浅析计算机电子信息技术在人工智能中的应用——以机器人为例

1998年，野兽男孩在他们的歌曲《星际》中使用了声编码的声音。也请参见“根据我们的想法”（1945），哈尔9000电脑（1968）的投票者，由贝尔电话公司在纽约世界博览会上展出。1931年微分分析仪布什（1890-1974），哈罗德洛克黑曾（1901-1980）微分方程被用来描述和预测我们不断变化的复杂世界中各种现象的行为。

它们可以预测海浪的高度，人口的增长，棒球能飞多远，塑料衰变的速度，等等。这些数学上的一些谜团可以用手工来解决，但其他更复杂的场景，如模拟核爆炸，对于手工的方法来说过于劳动密集型和复杂。

为了克服这一限制，需要机器来帮助人类的认知。微分分析仪在1928年至1931年间由凡内瓦尔·布什和他的研究生哈罗德·洛克·黑森于1931年在麻省理工学院设计和建造，结合了6个机械积分器，允许对复杂的微分方程进行分析。

布什设计微分分析仪的部分原因是他一直试图解决一个需要多个序列积分的微分方程。他认为设计和建造一台机器来解决他遇到的方程，会比直接解决方程更快。差分分析仪是一种模拟计算机，它使用电动马达驱动各种齿轮和轴，为6个连接到18个旋转轴的轮盘积分器提供动力。

按照最初的计划建造了几十个分析仪。它是一个突破性的机器，使人们在理解地震学、电网、气象学和弹道计算方面取得了进展。

笔者认为

因为它是机械的，机械加工中的缺陷，或在零件上的简单磨损，使每个分析仪的结果随着时间的推移而不那么准确。它的设置速度也很慢。因此，在1938年成为华盛顿特区卡内基科学研究所的主任后，布什开始研究一种以管子为基础的替代机器，称为洛克菲勒差分分析仪。

它于1942年完工，有2000根管子和150个发动机，是第二次世界大战中一个重要的计算机器。参见托马斯算术计（1851）万内瓦尔布什与他的微分分析仪，一个设计来解决微分方程的机械计算机。大卫·希尔伯特（1862-1943），阿朗佐·丘奇（1903-1995），艾伦·图灵（1912-1954）计算机科学理论试图回答关于计算机和计算性质的两个基本问题：计算方法是否存在理论限制，是否存在实际限制？

美国数学家阿隆佐·丘奇和英国计算机科学家艾伦·图灵都在1936年分别发表了对这些问题的答案。他们回答了八年前德国著名数学家大卫·希尔伯特提出的挑战。希尔伯特的挑战，直觉问题（德语中“决策问题”的意思），问是否有一个数学过程——一个算法——可以用来确定任何给定的数学命题是真还是假。

希尔伯特曾经问过，数学的核心工作，即定理的证明，是否可以自动化。丘奇通过发展了一种描述数学函数和数论的新方法来回答希尔伯特，称为微积分。通过它，他证明了这个问题不能被一般地解决：没有一般的算法程序来证明或不证明定理。

1936年4月，他发表了一篇论文。图灵采用了一种完全不同的方法：他创建了一个可以执行计算的简单、抽象的机器的数学定义。图灵随后展示了，这样的机器原则上可以执行任何计算和运行任何算法——它甚至可以模拟其他机器的操作。

最后，他指出，虽然这样的机器几乎可以计算出任何东西，但却没有办法知道一个计算是否最终会完成，或者它是否会永远继续下去。因此，环境问题是无法解决的。1936年9月，图灵去普林斯顿大学跟随丘奇学习，在那里两人发现，完全不同的方法实际上在数学上是等价的。图灵的论文发表于1936年11月；他在1938年6月完成了博士学位，丘奇是他的博士导师。参见《巨像》（1943），EDVAC报告初稿（1945），EDVAC-完整性（1971）艾伦·图灵雕像在布莱切利公园，这里是二战期间英国密码破译行动的中心。KonradZuse（1910-1995）Z3是世界上第一台工作可编程的全自动数字计算机。

这台机器在穿孔的赛璐珞胶片上执行一个程序，可以对22位二进制浮点数执行加法、减法、乘法、除法和平方根（因为二进制数学比十进制更有效）；它有64个单词的22位内存，用于存储重写。机器可以将十进制浮点转换为二进制输入，并将二进制浮点转换为十进制输出。1935年，德国发明家康拉德·祖斯获得土木工程学位，立即开始在他父母在柏林的公寓里建造他的第一台电脑Z1（建于1935-1938年）。

Z1是一个机械计算器，由胶片上的孔控制。这台机器使用22位二进制浮点数，支持布尔逻辑；它在1943年12月盟军的一次空袭中被摧毁。1939年服役，Zuse开始研究Z2（1939），改进了Z1的设计，使用电话继电器的算术和控制逻辑。德国航空研究所的DVL对Z2印象深刻，并给了Zuse资金来启动他的公司（Zuse设备建设，后来更名为Zuse KG）来建造机器。1941年，Zuse设计并建造了Z3。像Z1和Z2一样，它是由穿孔的赛璐珞胶带控制的，但它也支持循环，允许它被用于解决许多典型的工程计算。

随着Z3的成功，Zuse开始研究Z4，这是一款功能更强大的机器，具有32位浮点数学和条件跳变功能。1945年2月，为了防止部分完工的机器从柏林转移到哥廷根手中，并在战争结束前在那里完成。它一直运作到1959年。

令人惊讶的是，德国军方似乎从未使用过这些复杂的机器——相反，这些机器大部分都是作为一个研究项目得到资助的。参见阿塔纳索夫-贝瑞计算机（1942），二进制编码十进制（1944）控制台，计算器，和存储柜的Z3计算机。约翰·文森特·阿塔纳索夫（1903-1995），克利福德·贝瑞（1918-1963）在爱荷华州立大学（现在的爱荷华州立大学）由研究生克利福德·贝瑞建造，阿塔纳索夫-贝瑞计算机（ABC）是一种自动的电子数字台式计算机。

阿塔纳索夫是一位物理学家和发明家，他创建了ABC来求解具有多达29个未知数的一般线性方程系统。当时，一台人机系统花了8个小时来解决一个有8个未知数的系统；有超过10个未知数的系统并不经常被尝试。

阿塔纳索夫于1937年开始制造这台计算机；1942年，他成功地测试了它，然后在第二次世界大战中被征召入伍时放弃了它。尽管这台机器基本上被遗忘了，但几十年后，它改变了计算的进程。

这台机器基于电子设备，而不是继电器和机械开关，使用二进制运算进行数学，并且有一个主存储器，在小电容器中使用电荷（或不带电荷）来表示1和0——与现代动态随机存取存储器（DRAM）模块使用的方法相同。整台电脑重达700磅。具有讽刺意味的是，ABC的持久价值是使最初的艾尼亚克专利无效，该专利是由j·普雷斯普·埃克特和约翰·莫奇利在1947年6月提出的。

埃尼克专利是实质性诉讼的主题，因此美国专利商标局直到1964年才颁发该专利。有了这项专利，美国电子公司斯佩里·兰德公司（1950年收购了埃克特-莫奇利计算机公司）立即向所有销售电脑的公司收取巨额费用。当时，专利从发布之日起已经持续了18年，这意味着ENIAC专利可能会扼杀计算机行业，直到1982年。结果，莫奇利曾在1941年6月访问过爱荷华州并学习了ABC，但在他的专利申请中没有提到ABC作为之前的工作。

1967年，霍尼韦尔®起诉斯佩里·兰德公司，声称该专利由于该遗漏而无效。六年后，美国明尼苏达州地区法院同意并宣布艾尼克专利无效。参见ENIAC（1943）阿塔纳索夫-贝里计算机的工作重建，由爱荷华州立大学的工程师在1994-1997年之间建造。艾萨克·阿西莫夫（1920-1992）科幻小说作家艾萨克·阿西莫夫在他1942年的小说《环绕》中介绍了机器人三定律，作为一套指导机器人行为及其未来发展的指导原则。首先，机器人可能不会因为机器人的行动或不作为而对人类造成伤害。

第二，机器人必须遵守人类的命令，除非它们违反了第一定律。第三条法律规定，机器人必须关注自己的生存，前提是这样做不干扰它们在第一和第二条法律下的义务。阿西莫夫在1985年增加了第四条定律，被称为“零”定律。它的排名高于前三名，并为全人类提供了类似的保护。阿西莫夫最初将这些法律归因于《机器人学手册》，公元2058年第56版。这些法律是一种故障安全的特征，当机器人与人类互动，并选择涉及道德、伦理和深思熟虑的决策过程时，它被用来告知机器人的行为。

它们被使用，贯穿了整个机器人系列和其他与之相关的叙述。例如，苏珊·卡尔文博士，一个机器人心理学家，在阿西莫夫的机器人故事中是一个反复出现的虚构人物。卡尔文受雇于21世纪的机器人制造商美国机器人和机械人公司，在那里她解决了机器人与人类互动造成的问题。

这些问题通常与阿西莫夫故事中的一个叫做“弗兰肯斯坦情结”的术语联系在一起，它被理解为人类对自我自主机器的恐惧。阿西莫夫在他的文章中认识到，为了让机器人被人类社会所接受，对智能机器人的焦虑将是一个需要克服的重大挑战。他的法律探讨了一个从虚构转向公共政策的主题，因为社会面临着机器（如自动驾驶汽车）的商业化，这些机器的功能与人类生活直接相关。

参考文献

/1981/08/23/business/next-a-computer-on-every-desk.html.亚德利，威廉王子。“负责监督IBM个人电脑诞生的威廉·c·劳去世，享年72岁。”《纽约时报》，2013年10月28日。

/2013/10/29/business/william-c-lowe-who-oversaw-birth-ofthe-ibm-pc-dies-at-72.html1981，日本第五代计算机系统费根鲍姆，爱德华A.和帕梅拉麦考达克。. 第五代：日本计算机对世界的挑战。