如同一位幾何學家專心致志地測量圓周，為了把圓化為等積正方形，反復思索都找不出他所需要的原理，我對于我所看到的新的形象也是這樣……
——但丁，《神曲：天國篇》
為何寫這本書
像我們中的許多人一樣，我生來就是一個天真的現(xiàn)實主義者，相信感官為我們提供了對真實物體直接的認識和接觸。包括讓·皮亞杰、湯姆·鮑爾、艾莉森·高普尼克和克拉克·格利莫爾在內(nèi)的心理學家和哲學家，都記錄了正常兒童了解自己和世界的發(fā)展過程。通過實驗、探索以及僅僅是活著，我們發(fā)現(xiàn)，當物體從我們的視線中消失時，它們?nèi)匀淮嬖�，意圖、欲望和情感都是很重要的，從高腳椅上扔食物不僅可以教會我們感知父母的沮喪程度，還可以教會我們簡單的物理知識，例如，有些東西會反彈。
在宗教環(huán)境中長大也是了解世界的一個組成部分。神、公認的神話、圣人，這些信念貫穿了我早期性格的形成。家庭的愛和親密的朋友圈支撐著我不斷成熟的世界觀。
然而，在某些時候，關(guān)鍵的問題會成為必要的焦點，就像水果成熟一樣：你如何知道什么是真實的？你如何對另一種事實做出判斷？在這個復雜的世界里，你如何解釋別人迥然不同的“忠誠的信仰”？如果一個人要過成熟的生活，是否需要對某件事有所承諾？蘇格拉底曾說過，未經(jīng)審視的人生不值得過。
在學習數(shù)學課程時，會出現(xiàn)一些合理的質(zhì)疑。根號2到底是多少？π到底是多少？很容易證明根號2不是有理數(shù)，也就是不是分數(shù)。（假設(shè)根號2是分數(shù)，并且用整數(shù)p/q表示，其中p和q沒有公因數(shù)，這時兩邊同時平方，2=p2/q2，或2q2=p2,或q2是p2的1/2，這與沒有公因數(shù)的假設(shè)相矛盾。）如果根號2不是分數(shù)，那它是什么？為什么分數(shù)被稱為“有理數(shù)”？“無理數(shù)”意味著我們不明白這個數(shù)字是什么嗎？根號2是一個非常重要的抽象概念，我們創(chuàng)建出這個抽象概念是因為它很有用。
在我所經(jīng)歷的十多年的耶穌會教育中，哲學課程也是認識世界的一個重要組成部分。閱讀柏拉圖和亞里士多德是非常有趣的，在柏拉圖《理想國》第七卷中的洞穴實驗之后，理性主義顯然成為一種值得推崇的世界觀。但是，懷疑論者和伊壁鳩魯派（享樂主義者）的觀點總是作為背景噪音的一部分縈繞在我們的腦海中。奧古斯丁、阿奎納和笛卡兒僅僅確認了理性主義者的觀點，同時認為上帝在人的精神/身體構(gòu)成中起著至關(guān)重要的作用。
啟蒙運動就是這樣的。它開始于笛卡兒的冥想—我思故我在。但是伯克利、休謨、斯賓諾莎和康德很快改變了整個哲學論述。當然，正如馬圖拉納和維拉所說，任何對世界的看法必須通過感官，甚至觀看和觸摸都是通過物理邏輯和情感約束來調(diào)節(jié)的。也許隨著時間的推移，條件作用使得連接感知的某些關(guān)聯(lián)成為可能？在我們的“外面”是什么，我們?nèi)绾胃兄�它？當然，同時存在的問題是，我們的“內(nèi)在”是什么，我們又如何感知它？休謨的論證推翻了對因果關(guān)系的天真理解，以及對上帝存在的任何可能的連貫證明。
海德格爾、胡塞爾和存在主義傳統(tǒng)提出通過在時空中實現(xiàn)自我來創(chuàng)造自我。正如薩特所說，存在先于本質(zhì)，這意味著，我們首先是個體、獨立行動和負責任的智能體。我們總是處在過程中，從迷茫和困惑的狀態(tài)開始，走向自由和真實。在許多重要的方面，這些哲學立場，伴隨著愛、責任和擁抱社會，開始開辟一條通向智力和情感成熟的可能之路。
美國實用主義者也發(fā)揮了核心作用。盡管除了有用的東西外，實用主義者缺乏任何認識論基礎(chǔ)，但他們指出，生活、學習和判斷總是有意義的。正如威廉·詹姆斯所說，如果宗教能為修行者帶來更好的生活，那它就是好的。實用主義者為理性主義的世界觀提供了重要約束：純粹而獨特的思想本身是一種善，還是必須被視為某些有用目的的組成部分？
但是效用本身是判斷真實性的一個非常模糊的標準，一個人的有用目標很容易和其他人的有用目標相矛盾。在實用主義作家中，查爾斯·桑德斯·皮爾士尤為突出，尤其是他關(guān)于誘因推理或“最佳解釋推理”的討論。盡管皮爾士本人對于什么算法可能支持誘因、貝葉斯推理和朱迪亞·珀爾的見解并不十分一致，但他提供了一個令人信服的開端，正如我們將在第7章和第8章中看到的那樣。
這里有一些重要的挑戰(zhàn)。存在主義傳統(tǒng)，加上美國實用主義缺乏我所認為的認識論基礎(chǔ)，支持了后現(xiàn)代主義和后結(jié)構(gòu)主義懷疑論�；�于這一觀點，西方文化建立在知識、真理和意義觀念基礎(chǔ)上的基石受到了審視。虛無主義的相對論似乎滲透到了人文主義和啟蒙運動的觀念和承諾中。
與此同時，卡爾納普、羅素、弗雷格等人的邏輯實證主義傳統(tǒng)出現(xiàn)了。這一傳統(tǒng)為邏輯和哲學的建立奠定了基礎(chǔ)。除了邏輯實證主義的數(shù)學成分之外，還有包括波普爾和庫恩在內(nèi)的哲學家提出的建議，即科學方法作為一種媒介來理解我們自己和世界的效用及重要性。
在完成數(shù)學研究生課程時，我偶然讀到了諾伯特·維納的《控制論》，雖然當時我并不完全理解這本書，但我正朝著計算世界的愿景邁進。之后不久，我開始在賓夕法尼亞大學攻讀博士學位，我很高興能夠參加文理學院的跨學科項目。我的興趣領(lǐng)域包括數(shù)學、計算機科學、語言學和心理學，我與我的導師一起選擇了一個博士委員會和一個跨學科的研究項目。
托馬斯·庫恩的《科學革命的結(jié)構(gòu)》是研究生最喜歡的書之一。我們探索庫恩的思想，不僅僅是因為憑借年輕人的活力和思想我們可能會成為這場革命的一部分，更重要的是因為，庫恩清楚地描繪了科學的過程。在賓夕法尼亞大學接受教育期間，我還是赫伯特·西蒙和艾倫·紐維爾在卡內(nèi)基·梅隆大學的研究項目的粉絲，該項目專注于研究使用計算技術(shù)來更好地理解人類的問題求解能力。他們的書《人類問題求解》仍然在我的書架上。在早期的研究歲月里，我也有幸多次參觀了他們的研究實驗室。我自己的學位論文涉及使用狀態(tài)空間技術(shù)來描述人類問題求解行為的各個方面，這些技術(shù)來源于計算中使用的表示。
賓夕法尼亞大學以及紐維爾和西蒙的研究使我完全進入了人工智能領(lǐng)域。1974年，我獲得了蘇格蘭愛丁堡大學人工智能系為期四年半的博士研究職位。愛丁堡大學在當時，甚至到現(xiàn)在也是歐洲人工智能研究的中心。愛丁堡大學人工智能系的一個優(yōu)勢是它的跨學科特色。我能夠與心理學系、語言學系和認知學系的教師和研究生以及世界級人工智能系的同事積極配合工作。
1979年，我們搬到了阿爾伯克基，在那里我成為新墨西哥大學的計算機科學教授，并在語言學系和心理學系任職。20世紀80年代初，心理學教授佩德·約翰遜和我在新墨西哥大學開設(shè)了認知科學研究生課程。20世紀90年代中期，語言學教授卡羅琳·史密斯和我在新墨西哥大學開設(shè)了計算語言學研究生課程。我們的跨學科研究包括來自認知和計算神經(jīng)科學研討會中的講座，這些講座是由新墨西哥大學神經(jīng)科學系和心理學系主辦的。
在新墨西哥大學擔任教職的一個令人興奮的好處是有機會學習多門學科的研究生課程，包括在物理系學習神經(jīng)成像知識，在心理學系研究神經(jīng)科學相關(guān)問題，在哲學系參加關(guān)于路德維�！ぞS特根斯坦、理查德·羅蒂的研討會和其他關(guān)于現(xiàn)代認識論的研討會。
我現(xiàn)在是新墨西哥大學的榮休教授。我的簡歷可在https://www.cs.unm.edu/~luger/上查看。我目前從事咨詢工作，所關(guān)注的領(lǐng)域是自然語言處理、構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)智能體以及使用深度學習技術(shù)來分析大量數(shù)據(jù)中的信息。
本書主要內(nèi)容
本書分為三個部分，每個部分包含3章。第1章介紹程序設(shè)計的藝術(shù)，阿蘭·圖靈的機器和計算的基礎(chǔ)，并提出了如何在機器上最有效地表示復雜世界情境的問題。
第2章描述支持科學方法、現(xiàn)代認識論的哲學背景，以及現(xiàn)代計算和人工智能的基礎(chǔ)。這些主題對于思考現(xiàn)代認識論至關(guān)
重要。
第3章介紹1956年達特茅斯夏季研討會，該研討會標志著人工智能事業(yè)的開始。第3章還介紹了早期人工智能研究和認知科學研究的起源。前三章還討論人工智能編程作為迭代優(yōu)化的本質(zhì)，并介紹支持人工智能應用程序構(gòu)建的非常高級的語言工具。
第二部分（第4章、第5章和第6章）介紹支持人工智能領(lǐng)域研究和發(fā)展的四種主要范式中的三種：基于符號的、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或聯(lián)結(jié)主義的、遺傳的或涌現(xiàn)的。這部分的每一章都給出初始的“項目”并描述它們的應用。包括這些示例是為了演示人工智能的不同表示方法。這些章節(jié)還介紹了該領(lǐng)域中的一些新研究和高級項目。每一章最后都對相關(guān)范式的優(yōu)勢和局限性進行了討論。
第三部分（也就是最后三章）是這本書存在的理由，主要介紹當前人工智能的第四個重點：概率推理和動態(tài)建模。在第7章中，對人工智能采取的不同方法提出了一種哲學和解，這些方法被視為建立在理性主義、經(jīng)驗主義和實用主義哲學傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上�；�于這種建構(gòu)主義的綜合，第7章以一系列假設(shè)和后續(xù)猜想結(jié)束，這些假設(shè)和猜想為當前的人工智能研究和現(xiàn)代認識論提供了基礎(chǔ)。
第8章介紹貝葉斯定理，并給出了一個在簡單情況下的證明。引入貝葉斯以及后續(xù)的貝葉斯信念網(wǎng)絡(luò)和隱馬爾可夫模型技術(shù)的主要目的是證明人類主體的先驗知識與任何特定時間感知的后驗信息之間的數(shù)學聯(lián)系。我們將這種對均衡的認知追求視為認識世界和在世界中運作的基礎(chǔ)。第8章的后半部分描述了一些由貝葉斯傳統(tǒng)支持的項目，通過這些項目可以進一步理解這些認識論
見解。
第9章總結(jié)全書，并描述了通過在世界上的積極探索來構(gòu)建和適應世界的模型。這章描述了人工智能充滿希望的前景，因為它繼續(xù)使用科學傳統(tǒng)來擴展視野，探索我們不斷發(fā)展的環(huán)境，并構(gòu)建智能人工制品。這章還探討了維特根斯坦、普特南、庫恩和羅蒂的當代實用主義思想，以及認知神經(jīng)科學的見解，所有這些都在探索知識、意義和真理的本質(zhì)。這本書的結(jié)尾是對后現(xiàn)代相對主義的批判，并提出了一種主動的、務實的、模型修正的現(xiàn)實主義認識論立場。
喬治·F.盧格爾
2020年12月1日
新墨西哥州阿爾伯克基

致　　謝
本書的一個重要主題是個人和社會如何通過受環(huán)境影響的一致的和基于生存的辯證法，創(chuàng)造符號、關(guān)聯(lián)和一系列關(guān)系，這些關(guān)系后來成為信念體系的一部分。對于我自己的精神生活和支持本書創(chuàng)作的見解來說，這當然是真實的。要想脫離多年來所享有的知識和社會支持的網(wǎng)絡(luò)，往往是不可能的。
當然，首先要感謝陪伴我50多年的妻子凱瑟琳·凱利·盧格爾，以及我