包容由于信息不完全性带来的各种逻辑问题,如用连续变化参数描述各种假设命题的可信程度,基于各种先验或后验信息的假设命题的生成、评价和修正机制等。
3、允许动态变化的逻辑:从一维逻辑向高维逻辑方向发展。如四值逻辑、八值逻辑、动态逻辑、区间逻辑、粗糙逻辑和灰色逻辑等。其基本方法是建立一个理论框架,它除了能够包容经典数理逻辑外,它还能够包容由于命题的高维性带来的各种逻辑问题,如用参数描述维度柔性等。
何华灿教授强调说:这些事实本身既表明经典数理逻辑不仅需要而且可能突破,同时也表明辩证逻辑可以被部分地数学化,我们提出的泛逻辑学研究纲要就是要建立一个统一的理论框架,使其能同时包容这三方面的不确定性,这样对于理论研究和应用都是十分有利的。
有人曾经说过:幸福的家庭都是相似的,不幸的家庭各有各的不幸即家庭千差万别,无一相同。
类似的,在数理形式逻辑中,由于各个基本要素都是固定不变的,所以它只能有一个等价的形式,是刚性逻辑;在数理辨证逻辑中,为了处理各种形式的矛盾和不确定性,各个基本要素中都需要增加柔性参数和相应的调整机制,参数的取值状态不同,会形成不同的逻辑,所以它有无穷多个不等价的形式,是柔性逻辑学。这就是说,从绝对意义上看,由于辩证逻辑的规律变化无穷、没有止境,不可能在有限时空内找到它的一般规律,所以,泛逻辑学只是一个不可能实现的理想目标UL∞;但从相对意义上看,泛逻辑学可从不同层次或侧面逐步找到辨证逻辑的一般规律,建立相对有效的UL0,UL1,UL2,UL3,……,并有后者包含前者的关系UL0UL1UL2UL3…….UL。这就象哲学一样,尽管它最终的目标是要研究自然的一般规律,但在各个时代真正能够被具体发现的“哲学”都是局部时空内的一般规律,绝对意义上的“一般自然规律”不可能在有限时空内找到。
四、十年潜心研究,取得初步成果
我知道基础理论研究很难出成果,在没有取得足够的成果之前,周围的同事和领导都无法真正理解你工作的意义,其间困难可想而知。现在,你们经过十多年的潜心研究,已经取得丰硕成果,产生了强烈反响,得到了国内外的好评。我不懂泛逻辑,你能不能用通俗的语言具体谈谈你们已经取得的研究成果?
我这个问题勾起了何华灿教授深深地回忆,他动情地说:过去20多年我跟在外国人后面搞应用基础研究和应用研究时,经费从来不成问题,基金项目和公司合同都不少。但自从决心搞自主知识创新后,遇到的困难确实不少。中国的公司当然不会支持你搞什么基础理论研究,向国家基金委申请支持也十分困难,我先后写过7份申请,直到我的《泛逻辑学原理》专著已经出版一年后,才在2002年获得一项支持。从这个过程中我感悟到一个真理:一切原创性的科学发现,在开始时都具有反传统性和不成熟性,咋看起来与“不能自圆其说的奇谈怪论”十分相似,无法完全用当前行之有效的观点和标准去评价它,不可避免的要经受“排异期”的千锤百炼。自然选择的法则是:一切科学发现的思想火种在它变成能燎原的显科学之前,主要只能依靠自身的生命力顽强地坚持下去。有人说过一句名言:“靠一个人不可能建立起一门学科,但每门学科都是最先在一个人的头脑中酝酿出来的。”现在,经过十多年来在艰苦环境中的潜心研究,泛逻辑学已经取得一系列开创性成果:
1、传统的命题定义是“可判定真假的陈述句”,它只承认矛盾的对立,必须用一组充要条件来判断命题的真假,这是二值逻辑的思想根源和存在前提;我们首次将命题定义为“可判定真度的陈述句”,在这个包含柔性的命题定义中,既考虑了矛盾的对立,又考虑了矛盾的统一,需要用一组可局部满足的条件来确定命题的真度。也就是说,柔性命题本身就包含了真假的辨证统一,这样就从逻辑的最底层准备了辨证处理矛盾和不确定性的条件;
2、传统思想认为经典数理逻辑的理论框架是不可逾越的,我们通过对各种逻辑样本的研究,发现了构成逻辑学体系的四大要素(命题的论域和值域、命题连接词、量词和推理模式),只要能根据辨证思维的逻辑规律,在四要素中逐步内引入各种柔性参数和相应的调整机制,以包容各种形式的矛盾和不确定性,就可以在各个层次上一步步建立相应的泛逻辑学,这为泛逻辑学研究指明了方向。据此我们在国内外率先提出了《泛逻辑学研究纲要》;
3、根据《泛逻辑学研究纲要》,在国内外首先发现了关系柔性对柔性命题连接词运算模型的影响,通过引入有关的柔性参数和相应的调整机制,定义了7个柔性命题连接词的运算模型,建立了标准命题泛逻辑学,初步证明了它的可靠性和完备性。研究表明,标准命题泛逻辑学可以包容现有的各种命题逻辑;
4、提出了泛集合的概念,指出集合是一个事物的外延,逻辑是一个事物的内涵,代数描述了集合和逻辑共同拥有的数学性质,它们三者之间是三位一体的关系。将泛集合、泛逻辑和泛代数结合起来研究有助于这些学科的共同发展。
何华灿教授特别强调指出:泛逻辑学是一个有深远影响的基础理论,不可能由少数人在短时间内完成,它需要几代人的不懈努力。现在取得的成果都是由我和我的20多位博士生组成的研究团队集体努力的结果,它们只能算是初步的奠基性的工作。
五、解决科学问题,展现应用前景
现在看来,你抓住“人工智能的逻辑基础”这个基本科学问题进行潜心研究,找到了这个问题的本质是实现辩证逻辑的数学化,提出了逐步实现辩证逻辑的数学化的《泛逻辑学研究纲要》,根据《纲要》建立了标准命题泛逻辑学,这是很了不起的基础理论方面的原始创新。请你给我们具体介绍一下国内外的反映和应用好吗?
针对我提出的这个问题,何华灿教授拿出了一些资料给我看。他说:根据人工智能等学科发展的需要,我们在国际上首先提出泛逻辑概念和泛逻辑学研究纲要,并第一个建立了标准命题泛逻辑学,出版专著《泛逻辑学原理》(科学出版社,2001),在《中国科学》等国内外重要期刊和IEEE等国际会议上发表论文30余篇,被SCI索引2篇、EI索引7篇、ISTP索引5篇、他引8次。
原中国人工智能学会理事长、北京科技大学的涂序彦教授在评价《泛逻辑学原理》时说:
何华灿教授是我国早期从事人工智能研究的学者之一、中国人工智能学会副理事长。他从20多年的科研和教学实践中,感悟到人工智能要从实证科学上升到理论科学,首先要建立逻辑学基础。而思维逻辑玄妙之处在于其柔性和辨证关系,这也是人工智能常识推理的难点所在。思维规律是客观世界规律的反映,复杂性科学也需要有柔性和辨证关系的数理逻辑。
怎样才能在数理逻辑中实现柔性和辨证关系?本书中给出了一种新颖的回答。
作者认为任何一个逻辑学体系都至少由四个相互独立而又关联的部分组成,每部分都有自己的变化规律,组合起来就形成了逻辑学的语法规则,用特定的语义解释这些语法规则,就得到了特定的逻辑。这就是说,可以构造一个逻辑生成器,利用它可以按需要生成各种具体的逻辑,就象自然界通过不同的DNA分子构造不同的生物体那样。作者把这个逻辑生成器命名为“泛逻辑学”,他提出了逻辑学研究的新思路。
“泛逻辑学”的研究目标是探索逻辑的一般规律,建立能包容各种逻辑形态和推理模式的数理逻辑学理论新构架:柔性逻辑能根据应用需要自由伸缩变化于其中,刚性逻辑是构架的中心内核。由于“泛逻辑学”中允许真值柔性、关系柔性、程度柔性和模式柔性存在,可描述矛盾的对立统一及矛盾的转化过程,为辩证关系的形式化描述提供了一种新途径,可满足研究认识的发生、发展、应用和完善全过程的需要。
根据标准命题泛逻辑学的研究,可以发现已有命题逻辑(如模糊命题逻辑)的理论缺陷,分析出现缺陷的根源,给出弥补缺陷的方法。“泛逻辑学”有助于拓宽数理逻辑的研究基础,促进数理逻辑的柔性化,为人工智能的不精确推理、非确定推理和常识推理提供了新的研究平台。
这是一本值得一读的好书,在当前条件下,作者能淡泊尘欲,潜心研究,孜孜探索柔性世界的逻辑规律,把自己对客观世界规律的感悟,演化为严谨的科学论断,这种治学态度和研究精神值得学习。
《泛逻辑学原理》出版后在学术界很快引起较大反响,被2001年12月1日在北京召开的全国人工智能学术会议列为大会特约报告,12月9日我国各大网站,12月15日人民日报海外版和2002年元旦中央电视台10频道,都以“进入自主研究为主的新时期--我国人工智能科研获突破性进展”为题报道了这次大会,还特别提到西北工业大学何华灿教授创建了泛逻辑学的消息.武汉华中科技大学博士导师、专门从事不精确推理研究的李凡教授在书店购到《泛逻辑学原理》一书后,主动写信给何华灿教授说:“这部力作无疑是开创性的,我将细细研究。”
目前泛逻辑学已经表现出许多好的应用前景:
1、作为统一的逻辑理论框架,典数理逻辑和各种现代逻辑都可在其中找到它自己的位置,可用统一的概念和方法比较各种逻辑的本质差别和使用条件,这对理论研究和应用都十分有利。
2、作为逻辑生成器,它可按照不同的条件生成不同的特殊逻辑。利用已经建立的标准命题泛逻辑学,可以生成许多已知的和未知的命题逻辑。随着更多的泛逻辑学的建立,这个逻辑生成器的能力会更加强大。
3、利用标准命题泛逻辑学原理,可以统一人工智能中的不精确推理理论,目前它已经包容了基于概率的各种推理模型、基于模糊逻辑的推理模型、基于信任测度的推理模型、基于似然测度的推理模型、基于必然测度的推理模型和基于可能测度的推理模型等。它还可以指导新的命题逻辑研究,如分形逻辑。
4、根据泛逻辑学研究纲要,泛逻辑学可以从简单到复杂地逐步实现,标准命题泛逻辑学是进一步建立谓词泛逻辑学和各种现代泛逻辑学的基础。
5、标准命题泛逻辑学在柔性控制中有广泛的应用,理论上讲一切可以运用模糊逻辑、概率论、证据理论、近似推理的地方,都可以使用柔性命题逻辑,其效果更佳。我们利用命题泛逻辑学原理进行多级倒立摆控制,取得了比模糊逻辑控制更好的效果。
现在的情况有了很大好转,何华灿教授正在主持的科研项目有:国家自然科学基金项目(经验知识推理理论研究,60273087,2003-2005),北京市自然科学基金项目(不精确推理理论研究,4032009,2002-2005)。目前泛逻辑学研究已成为国际上关注的热点,有了专门的世界泛逻辑大会,每两年召开一次。
逻辑是一切学说和理论的精髓,一切学说和理论都是逻辑的应用,它们实际上是人类思维孕育的双胞胎。泛逻辑学应时代的需要而生,将随时代的发展而发展。
六、平生热爱科学,干事追求卓越
我知道你是我国最早从事计算机研究的学者之一,也是我国人工智能研究的先驱者之一,你能具体谈谈这方面的情况吗?这些经历对你研究泛逻辑学有什么帮助?
何华灿教授回忆说:他1956年在宜昌市一中毕业时,国家正在提倡“向科学技术进军”,他非常热爱计算机,曾经在班会上谈人生理想时表示“要让计算机象算盘一样的普及”,以后虽然被西安航空学院(后来叫西北工业大学)航空发动机专业录取,但1958年又因为筹备新专业的需要,被学校调整到计算机专业,并作为预备教师被派到中国科学院计算机技术研究所和清华大学进修学习计算机,命运使他如愿以偿,成为我国第一批从事计算机科学技术研究的专业人才。他1960年提前毕业后留西北工业大学任教,除了完成教学任务外,先后领导课题组为国产强5鱼雷飞机设计生产了两个型号的火力控制计算机,并曾经担任过航空工业部机载计算机规划小组副组长。他有一个信条:要么不做,要做就做最好的。
十年动乱结束后,中国脱离了自我封闭的状态,人们猛然发现,国外的计算机科学技术已经今非惜比,面目全非,出现了许多的从未听说过的新学科和新研究方向。为了跟上时代的前进步伐,教研室的年轻人在一起商量着分头学习这些新的方向,何华灿选择了离散数学和人工智能。他如饥似渴地学习有关的资料,住在实验室读书写作,终于在1989年初编写出《离散数学》和《人工智能》两本讲义,并为本科生开出了新的课程。
在人工智能学术活动方面,他表现出了巨大的活力和开拓精神:
1979年8月,我国人工智能的先驱者王湘浩教授在吉林大学召开“计算机科学暑期研讨会”,人工智能是会议的四大主题之一,吴文俊和何华灿主持了人工智能分组,在会上何华灿发表了他的第一篇人工智能学术论文“仿智学概论”。
1980年8月,他参加了王湘浩教授在吉林大学主办的“人工智能研讨班”,在班上交流了他的《人工智能》讲义,这是我国自己编写的最早的人工智能教材之一。在研讨班期间,他参与发起成立了“全国高校系统人工智能研究会”,这是我国第一个成立的全国性人工智能学术组织。
1980年10月,他应北京师范大学汪培庄教授和华北电力学院北京研究生院袁萌老师的邀请,为研究生讲授人工智能课程,并编写出版了《人工智能导论》讲义。该书于1983年被选为航空工业部统编教材,由航空专业教材编审组铅印出版。1988年西北工业大学出版社正式出版。
1980年10月何华灿和袁萌一起在北京发起召开了“模糊数学与人工智能中级研讨班”,为期一个多月,当时国内这两方面的主要学者都出席了研讨会。
1980年10月17日在北京科学会堂举行了“全国第一届人工智能学术会议”,何华灿在会议上发表了论文“第二次科学革命和智能科学”。
1981年2月10日全国各地的人工智能工作者在北京集会,倡议尽快成立中国人工智能学会,何华灿是48名发起人之一。
1981年9月19日中国人工智能学会在长沙成立,何华灿当选为学会常务理事。
1982年7月15-16日何华灿在西安市主持召开了陕西省第一届人工智能学术研讨会。
1984年3月22日何华灿等人发起成立了陕西省人工智能学会。
1984年5月何华灿在西安主持召开了第5届全国高校系统人工智能研讨会。
1985年7月何华灿在西安主持召开了首届全国专家系统研讨会。
1987年4月中国人工智能学会第二届理事会成立,何华灿当选副理事长。
1988年8月17-19日何华灿在昆明主持召开了第二届全国专家系统研讨会,在会议上宣布成立中国人工智能学会知识工程分会。
1989年9月何华灿在西安主持召开了第10届全国高校系统人工智能研讨会、第2届全国自动推理学术研讨会和第1届全国教学专家系统研讨会。
1992年4月何华灿在西安主持召开了中国人工智能学会成立十周年庆祝大会暨第七届学术年会。
这些活动表明,何华灿教授是我国早期从事人工智能研究的学者之一,他在推动我国人工智能事业的发展方面有突出贡献。同时也表明他对科学的热爱,对事业的追求。
也许是他一生对计算机和人工智能的挚爱感染了他的家人,使他成了“计算机世家”的代表,她夫人吉玉琴教授从事计算机辅助教学系统研究,大儿子和夫人都是英国爱丁堡大学人工智能系的博士,二儿子和夫人都是北京航空航天大学计算机学院的硕士,侄甥中有6人从事计算机方面的工作。
七、专业理解深透,论述文笔生风
何华灿教授不仅对所研究的学科有深刻的了解,而且在文字表达上也有相当功底。下面是他在中国人工智能学会成立十周年庆祝大会暨第七届全国人工智能学术会议论文集的代序《智能•人脑和宇宙》中,对人工智能的研究现状的一段描述。
在过去的十多年中,人工智能事业在我国有了长足的进步。智能计算机的研究,智能系统的开发和应用,已被列入国家的重点科学研究计划。涌现出了不少具有国际、国内先进水平的研究成果,从本论文集可见一斑。
就世界范围而言,随着信息革命的深入发展,智能化的时代已经到来。例如从70年代末期到80年代中期,相继出现了智能计算机、智能飞机、智能(灵巧)武器、智能CAD、智能CAI、智能DSS、智能控制、智能仿真、智能通讯…等等。可以语言,智能化这一席卷全球的时代大潮,将把人类社会的文明推向一个前所未有的新高度。各种机器设备的不同程度的智能化已经是当今时代的特征。事实将证明智能化是继机械化和自动化之后,人类文明社会进化的第三阶段。掌握了智能工具的人类,将从体力和脑力方面到全面的加强。社会进化的速度将成数量级的倍增。
然而,与历史的重任相比,目前智能科学的发展水平还相当不够,尚处在朦胧初开的幼年时期,处处表现出了她的幼稚性。例如:
1、宏观与微观的隔离。一方面是哲学、思维科学、心理学等学科研究智能的层次太高、太抽象;另一方面是人工智能,神经网络和行为主义学派研究智能的层次太低。两者相距甚远,中问相隔层次太多,无法把宏观与微观有机结合,相互渗透。未来的智能理论必须穿透这些中间隔离层才能出现。
2、全局与局部的割裂。人类智能是脑系统的整体效应,它有丰富的层次和侧面。然而目前符号主义学派抓住的只是人脑的抽象思维特性;连接主义学派在模仿人的形象思维特性方面表现出了良好前景;行为主义学派则着眼于人的智能行为特性及其进化过程。它们都获得了某些成功,并有广阔的发展前景。但又都有明显的局限性。未来的智能理论必须从多层次、多因素,多侧面的全局观点来研究智能。
3、理论和实际的脱节。大脑的工作实际,就宏观表现而言,我们已知道得不少,但智能的千姿百态,变化莫测,复杂得使我们难以理出清晰的头绪来;就微观过程而言,我们又知之甚少,风毛麟角,似是而非,贫乏得使我们难以找出规律。在这种背景下提出的所谓智能理论,只能是人们的一些主观猜想,其中能在某些方面象是“智能”,就算相当成功了。然而更严重的是现有的技术手段还不能帮助我们去克服这种脱节现象。我们还得长期在“黑暗”中探索前进。
还可以举出更多的例子。这一切表明人脑的结构和功能,要远比人们想象的复杂得多,攻克智能的困难要远比人们想象的艰巨得多。目前我们的思想准备远远不足,事实告诉我们,要有研究物质世界(大宇宙)那样的决心和耐心才能研究精神世界(小宇宙),智能的复杂性与宇宙的复杂性是相同的。
钱学森教授提出了“开放的复杂巨系统”概念,并认为人脑是一个开放的复杂巨系统,这是十分正确的。我们必须用开放的、复杂的、巨系统的观点来看待大脑,看待智能活动过程。企图用简单系统的分析一一综合法或以局部代替整体的方法都是不会最后成功的。智能活动过程还是一个进化过程,它处在不断的演化过程中,我们不能用孤立的、静止的方法去研究它。
从某种意义上讲,人脑是一个“多维镜”,人的认识是外部客观世界在“多维镜”中的映象。它反映客观世界的某些特征,但又不是客观世界本身(既不是全集,也不是它的子集),而是一个被扭曲变形了的模糊映象。其模糊度与扭曲度会随着人们对外部客观世界认识的深入而有所改善,但永远不会消失。如果说外部客观世界是“全信息的”,那么映象则是部分信息的,并有失真和干扰存在的。外部客观世界(天)与认识主体(人)之问的这种映射关系我们称之为“天人感应”。 “天”是一个连续系统,变化万千,永无止境,“感应”则是带有模糊性和扭曲干扰的变换,作为映象的“人”,其复杂性就可想而知了。
大自然象一个无情的法官,自然规律象一部无字法典。如果人们“领悟”到法典中的某些规律,照章行事,就会受到奖赏,否则就会受到无情的惩罚。人们对智能的认识,就是在这样艰难的处境中一步步摸索前进的。现在是我们需要坐下来想一想再继续前进的时候了,人工智能研究正处在一个新的转折时期,前一段关于AI基本问题的讨论预示着一个新的突破正在孕育之中。
人工智能是一门技术学科、必需立足于实际应用,提高机器智能,才能富有生命力和稳固的基础。人工智能的发展策略和未来道路是“立足应用、统一理论、综合研究,集成技术,实现机器智能化、创造新的智能机”。
神经网络和人工智能是智能研究的“左右手”,全信息理论是智能理论的基础,只有正确认识和处理人工智能,神经网络和信息理论之间的关系,才能使智能理论研究获得有效而充分的发展机会。
从目前形象思维的研究成果看,常识性知识是以形象的形式存贮在人的记忆之中,它既可以被转化为判断参加抽象思维,又可以直接参加形象思维。想要用抽象逻辑来代替形象、自然是困难重重,不胜其繁。
当基于思维的研究面临困难时,基于行为的研究也许会开拓新的研究前景,智能科学正面临新的突破。在低级行为形态系统进化过程的研究中,人们可以逐步揭示思维活动产生和发展的本质性问题,从而对基于思维的研究提供新的方法和原理,促使思维研究的突破性进展。而且会推动控制论、仿生学等行为科学的研究再度兴起。
我们相信,本次会议将对我国的AI事业发展起到积极的推动作用,中国人民可以为智能科学的发展和智能化的实现作出重大贡献。让我们张开双臂去迎接更加美好的未来!
八、讲述探索历程,感悟人生真谛
你是怎样一步步发现柔性逻辑规律的,从这个过程中你有什么感悟?我好奇的向他提出了这样的问题。
何华灿教授说:1956年夏,正当人工智能学科在美国的达特玛斯大学降生时,我带着“模仿人脑智能”的人生理想和追求,告别了宜昌市第一高中邱少云班,步入到西北工业大学(当时叫西安航空学院),1958-1960年,我到中国科学院计算机技术研究所二室和清华大学自动控制系进修学习电子数字计算机,从此开始了我与电脑为伍的人生征程。七十年代,我主持设计了两种型号的航空机载计算机。这时期的电脑,在我心目中与其说象聪明灵活的人脑,不如说更象忠实刻板的信息处理机械。十年动乱后,我有幸接触到人工智能这一新兴学科,它重新唤起了我“模仿人脑智能”的理想,于是贪婪地学习身边能找到的一切人工智能资料,想在心中勾画出“仿智机”的蓝图。1979年,我国人工智能的先驱者王湘浩教授和吴文俊教授等人,在吉林大学发起并主持召开了计算机科学暑期研讨班,我有幸出席并在人工智能分组发表了“仿智学概论”的雏议。1980年夏,又参加了王湘浩教授在吉林大学主办的人工智能研讨班。这时期的人工智能,在我心目中仍然不象聪明灵活的人脑,它只是人利用显式表达的理论知识和启发性经验知识,借助刚性逻辑编制的刻板程序,在某些方面有点小聪明,但很不灵活,缺少柔性。就在这年的深秋,我应北京师范大学汪培庄教授和华北电力学院北京研究生院袁萌老师的邀请,为研究生讲授人工智能课程,借此机会我们一起在北京发起召开了为期一个多月的“模糊数学与人工智能中级研讨班”,期望能从这两门新兴学科的结合处找到实现“柔性仿智机”的突破口。当时国内这两方面的主要学者几乎都出席了研讨会,在会议期间,我与中国模糊数学的先驱者汪培庄教授等人讨论过如下话题:“模糊逻辑的隶属度是柔性的,能反映思维中的柔性概念和柔性知识,但其逻辑算子仍然是刚性的,它以最大值为与、最小值为或、补值为非,这显然是片面的,无法精确刻画思维中的柔性推理过程”。在知识工程中虽然出现了一些不精确性推理模型,但它们都带有很强的经验性,适用范围十分有限,人工智能需要一种能描述思维过程中各方面柔性的逻辑学。但什么是思维的柔性,如何刻画思维的柔性,如何才能找到可以更精确刻画思维过程中各种柔性的逻辑学呢?我一直不得其门而入。于是我从眼前的众多逻辑想到了逻辑学的一般规律,这是我泛逻辑情结的开始。
在以后的十多年中,我一直忙于人工智能的教学和应用研究,先后主持完成了两个国家自然科学基金项目和两个航空基础科学基金项目,主持设计了八个实用专家系统。这一系列的实际工作,使我更加深切地体会到对于人工智能来说,柔性逻辑学是多么的重要。事实上柔性逻辑学已经成为当前许多学科向前发展的瓶颈问题之一。20世纪80年代中后期,国际上爆发了人工智能基本理论问题的大辩论,争论的焦点是逻辑在人工智能中的地位和作用,引发这场大辩论的核心问题是人工智能系统中必不可少的常识表示和推理。在符号主义学派陷入理论危机的同时,连接主义学派和行为主义学派有了长足地进步,国外有人提出了“人工智能死了,神经网络万岁”的偏激口号,这在国内引起了强烈地反响。在这种情况下,理事长涂序彦教授代表中国人工智能学会提出了“广义智能信息系统论”,认为依靠单一学派不能解决复杂的智能问题,主张综合利用各学派的优点,取长补短解决智能模拟问题。钱学森院士和戴汝为院士提出了开放的复杂巨系统概念和从定性到定量综合集成的技术原则。我完全赞成这些观点和原则,同时还发现,目前人们根据常识的各方面特性提出的各种现代逻辑,虽然很有必要继续深入研究下去,但它们也有两点先天不足,值得引起注意:
1、一般都是根据常识的某个单一特性进行研究,没有考虑它们之间的统一表示和相互转化问题。而常识往往是同时具有多种不同的特性,且可以在一定的条件下相互转化。同时,一个人工智能系统也不可能建立在众多互不相容的逻辑之上;
2、常识推理是信息不完全情况下的不精确性推理,目前的不精确性推理研究还停留在经验阶段,没有可靠的理论基础,不能满足不精确性推理的需要,更不能满足信息不完全情况下的不精确性推理的需要。所以众多的现代逻辑迫切需要有一个统一可靠的、关于不精确性推理的逻辑学,作为进一步研究信息不完全情况下推理的基础理论。
这就是说,常识推理要求一种能包容一切逻辑形态和推理模式的、灵活的、开放的、自适应的柔性逻辑学,大量研究表明,现有的各种逻辑都无法满足这种要求。
基于这样的认识,我进一步提出当前人工智能研究要走出困境,必须从基础上加强对逻辑学一般规律的探索,建立柔性逻辑学,以满足人工智能继续发展的需要,而不应该相反,让人工智能脱离逻辑学的轨道。
时代在急切地呼唤柔性逻辑学,但柔性逻辑学的大门何在呢? 1995年一次偶然的机会,当我把概率论中常用的三个相关准则和模糊命题连接词运算模型的柔性联系起来思考时,才初现端倪。突然间我思想上有了顿悟:相关性的连续可变性告诉我们,模糊命题连接词运算模型的固有属性应该是连续可变的,只是在二值逻辑中它们才退化为一个固定不变的算子。这就是说,逻辑算子固定不变的传统观念到了需要改变的时候了!突破口终于找到,以后我又陆续根据突变算子发现了广义相关性,根据非算子簇发现了广义自相关性,从而领悟到了隐藏在模糊命题连接词运算模型连续可变性后面的关系柔性。后来又进一步领悟到了组成逻辑学体系的四大要素,及隐藏在四大要素后面的各种柔性。泛逻辑学的大致轮廓在我的思想上己逐渐显现出来,一扇隐藏在深山密林之中的厚重石门终于被推动了,新学科的气息从门缝中渗透出来,它是那样的与众不同,真叫人一时难以置信。但越是深入进行理论分析和计算机仿真研究,越叫人坚信它就是客观存在于现实世界中的柔性逻辑学规律,对未来的发展可能有着深远地时代影响。
《中国科学》、《计算机学报》、《软件学报》和IEEE国际会议及时发表了我们的这些新发现,给我们以极大的鼓舞。但当我试图把泛逻辑学作为一个对未来可能有深远影响的新兴学科来强化研究时,才发现它仍处在潜科学期中,虽经多方努力,仍很难获得投资者的理解和支持。
世界上的许多事情都是可遇不可求的,既然我已经领悟到泛逻辑学的大致轮廓,说明我与它今生有缘,我一定要惜缘,不能带着这些宝贵的原始性发现离开人间。
突然间我有了一种强烈的使命感:上天让我来到人间,历经数十年的磨砺和求索,原来就是要让我最后做好一件事情----将泛逻辑学的思想火种带到人间,以迎接21世纪复杂性问题的挑战。我下定决心,不管要付出多大的代价和牺牲,也要圆满地完成上天交给我的这个使命,为中华复兴的伟大事业奉献一份光和热。
为了最大限度地集中自己有限的精力和财力,我毅然决定暂时放弃了一切应用开发项目和外出参加学术会议的机会,全身心地投入了泛逻辑学的拓荒之中。五年来,我几乎成了书斋隐士,集合在我身边的助手都是一些但求耕耘、不计回报的学子。幸运的是在这五年中,我们获得了一些基金项目的宝贵资助,钱虽然很少,但精神上给我们很大鼓舞。
九、理解拓荒事业,支持潜心研究
我向何华灿教授提出的最后一个问题是:我知道你夫人吉玉琴也是西北工业大学电子信息学院的教授,硕士研究生导师,一位很受学生欢迎的优秀教师,在教学和科研方面表现都很出色,是我国最早从事计算机辅助教学系统研究的学者之一,中国人工智能学会计算机辅助教育专业委员会的创始人之一,学会常务理事,曾经获得陕西省1991年优秀教学成果一等奖和1992年航空工业部科学技术进步二等奖,还获得过许多其他的教学和科研成果奖,以及学校的教学优秀奖、奖教金、优秀党员和三•八红旗手等多项光荣称号。严师出高徒,严父也出优秀的儿女,你们的家教很严,两个孩子的品德和学习都很好,大儿子何大庆是英国艾丁堡大学的博士,现在在美国匹兹堡大学任教,二儿子何智涛是北京航空航天大学的硕士,并在该校任教。我很想知道,你们俩个都是在事业上有很高追求的大忙人,子女教育是如何抓的?你们在时间和精力上经常会有冲突,她能够理解和支持你的研究工作吗?你的家人对你的不同寻常的人生追求又是怎么看的呢?
何教授十分深情地告诉我说:常言一个成功的男人后面一定站立着一位成功的女人。我和我的两个孩子能够有今天,确实要特别感谢我夫人的奉献、理解和支持,她是一个很要强的人,也是一个能吃苦的人。她不仅出色地完成了本职工作,受到许多奖励,而且也有过许多发展和成功的机会,但为了这个家,为了支持我的工作,为了教育孩子,她选择了放弃。
吉玉琴1938年7月出生在北京顺义,从小失去父母,在艰苦环境中长大。新中国成立后,14岁的她第一次获得了上学的机会,她特别珍惜也特别刻苦努力,仅用8年多时间就读完了小学和中学,于1961年以金质奖章的优异成绩在北京牛拦山中学毕业,考入西北工业大学电子工程系学习。以后又在西北工业大学电子工程系任基础课教师,讲授《电路》和《信号与系统》等主干课程,后来又开出了《计算机辅助教学系统》和《智能科学与多媒体》等选修课程,她讲课深入浅出,注意教书育人,深受学生欢迎。1984年在我国第一个推出“《电路》、《信号与系统》计算机辅助教学系统”,1990年又在我国第一个推出“智能试题库”等科研成果,在国内有很大影响。1997年光荣退休。
法国作家朱伊曾说过“没有女人,在我们生命的起点将失去扶持的力量,”“使男人奋发的正是女人”(法国作家雨果语)何华灿的爱妻正是这样一位女性。吉玉琴是位非凡的女性,她的远见卓识充分表现在她对泛逻辑学研究的支持上。在开创期,何华灿那里没有任何研究经费的支持,泛逻辑学研究完全是一种在他们有生之年都可能见不到收获的拓荒之举,开山之作。是她首先对他的人生抉择表示了完全地理解和支持,她基于对丈夫研究目标的深远意义的认识和对他人生价值追求的肯定,不仅主动承担了全部家务,而且还慷慨地表示:“两个孩子已经自立了,家中没有什么大的开销,我一个人的工资足够我们俩人的日常开支,你的工资和岗位津贴都可以用在泛逻辑学研究上,我没有任何意见”。伟哉,吉玉琴。她的无私奉献和支持丈夫事业的豪言壮语,印证了中国当今文坛上著名女作家叶广笒的经典名言:“世界上最真挚的,感情最投入的是女人”,“中国女人是默默奉献的女人”。不是吗?在大型电视连续剧《长征》里毛泽东主席就曾说过:“这世上只有女人最伟大,把自己的一切都给了别人。”何华灿教授特别感激地对笔者说:“是她这种毫无保留地支持,帮助我度过了最艰难的日子。没有这些理解,支持和鼓励,我是难以支持到今天的!”
两个儿子都十分支持他父亲搞泛逻辑学研究的决定,认为在商品大潮的冲击下,在人生观、价值观发生巨大变化的今天,目前又却有人在急功近利的经济利益驱动之下,父亲能够放弃眼前的名利得失,瞄准国家民族的长远核心利益,潜心研究基础理论,造福子孙后代,是英明之举,是大仁大智之举,他们愿意出钱出力,全力支持。何智涛夫妇还慷慨出资2万元赞助了《泛逻辑学原理》一书的出版和发行。
何华灿教授带几分愧疚之意就下面几件事时回忆说:
在20世纪70年代期间,我负责主持设计并生产了两个型号的航空机载火控计算机,经常去厂家和机场试飞联试,一去就是2-3个月,全年大半时间在外面出差,没有时间照顾家庭和孩子,全部担子落在她一人身上,人们经常看见她一个人拉煤背粮。当时生活条件十分艰苦,一家四口人挤在一间小屋里,经常要等到孩子睡觉后才能看书备课,但是她工作上从来不含糊,不仅教学工作量大,而且教学质量优秀,真正做到了既教书又育人,深受学生爱戴和欢迎。后来她成为了硕士生导师,先后指导了6位硕士生,其中4人上了博士,1人出国深造,全都成了教学科研中的骨干力量。
1978-1979年期间,为了让我能集中精力编写《人工智能》和《离散数学》讲义,早日开出新课,她同意我吃住在实验室的仓库里,她每天给我送饭吃。当时两个孩子还在中小学上学,她本人的任务也很重,其中付出的艰辛可想而知。
在20世纪80-90年代,我承担了不少实用专家系统开发项目,经常带着一批人到现场去工作,全年差不多有2/3的时间不在家,是她承担了家庭的一切。对孩子的教育主要是她的功劳,作为父亲,我只能说是起到了给孩子们以身作则的示范作用。
可以毫不夸张地说,没有吉玉琴和家人对我的一贯地理解和支持,就绝不可能有我的今天。也正如世界文坛巨匠德国大诗人、大作家、自然科学家歌德所言“形象光辉的女性,引导我们上升。”
在采访即将结束时,何华灿教授特别提到学校老师对他的培养和家庭父母对他的熏陶。他说,学校不仅使他学到许多做事的知识,而且学习了许多做人的道理,养成了热爱科学、勤奋好学、献身事业、追求卓越的好品德。他早在宜昌高中时代,就是学校邱少云班“波波夫物理兴趣小组”的组长,他能够在计算机、人工智能和泛逻辑学方面为国家做一些有益的事情,开始于宜昌四中和宜昌一中时代老师的爱祖国、爱人民、爱科学、爱学习的教育,使他立志长大后要有所作为,为国增光,为人民增光,为中华民族增光。
同样重要的是,何华灿教授今天的事业有成,与他父母亲的严格教育和要求有着极大的关系。有人把父亲比做天空,把母亲比做大地,说明父母的博大精深和天人合一的哲理对子女成长的重大作用;父爱如山,母爱如水,更说明父母亲的大爱对子女事业成功与否的紧密关联,笔者在宜昌的亲友和同窗中就不止一次听到传说:“何家为电脑之家”,“电脑世家”。何家八个子女,个个成材,个个助人为乐:解衣衣人,解食食人,笔者和后来成为宜昌地区化工厂会计师的彭祖奎,中国人民银行宜昌支行会计师的王正英,还有一位现在不知工作单位的赵学梅,都曾在求学的道路上得到何家长女何华燊的帮助。何华灿教授的父亲是宜昌市工商联的负责人,市政协委员,资深民主人士,他为人正直,业务精湛。他一生老老实实做人,兢兢业业做事,对子女要求特别严格。他母亲是中国传统的典型的贤妻良母,为人忠厚善良,勤奋简朴,热爱子女,克己助人。这样的家庭教育,使何华灿从小就受到良好的熏陶。
访谈结束了,合起采访本,笔者的心久久难以平静下来,不禁想到一个重大的问题,即世界大物理学家,诺贝尔奖得主爱因斯坦曾说:“形式逻辑则是西方科学依赖发展的两个伟大的基础之一(另一个是科学实验)”。北京大学教授金岳霖是将西方逻辑介绍到中国的学界大家。但他们都未曾碰击泛逻辑学。真正揭示泛逻辑学的科学奥秘及重大科学意义的,则是当代中国的人工智能专家,泛逻辑学创始人何华灿教授。试问,在我辈同窗好友和科技界的同行中,有谁能站在何华灿教授的所右呢?他,不愧为独创一个学派即泛逻辑学的创始人。