西安电子科技大学教授焦李成：人工智能的物理本质

　　2022年是中华人民共和国成立73周年，是北京举办冬奥会、中国建设空间站、迎接党的二十大胜利召开的关键一年，是疫情防控常态化富有成效的一年，是加快科技体制改革、深入实施新时代人才强国战略的一年。2022年4月15日，由全国高校人工智能与大数据创新联盟组织编写的“全国高校人工智能大数据区块链学院(专业)基本概况汇编(2022版)”荣誉出品，《汇编》大16开本，150万字，1400页，是业界第一本介绍、诠释我国高校人工智能大数据区块链学院(专业)建设及学科规划的案头工具书。《汇编》的推出，缓解了高校之间人工智能、大数据、区块链专业建设信息不对称问题，增强了教师之间的信息沟通和经验交流。同时，《汇编》收录了85位专家编委寄语，以下内容节选自《汇编》，现予以公开发布，以飨网友。

　　物理学是研究一般物质的运动规律和基本结构的科学，也是我们人类最早发展的科学之一，对我们今天的社会生活科学的发展起着不可估计的作用。而人工智能虽然有今天的和莺歌燕舞，但是在发展过程中，也是为了表征、学习、优化我们这个世界所遇到的各种物理问题。机器学习和物理科学共同的核心是提取特征与规则，本质区别是规则的使用条件。回顾在脑科学领域所获得这些诺贝尔奖，主要是在生物上来说明人是如何进行思考的。获得图灵奖的这些工作从某种方面阐述了机器是如何实现学习表征、学习、优化和推理的。生物界的诺贝尔奖的工作也论述了生物如何选择和优化的。而物理学界获得诺贝尔奖的工作恰恰阐明了人工智能的物理本质。

　　人工智能的发展，更重要的是机器学习，机器学习应用最成功的是深度学习。数据可学，谁来表征？学能解决所有的优化问题吗？人是怎么做这件事情的？脑又是如何做的呢？我们不仅要问，我们首先处理的是一个物理问题，物理学界是怎么学习、启示、描述、表征这些问题的，这些问题的物理规律是什么呢？

　　物理智能，是我们人工智能的重要的基础。所以说我们要利用机理、利用规律，然后再用工具和脑认知的思维的方式，方法和机理来构造相应的模型。我们不仅要利用物理的先验来解决这样的问题，还要利用人的认知推理，把表征、学习、优化、推理有机地结合起来，才能去实现不同场景的认知，感知、决策与优化。物理智能不可或缺，数据先验一个不能少，学习、表征、优化的同时，不能忘记推理。通过挖掘物理学的机制来完善人工智能的认知的过程。用物理理论来指导人工智能模型和新的范式的构造，优化和处理小样本等问题。用推理的基本思想描述这个世界的小样本，大世界，无标度，包括混沌、耗散结构，非平衡等，，这样的物理结构来实现最优化的能量最低态的最优解的求解。

　　我们一定要和物理结合起来，才能够去有效的实现可解释的人工智能，把人工智能和这个世界有机的联系起来，因为我们就是生活在物理世界中。

　　焦李成，华山学者杰出教授、欧洲科学院外籍院士、俄罗斯自然科学院外籍院士。现任西安电子科技大学计算机科学与技术学部主任、人工智能研究院院长、智能感知与图像理解教育部重点实验室主任、智能感知与计算国际联合研究中心主任、智能感知与计算国际合作联合实验室主任、“智能信息处理科学与技术”高等学校学科创新引智基地主任、教育部科技委学部委员、教育部人工智能科技创新专家组专家、“一带一路”人工智能创新联盟理事长，陕西省人工智能产业技术创新战略联盟理事长，中国人工智能学会第六-七届副理事长、全国高校人工智能与大数据创新联盟副理事长、IET西安分会主席、IEEE西安分会奖励委员会主席、IEEE计算智能协会西安分会主席、IEEE GRSS西安分会主席，IEEE TGRS副主编、IEEE TCyb副主编、教育部创新团队首席专家，IEEE Fellow、IET Fellow、中国人工智能学会会士、中国自动化学会会士、中国电子学会会士、中国计算机学会会士，连续七年入选爱思唯尔高被引学者榜单。国务院学位委员会学科评议组成员，人社部博士后管委会评议组专家，曾任第八届全国代表。1991年被批准为享受国务院政府津贴的专家，1996年首批入选国家“百千万”人才工程（第一、二层次），陕西省首批“三五人才”第一层次。当选为全国模范教师、陕西省突出贡献专家和陕西省师德标兵。研究方向为智能感知与图像理解等领域。