五、人工智能
人工智能又称智能模拟，是20世纪50年代形成的计算机科学的一个分支。它是研究机器智能的一门新的技术学科，是模仿延伸和扩展人的智能，实现某些脑力劳动自动化的技术基础，是探索人脑奥秘与智能活动的工程技术途径。
（一）人工智能产生的客观基础
人工智能的产生，是现代科学技术发展的综合效应。控制论、信息论是它的理论基础，以电子计算机为中心的电子技术是它的主要技术手段。电子技术和电子计算机所以能够承担这样重要的任务，除了它们小巧和工艺已取得重大突破外，主要是因为它们具备一些特殊功能：
——检测功能。电子技术装置能接受各种信息并进行测量。
即使这些信息十分微弱，或来自遥远的天体，或来自生物细胞里的生物电波，都能非常准确地测出。
——转化功能。由于各种各样的非电形式的信息都可以转化为电的形式，因而声音、光、机械运动、热、磁等等形式携带的信息，都可以借助电的疗式来检测；反过来，又可以通过电的控制系统，去控制非电的运动形式。
——传递功能。我们的地球现在是被传递信息的电磁波包围着的。电磁波通过通讯卫星、广播电台、电视台等以每秒30万公里的速度向地球的每一个角落传送各种内容的信息。在机器内部，电信传递也极为方便。
——交换功能。信息的变换包括信息的整理、计算、逻辑演算，这是电子计算机的主要任务，也是实现人工智能的依据。
——存取功能。这是指信息记录和取出。现代电子计算机可以在不到百万分之一秒的时间内，将几十位二进制的代码信息存进存贮器或读出来。
——显示功能。这是指信息的显示和记录。可以用文字、符号、色彩、图形、图像等方式显示或记录复杂的信息内容。显示的速度可以极快，显示也可以是长时间的或永久的记录。
电子系统的这些特殊功能，已将生命与非生命系统的一些极重要的共同性揭示出来了。从控制论的观点上看，人体是某些高度组织的、极复杂的控制系统。而从信息的角度上看，人的眼、耳、鼻、舌等器官和整个身体的各部分，都在随时接受信息，并转化为生物电的形式。有一些信息传到大脑，大脑则具有记忆、分析信息并进行思维的能力，它还通过信息的传递来指挥全身、支配人的行为。人脑的思维过程，在现代科学水平下，还研究得不很清楚。但有一点是肯定的，即思维过程是一种信息的转换、加工、处理过程。人脑是由上百亿个神经细胞组成的，神经细胞之间有电的化学的运动，可以处于兴奋和抑制两种状态。电子计算机是由许多人造的电子元件组成，它们之间是电子的运动，相应地有接通或断开两种状态。人脑工作特征是利用神经脉冲，而机器可以利用电脉冲。机器与人脑都具有从外界获取信息，加工处理、传递信息的能力，它们存在着共同的信息与控制规律，表现出一定的信息输入和信息输出，同时也都有自身内部的通讯和自我调节，保持自身稳定。所以，人的思维过程，虽然是建立在高度发达的神经系统基础上人脑一系列复杂的生理一心理过程，而人工智能只是建立在机械和电子元件基础上的机械一物理过程，但从信息控制系统来看，就可以发现人脑与电子计算机这两种截然不同的物质运动形态之间的对应关系和共同性。这就为利用机器来模拟并代替部分人脑功能提供了科学根据。正是从这点出发，人们成功地制造了智能机。具体地说，用输入装置模拟人的感受器官，接受外来信息；用存贮器模拟人脑的分析、综合、判断、选择、计算等思维功能；用输出设备来模拟人对外界环境的反应，输出计算结果，并与外部设备联结指挥别的机器动作。
人们利用这种功能模拟方法，将人脑在进行演绎推理时的思维过程、规则和所采取的策略、技巧、步骤等编进计算机程序，而且在计算机中预先已存储一些公理，再给它一些定理原则，然后让机器去探索解题方法，这时机器就能表现出类似人脑演绎推理的功能，证明某些数学定理。计算机亦可模拟人脑归纳推理的功能，它可以从大量图形中抽象出一般概念，对图形进行正确的分类。此外，计算机还可以模拟人的识别图像、分辨声音、嗅别气味等智能活动。目前，带有智能机的机器人代替人到危险和有害的环境下操作，已在宇宙空间、深海水下、放射性污染区、高温高压、真空等恶劣环境下广泛应用。
（二）人工智能的研究进展
人工智能的早期研究主要集中在各种智力游戏上，这是因为这类游戏提供了一个比较合适的模型。1955年，美国人塞缪尔在计算机上设计了启发式程序，使机器可以向人学习下跳棋，并能积累一定的经验。1959年，机器击败了程序的设计者，1962年机器又击败了美国一个州的跳棋冠军。下国际象棋更为复杂，1989年，一台叫“深思”的电脑，获得了世界计算机国际象棋冠军。在加利福尼亚举行的一次人与电脑混合较量的公开锦标赛上，“深思”击败了名列世界第96位的丹麦大师本特·拉森，这是第一次由电脑与棋手分享国际象棋的最高奖励。
1996年2月10日至17日，为了纪念世界上第一台电子计算机诞生50周年，著名的计算机公司IBM出巨资邀请国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫与IBM的“深蓝”系统在美国费城举行了六局大赛。这场比赛被人们称作是“人脑与电脑的世纪决战”。
参赛的双方分别代表了人脑和电脑的最高水平。卡斯帕罗夫是国际象棋史上最杰出的高手，被誉为世界上最聪明的人。而当时的“深蓝”是一台运算速度达每秒1亿次的超级计算机。人机相遇，第一盘“深蓝”就给卡斯帕罗夫来了个下马威，战胜了这位世界冠军，给世界棋坛以极大的震动。但卡斯帕罗夫以后总结经验，稳扎稳打，在剩下的五盘中赢三盘，平两盘，最后以总比分4：2获胜。
IBM并未就此罢休。一年后，即1997年5月3日至11日，“深蓝”再次挑战卡斯帕罗夫，这时的“深蓝”已不同往年，运算速度提高了一倍，达每秒2亿次。5月3日，卡斯帕罗夫首战击败“深蓝”，5月4日，“深蓝”扳回一盘，之后双方三、四、五局均握手言和。至此，“深蓝”精湛的残局战略使观战的国际象棋专家们大为惊讶。卡斯帕罗夫本人也表示：“这场比赛中有许多新发现，其中之一便是计算机有时也可以走出人性化的棋步。在一定程度上，我不得不赞扬这部机器，因为它对盘势因素有着深刻的理解，我认为这是一项杰出的科学成就。”双方的决胜局于5月11日拉开了战幕，卡斯帕罗夫在这盘比赛中仅仅走了19步便就放弃了抵抗，比赛用时只有1小时多一点。这样“深蓝”便以3.5：2.5的总比分赢得了这场人机大战的最终胜利。
“深蓝”的胜利令举世震惊，它表明了人工智能所达到的成就。“深蓝”的获胜得益于它强大的运算功能和海量的存贮空间。
“深蓝”是一台拥有32个处理器和强大运行计算能力的RS／6000SP／2超级计算机，其运算速度达每秒2亿次。它存贮了百余年来世界顶尖棋手的棋局。尽管它的棋路还远非真正的对人类思维方式的模拟，但它已经向世人说明，电脑能够以人类远远不能企及的速度和准确性实现原来是属于人类思维独霸领域的大量任务。我们对于机器在体力方面超过自己早已司空见惯，它并不会引起我们的紧张，机器能使我们实现过去在脑力上从未可能的事，只能使我们更具成就感。但是，能够进行思维，那是人类的特权，正是思维的能力，使我们超越了体力的限制，并因此获得了比其他物种更加骄傲的成就。
总之，国际象棋人机大战这件事的科学意义在计算机技术取得了巨大的进展，人们看到今后可以通过人脑与电脑协同工作，以人机结合的方式，为解决十分复杂的问题（例如，实际经济领域中的重大决策、天气预报等）寻找到了最佳途径。
在计算机和思维机器史上做出卓越贡献的英国科学家图灵，在1950年发表了著名论文《计算机能思维吗？》，论文中给机器智能下了一个定义：让一个人同计算机进行一系列对话，向计算机提出问题，如果他不能根据这些对话和解决问题的水平判断出是人还是计算机，那么就可以认为这台计算机具有同人相当的智能。也就是说，人类智能的一个显著特点是具有解决问题的能力。那末，能不能设计一台机器，让它也具有解决问题的能力呢？1963年搞计算机的人提出了这个问题，并分析了具有意识萌芽的猴子摘香蕉的行为，以这个行为逻辑关系为对象，设计程序。这个工作是美国斯坦福大学作的。设计程序控制的机器人看起来就像一辆小车子，它有“眼睛”能接受外界信息。实验在一个房间里进行，房子里有一个平台，上面放着一只箱子，要求机器人解决的问题是把箱子搬到地板上去。这个问题虽然比猴子摘香蕉的行为简单，但逻辑程序是类似的。一开始，机器人就“走”向平台，但它围着平台转了20分钟也没有法子爬上去。后来它“看”到房子角上放着一块斜面板，于是它又“走”到斜面板旁边，把它推向平台。靠好以后，由斜面板爬上平台，然后把箱子推到地板上。整个实验用了30分钟。这是一个由机器人表现出利用初级工具解决问题的程序。
现在，人工智能的研究，已由早期的智力游戏发展到多方面的应用。它的基本理论和方法也日益完善。目前，人工智能的研究往往是结合某一特定问题来进行的。通过这些问题来研究构成智能系统的一般原则。各个国家比较集中的研究课题有：机器证明定理、自然语言理解、专家咨询系统、机器视觉和机器人学，以及人工智能的基础研究。
目前，人工智能中大多数的研究课题都是围绕着扩大计算机的应用范围，提高计算机的自身功能来展开的。因此，有人说，人工智能是计算机科学的前沿学科。18世纪末，19世纪初进行了一次工业革命，这次工业革命的内容是机械化，到20世纪中期，发展为自动化。自动化对于机械化来说，是科学技术、人类文明的一个大发展。从发展趋势来看，从20世纪中叶到21世纪必然是智能机化。现在，国外正在酝酿研制第五代计算机，即智能计算机，它的基础正是人工智能。未来计算机将不使用传统的算法语言而代之以自然语言，不使用描述执行程序的细节，而代之以面向问题的命令。它除了能接受符号序列外，还能接受声音、图像、文字等手段输入的各种信息，从内部功能上来看，未来的计算机能进行推理、规划、决策和咨询。可以预见，智能计算机将是人类改造自然、征服自然的有力助手。未来世界的结构将是这样的模式：人一智能机一机器一自然界。也就是由人指挥智能机，由智能机去控制工作机，而工作机则去改造自然，创造物质财富。这就是新型科学给人类带来的新的文明时代。
第二节生物技术
生物技术又称为生物工程，它是利用生物有机体（从微生物到高等动物）或其组成部分（包含器官、组织、细胞和细胞器等）开发新产品或新工艺的一种技术体系。在世界各国高度重视高技术的今天，现代生物技术最为人们看好，被视为是21世纪高技术集群中的佼佼者和前导者。
现代生物技术的产生要归功于20世纪70年代微生物学、遗传学、生物化学、细胞生物学和分子生物学等生命科学及其实验手段的飞速发展。目前人们通常认为生物技术主要包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程四大组成部分，而基因工程是其中最富生命力的核心技术。
