序 我们正在进入一个生成式人工智能的新时代，我们称之为第三代人工智能。这个时代的特点是，人工智能的范式将发生转变，从而带来人工智能日新月异的发展。这将从根本上改变各行各业的面貌，从而导致我们未来生活和工作方式的巨大变化。对于即将生活在这一时代的青少年，急需培养他们对人工智能的正确认知和全局视野，感受科学的魅力，学习科学家精神，激发学科学、爱科学的热情。“清华大中小学人工智能通识教育系列”丛书的出版及时满足了这一需求。 在《人工智能通识（小学版）》中，编者引用偃师的故事来说明古代中国人对智能机器的梦想，可是这个梦想直到1946年计算机出现之后才变得可能。果然，十年之后，1956年在美国达特茅斯会议上，科学家们组织了一场关于智能机器的研讨会，人工智能从此诞生。在全世界广大科学家和工程师的艰苦努力下，60多年之后，OpenAI公司推出了ChatGPT大语言模型，宣告人类进入了生成式人工智能的新时代。 本套丛书全面地介绍了以下四方面有关人工智能的内容。 第一，正确认识人工智能。人工智能是干什么的？当前主流学派的做法是，利用机器（主要是计算机）模拟人类的智能行为，即为人类的思考、感知、动作和情感等智能行为建立计算模型，让计算机表现出与人类相似的行为，因此称它为“行为主义的人工智能”。这一学派并不去追求机器的工作原理与大脑的工作原理相一致，而是关注行为上的模拟。由此可见，他们是在探索一条硅基智能的道路，这种硅基智能与人类的碳基智能并不相同。目前，大家普遍的疑问是：“根据这一学派做出来的人工智能机器会思考、有感情和有意识么？”对于这个问题目前有两种不同的答案，一种是“有”，另一种是“没有”。哪一种答案对？应该说这两种答案都对。肯定的答案来自于行为主义的立场，从机器行为上看，它确实表现出会思考、有情感，有时甚至表现出有意识。但如果从另一个人工智能学派——内在主义的立场出发，他们认为由于机器内部的工作原理与人类大脑的工作原理完全不同，因此机器不具备人类意义上的思考、感情和意识等。只有当我们对人工智能有了这样全面与正确的认知，才有可能正确地使用它。 第二，人工智能的发展历史。人工智能是探索无人区，经历过三个发展阶段。第一代人工智能提出了以知识驱动为基础的推理模型，第二代人工智能提出以数据驱动为基础的机器学习模型。这两种模型的局限性在于，只能在特定领域中解决特定的任务，属于专用人工智能，不符合人工智能发展的最终目标——通用人工智能。科学家们经过坚持不懈地努力，于2022年11月推出ChatGPT大语言模型，我们得到了一个在开放领域中具有强大语言生成能力的模型。换句话讲，在语言（对话）上机器做到了与领域无关，向通用人工智能迈出了一步，预示着人类进入第三代人工智能新时代。我们是怎么做到这一点的？①利用一个巨大的人工神经网络（又称为转换器），这个神经网络有1750亿个参数；②经过大量文本的预训练，总共训练了45TB的文本（相当于2000万部《红楼梦》）；③采用“预测下一个词”这样一种新的学习方法。通过这三种方法，让ChatGPT掌握了人类的语言。正如奥地利哲学家维特根斯坦所说：“我的语言界限，就是我的世界界限”，表明机器一旦掌握了人类的语言，就打开一个满是可能性的世界，使人工智能成为改变人类未来的科技。 第三，人工智能的应用及其对各行各业的影响。人工智能有着广泛的应用，比如人脸识别、语音识别、机器翻译、各式各样的机器人等，这些中小学生都会有亲身的体验。至于人工智能对各行各业的影响，丛书也涉及到许多，比如人工智能对科学研究的影响，一个典型的代表是AlphaFold。AlphaFold利用人工智能中的深度学习技术，通过蛋白质已知的氨基酸序列预测它的三维结构，到目前为止已经预测了2亿种蛋白质的结构。大家知道，在过去60年中，人类利用试验方法也只预测了17万种蛋白质，可见利用人工智能技术可以极大地提高科研的质量与效率。利用生成式人工智能技术辅助艺术创作，包括绘画、音乐和视频等。人工智能将引起“教”与“学”方式的重大变化，从而导致传统教育模式的转变，将极大提高教育的质量与效率。此外，人工智能也会改变未来的医疗和健康。不少科学家预计，利用人工智能技术，未来机器将会诊断人类的所有已知疾病，找到有效的治疗方法，特别是找到治疗各种疑难疾病，如治疗恶性肿瘤等疾病的药物等。 第四，人工智能伦理与治理。人工智能技术既给我们带来了巨大的机会，同时也带来了不少的风险，人工智能的伦理问题就是其中之一。人工智能伦理包含两方面的内容，一是使用人工智能技术带来的风险，可以说是由误用产生，如数据安全、责任认定、对技术的过度依赖、造成失业等。另一个是由使用者滥用引起，包括深度伪造、把人工智能技术用于战争等。这些都会对社会伦理与法律提出挑战，需要加以治理。因此人工智能的治理也包含两方面的内容，一是对机器的治理，避免机器输出不符合伦理、道德等标准的有害内容，防止被误用。另一个是对使用者的治理，防止人工智能技术被滥用。其中还涉及发展与治理的关系，我们既要积极地去发展和利用人工智能技术，另一方面又要努力地去避免人工智能造成的负面影响。 “清华大中小学人工智能通识教育系列”丛书针对上述四项内容分别为小学生、初中生和高中生提供丰富的教学资源，包括教材、教学用PPT、实践手册、在线参考文献等，为有关教师开设人工智能通识课提供了有力的支撑。 清华大学计算机系 序