[科普中國]-信息轉(zhuǎn)換

背景

如何把信息轉(zhuǎn)換為解決問題所需要的智能，1是信息科學(xué)領(lǐng)域的核心研究課題。信息轉(zhuǎn)換原理”提供了一種把信息轉(zhuǎn)換成為智能的可行方法。為了能夠把信息轉(zhuǎn)換為智能，它首先突破了信息論局限于統(tǒng)計形式的限制，建立了全信息理論；然后，研究了作為信息與智能中介的知識理論，發(fā)現(xiàn)知識的生態(tài)規(guī)律信息一知識一智能轉(zhuǎn)換”就是智能的生成機制，因而提出了智能生成機制的模擬方法，使人工智能三大主流方法(結(jié)構(gòu)模擬、功能模擬、行為模擬)實現(xiàn)了統(tǒng)一;在此基礎(chǔ)上定義了意識一情感一理智三位一體的高等人工智能模型，證明了意識、情感和智能都可以由各自條件下的信息轉(zhuǎn)換生成出來，從而建立了基于信息轉(zhuǎn)換的高等人工智能理論，成為溝通信息理論、知識理論和智能理論的一體化理論。

信息、知識、智能，是現(xiàn)代科學(xué)3個具有基礎(chǔ)性和關(guān)聯(lián)性的當代重要研究領(lǐng)域，如何把信息轉(zhuǎn)換成為解決問題所需要的智能，是信息與智能科學(xué)領(lǐng)域的核心研究課題，也是整個現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)十分關(guān)注的問題.當今世界各國經(jīng)濟和社會發(fā)展的信息化、知識化和智能化進程，對信息理論、知識理論、智能理論、特別是信息一知識一智能的一體化理論研究提出了十分迫切的需求.

然而，關(guān)于信息、知識、智能3個領(lǐng)域的理論研究卻發(fā)展得不太平衡，而且基本上處于互相獨立發(fā)展的狀態(tài).

信息理論研究在信息理論研究方面，1948年由Shannon所創(chuàng)立的信息理論(原來稱為《通信的數(shù)學(xué)理論》)實際上是一種建立在概率論和隨機過程理論基礎(chǔ)上的統(tǒng)計通信理論，它所關(guān)心的問題是在噪聲環(huán)境下如何有效、可靠、安全地把信號從一個地點傳送到另一個地點。同年Wiener出版的《控制論》研究了動物與機器中的控制與通信問題，其中的信息理論實際上與Shannon的信息理論異曲同工。

知識理論研究在知識理論研究方面，雖然在20世紀70年代出現(xiàn)了以知識推理為特征的“知識工程”研究[}3}, 20世紀90年代興起了面向特定數(shù)據(jù)庫的“知識發(fā)現(xiàn)”研究但是，這兩方面的研究都還處在發(fā)展的初級階段，而且，它們之間幾乎沒有建立任何互相關(guān)聯(lián).因此，至今沒有形成系統(tǒng)性的知識理論。

人工智能理論在人工智能理論的研究方面，主要關(guān)注的問題則是如何在計算機平臺上編制“聰明軟件”來解決諸如定理證明、問題求解、機器博弈和信息檢索等復(fù)雜問題。而且，這一方向的研究一直與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究[14-19〕和感知一動作系統(tǒng)以及多智能體的研究缺乏必要的溝通，在智能領(lǐng)域呈現(xiàn)出鼎足三分的狀態(tài).不僅如此，在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究與人工智能研究之間以及感知一動作研究與人工智能研究之間還存在嚴重的分歧。事實上，學(xué)術(shù)界也作了很大的努力，試圖消除人工智能、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和感知動作系統(tǒng)3種研究方法之間的歧見，達成研究方法的統(tǒng)。但是，并未取得實質(zhì)性的成功。

顯然，信息理論、知識理論、人工智能理論之間這種相互脫節(jié)的研究狀況，不利于信息科學(xué)技術(shù)、知識科學(xué)技術(shù)和人工智能科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，更不利于信息理論、知識理論、智能理論的一體化研究，不能適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟社會發(fā)展的需要.

有鑒于此，信息理論、知識理論、智能理論及其一體化理論的研究具有十分重要的意義，值得人們高度關(guān)注。本文以下將介紹信息、知識、智能一體化理論的基本結(jié)果“信息轉(zhuǎn)換原理”，包括這一原理的主要支撐理論:全信息理論、知識生態(tài)學(xué)規(guī)律、智能的生成機制、人工智能的機制模擬方法、人工智能的統(tǒng)一理論以及高等人工智能理論。

信息轉(zhuǎn)化的途徑信息轉(zhuǎn)化為“力”，一般有兩種途徑：

自然途徑信息轉(zhuǎn)化的自然途徑是指由自然力來擔當信息轉(zhuǎn)化為“力”的任務(wù)。自然界中物質(zhì)的運動變化，一方面產(chǎn)生信息，另一方面又擔當信息轉(zhuǎn)化為“力”的任務(wù)。2

人工途徑信息轉(zhuǎn)化的人工途徑是指由人工自身來擔當信息轉(zhuǎn)化為“力”的任務(wù)。在手工操作的生產(chǎn)力水平下，信息轉(zhuǎn)化為“力”的途徑，主要是人工途徑。

信息轉(zhuǎn)化的人工途徑，其信息轉(zhuǎn)化為“力”，均在人體內(nèi)完成。首先，人依靠感覺器官感知信息，并經(jīng)過心理、思維活動認識信息，完成感知到認知的轉(zhuǎn)化過程；接著，對信息做出生理反映和軀體運動，實施對信息轉(zhuǎn)化的人工控制，以產(chǎn)生出“力”。

機械技術(shù)途徑信息轉(zhuǎn)化為“力”的機械技術(shù)途徑是指運用機械裝備和信息技術(shù)來擔當信息轉(zhuǎn)化為“力”的任務(wù)。用機械技術(shù)實覡信息轉(zhuǎn)化為“力”的進程，是一個漫長的時期，它大體可分為人工半機械系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)和智能系統(tǒng)等三個發(fā)展階段。

1．人工半機械系統(tǒng)

這是由人工和機械結(jié)合實現(xiàn)信息轉(zhuǎn)化為“力”的過程，如汽車的剎車制動等。

2．自動控制系統(tǒng)

設(shè)計信息與動作相對應(yīng)的程序，當遇到某一信息時便自動轉(zhuǎn)化出相應(yīng)的動作，如城市噪聲監(jiān)測顯示系統(tǒng)等。

3．智能控制系統(tǒng)

設(shè)計比自動控制更高級的自動轉(zhuǎn)化程序，模擬人的智能動作自動操作，如智能機器人、自動導(dǎo)航系統(tǒng)裝備等。