簡介
1971年的圖靈獎授予提出“人工智慧”這一術語並使之成為一個重要的學科領域的史丹福大學教授約翰·麥卡錫(JohnMcCarthy)。
麥卡錫1927年9月4日生於波士頓。他的父親是一個愛爾蘭移民，做過木匠和漁夫，同時也是一個發明家和工會積極分子，擁有捻船縫機和桔汁冷凍機兩項專利。麥卡錫的母親是來自立陶宛的猶太人，熱心於女權運動，當過記者。夫妻兩人在20世紀30年代都曾參加美國共產黨。受父母的影響，麥卡錫對社會問題也比較關注，參與過在加州的PaloAlto創辦自由大學的活動，倡儀過修改“人權法案”(theBillofRights，這是美國於1789年通過的對美國憲法的第一次修正案)。但與他在計算機科學上所做的工作和貢獻相比，麥卡錫主要還是一個科學家而非社會活動家。此外，麥卡錫還喜歡攀岩、跳傘、駕駛滑翔機等有刺激性和危險性的運動，曾和他的第二任妻子維拉·沃特森(VeraWatson)一起攀登過世界上不少大山高峰。沃特森是一位程式設計師，也是世界知名的女登山運動員，是第一位獨自攀上西半球第一高峰、位於阿根廷和智利邊界的安第斯山脈的阿空加瓜山(海拔6960米)的女性，後來在一次攀登位於尼泊爾中部的阿那波爾那峰(海拔8075米)的婦女探險活動中不幸遇難犧牲。
麥卡錫是一個天賦很高的人，還在上國中時，他就弄了一份加州理工大學的課程目錄，按目錄自學了大學低年級的高等數學教材，做了教材上的所有練習題。這使他1944年進入加州理工學院以後可以免修頭兩年的數學，並使他雖因戰時環境(第二次世界大戰當時正在進行之中，美國也在珍珠港事件後宣布參戰)要在軍隊中充任一個小職員，占去了部分時間，仍得以·在1948年按時完成學業。然後到普林斯頓大學研究生院深造，於1951年取得數學博士學位。麥卡錫留校工作兩年以後轉至史丹福大學，也只呆了兩年就去達特茅斯學院任教(達特茅斯學院位於新罕布夏州的漢諾瓦)。在那裡，他發起了並成功舉辦了成為人工智慧起點的有歷史意義的“達特茅斯會議”。1958年麥卡錫到MIT任職，與明斯基(L．Minsky，1969年圖靈獎獲得者)一起組建了世界上第一個人工智慧實驗室，並第一個提出了將計算機的批處理方式改造成為能同時允許數十甚至上百用戶使用的分時方式(6me-sharing)的建議，並推動MIT成立組織開展研究。其結果就是實現了世界上最早的分時系統——基於IBM7094的CTSS和其後的MULTICS。麥卡錫雖因與主持該課題的負責人產生矛盾而於1962年離開MIT重返斯坦福，未能將此項目堅持到底，但學術界仍公認他是分時概念的創始人。麥卡錫到斯坦福後參加了一個基於DECPDP—1的分時系統的開發，並在那裡組建了第二個人工智慧實驗室。
麥卡錫對人工智慧的興趣始於他當研究生的時候。1948年9月，他參加了一個“腦行為機制”的專題討論會，會上，馮·諾伊曼發表了一篇關於自複製自動機的論文，提出了可以複製自身的機器的構想，這激起了麥卡錫的極大興趣和好奇心，自此就開始嘗試在計算機上模擬人的智慧型。1949年他向馮·諾伊曼談了自己的想法，後者極表贊成和支持，鼓勵他搞下去。在達特茅斯會議前後，麥卡錫的主要研究方向是計算機下棋。下棋程式的關鍵之一是如何減少計算機需要考慮的棋步。麥卡錫經過艱苦探索，終於發明了著名的α-β搜尋法，使搜尋能有效進行。在。-p搜尋法中，麥卡錫將結點的產生與求評價函式值(或稱返上值或倒推值)兩者巧妙地結合起來，從而使某些子樹結點根本不必產生與搜尋(這謂之“修剪"--pruning或cutoff)。之所以稱為。—p搜尋法，是因為將處於取最大值級的結點的返上值或候選返上值PBV(ProvisionalBack-upValue)稱為該結點的α值，而將處於取最小值級的結點的候選返上值或返上值稱為該結點的p值。這樣，在求得某結點的。值時，就可與其先輩結點的p值相比較，若。≥p，則可終止該結點以下的搜尋，即從該結點處加以修剪，這叫p修剪；而在求得某結點的p值時，就可與其先輩結點的α值相比較，若p≤。，則可終止該結點以下的搜尋，即從該結點處加以修剪，這叫。修剪。為了說明。-p修剪，我們舉一個最簡單的例子。設在取火柴棍的遊戲中，A、B兩人輪流從N根火柴中取1根或2根，不得多取，也不能不取。取走最後一根火柴者勝。用A(n)、B(n)表示輪到A或B時有n根火柴的狀態，當n：5時輪到A取，則如下圖所示，A有兩種可能，一是取2根火柴進入B(3)，另一是取1根火柴進入B(4)。顯然，進入B(3)後，不管B取幾根，A必勝，故A必走這一步，餘下的分支不必再搜尋了。。-p搜尋法至今仍是解決人工智慧問題中一種常用的高效方法。
至於達特茅斯會議，當東道主的麥卡錫是主要發起人，另外3個發起人是當時在哈佛大學的明斯基(1969年圖靈獎獲得者)，IBM公司的羅傑斯特(N．Rochster)，資訊理論的創始人香農。麥卡錫發起這個會議時的目標非常宏偉，是想通過10來個人2個月的共同努力設計出一台具有真正智慧型的機器。會議的經費是洛克菲勒基金會資助的，包括每個代表1200美元加上外地代表的往返車票。會議的原始目標雖然由於不切實際而不可能實現，但由於麥卡錫在下棋程式尤其是α—β搜尋法上所取得的成功，以及卡內基—梅隆大學的西蒙(H．A．Simon)和紐厄爾(A．Newell，這兩人是1975年圖靈獎獲得者)帶來了已能證明數學名著《數學原理》一書第二章52個定理中的38個定理的啟發式程式“邏輯理論家”LT(10sicTheorist)，明斯基帶來的名為Snarc的學習機的雛形(主要學習如何通過迷宮)，這使會議參加者仍能充滿信心地宣布“人工智慧”這一嶄新學科的誕生。
1959年，麥卡錫基於阿隆索·邱奇(AlonzoChurch)的l-演算和西蒙、紐厄爾首創的“表結構”，開發了著名的LISP語言(ListProcessinglanguage)，成為人工智慧界第一個最廣泛流行的語言。LISP是一種函式式的符號處理語言，其程式由一些函式子程式組成。在函式的構造上，和數學上遞歸函式的構造方法十分類似，即從幾個基本函式出發，通過一定的手段構成新的函式。LISP語言還具有自編譯能力。具體說來，LISP有以下幾個主要特點：
1.計算用的是符號表達式而不是數；
2．具有表處理能力，即用鍊表形式表示所有的數據；
3．控制結構基於函式的複合，以形成更複雜的函式；
4．用遞歸作為描述問題和過程的方法；
5．用LISP語言書寫的EVAL函式既可作為LISP語言的解釋程式，又可以作為語言本身的形式定義；
6．程式本身也同所有其他數據一樣用表結構形式表示。
已經證明，LISP的這些特點是解決人工智慧核心問題的關鍵。此外，精巧的表機制也是進一步簡化LISP程式設計的方便而有力的工具，因此，LISP自發明以來，已經被廣泛用於數學中的符號微積分計算，定理證明，謂詞演算，博奕論等領域。它和後來由英國倫敦大學的青年學生柯瓦連斯基(R．Kowaliski)提出、由法國馬賽大學的考爾麥勞厄(A．Colmerauer)所領導的研究小組於1973年首先實現的邏輯式語言PROLOG(PROgramminginLOGic)並稱為人工智慧的兩大語言，對人工智慧的發展起了十分深遠的影響。LISP所蘊含的豐富的思想和深刻的意義也吸引了負責設計Algol語言的國際委員會，麥卡錫因此而被吸收為該委員會的成員。Algol中後來採納了LISP關於遞歸和條件表達式這些思想。
麥卡錫在20世紀50年代末研究的另一個課題是如何使程式能接受勸告從而改善其自身的性能。為此他提出過一個名為AdviceTaker的系統的構想。有資料說，這是世界上第一個體現知識獲取工具思想的系統，1968年建成。實際上，這個系統並未最後完成，只是完成了一部分，用LISP語言建立起了一個具有常識(commonsense)的軟體，能理解告訴它的是什麼，並能評估其行動的後果。但正是在AdviceTaker的開發過程中，啟發麥卡錫提出了用“分時系統”代替“批處理系統”的建議，使計算機的使用方式引發了一場革命。
除了人工智慧方面的研究和貢獻之外，麥卡錫也是最早對程式邏輯進行研究並取得成果的學者之一。1963年他發表的論文“計算的數學理論的一個基礎”一文(收錄於P．Braffort和D．Hirschberg編輯的《電腦程式設計和形式系統》——ComputerProgrammingandFormalSystems，NorthHolland，33-70頁)集中反映了他這方面的成果。麥卡錫在這篇論文中系統地論述了程式設計語言語義形式化的重要性，以及它同程式正確性、語言的正確實現等問題的關係，並提出在形式語義研究中使用抽象語法和狀態向量等方法，開創了“程式邏輯”(10gicsofprograms)研究的先河。程式邏輯就是一種“語言”，用這種語言可以無二義地表達程式的各種性質，其語義規定了該語言中各種表達式的意義，而它的一組規則則用同意義相關的方式去操作這些表達式以計算該語言中的各種斷言(assertation)的真值。研究程式的邏輯對於幫助人們了解軟體是否合理十分重要，它可以用於程式驗證(programverification)，自動程式設計，為最佳化和審計而進行的程式分析等方面。麥卡錫在上述論文中提出的方法是用遞歸函式作為程式的模型。他以兩個鍊表(1ist)的“附加”(append)操作為例說明可以用遞歸的方法定義這個函式，並可以用形式化的方法證明鏈表的附加操作是滿足結合律的(associativelaw)，即x@(y@z)二(x@y)@z。麥卡錫進而證明了用一系列遞歸定義的函式就完全可能建造大型的軟體系統，並用歸納法證明這些系統所具有的性質。麥卡錫所提出的方法是有關程式邏輯研究中第一個比較系統而成熟的方法，曾被廣泛地採用。
20世紀70年代以後，麥卡錫又開始研究非單調邏輯。在經典邏輯中，由已知事實推出的結論，決不會在已知事實增加時反而喪失其有效性，因此是“單調的”(monotonic)。但在人類思維過程中，由於信息的不完全和認識的局限性，常常有隨著事物的發展變化，原有結論被否定和取消的情況，這就導致了所謂“非單調邏輯”(nonmonotoniclogic)。非單調邏輯中有一類是基於最小化語義的最小化非單調邏輯。1980年，麥卡錫在一篇論文中提出了“限制邏輯”或稱“限界邏輯”，成為這類非單調邏輯中比較成功的一個體系(見J．McCarthy：CircumscriptionaformOfnonmonotonicreasoning·ArtificialIntelligence，V01.13，1980，27—39頁)。限制邏輯的基本思想是：“限制”某個謂詞P也就是排除以P的原有事實為基礎所建立的大部分模型，而只保留有關P的最小模型。這與人類思考問題時總是在某些條件限制下考慮，也就是只考慮所涉及的個體或關係，而決不去涉及其他個體或關係，是比較相符的。1986年，麥卡錫在AI雜誌上就限制邏輯的套用發表了進一步的研究論文：“限制邏輯在常識知識形式化中的套用”(ApplicationsOfCircumscriptiontOFormalizingCommonSenseKnowledge，AI，V01．28，1986，89—116頁)，對倡導常識推理和常識研究起了十分重要的作用。
麥卡錫的主要著作有
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《自動機研究》 (AutomataStudies，PrincetonUni．Pr.，1956，與香農合編)
《信息學：科學美國人之書》 (1nformation：AScientificAmericanBook，Freeman，1966)
《形式化的常識：麥卡錫論文選集》 (FormalizingCommonSense：PapersbyJohnMcCarthy，AblexPub．Co.，1990，由V．Lifschitz編輯)
除了獲得圖靈獎以外，麥卡錫在1988年獲得由日本INAMORI基金會所設立的KYOTO獎，這個獎主要獎勵在高科技方面作出傑出貢獻的科學家，麥卡錫是這個獎的第5位獲得者。1990年麥卡錫獲得美國全國科學獎章(NationalMedalofScience)。
麥卡錫的圖靈獎演說題為“人工智慧研究的現狀”(ThePresentStateofResearchonArtificialIntelligence)。但不知什麼原因，這篇演說沒有發表。在《前20年的圖靈獎演說集》(ACMTuringAwardLecturesTheFirst20Years：1966—1985，ACMh．)中，則以“附錄”(postscript)的形式約請麥卡錫另寫了一篇“人工智慧的一般原理”(GeneralityinArtificialIntelligence)，刊於該書257—268頁。
麥卡錫現仍在史丹福大學計算機科學系任教，其電子信箱為：[email protected]．edu
