本書系統(tǒng)講述智能現(xiàn)象的簡要?dú)v史。全書共分為1 0章。第1章介紹本書的寫作背景、對智能的不同定義、圍繞智能現(xiàn)象的問題、本書對智能現(xiàn)象的新假說;第2章介紹宇宙從無到有的過程、不安分的宇宙、改變以穩(wěn)定宇宙;第3章介紹物理學(xué)中的智能現(xiàn)象、重力智能、重力和暗能量、最小作用量原則、量子隱形傳態(tài);第4章介紹化學(xué)的簡要發(fā)展歷程、耗散結(jié)構(gòu)、熵增、z大熵產(chǎn)生;第5章介紹生物學(xué)中的智能現(xiàn)象、生命的定義、生命為什么存在、微生物中的智能、植物中的智能、動物中的智能;第6章介紹大腦中的新皮質(zhì)結(jié)構(gòu)、人類特殊的思維方式、關(guān)于大腦的理論、信息過載與信息繭房;第7章介紹1950年以前的智能機(jī)器、人工智能的誕生、符號主義、聯(lián)結(jié)主義、行為主義、學(xué)派之爭與統(tǒng)一、通用人工智能、智能的本質(zhì)和智能科學(xué)；第8章回顧人類科技?xì)v史中涉及的幾個(gè)重要因素,介紹促進(jìn)宇宙穩(wěn)定的技術(shù)發(fā)明、物質(zhì)網(wǎng)聯(lián)、能源網(wǎng)聯(lián)、信息網(wǎng)聯(lián)、獲取智能、基于智能網(wǎng)聯(lián)的自動駕駛、基于智能網(wǎng)聯(lián)的集體強(qiáng)化學(xué)習(xí)、對智能的數(shù)學(xué)建模；第9章介紹元宇宙的背景、元宇宙的概念與特征、元宇宙涉及的主要技術(shù)、元宇宙的演進(jìn)；第10章給出了本書的總結(jié)與未來展望。

本書是科普讀物,也可以作為人工智能學(xué)習(xí)、研究、開發(fā)的參考用書。

以深度學(xué)習(xí)為代表的人工智能發(fā)展的第三次浪潮，在計(jì)算機(jī)視覺、自然語言處理、醫(yī)療診斷、無人駕駛等眾多領(lǐng)域取得了顯著的成果。但是，目前科研工作者對人工智能的研究主要集中在工程技術(shù)方面，對智能本質(zhì)的認(rèn)識不足，這嚴(yán)重影響了人工智能科研的發(fā)展。為了理解智能現(xiàn)象和智能本質(zhì)，作者做了大量的研究和探索，并著此書。本書在超越人類智能的層次上研究智能，論述范圍涉及宇宙中不同的事物，涵蓋宇宙大爆炸到元宇宙中的多種智能現(xiàn)象，開創(chuàng)性地提出智能是在推動宇宙趨向穩(wěn)定的過程中應(yīng)運(yùn)而生的一種自然現(xiàn)象，并且可以度量�！吨悄芎喪窂拇蟊�炸到元宇宙》呈現(xiàn)了以下智能現(xiàn)象和智能本質(zhì)：
物理學(xué)中的智能；
化學(xué)中的智能；
生物中的智能；
人類智能；
大腦模型；
機(jī)器智能；
符號主義、聯(lián)結(jié)主義和行為主義；
深度學(xué)習(xí)；
智能網(wǎng)聯(lián)；
元宇宙。

智能是怎樣產(chǎn)生的？

為什么智能一直在進(jìn)化，從非生物、植物、非人類動物到人類？

我們能制造出比人類更智能的機(jī)器嗎？

人們早就想回答上述問題，但迄今為止，這些問題也沒有令人滿意的答案。近年來，人工智能(Artificial Intelligence，AI)的發(fā)展廣泛引起了人們對智能現(xiàn)象和智能本質(zhì)的關(guān)注。

荷蘭哲學(xué)家巴魯赫·；德·；斯賓諾莎(Baruch de Spinoza)曾說過人類所能企及的最高活動就是為明白而學(xué)習(xí)，因?yàn)槊靼琢司瞳@得了自由。本書源于我為了明白智能現(xiàn)象和智能本質(zhì)而做的研究和探索。

雖然近些年人工智能在一些領(lǐng)域取得了令人振奮的成果，但是目前大多數(shù)人工智能的研究開發(fā)工作主要集中在工程技術(shù)領(lǐng)域。對智能本質(zhì)理解的不全面制約了人工智能的發(fā)展。你無法在造成問題的同一思維層次上解決這個(gè)問題，愛因斯坦說，你必須超越它并達(dá)到一個(gè)新的層次，才能解決這個(gè)問題。

在研究智能現(xiàn)象和智能本質(zhì)的過程中，我們的目光不能僅局限于人類的智能，而應(yīng)該超越人類的智能，考慮宇宙中不同的事物，達(dá)到一個(gè)新的層次，在新的層次上研究和探索智能現(xiàn)象和智能本質(zhì)。

本書介紹了從宇宙誕生開始各種各樣的智能現(xiàn)象，包括物理學(xué)中的智能、化學(xué)中的智能、生物學(xué)中的智能、人類的智能和機(jī)器的智能，向世人揭開智能的神秘面紗，探索智能這種自然現(xiàn)象。如果把明白智能當(dāng)作千里之行，那么本書便是嘗試邁出的第一步。

通過觀察從宇宙誕生開始發(fā)生的各種各樣的智能現(xiàn)象，我們會發(fā)現(xiàn)，智能是一種自然現(xiàn)象，類似于其他自然現(xiàn)象(如巖石滾動和冰雪融化)。這些現(xiàn)象的發(fā)生是為了促進(jìn)宇宙的穩(wěn)定，智能現(xiàn)象也不例外。

這個(gè)假說可以幫助我們理解智能的本質(zhì)和解釋宇宙中的所有事物，包括植物、動物、人類和元宇宙，它們都有一個(gè)共同點(diǎn)： 在宇宙趨向穩(wěn)定的過程中起到推動作用，而智能現(xiàn)象就在這個(gè)過程中自然而然地發(fā)生。不同的智能現(xiàn)象只是在為宇宙的穩(wěn)定做出貢獻(xiàn)的維度上和效率上的不同。

本書的觀點(diǎn)可能會觸犯人類集體的自尊，并會撼動人類在宇宙的中心地位。然而，在人類過往的歷史中，地球被哥白尼革命逐出了宇宙的中心，人類因達(dá)爾文革命而脫離生物的頂峰。因此，當(dāng)我們了解到我們都引以為豪的人類智能實(shí)際上類似于巖石滾動和冰雪融化時(shí)，我們不必感到特別震驚。

本書共分10章，內(nèi)容涵蓋宇宙起源過程中的物質(zhì)、能量和空間，物理學(xué)中的重力、最小作用量原則，化學(xué)中的耗散結(jié)構(gòu)、熵增、最大熵產(chǎn)生，生物學(xué)中生命的定義、生命的出現(xiàn)、植物中的智能、動物中的智能，人類大腦的新皮質(zhì)結(jié)構(gòu)、人類特殊的思維方式、大腦的理論，機(jī)器中的人工智能符號主義、聯(lián)結(jié)主義、行為主義、通用人工智能，元宇宙與現(xiàn)實(shí)世界等。

愿與諸位讀者共勉。

感謝胡紹鳴對本書做出的貢獻(xiàn)，他把最小作用量原則和化學(xué)中的耗散結(jié)構(gòu)介紹給我。感謝我的學(xué)生和光明實(shí)驗(yàn)室的同事對本書中的插圖和文字進(jìn)行編輯和修改，使本書的內(nèi)容更加清晰形象、概念的解釋更加具體明確。感謝清華大學(xué)出版社盛東亮和崔彤等編輯的大力支持，他們認(rèn)真細(xì)致的工作保證了本書的質(zhì)量。

由于作者水平有限，書中難免有疏漏和不足之處，懇請讀者批評指正！

作者

2022年6月

于非 教授，博士生導(dǎo)師，加拿大工程院院士 (Fellow of the Canadian Academy of Engineering)，加拿大工程研究院院士(Fellow of the Engineering Institute of Canada)，IEEE Fellow，IET Fellow，IEEE杰出報(bào)告人，IEEE 車載技術(shù)學(xué)會理事 (2016年至今)、 副主席（2017－2019年），科睿唯安計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域全球高倍引科學(xué)家（2019－2021年）。發(fā)表學(xué)術(shù)論文700余篇，Google 學(xué)術(shù)引用20000余次，H指數(shù)（H-index）為90 。研究領(lǐng)域包括智能網(wǎng)聯(lián)、區(qū)塊鏈、自動駕駛及無線網(wǎng)絡(luò)。

第1章引言

參考文獻(xiàn)

第2章使宇宙更加穩(wěn)定

2.1宇宙從無到有： 物質(zhì)、

能量和空間

2.2不安分的宇宙

2.3改變以穩(wěn)定宇宙

參考文獻(xiàn)

第3章物理學(xué)中的智能

3.1美麗的物理世界

3.2重力智能

3.3重力和暗能量

3.4最小作用量原則

3.5量子隱形傳態(tài)

參考文獻(xiàn)

第4章化學(xué)中的智能

4.1化學(xué)發(fā)展的簡要?dú)v程

4.2耗散結(jié)構(gòu)： 秩序源于混沌

4.3熵增： 時(shí)間之箭

4.4最大熵產(chǎn)生

參考文獻(xiàn)

第5章生物學(xué)中的智能

5.1生命是什么

5.2生命為什么存在

5.2.1化學(xué)進(jìn)化學(xué)說

5.2.2生命產(chǎn)生不可避免學(xué)說

5.2.3自我復(fù)制

5.2.4分形幾何結(jié)構(gòu)

5.3微生物的智能

5.3.1微生物

5.3.2智能的黏菌

5.3.3頑強(qiáng)的微生物

5.4植物的智能

5.4.1發(fā)達(dá)的感官系統(tǒng)

5.4.2智能決策

5.5動物的智能

5.5.1使用工具

5.5.2動物語言和社交

參考文獻(xiàn)

第6章人類的智能

6.1大腦中的新皮質(zhì)： 一種有效的結(jié)構(gòu)

6.2人類特殊的思維方式

6.2.1抽象等級與模式

6.2.2人類的八卦能力

6.2.3緩解信息不平衡以促成穩(wěn)定

6.3關(guān)于大腦的理論

6.3.1貝葉斯大腦假說

6.3.2高效編碼原理

6.3.3神經(jīng)達(dá)爾文主義

6.3.4自由能原理

6.4信息過載與信息繭房

參考文獻(xiàn)

第7章機(jī)器的智能

7.11950年以前的智能機(jī)器

7.219401960： AI的誕生

7.2.1AI相關(guān)技術(shù)的發(fā)展

7.2.2人工智能概念的提出

7.3符號主義

7.3.1符號主義AI的成果

7.3.2第一個(gè)人工智能冬天

7.4聯(lián)結(jié)主義

7.4.1感知機(jī)

7.4.2機(jī)器學(xué)習(xí)

7.4.3梯度下降

7.4.4反向傳播

7.4.5監(jiān)督學(xué)習(xí)

7.4.6無監(jiān)督學(xué)習(xí)

7.4.7深度學(xué)習(xí)

7.4.8卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

7.5行為主義

7.5.1行為智能

7.5.2強(qiáng)化學(xué)習(xí)

7.6學(xué)派之爭與統(tǒng)一

7.7通用人工智能

7.7.1樂觀的觀點(diǎn)

7.7.2悲觀的觀點(diǎn)

7.8智能的本質(zhì)和智能科學(xué)

參考文獻(xiàn)

第8章質(zhì)量、能源、信息和智能

8.1技術(shù)發(fā)明促進(jìn)宇宙穩(wěn)定

8.2物質(zhì)網(wǎng)聯(lián)交通網(wǎng)

8.3能源網(wǎng)聯(lián)能源網(wǎng)

8.4信息網(wǎng)聯(lián)因特網(wǎng)

8.5獲取智能

8.5.1智能網(wǎng)聯(lián)的挑戰(zhàn)

8.5.2智能網(wǎng)聯(lián)

8.5.3用區(qū)塊鏈保護(hù)安全和隱私

8.6基于智能網(wǎng)聯(lián)的自動駕駛

8.6.1自動駕駛

8.6.2自動駕駛的挑戰(zhàn)

8.6.3智能網(wǎng)聯(lián)使能自動駕駛

8.7基于智能網(wǎng)聯(lián)的集體強(qiáng)化學(xué)習(xí)

8.8對智能的數(shù)學(xué)建模

參考文獻(xiàn)

第9章元宇宙與現(xiàn)實(shí)世界

9.1元宇宙的背景

9.2元宇宙的概念與特征

9.3元宇宙涉及的主要技術(shù)

9.4元宇宙的演進(jìn)

參考文獻(xiàn)

第10章后記