知識與智能

前言

　　受有百年歷史的母校福建省立龍溪中學（漳州一中）老師們模范行為影響，雖然我熱愛自然科學，也以數學100分、物理98分考入北京大學數學系，但是我的職業(yè)志愿是當一名中學老師，不是科學家，也不是工程師。所以，當時第二志愿是北京師范大學數學系?；蛟S我會進行數學研究，但是只是作為業(yè)余愛好。寫這一本書是一種還愿：還當一名中學數學老師的愿?！　∩蟼€世紀80年代初，我在中國科學院計算技術研究所工作的時候，曾經與我的研究生們及研究室的助手們舉辦長達半年，每周一次的“機器學習”討論班，討論了當時出版的4本外國人寫的“機器學習”的論文集。發(fā)現其中大約90Z是知識發(fā)現，10％是知識轉移。而有關學習的核心問題“把學習到的知識變成為可以自動利用去解決問題的知識”占0％，完全空白。這就是當時決定開始研究并且重點研究這個問題的原因。　　本書核心內容是有關“知識學習”的核心：如何實現“自動學習知識和自動有效地利用學習到的知識去解決問題”（即，智能）的三個關鍵問題（知識發(fā)現、知識轉移和把學習到的知識變成為可以自動利用去解決問題的知識）中的第三個問題的核心問題：“知識結構”、人類智能基本活動模式“宏變換”和人類智能的重要組成部分“方法性知識”。　　祖國最大的資源是智力資源。中國未來的希望主要在于青少年智力的開發(fā)。小學教育需要改革，以知識教育為主改成為以協助健康和自然地發(fā)育成長和智力開發(fā)為主。為此，必須因材施教，必修和選修相結合，同一的課程也需要分級，以適應不同學生的需要。漢字必須系統(tǒng)地改革，以便大幅度地降低小學生在知識教育中的不必要的沉重負擔?！　∪藗兘鉀Q問題要靠“智力+知識”。事業(yè)成功的三要素：智力、知識、有效的工作及學習時間。當然，也可以說是五要素：智力、知識、平常心、健康和努力，因為有效的工作及學習時間取決于平常心、健康和對工作與學習的努力程度。即，平常心、健康和努力分別客觀地和主觀地決定了有效的工作與學習的時間。還可以說是兩要素：智力和有效的工作及學習時間。因為知識的質量和數量取決于智力和有效的學習時間?！　η嗌倌甓?，博士論文、教授的論文比起青少年讀物顯得很深奧，高不可及。從知識的含量的角度看，區(qū)別較大，因為博士論文、教授的論文需要深厚的知識。但是，從創(chuàng)造所需的智能角度看，區(qū)別不大。這就是本書第六章引用了部分國內外重要學報論文作為例子的原因，我希望它能有助于提高青少年的自信心?！　⊥坏念}目，可以是博士論文的主題，也可以是科普的主題。例如，智能、如何幫助青少年提高智力，這些可以是博士論文、教授的論文的主題，也可以成為科普的主題。第一章及其他各章，可以看作科研論文；經過通俗寫法之后，就成了科普書。這就是本書的特點：把專著和科普統(tǒng)一起來?！　‖F代的各行各業(yè)，不僅是理工領域，而且包括農、林、畜、牧、漁，都需要科技。其勞動不是純體力勞動，都需要智力、知識、健康和努力。但愿本書不僅對中小學生有益處，而且，對學生的家長、兄姐及親戚也有益。無論他們是否是大學生，無論他們是哪種行業(yè)人員，包括管理人員，都能引起他們的興趣。　　本書涉及的知識，部分小學高年級學生已經具備；部分初中學生已經具備。個別超出范圍的知識，我們會單獨給予介紹和討論?！　χ袑W生，尤其是高一以上的讀者，本書適于自學。對于高年級的小學生可以根據實際情況，本人自學部分內容或由家長、老師、或者兄姐進行輔導；或者家長了解之后，對子女進行游戲式地輔導，或許這有利于家長與子女的溝通?！　∧感１本┐髮W的“北大精神”的關鍵是：獨立思考，不人云亦云。獨立判斷是非曲直，獨立判斷經濟效益、社會效益和理論價值。冷對眾說紛紜?；蛟S以下三句話有參考價值：　　“任何正常人都有優(yōu)點和特長，檢查檢查你的優(yōu)點和特長在哪里。人類的需要是陽光，你的優(yōu)點和特長是水和土壤。有了陽光、水和土壤，你的興趣就會帶你在事業(yè)上飛翔。沒有陽光，或者沒有水和土壤，興趣只能給你幻想。”　　“要特別注意那種經濟效益和社會效益很大，人們認為做不到，難度很大但可能做到的事，因為這往往是重要的生長點和突破口。”　　“不要幻想經過成千上萬個聰明人沒有搜索到的重要的科技寶藏，會突然從天上掉到你的口袋里。首先想一想解決它需要什么先決條件？例如跨學科知識，你是否具備？你是否有決心和有條件去具備？”　　中國科學院院士　　高慶獅一　　2010年1月18日

內容概要

《知識與智能(青少年智力開發(fā))》(作者高慶獅、高小宇)既是討論智能與知識的專業(yè)書，又是如何使青少年更聰明的科普書。祖國最大的資源是智力資源。如何開發(fā)智力，尤其是青少年的智力，十分重要。
《知識與智能(青少年智力開發(fā))》是根據作者小學、中學和北京大學數學系學習數學的經驗，尤其是“一頁紙”的經驗寫成的。人類智能的核心是如何把學習到的知識變成為“自動、有效地解決問題”的能力。本書從人類智能的核心問萼的角度，討論“一頁紙”與知識結構，人類知識結構的優(yōu)化，以及信息、組塊之間的關系。進一步討論人類智能的方方面面，人類智能活動模式及方法學知識。
本書適合研究智能開發(fā)的專業(yè)人員閱讀，也適合廣大的青少年、中小學生及其家長，以及各行各業(yè)關注智能開發(fā)的人士閱讀。

書籍目錄

緒言
第一章知識
1．1知識
1．2學習、知識學習、轉移與知識組塊
1．3知識結構
1．4知識與問題求解
第二章智能
2．1智能的定義
2．2人類的語言能力
2．3記憶力與記憶單位——組塊
2．4聯想力
2．5觀察力
2．6想象力
2．7思維能力
2．8知識結構優(yōu)化能力
2．9學習能力、解決問題的能力取決于智能與知識
2．10 創(chuàng)新能力取決于智能與知識
2．11注意控制能力是心理和生理因素
2．12智能活動基本模式：宏變換
2．13智能活動動力：好奇心
2．14智能活動經歷的影響：慣性
第三章知識結構列舉——中小學的數學知識的結構
3．1一頁紙
3．2中學的三角知識的結構
3．3中學代數運算與代數方程式的數學結構
3．4中學幾何(平面和立體)的數學結構
3．5中學解析幾何
3．6物理導論
3．7高等數學(數學分析)導引
3．8抽象代數導引
3．9線性代數(多元一次方程組)導引
3．10概率論
第四章人類智能活動方式之一：宏變換
4．1智能活動目的：解決問題
4．2基本操作、狀態(tài)與搜索空間[“目標(解)”存在的空間]
4．3宏操作與路徑
4．4宏變換
4．5宏變換的獲取
4．6宏變換的完備集及評價函數
4．7例一：擴展的九宮問題
4．8例二：N皇后問題
4．9例三：魔方
第五章通用方法性知識應用例子(1)
5．1心算小技巧
5．2利用天平找重球
5．3電燈泡與開關的對應關系
5．4猜字游戲(推理搜索)
5．5填字游戲(1，簡單)(推理搜索)
5．6填字游戲(2，復雜)(推理搜索)
5．7韓信點兵——中國余數定理
5．8魔盤
第六章通用方法性知識應用例子(2)
6．1 13球問題
6．2奇數幻方
6．3華容道
第七章權威論文、著名博士論文淺說列舉
7．1并行計算
7．2著名四色問題
7．3從自然科學的角度觀察自然語言
第八章人類智能組成之一：通用方法性知識小結
8．1當你開始接觸問題，感到一籌莫展，怎么辦
8．2形象化
8．3狀態(tài)分解
8．4題目分解
8．5搜索技術
8．6縮小搜索空間
8．7解決問題過程中該注意的情況
8．8方法本身
8．9類推
8．10規(guī)劃
8．11變換
8．12基礎
參考文獻

章節(jié)摘錄

　　時空位置上的不同強度，不同品質構成靜態(tài)感覺。靜態(tài)感覺留下的記憶就是靜態(tài)表象。連續(xù)時間流上時空位置上的不同強度，不同品質構成動態(tài)感覺，動態(tài)感覺留下的記憶就是動態(tài)表象?！　±纾阌^察一個人，得到極大量視覺信息。過后，你回憶那個人，就是一個靜態(tài)的視覺表象，其信息量已經少了很多。感覺表象是無法用自然語言來表達的。　　又如，朋友帶你上街，你邊走邊觀察，得到極大量動態(tài)視覺信息。動態(tài)感覺信息中的每一瞬間就是靜態(tài)視覺信息。過后，你回憶上街所見，就是一個動態(tài)的視覺表象。過了較長時問之后，你可能完全記不起來你看見了什么，但是如果你再走過一次，你可能會覺得你到過這里。靜態(tài)、動態(tài)感覺表象都是無法用自然語言來表達的?！　?．人類的知覺（第七覺）與知識和概念　?。?）概念　　概念是事或者物（被稱為對象）本質的抽象。它具有內涵和外延。概念的內涵是對應于概念的對象（即事物）的本質屬性的總和。概念的外延是適合該概念的全部對象（即事物）?！　「拍畹耐庋訕嫵筛拍顦?，通常稱為分類樹。生物學分類是界、門、綱、目、科、屬、種。例如，中國人是屬于動物界一脊索門一脊椎亞門一哺乳綱一靈長目一人科一人屬一黃色人種。又如，南陽牛是屬于動物界一脊索門一脊椎亞門一哺乳綱一?？埔慌僖稽S牛種?！　耐庋拥慕嵌龋衔话挛?，下位屬于上位。也就是說，動物界包含脊索門，脊索門包含脊椎亞門，脊椎亞門包含哺乳綱，哺乳綱包含靈長目，靈長目包含人科，人科包含人屬，人屬包含黃色人種，黃色人種包含中國人。脊索門屬于動物界，脊椎亞門屬于脊索門，哺乳綱屬于脊椎亞門，靈長目屬于哺乳綱，人科屬于靈長目，等等?！　膬群慕嵌龋衔坏膬群欢ㄒ彩窍挛粌群囊徊糠?。例如，脊椎亞門的動物都有脊椎骨，從而，哺乳動物、靈長目動物、人科動物、人屬動物、?？苿游铩ⅫS牛種動物、南陽牛，等等，都有脊椎骨。因為它們都是脊椎亞門的下位?！　∪祟悓κ挛锏恼J識是從感覺開始。所以可以說，概念是建立在感覺的基礎上，經過思維（包括邏輯思維和形象思維）形成的?！　「拍铍[含有關對象不同層次的知識。這里的知識是指有關對象（事物）的本質屬性的知識。這知識是有層次的。例如，蘋果這個概念，對小孩而言，本質屬性只有可以吃，好吃；對果林學家而言，簡直是一大厚本書。各種品種，屬性不全一樣，除外，接種方法，生長過程，土壤，施肥，病蟲害，等等，都濃縮在蘋果這個概念中?！　。?）人類的第七覺：知覺　　知覺是感覺和知識通過思維得到的一種新的“覺”。它能“覺”到六黨“覺”不到的新的感覺?！　±?，下星期就要考試了，A和B兩個人到辦公室找老師C，要求星期五晚上給他們班的學生再上一次輔導課，老師C讓A和B轉告他對他們班的嚴厲批評：“臨時抱佛腳”。A錯誤地說：“完了，老師肯定不來。”B感覺老師的語氣（通過感覺），加上過去對老師的了解（通過局部經驗知識），（加上思維判斷出）正確地說：“老師肯定來。”感覺加上知識，加上思維得到了知覺，形成了知覺。這個知覺使B‘‘知覺到”老師會來。我們通常說，慧眼，伯樂，等等，就是在形容能“知覺”到一般人知覺不到的事物的人，也就是知覺強的人。這里的思維包括形象思維和邏輯思維。知覺表象一般是動態(tài)的。形象思維的基礎是知覺表象。邏輯思維的基礎是概念（參見2．7節(jié)）?！　?．內部語言的構成　　內部語言又稱思維語言，它由表示客體的符號、靜態(tài)及動態(tài)的六覺的感覺表象的符號和表示各種層次的概念及知覺表象的符號，以及六覺靜態(tài)及動態(tài)表象本身和知覺表象本身及聯想構成。想象一下，中醫(yī)號脈看病的過程、熟練工人聽機器運轉聲音判斷機器工作是否正確的過程，均無法用符號語言（外部語言）來描述，因為他們使用了內部語言，用了各種感覺表象和知覺表象?！　?．外部語言的構成　　外部語言又稱為交流語言，或者交際語言。它由符號語言和輔助語言兩部分構成。符號語言由表示客體的符號和表示靜態(tài)、動態(tài)的六覺的感覺表象的符號，以及表示各種層次的概念和知覺表象的符號所構成。它不包括，也不可能包括六覺動態(tài)及靜態(tài)表象本身和知覺本身?！　》栒Z言的表現形式可以是文字形式，聲音形式，啞語形式（人體形式）和盲文形式。　　輔助語言由自然人體的表情語言（肢體語言），音調和輔助工具語言構成。自然人體表情語言（肢體語言）由人體的各個部分的靜態(tài)或者動態(tài)的狀態(tài)構成。例如，眼睛的怒視，揮舞著左手，憐惜地搖頭，等等。注意，肢體語言與符號語言的人體形式不是一回事。輔助工具語言包括使用圖片、電影、錄音、錄像、實物、模擬物、虛擬現實，等等來傳送部分內覺、部分知覺和靜態(tài)及動態(tài)的六覺，以便使人們產生有關六覺的靜態(tài)及動態(tài)表象和知覺表象。換句話說，外部語言由表示客體或靜態(tài)及動態(tài)的七覺表象的符號構成的符號語言，加上表達部分知覺、部分內覺和五覺（視、聽、觸、味、嗅）廣義圖像的輔助語言構成。　　聲音語言由符號語言的聲音形式加上音調過程所組成?！　?．自然語言（符號語言）是外部語言　　如果沒有特殊說明，一般自然語言是指符號語言。符號語言有許多種表示形式。標準的表示形式是文字語言，又稱為書面語言。聲音語言是用聲音來表示自然語言，但是增加了聲調。聲調能協助表示講話人的情感（好、惡、喜、怒、哀、樂、悲、愿，等等）。講話人的情感也可以用符號語言來近似表達。在內部語言中，聲調可化為聲音表象。情感屬于內覺，即第六覺?！　?hellip;…

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