內容簡介
這是一本闡述人工智能(AI)和群智能,即人工智能的”湧現性”的書。作者從理論背景到最近的進展以及未來的議題等方面進行詳細闡述人工智能相關內容。作者企圖從”湧現性”的角度構建人類認知功能的模型,以實現一種真正意義上的人工智能。為此,本書解釋了幾種人類認知錯誤、認知失調、非理性行為和合作背叛行為的湧現性;闡述了腦機制是直接觸發智能行為的因素,以及生物行為進化的原因等,與腦機制有關的研究成果;介紹了幾種湧現仿真模型,以幫助讀者更好地理解生物進化過程。
1956 年夏,麥卡錫、明斯基等一批年輕科學家在美國達特茅斯學院研討了 “如何用機器模擬人的智能”,首次提出 “人工智能(Artificial Intelligence,AI)” 這一概念,從而標誌著人工智能學科的誕生。
人工智能被稱為 20 世紀 70 年代以來的世界三大尖端技術(空間技術、能源技術、人工智能)之一,也被認為是 21 世紀的三大尖端技術(基因工程、納米科學、人工智能)之一。近十餘年來,人工智能更是蓬勃發展。隨著大數據、雲計算、互聯網、物聯網等信息技術的發展,在感知數據和圖形處理器等計算平臺推動下,以深度神經網絡為代表的人工智能技術飛速發展,大幅跨越了科學與應用之間的 “技術鴻溝”,諸如圖像分類、語音識別、人機對弈、無人駕駛等人工智能技術實現了從 “不能用、不好用” 到 “可以用” 的技術突破,迎來了爆發式增長的新高潮。
目前,人工智能不僅在理論和實踐上都已自成一個系統,成為一個獨立的分支,而且逐步滲透到諸多學科領域。
《人工智能與群智能》一書於 2019 年出版,是作者 30 多年來研究成果的彙集,是其對人工智能最新研究成果的高度總結。該書包括了自然界中大量的實例,從湧現性的角度出發,對湧現定義、湧現計算、湧現算法、湧現特性、湧現系統及群體的智能湧現進行了深入剖析,說明智能與生物、智能與現實生活有關的議題,並希望讀者能自己擴展這些議題,以解決與人工智能和群智能相關的新問題。
湧現計算模擬自然界中複雜適應系統的湧現現象、湧現行為,通過人工生命的主體按照簡單規則在一定的環境下不斷地演化來獲得優化問題最優或次優的模擬解。本書基於智能湧現進化方法的人工智能與群體智能技術是目前人工智能領域的重要技術之一,其展現的研究成果,將在多機器人控制、智能交通、智能製造等領域發揮其重要的理論和應用價值。書中先進的群體智能的湧現性關鍵技術,對國防科技和無人武器裝備發展具有較大推動作用,對裝備發展具有重要軍事應用價值和重大開拓使用價值。
本書可以作為計算機、電氣工程、電子工程、機械工程、航空航天、機器人、自動化等眾多相關專業高年級學生、研究生的參考資料,國內從事人工智能相關研究的科技工作者及工程技術人員,可以在本書研究成果的基礎上進一步開展理論和應用研究,拓展人工智能的新興研究領域。
目錄
目錄
第 1 章 緒論
1 1 什麼是人工智能?強人工智能 vs 弱人工智能
1 2 什麼是湧現
1 3 元胞自動機與混沌邊緣
第 2 章 人工智能、人工生命和湧現計算
2 1 進化計算
2 1 1 什麼是進化計算
2 1 2 進化策略
2 1 3 多目標優化
2 2 如何獲取收益 —— 探索與開發
2 3 線世界(Wireworld):元胞自動機的計算機實現
2 4 蘭頓螞蟻
第 3 章 元啟發式算法
3 1 蟻群算法(ACO)
3 1 1 螞蟻的集體行為
3 1 2 螞蟻信息素蹤跡模擬
3 1 3 形成死亡螺旋
3 1 4 使用信息素蹤跡模型的蟻群算法(ACO)
3 2 粒子群算法(PSO)
3 2 1 類鳥群的集體行為
3 2 2 粒子群算法
3 2 3 與 GA 的比較
3 2 4 集體記憶與空間排序
3 2 5 被敵攻擊的 Boid
3 3 人工蜂群算法(ABC)
3 4 螢火蟲算法
3 5 布穀鳥算法
3 6 和聲搜索算法
3 7 貓群算法
3 8 重溫元啟發式算法
第 4 章 湧現性與群體智能
4 1 反應擴散計算
4 1 1 Voronoi 圖生成
4 1 2 圖像理解的細化和骨架化
4 2 排隊論與交通堵塞
4 2 1 大多數隨機顧客與泊松到達
4 2 2 泊松分佈與認知錯誤
4 2 3 隊列管理和調度
4 3 硅交通和規則 184
4 4 “種族隔離” 和 “移民”:哪個正確
第 5 章 複雜自適應系統
5 1 擴散限制凝聚(DLA)
5 2 雪花是怎樣形成的
5 3 魚的形態為什麼會改變
5 4 BZ 反應及其振盪
5 5 為什麼有斑紋蛇?默裡理論
第 6 章 智能的湧現
6 1 合作與背叛的演變
6 1 1 怎樣清潔一條魚
6 1 2 囚徒困境
6 1 3 重複囚徒困境
6 1 4 ESS:進化穩定策略
6 1 5 使用 GA 的 IPD
6 1 6 IPD 作為空間遊戲
6 1 7 量子博弈能否消除困境
6 1 8 最後通牒遊戲:人類是自私還是合作
6 2 進化心理學與心理理論
6 3 黏液如何解決迷宮問題?黏液智能
6 4 群機器人
6 4 1 進化機器人與群體機器人
6 4 2 群體運輸任務
6 4 3 基於遮擋的推送(OBP)
6 4 4 基於嚮導的 OBP 方法
6 4 5 看看他們是如何相互合作的
第 7 章 結論
參考文獻
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