1.1.1 人工智能的定义
人工智能（Artificial Intelligence）是最新兴的科学与工程领域之一。“人工智能”这一名词诞生于1956年的达特茅斯会议上。关于人工智能的定义，学者们从不同维度给出了不同的描述，但总的来看，主要可分为4个维度：类人思考、类人行动、理性思考和理性行动。每个维度上的定义见表1-1。
表1-1 人工智能在4个维度上的定义[1]
参考不同学者的观点，可以得到一个关于人工智能的标准定义。
人工智能是计算机科学的一个分支，是研究和开发用于模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法、技术及应用系统的技术。它试图了解智能的实质，并生产出一种新的能以与人类智能相似的方式做出反应的智能机器。人工智能领域的研究范畴包括机器人、语音识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。
人工智能可以分为“人工”和“智能”两个部分来阐述，其中“人工”部分比较好理解，就是通常意义下的人工系统；“智能”部分是比较值得探究的，主要有下面两个问题需要阐述：
▪智能是什么？
▪怎样判断一个机器是不是智能的？
1. 智能是什么
从字面上理解，“智能”可以被解释为智力，即获取知识并运用知识解决问题的能力。一个生物体拥有智能，就代表它能够认识、理解客观事物，并且能够运用知识、经验等解决问题。智能的构成要素有5个方面：观察力、注意力、记忆力、思维力和抽象力，如图1-1所示。
图1-1 智能的5个构成因素
1）观察力是指大脑通过感官系统观察事物的能力，如我们通过观察发现新事物，对事物的各种特征产生新的认识，并加深对事物本质的认识。
2）注意力是指生物体将心理活动指向和集中于某种事物的能力，如一个学生能全神贯注地看书和研究课题，而对其他无关事物的兴趣大大降低，这就是注意力强的表现。
3）记忆力是生物体识记、保持、再认识和重现客观事物的能力，例如我们到老时，也还保留着自己少年时的难忘回忆等。
4）思维力是大脑对客观事物间接的、概括的反映能力，当人们学会观察事物后，会逐渐对不同类型的物品、事件、经验进行分析、归纳，这就是思维力的具体体现。
5）抽象力是一种总体思维力，是人在对已有形象的认知基础上，在头脑中创造出新形象的能力。
2. 怎样判断一个机器是不是智能的
提到这个问题，就不得不介绍“人工智能和计算机科学之父”——艾伦·麦席森·图灵。图灵1912年6月23日生于英国伦敦，从小就展现出极高的数学天赋，后成为著名的数学家和逻辑学家。在第二次世界大战期间，德国有一个名为“恩尼格玛”（Enigma）的通信密码机，极难破译，图灵曾协助英国军方破译该系统，将英国战时情报中心每月破译的情报数量从39 000条增加到84 000条。
除此之外，图灵提出的“图灵机”和“图灵测试”对后世影响深远。
1936年，图灵在一篇名为《论数字计算在决断难题中的应用》（On Computable Numbers, with an Application to the Entschei-dungsproblem）的论文里，提出了著名的“图灵机”设想。图灵机是一种精确的通用计算机模型，其基本思想是将人类进行数学计算的过程用机器模拟出来。图灵的这种设想，成为当今计算机科学领域的理论基石。
1950年，图灵又发表了名为《计算机器与智能》（Computing Machinery and Intelligence）的论文，这是一篇划时代的论文，论文里提出了著名的“图灵测试”。图灵测试的基本思路是，将测试者（人）与被测试者（机器）隔开，通过一些装置（如键盘）向被测试者（机器）随意提问（见图1-2）。多名测试者（人）对机器进行测试后，如果有超过30%的测试者不能判断出被测试者是人还是机器，那么这台机器就通过了测试，并被认为具有人类智能。
图1-2 图灵测试
然而，计算机史上第一个通过图灵测试的机器直到2014年才出现，它是由弗拉基米尔·维西罗夫等人组成的俄罗斯开发团队开发的一个名为“尤金·古斯特曼”的智能聊天软件（见图1-3）。在英国皇家学会举行的“纪念图灵逝世60周年”的活动中，“尤金·古斯特曼”伪装成13岁的小男孩，成功“蒙骗”了33%的评委，因此被宣布通过了图灵测试，这也是人工智能史乃至计算机史上的一个标志性事件。
图1-3 聊天机器人“尤金·古斯特曼”[2]
不过，即使机器通过了图灵测试，我们也无法判断机器能做到这些是真的具备“思维”和“智能”，还是仅仅得益于开发者的精心设计。因此，相关领域的专家认为图灵测试中应该包含更多其他项目和维度的测试，例如考察机器对文本、图片、视频、音频和气味等对象的认知和理解能力，以让人们能更好地辨识其“智能”水平。
3. 人工智能的强与弱
人工智能的研究主要分为两类：强人工智能（Bottom-up AI）和弱人工智能（Top-down AI）。
研究强人工智能的人的观点为，人类有可能制造出真正能思考、推理和解决问题的智能机器，并且这样的机器将被认为是有知觉和自我意识的。强人工智能又可以分为两类：类人的人工智能和非类人的人工智能。前者的思考和推理方式就像人类的思维方式一样，而后者使用和人类完全不一样的思考和推理方式，并产生了和人类完全不一样的知觉和意识。
研究弱人工智能的人的观点为，人类不可能制造出真正能思考、推理和解决问题的智能机器，这些机器只不过看起来像是智能的，但是并不真正拥有智能，也不会有自主意识。表1-2给出了强人工智能与弱人工智能的观点对比。
表1-2 关于人工智能的不同观点
目前，人们对于人工智能的研究，大部分处于弱人工智能阶段，强人工智能的研究进展相对缓慢。另外有专家提出超人工智能，意指在几乎所有领域比最聪明的人类还聪明很多的智能，考虑到其实现还比较遥远，本书中不做介绍。