当当正版 智能简史 无尽的前沿 [加]于非（Yu Fei） 9787302653578 清华大学出版社

智能是怎样产生的？

为什么智能一直在进化，从非生物、植物、非人类动物到人类？ 碳基生命是不是智能进化过程中的一个暂时形态？

能制造出比人类更加智能的机器吗？ 智能的机器是否有可能取代人类呢？

人们对上述问题的探索由来已久，然而至今，仍然没有令人满意的答案。近年来，人工智能（Artificial Intelligence，AI）的飞速发展， 特别是像 ChatGPT 这样的大型语言模型的广泛应用和普及，再度引发了人们对智能现象和智能本质的深入思考和关注。

荷兰哲学家巴鲁赫· 德· 斯宾诺莎（Baruch de Spinoza）曾说过：“人类所能企及的最高活动就是为明白而学习，因为明白了就获得了自由。”本书即是源于笔者为了明白智能现象和智能本质而做的研究和探索。

尽管近年来人工智能在多个领域取得了一些令人瞩目的进展，但当前的研究与开发主要侧重于工程技术的应用。对于智能本质理解的不足在一定程度上制约了人工智能的深度发展，并引发了人们对其未来走向的担忧。

“你无法在造成问题的同一思维层次上解决这个问题”，爱因斯坦说，“你必须超越它并达到一个新的层次才能解决这个问题”。

在探寻智能现象和智能本质的过程中，我们的视角不能仅局限于人类的智能，而应该超越人类的智能，研究宇宙中各种不同的事物， 达到更高的认知层次。在这个高的层次上，可以更深入地研究和探索智能现象和智能本质。

本书详细地探讨了宇宙自诞生以来出现的各种各样的智能现象， 涵盖了物理学中的智能、化学中的智能、生物学中的智能、人类的智能和机器的智能。本书旨在揭开智能的神秘面纱，深入探索这种自然现象。如果将理解智能的过程比作千里之行，那么本书便是尝试迈出的第一步。

深入探究宇宙自诞生以来的各种智能现象，我们会发现：智能并不是人类所独有的，而是一种存在于宇宙中的自然现象，即智能是遍布宇宙的自然现象，就像岩石在重力的作用下向下滚动，冰雪在阳光的照耀下融化，智能也是一种自然的反应和过程。无论是微观的粒子运动，还是宏观的星体演变，都是为了促进宇宙的稳定。同样，智能的出现和发展，无论是在人类和动物中，还是人们正在探索的机器中， 也是为了达到一种平衡和稳定。智能帮助人们理解和适应环境，解决问题，创造和传播知识，促进社会和文化的进步，是宇宙稳定的推动力量。

这个假说可以帮助我们理解智能的本质，并解读宇宙中所有的生命和物质。无论是植物、动物、人类，还是机器，它们都有一个共同的特性：在宇宙追求稳定的过程中，它们都起到了推动的作用。在这个过程中，智能现象就像一个自然法则自然而然地出现。各种智能现象的差异，仅在于它们对宇宙稳定性贡献的维度和效率的不同。

本书的观点可能会冲击到人类集体的“自尊”，甚至会撼动人类在宇宙中的核心地位。然而，这样的颠覆性改变在人类历史上曾不止一次地发生。回顾过往，哥白尼颠覆了地球是宇宙中心的观念，而达尔文则挑战了人类在生物世界的领导地位。因此，当我们逐渐认识到，我们引以为豪的人类智能在本质上与岩石并无二致时，无须感到震惊。本书共分 9 章，内容包括使宇宙更加稳定，物理学中的智能，化学中的智能，生物学中的智能，人类的智能，机器的智能，通用人工智能，物质、能量、信息和智能等。

愿与诸位读者共勉。

感谢胡绍鸣，他将最小作用量原理和化学中的耗散结构的知识介绍给我。同时，感谢我的学生以及同事对书中的插图和文字进行了细致的编辑和修改，使本书的内容更加生动清晰，概念的解释更加具体明确。感谢清华大学出版社盛东亮等编辑的鼎力支持，他们的敬业和细心保证了本书的品质。

由于笔者水平有限，书中难免存在不足之处，恳请读者批评指正！

于非

2024 年 1 月

本书系统地讲述了智能现象的发展历史。全书共分为9 章。第1 章介绍本书的写作背景、智能的不同定义、智能现象问题、智能现象新的假说；第2 章介绍宇宙从无到有（物质、能量和空间）、不安分的宇宙、改变以稳定宇宙等内容；第3 章介绍物理学中的智能，包括美丽的物理世界、引力智能、引力和暗能量、熵引力、最小作用量原理、量子隐形传态等内容；第4 章介绍化学中的智能，包括化学发展的简要历程、耗散结构、熵增、最大熵产生；第5 章介绍生物学中的智能，包括生命的定义、生命为什么存在、微生物的智能、植物的智能、动物的智能；第6 章介绍人类的智能，包括大脑中的新皮质、人类特殊的思维方式、关于大脑的理论（贝叶斯大脑假说、高效编码原理、神经达尔文主义、自由能最小原理），以及信息过载与信息茧房；第7 章介绍机器的智能，包括1950 年之前的智能机器、AI 的诞生、符号主义、联结主义（感知机、机器学习、梯度下降算法、反向传播算法、监督学习、无监督学习、自监督学习、神经网络架构）、行为主义（行为智能、强化学习），以及学派之争与统一；第8 章介绍通用人工智能的最新进展、智能的本质和智能科学；第9 章回顾人类科技历史中涉及的几个要素，介绍促进宇宙稳定的技术发明、物质网联、能源网联、信息网联、智能网联、如何量化智能、智能网联面临的挑战、智能网联的应用、元宇宙。本书后记给出了本书的总结与未来展望。本书是科普读物，也可以作为人工智能学习、研究、开发的参考书。

于非  教授，博士生导师，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杰出报告人，IEEE 车载技术学会理事 (2016年至今)、 副主席（2017－2019年），科睿唯安计算机科学领域全球“高倍引科学家”（2019年至今）。发表学术论文 700 余篇，Google 学术引用40000余次，H指数（H-index）为102 。研究领域包括自主机器智能、信息通信及区块链等。

第1章引言1

参考文献7

第2章使宇宙更加稳定8

2.1宇宙从无到有：物质、能量和空间8

2.2不安分的宇宙10

2.3改变以稳定宇宙13

参考文献14

第3章物理学中的智能15

3.1美丽的物理世界16

3.2引力智能17

3.3引力和暗能量21

3.4熵引力23

3.5最小作用量原理24

3.6量子隐形传态29

参考文献32

第4章化学中的智能34

4.1化学发展的简要历程35

4.2耗散结构：秩序源于混沌38

4.3熵增：时间之箭46

4.4最大熵产生51

参考文献52

第5章生物学中的智能54

5.1生命是什么55

5.2生命为什么存在57

5.2.1化学进化学说58

5.2.2生命的产生不可避免学说61

5.2.3自我复制66

5.2.4分形几何结构67

5.3微生物的智能70

5.3.1微生物70

5.3.2智能的黏菌72

5.3.3顽强的微生物77

5.4植物的智能79

5.4.1发达的感官系统80

5.4.2智能决策82

5.5动物的智能86

5.5.1使用工具86

5.5.2动物语言和社交88

参考文献90

第6章人类的智能93

6.1大脑中的新皮质：一种有效的结构94

6.2人类特殊的思维方式97

6.2.1抽象等级与模式97

6.2.2人类的八卦能力101

6.2.3缓解信息不平衡以促成稳定106

6.3关于大脑的理论109

6.3.1贝叶斯大脑假说110

6.3.2高效编码原理113

6.3.3神经达尔文主义114

6.3.4自由能最小原理116

6.4信息过载与信息茧房120

参考文献126

第7章机器的智能129

7.11950年之前的智能机器130

7.21940—1960年：AI的诞生133

7.2.1AI相关技术的发展133

7.2.2人工智能概念的提出135

7.3符号主义136

7.3.1符号主义AI的成果140

7.3.2第一个人工智能冬天142

7.4联结主义144

7.4.1感知机145

7.4.2机器学习147

7.4.3梯度下降算法149

7.4.4反向传播算法152

7.4.5监督学习153

7.4.6无监督学习155

7.4.7自监督学习156

7.4.8神经网络架构157

7.5行为主义171

7.5.1行为智能171

7.5.2强化学习172

7.6学派之争与统一177

参考文献179

第8章通用人工智能182

8.1通用人工智能即将实现的观点183

8.2通用人工智能近期无法实现的观点186

8.3智能的本质和智能科学191

参考文献195

第9章物质、能量、信息和智能197

9.1技术发明促进宇宙的稳定198

9.2物质网联—交通网格199

9.3能源网联—能源网格202

9.4信息网联—互联网204

9.5智能网联—智能无处不在209

9.5.1信息、模型、行动三位一体209

9.5.2智能网联架构213

9.6如何量化智能218

9.7智能网联面临的挑战223

9.7.1安全与隐私223

9.7.2海量数据227

9.7.3巨大算力227

9.7.4协议设计228

9.7.5智能发现229

9.8智能网联的应用230

9.8.1智能交通与自动驾驶230

9.8.2智能制造233

9.8.3集体学习234

9.9元宇宙237

9.9.1元宇宙的背景238

9.9.2元宇宙的概念与特征239

9.9.3元宇宙涉及的主要技术240

9.9.4元宇宙的演进241

参考文献242

后记244

本书系统地讲述了智能现象的发展历史。全书共分为9 章。第1 章介绍本书的写作背景、智能的不同定义、智能现象问题、智能现象新的假说；第2 章介绍宇宙从无到有（物质、能量和空间）、不安分的宇宙、改变以稳定宇宙等内容；第3 章介绍物理学中的智能，包括美丽的物理世界、引力智能、引力和暗能量、熵引力、最小作用量原理、量子隐形传态等内容；第4 章介绍化学中的智能，包括化学发展的简要历程、耗散结构、熵增、最大熵产生；第5 章介绍生物学中的智能，包括生命的定义、生命为什么存在、微生物的智能、植物的智能、动物的智能；第6 章介绍人类的智能，包括大脑中的新皮质、人类特殊的思维方式、关于大脑的理论（贝叶斯大脑假说、高效编码原理、神经达尔文主义、自由能最小原理），以及信息过载与信息茧房；第7 章介绍机器的智能，包括1950 年之前的智能机器、AI 的诞生、符号主义、联结主义（感知机、机器学习、梯度下降算法、反向传播算法、监督学习、无监督学习、自监督学习、神经网络架构）、行为主义（行为智能、强化学习），以及学派之争与统一；第8 章介绍通用人工智能的最新进展、智能的本质和智能科学；第9 章回顾人类科技历史中涉及的几个要素，介绍促进宇宙稳定的技术发明、物质网联、能源网联、信息网联、智能网联、如何量化智能、智能网联面临的挑战、智能网联的应用、元宇宙。本书后记给出了本书的总结与未来展望。本书是科普读物，也可以作为人工智能学习、研究、开发的参考书。

于非  教授，博士生导师，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杰出报告人，IEEE 车载技术学会理事 (2016年至今)、 副主席（2017－2019年），科睿唯安计算机科学领域全球“高倍引科学家”（2019年至今）。发表学术论文 700 余篇，Google 学术引用40000余次，H指数（H-index）为102 。研究领域包括自主机器智能、信息通信及区块链等。

杨强院士  

微众银行首席智能官、加拿大皇家科学院院士、加拿大工程院院士  

近年来，深度学习的突破使得人工智能再度辉煌，引起了人们广泛的兴趣。《智能简史——无尽的前沿》的作者结合自己的研究和理解，深入浅出地介绍了自然界中的智能现象，包括物理学、化学、生物学、人类和机器的智能，帮助读者厘清概念、梳理思路、开拓视野，是一本很好的科普读物。

潘毅院士  

中国科学院深圳理工大学计算机科学与控制工程学院院长、讲席教授

美国医学与生物工程院院士、乌克兰国家工程院外籍院士、英国皇家公共卫生院院士

《智能简史——无尽的前沿》在更高的层次上研究智能，并开创性地提出智能是一种自然现象，是在推动宇宙趋向稳定的过程中应运而生的一种现象。该书涉及知识领域广泛，深入浅出地介绍了自然界中多种智能现象和人工智能的工程技术进展，有利于读者真正理解智能现象和智能本质。强烈推荐大家阅读这本新书，希望大家与我一样，也喜欢它。

梁中明院士  

加拿大英属哥伦比亚大学终身荣誉退休教授

加拿大三院（加拿大皇家科学院、加拿大工程院、加拿大工程研究院）院士

人类对智能现象和智能本质的探索永无止境。迄今为止，人工智能虽然取得了一些成果，但是主要集中在工程技术方面。对智能本质认识的缺乏制约了人工智能的发展。《智能简史——无尽的前沿》通过对自然界中智能现象的研究，提出智能是一种自然现象，并且可以用数学来定义——这是对智能本质认知的一个重大突破。本书对于初学者和经验丰富的从业人员，都有很好的参考价值。

张彦院士  

挪威奥斯陆大学教授

欧洲科学院院士 、挪威皇家科学院院士、挪威工程院院士 

《智能简史——无尽的前沿》介绍了宇宙诞生以来各种各样的智能现象，并在更高层次上研究智能，提出智能是一种自然现象，是促进宇宙稳定的自然现象，向人们揭开了智能本质的神秘面纱，并给出了智能的数学定义。本书可作为普通读者了解智能现象的科普读物，也可以作为人工智能研究与开发者的参考用书。