1996年7月13日
泛談人工智能與其物理觀念
泛談人工智能與其物理觀念
人工智能的種種模型，都是由模擬自然現象中的智慧機制而來。現今人工智能領域，以模擬自然機制的方向區分，可分為二大類模擬方向─精神思維活動與物質生命現象。
在模擬思維活動方面，以符號對應思維活動中的意象觀念，更萃取思維推理中的邏輯機制來操作符號，這種方向便形成了以邏輯推理為基礎的專家系統。若是符號所對應的觀念是確定陳述，便是述語邏輯的模型。若是符號所對應的觀念有不確定性，就可以用模糊邏輯或機率邏輯來表達。這些人工智能模型都是以操作符號為主，可稱為符號智能。
在模擬生命現象方面，以數值對應生命現象中的能量變化，更萃取生命組織中的資訊架構來運算數值。這種方向便形成了以數值運算為基礎的計算智能。計算智能中的模型，以其原理起源的生命組織來區分，可分為二大類─類神經網路與演化式計算。類神經網路又稱為神經式計算，雖然其起源是始於生物的神經網路結構，但現今的模型大多以數值計算的角度去建構分析，其實就是在網絡結構下的平行計算。演化式計算借取了生物演化的機制，其本質就是大量個體相互競爭的隨機運算。
在人工智能的發展史上，當電腦剛被發明時，上述的各類模型流派都已有端倪。但起初是以模擬思維活動的確定邏輯推理模型為主流，後來發現邏輯模型不能提供學習與認知的能力，其餘的模型就逐漸受到重視。現在的人工智能發展有結合模糊邏輯、類神經網路、與演化式計算的趨勢，以融合各模型的長處─這就是軟性計算的觀念。放眼現今電腦的發展，是以圖寧機為基礎的馮紐曼架構為主流，能提供精確迅速的數值計算能力，卻不能提供類似人腦的學習認知能力。現今積體電路的硬體技術雖然日新月異，卻只提供更快的運算速度。所以將來電腦科技的進一步突破，便有賴於人工智能技術與理論的發展。
物理研究對於自然現象的歸納，整理了一些關於自然規律的觀念。計算智能既然取材于自然中的生命現象，便也和自然規律有所牽涉。能量、訊質、熵度是由自然現象所歸納出的三種基本科學觀念，以下分別就此觀念加以探討，辯證其與計算智能的關係。
能量流遷
能量可以說是科學歷來所建構的最普遍觀念，存在於所有的自然現象裏。熱力學第一定律就是指明能量守恆的事實，意味著無論經由何種轉換以改變能量的性質，其中的數量永遠不變。所有的自然現象都可以能量的觀念來歸類，而且每個物理過程皆可由時間空間中能量的轉換，以數學來充分嚴密地陳述。有些物理學家將物理定律所規範的自然現象，比喻為在宇宙本體中的類比計算機。計算需要操作數量，而自然現象的量化必須要有恆定的不變量，作為量測的基本單位。在自然中普遍成立的能量守恆，扮演了自然現象量化的基礎，也支持了自然計算的定律。計算智能由於其本含的計算機制，所以和能量的變化有著密切關係。
熵度消長
熵度表示自然現象在時間上的不可逆性─存在單向流逝的時間箭頭。熵度就是系統中各種性質的能量的分佈均衡程度，系統愈均衡則熵度愈高。例如將奶精倒入紅茶裏，起初尚未混合，所以熵度較低。隨著時間的流逝，奶精與紅茶就逐漸混合成奶茶，這時的均衡狀態有較高的熵度。熱力學第二定律指明了在孤立系統中熵度增加的現象，意味著任何孤立系統必然要由有序走向混沌的過程。所以在自然中並不曾觀察到一杯奶茶裏的奶精與紅茶會自發地分離。但由描述能量變化的物理動力學定律，卻可以導出自發分離的結果─這是熱力學和動力學的分歧。在系統狀態未知的角度下，熱力學可視為動力學的巨觀機率陳述。因此熵度和機率有密切的關連。演化式計算由於其遺傳操作的隨機性，所以和熵度的變化有著深刻的關係。
訊質複變
自然中的物質不祇具有由能量轉變的量化性質─質量，而且可以表現資訊。物質在均衡狀態下無法表現資訊，但在非衡狀態下就可以表現資訊。耗散性結構就是在非衡狀態下的物質結構，其系統可藉著與外界的能量交換，由混沌走向秩序，而生命現象更是消散性結構的複雜表現。複雜源於對稱破壞，對稱破壞伴隨著分叉過程，也是資訊在自然中產生的前提。因此非衡狀態的物質可以視為訊質─包含資訊的物質。訊質趨向複雜的演化，不但能攜帶資訊，並能解譯資訊─這也就是適應性複雜系統的性質。自然中的生命現象，可以藉由遺傳與學習來處理資訊─可視為是訊質高度演化的結果。人工智能由於其處理資訊的本能，所以和非衡狀態下訊質的複雜變化有深切關係。
1996年5月14日
了塵窟記
◎交通大學研究室中的個人網頁，於我離校後已關閉，而遷往 hinet 。以下網址為 Internet web.archive 相關網頁於2005年對於交通大學研究室網頁之歷史記錄存檔，保留了以往一些未成熟思想的舊文：
一窟之中 宛然三界 神飛五采 動影迎風
予本一介狂狷 混跡法宇 浪遊荒宙 奔逸不知其所止 此生繫身海島東岐 歸宗楊氏子裔 自少雖欲圓通世法空相 以永離泡影夢幻 長脫情染顛倒 然世緣未盡 惶惶苦無所立 飄泊不知何以安身 今緣複雜科學之興 東西哲理匯同之機已萌 方以攻讀資科博士 儕身此流 欲以有為也 夫諸法萬象 本同自性幻化 時憑電腦資訊之利 又於人間幻界更造網際虛境 予因之創窟于此虛境 以共會四方之士 蓋世法盡幻 予反入幻中修幻 欲以了卻塵夢 故名之曰了塵窟 時為中華民國八十五年五月十四日夕
訂閱：
文章 (Atom)