好书·推荐丨第五代:人工智能与日本计算机对世界的挑战

1981年,正值日本经济腾飞时期,日本提出了8.5亿美元的巨额预算,准备在90年代开发出第五代计算机,也就是具有人工智能的计算机。由图灵奖得主、人工智能研究先驱费吉鲍姆与专栏作家麦考黛克合著的《第五代:日本计算机对世界的挑战》,记述了这段人工智能发展史上具有重要节点意义的故事。

译者之一,中国科学院原副院长、上海科技大学校长江绵恒教授为该书撰写了译者序,解析这段历史之现实意义,带领读者对当下人工智能浪潮进行不同层面的客观理性思考。以下是译者序全文。

两位原作者为本书中文版专门写序,分享了他们关于人工智能的最新观点,尤其指出随着政府的鼎力支持以及大量中国工程师和科学家的教育培养,中国正在向运用人工智能来实现社会经济效益、满足社会需求的2030年宏伟目标快速迈进。请关注格致出版社公众号的另一篇推文。

人工智能(artificial intelligence,ai)是近年来各行各业的一个热门话题。无论是信息产业,还是传统产业,甚至是服务业,但凡有新品上市,大都尽可能贴上“智能”的标签。由此,我回想起上世纪80年代曾参与翻译过由斯坦福大学计算机系教授爱德华·a.费吉鲍姆(edward a.feigenbaum)和专栏作家帕梅拉·麦考黛克(pamela mccorduck)女士合著的《第五代:人工智能与日本计算机对世界的挑战》(the fifth generation: artificial intelligenceand japan’s computer challenge to the world)一书,该书的英文原版出版于1983年1月,中文版于1985年由上海翻译出版公司出版。

80年代初期,适逢恢复高考(本科生和研究生)后的第一波出国热(主要是去美国),我刚从中国科学院半导体研究所硕士研究生毕业,分配到中国科学院上海冶金研究所(现为中科院上海微系统与信息技术研究所)工作;说是工作,其实很多精力用在为赴美留学做准备。记得1983年中,时任国家电子工业部领导的家父率团赴美考察电子工业(包括硅谷)整整一个月(现在恐怕不允许这么长时间了),回国时带回几本英文原版书,其中包括这本刚刚出版的原著。为了准备出国练习英语,我萌生了挑选几本英文原版书翻译成中文的念头,《第五代:人工智能与日本计算机对世界的挑战》(以下简称《第五代》)便是其中的一部。我还参与了另外两本书的翻译工作:《新的炼金师——硅谷和微电子革命》(the new alchemists: silicon valley and microelectronics revolution)和《超大规模集成电路工艺原理——硅和砷化镓》(vlsi fabrication principles—silicon and gallium arsenide)。翻译原著虽然不是我在所里的本职工作,但书目的选择与研究所的研究方向并非完全无关。冶金所成立于1928年,前身是中央研究院的工程研究所。新中国成立后,冶金所的研究方向主要集中于当时国家的发展战略,大炼钢铁,赶英超美。到了80年代,冶金所的研究重点已经逐步转移过渡到半导体微电子领域。其实,冶金所早在1965年,就和当时的上海元件五厂研制出中国第一块集成电路,当然那时的集成电路(integrated circuit,ic)芯片只是相对半导体分立器件而言,集成度非常低。当时国际上的ic产业也才刚开始,摩尔定律也是这一年提出的。那时日本也刚开始发展ic芯片,韩国还没有声音,说明我们“醒得早”。但是我们为什么“起得晚”,至今还被“卡脖子”,值得深思,这是后话。80年代,中国刚刚开始改革开放,对外交往非常有限,发达国家科技发展的信息来源迟滞,英语也不像现在这样普及;因此,当时选这几本书翻译,希望或多或少对研究所和这些行业的发展有所裨益。

必须说明的是,我既不是学计算机专业的,也不是学英语语言专业的,要完成这些原著的翻译,只有依靠团队的合作。例如本书的译者就包括时任电子工业部华东计算技术研究所的所长汪致远,和该所的两位研究人员童振华、江敏,并由上海交通大学计算机专业的资深教授白英彩老师负责校订。回想这些过程,至今我都感到十分亲切。

促使我想把本书中译本再版有几个方面的原因。ai的概念源于1956年的达特茅斯会议。这场在美国新罕布什尔(new hampshire)州汉诺佛(hanover)小镇达特茅斯(dartmouth)学院召开的人工智能夏季研讨会,云集了克劳德·香农、约翰·麦卡锡、马文·明斯基、艾伦·纽威尔、赫伯特·西蒙等十位重量级人物,他们在信息论、逻辑和计算理论、控制论、神经网络理论等领域都做过许多奠基性的工作。凭借各自擅长,他们在会议上就计算机科学领域的一些前沿问题展开了“头脑风暴”,催生了“人工智能”概念的正式亮相,有人认为这是ai研究的第一波高潮。时间将会证明达特茅斯会议的预言是历史性的,这些预言奠定了后来整个ai发展的思想基础。然而实现这些极为前瞻性的预言,还有待于科学基础和技术创新的不断进步和突破,实践证明这一过程不是一帆风顺的,既有高潮,也有低潮,既有炎夏,也有寒冬。

在经历了60年代至70年代的低潮之后,ai的第二波高潮开始于80年代。这次ai高潮的掀起,与本书第一作者费吉鲍姆教授有很大关系。他是人工智能研究的先驱者之一,从60年代起,他开始了“专家系统”(expert system)的研究和设计,到了80年代,费吉鲍姆的专家系统框架及其理论成为当时ai研发高潮的重要推动力,各国政府纷纷为此制定发展规划,其中日本政府最为激进,欲以8.5亿美元巨额预算,花十年左右的时间开发出“第五代计算机”系统。所谓“第五代计算机”是相对于业已成型的前面四代而言的:四五十年代的电子管计算机,五六十年代的晶体管计算机,六七十年代的集成电路计算机,七八十年代的超大规模集成电路计算机,而日本规划目标中的“第五代计算机”是具有人工智能的计算机系统。

费吉鲍姆对1981年日本开启的以第五代计算机为核心的这一波人工智能浪潮有过近距离的接触和观察。那一年他应邀参加了日本第五代计算机会议,第二年又参观了日本为五代机项目特别设立的“新一代计算机技术研究所”(icot),再加上他娶了日裔妻子h.彭妮·新子(h. penny nii)——一位知识工程(knowledge engineering)领域的专家和先驱者,因此费吉鲍姆被人们看成是日本五代机项目的外籍“军师”。而他和麦考黛克合著的这本书则记录了人工智能发展史中具有重要节点意义的一段历史,今天回过头来再看,历史总有惊人的相似性,值得我们回顾、总结和借鉴。

书中很大篇幅是讲日本的五代机规划,这和当时的历史背景有很大关系。日本的经济总量在上世纪80年代时已位于世界第二,人均gdp也赶上美国。由于美国感受到当时“日本奇迹”带来的威胁,日美贸易摩擦不断升级。哈佛大学教授傅高义在《日本第一:对美国的启示》一书中列举的“日本的奇迹”有:钢铁产量在70年代后半期追上美国,1978年世界22座大型高炉中,日本占了14座;日本的收音机、录音机、立体声音响设备等产品在50年代前半期质量还不如美国,一转眼却席卷全球市场;日本新造船舶的价格,在70年代后半期比欧洲低了百分之二十至三十;日本汽车产量在1958年还不到10万辆,1977年日本出口汽车就达到了450万辆;在计算机、军工等领域,虽然还是美国领衔,但日本的技术也在提高;等等。“日本奇迹”最直接的结果便是美日贸易逆差,美国制造领域的厂商,要么遭受痛击,要么不寒而栗,于是美国采取了贸易战的行动,导致《广场协议》,日本屈服。在此背景下,日本政府希望借助强力推动“第五代计算机”规划,到90年代在技术上抢占制高点。费吉鲍姆和麦考黛克看到了日本雄心勃勃推动研发“第五代计算机”的战略动机,担忧美国会在这一场竞争中失去优势。他们在本书的序言中写道,“此事关系重大,在贸易战中,这可能是决定性的挑战”,“如果我们对此仍然漠然置之,就可能使我们的国家沦为后工业社会中的第一个‘农业大国’”,以此唤醒并敦促美国政府也发起一个像航天飞机计划那样的全国性行动计划来应对挑战。

当今中国面临的历史环境似乎与当年日本非常相似。中国的经济总量十年前已经超越日本成为世界第二大经济体,中国的钢铁产量已居世界第一,中国的汽车产销量跃居世界第一,中国的高铁里程世界第一,中国的互联网用户世界第一,中国制造的日用消费品出口世界第一,中国的贸易顺差世界第一;所有这些“中国奇迹”导致美国对中国采取贸易制裁行动也就不足为奇了。与此同时,中国相继推出了包括《国家创新驱动发展战略纲要》《中国制造2025》等若干国家行动计划,把创新驱动发展作为国家的优先战略,其中人工智能和5g通信成为优先发展的领域。美国再次感到其霸主地位受到来自中国的挑战,“中国威胁论”已成为白宫和国会很多政客的共识,制裁中国已不限于贸易,扩大到了科技、教育等许多领域。虽然中美贸易谈判签订了第一阶段的协议,但好比是拳击赛第一轮的中场休息;可以预见,美国将中国视为主要竞争对手并不断出台各种打压措施将是未来中美关系的新常态。面对这样的竞争态势,《第五代》所描述的当年日本人工智能的发展态势或许对今天中国人工智能的发展有些参考的价值,这是再版本书的原因之一。

《第五代》虽然不是计算机科学的学术专著,但对人工智能第二波高潮的关键技术核心,即“专家系统”和“知识工程”做了全面的介绍。何为“专家系统”?它是一个已被赋予知识和才能的计算机程序,这种程序所起的作用将达到专家的水平。而每一个“专家系统”都是用以解决某一特定任务的。许多“专家系统”的集合就形成知识库,知识库越大,解决问题的“专家系统”就越多,能力也越强。因此知识库的不断发展扩大成为“专家系统”成功的先决条件,其过程称为“知识工程”。需要强调的是,这里的知识还都是人类产生的,是人类赋予计算机的,“知识工程”的主体是人。而新一波人工智能发展的主要标志是,计算机可以通过“深度学习”(deep learning)来产生习得知识,也许可以称之为现代“知识工程”,但主体已不是人类,而是机器。关于ai发展历史的介绍,特别是以“深度学习”为标志的新一轮ai热潮的兴起,建议有兴趣的读者可以参考《环球科学》杂志总编辑陈宗周写的《ai传奇——人工智能通俗史》一书。由于ai的研发目标是面向应用、解决实际问题的,《第五代》重点介绍了“专家系统”在研发过程中所采用的应用场景和研究问题,包括健康医疗、科学研究等,这些应用场景对于今天的“深度学习”研发也许仍能提供一定的参考和借鉴作用,这是再版本书中文版的又一个考虑。

人工智能研究从上世纪90年代开始进入第二个寒冬,历时二十多年之久,直到2016年“阿尔法狗”(alphago)击败李世石,机器人对人类围棋冠军的首次胜利再度掀起一波人工智能巨浪。即使在寒冬期间,坚持ai研究的科学家团队还是取得了许多重大成果,特别是在计算机视觉、语音识别、自然语言处理、人工神经网络等领域取得突破性进展。伴随移动互联网、大数据、云计算、物联网、机器人及无人机等信息技术的不断发展和进步,以“深度学习”为引领的人工智能应用,正在渗入到社会的方方面面,从政府到学界,从企业到个人,人们对于人工智能的激情有增无减,各国政府也都纷纷出台相关的产业政策和各种行动计划。《第五代》有相当的篇幅介绍当年美、英、法等国对日本第五代计算机的响应和对策,而这些响应和对策更多是从国家战略层面的考虑。举例来说,人工智能乃至信息技术发展最大的瓶颈来自人才缺乏,《第五代》中有这样一段描述:

“……从1975年到1981年,主修计算机科学的大学生增加了一倍,按保守估计,到1987年还会增长60%。如果这些学生唯一的动机是为了金钱,那么他们是作了明智的抉择。在1980年,每个计算机学士平均有12个工作机会,开始年薪就在2万美元以上,而且年薪还在不断提高。计算机科学博士则更是前程似锦,在1980年,一个刚毕业的计算机科学博士有34个工作机会可选择。不幸的是,如果这些新博士选择留在学术界,则几年的研究生就算白读了,只能拿到相当于新学士的薪水……由于大学毕业生现有的薪水跟刚进校的教员差不多,所以没有什么激励能把他们留在研究院。”

历史有惊人的相似性,今天我们学校计算机专业学生的情况和当年的美国如出一辙,报考计算机专业的学生数量全校第一,逐年增长;本科和硕士毕业生的年薪远超其他学科的毕业生。攻读博士学位的比例开始增加,但毕业后的工作首选仍然是工业界。这就产生了一个问题,一方面培养的毕业生基本上都去了工业界;而另一方面学校又招不到足够合格的教师培养人才。为了保证培养的质量,我们学校不得不限制报考计算机专业的学生数量。如何解决这一矛盾,涉及许多宏观政策方面的因素。《第五代》作者通过对宏观政策若干问题的讨论,包括政府在重大科技规划推进方面的主导作用,企业参与研发投入所发挥的市场作用,基础前瞻研究和技术开发引领的相互关系,模仿跟踪和原始创新的差别,教育培养体系和人才需求结构的矛盾等,都提出了具有敏锐战略眼光和超前思维的看法。他们的一些见解,对今天这些问题的探讨和实践仍有相当的参考价值。

虽然作者对日本的第五代计算机计划大为推崇,为当时美国政府的响应之缓慢而大声疾呼,但是他们没有预计到日本的雄心伟愿到了90年代前期就偃旗息鼓,不仅进入了ai的第二个寒冬,甚至开始了经济发展的“停滞的二十年”(两者并非因果关系)。我们也许要问为什么?他们也没有预计到二十年之后当新一波ai热潮来到时,美国在人工智能研究的各个领域都仍然处于领先的地位。我们也许要再问为什么?还有,《第五代》完全没有提及金融资本市场对当今科学技术发展(包括ai)所起的作用。美国是金融资本市场最发达的国家,从硅谷的风险基金投资开始,到1971年创建涵盖高技术行业的纽约纳斯达克股票交易市场,美国在这方面动作频频。中国也于2019年建立上海科创板股票交易市场。科学技术成果的资本化、证券化已成为推动科技发展的重要手段。当然,资本市场的作用还有另外的一面,利用不当则会产生消极的后果。2000年就曾发生了互联网泡沫的破灭。这一轮ai的高潮也得到了资本市场的推波助澜,会不会也形成泡沫?对于这些疑问,《第五代》虽然没有给出答案,但或许可以从中寻找答案的端倪。

费吉鲍姆因“开创了大规模人工智能系统的设计与制造,证明了人工智能技术的实际重要性和潜在的商业影响”,1994年与拉伊·雷迪(raj reddy)共同获得了计算机科学领域最负盛名的图灵奖。他不知道《第五代》的中译本在中国出版,之前我也从未与他晤面。2018年暑假,当时正逢ai在国内如日中天,我借赴硅谷开会之机,托斯坦福的教授朋友联系,终于有机会当面求教费吉鲍姆教授。拜会是在他于旧金山的寓所进行的,夫人新子也在。我告诉费吉鲍姆,他们的这部著作在出版后没多久就被译成中文出版了,只是当年中国尚未加入《伯尔尼公约》和《世界版权公约》,又没有联系的渠道,因此中译本的出版未能告知作者取得许可。当我为此表示歉意时,费吉鲍姆教授淡淡地说了一句“俄国人也这样做”(“russian does the same thing”)。当我问起当年日本的计划为何没有成功,他回答说“这里面的因素很复杂”,颇有中国人的哲学风格。

回国后我把这段故事与世纪出版集团原总裁陈昕分享,并给了他一本从网上淘到的旧书,他看了以后鼓励我再版三十多年前出版的《第五代》中译本。如果说除了前文提到的再版中译本的起因外还有什么考虑的话,那就是通过这次再版也可了却当年的本书版权之憾。经过进一步沟通,费吉鲍姆教授和麦考黛克女士已经愉快地应允了我们的提议并予以版权授权,他们还将为再版中译本撰写序言。

历史是波浪式前进、螺旋式上升的。尽管还会碰到一个又一个寒冬和炎夏,人类文明迈向信息时代的步伐是不会停顿的,ai的未来是充满希望的。如果说工业文明的生产力进步是以机器作为生产工具和能源作为原材料的发展为标志,以获得大大超过人类体力的做功能力为目标的,那么信息文明的生产力进步则以获得大大超过人类智力的思维能力为发展方向。俗话说,“巧妇难为无米之炊”,ai就是信息文明生产力的“巧妇”(只是之一),数据则是“米”。可否这样说,工业化时代的经济基础本质上是“能源经济”,而信息化时代的经济基础将是“数据经济”。必须指出的是,中国的工业化进程还没有完成,特别是化石能源仍然是物质基础主要来源带来的能源安全和环境污染问题已成为重大挑战。与此同时,国家很早就提出了以信息化带动工业化的发展战略,鼓励发展信息技术和产业,由此出现了以阿里、腾讯、美团、百度和拼多多(以市值排序)等为代表的“互联网经济”模式;互联网经济是数据经济发展的前奏(但不是全部),中国的信息化带动工业化进程将为数据经济的形成提供丰富多彩的巨大空间。

中国数据经济的发展机遇在于两个方面:一是我们有大量“米”的存在基础,作为世界最大互联网用户量产生的社会数据资源(如何区分虚实真伪是挑战)和未来最大物联网(internet of things,iot)产生的(与经济体量有关)物理世界的数据资源(大部分是客观存在的),将成为数据经济赖以生存和发展的最大规模的基础资源。二是把“生米”煮成“熟饭”,不光要有如ai等“软”的信息科学和技术,还要有诸如数据获取、传输、存储和处理等相应的硬件设施才能完成,而这些基础设施的硬核则是微纳电子ic。我们已经在信息基础设施的系统技术方面产生了世界级的企业华为公司,但是在集成电路的核心技术和制造设备方面仍然受制于人。值得一提的是,由于集成电路发展遵循的摩尔定律遇到了物理极限,正是这一瓶颈为我们在这一领域提供了创新发展的时间和空间,成为数据经济发展的又一个机遇。我们必须牢牢抓住这两个机遇,避免再走“醒得早、起得晚”的老路,切忌把“生米”煮成“夹生饭”!

当我同当年翻译团队中的三位在沪成员重新会面时,已是三十五年之后,而庆幸的是作者和译者至今都还健在!就像译者之一童振华感慨万分所说的,人生能有几个三十五年!希望“新”读者能从这本“老”书中汲取回味无穷的思想甘醇,激发出更璀璨的思想之花,便是我们再版此书的初衷,仅此而已。

此书的出版得到了上海世纪出版股份有限公司格致出版社社长范蔚文、副总编辑忻雁翔和编辑张苗凤的鼎力支持和帮助,在此谨表衷心感谢。

江绵恒

2020年春于上海科技大学

《第五代:人工智能与日本计算机对世界的挑战》

[美] 爱德华·a.费吉鲍姆 帕梅拉·麦考黛克 著

汪致远 童振华 江绵恒 江敏 译

白英彩 校

格致出版社

出版时间:2020年6月

作者简介

爱德华·a.费吉鲍姆

(edward a. feigenbaum)

人工智能研究先驱,“专家系统之父”。斯坦福大学计算机科学kumagai名誉教授,美国国家工程院士,美国艺术与科学院院士,美国人工智能协会(aaai)联合创始人、第二任主席。1994年荣获acm图灵奖,2013年荣获ieee计算机先驱奖。合著《专家公司的兴起》(the rise of the expert company,1988),合编《人工智能手册》(the handbook of artificial intelligence, 1981-1984)、《计算机与思维》(computersand thought,1963)等。

帕梅拉·麦考黛克

(pamela mccorduck)

专栏作家。毕业于加州大学伯克利分校和哥伦比亚大学,曾在美国、欧洲、亚洲等多所高校任教。20世纪60年代起就专注于人工智能领域,为专业杂志和大众杂志撰写科学类文章。著有《会思考的机器:对人工智能历史与前景的探究》(machines who think: a personal inquiry into the history and prospects of artificialintelligence,2004)、《这可能很重要:我与人工智能阶层的生活和时光》(this could be important:my life and times with the artificial intelligentsia,2019)等。

译者简介

汪致远

原电子工业部华东计算技术研究所所长。

童振华

原电子工业部华东计算技术研究所研究员。

江绵恒

中国科学院原副院长,上海科技大学校长。

江   敏

原电子工业部华东计算技术研究所研究员。

白英彩

上海交通大学计算机专业资深教授。

作品简介

1981年,正值日本经济腾飞时期(即傅高义《日本第一》描述的时期),日本提出了8.5亿美元的巨额预算,准备在90年代开发出第五代计算机,也就是具有人工智能的计算机。日本当时处于什么样的国际背景?这一雄心出于何种发展目的?第五代计算机一旦开发成功将对世界经济、国际关系以至人类社会产生哪些影响?各国应作出何种应对?本书对此作了详细介绍和描述,既谈科学和技术,又谈经济和政治。

来源:格致出版社

上观号作者:书香上海