冀俊忠,北京工业大学人工智能研究院和计算机学院教授,博士生导师。从事人工智能、机器学习理论及应用研究,曾在挪威科技大学、美国纽约州立大学布法罗分校做高级访问学者。发表学术论文百余篇。
在全球人工智能快速发展的背景下,如何将AI学科思想融入基础教育成为国际关注的新焦点。我国近年来已将人工智能纳入中小学课程体系,但因其涉及多学科交叉、理论深奥,且学生知识储备不足,易造成学习困难,难以达到理想的教学目的。针对这一现状,开展符合青少年认知水平的算法溯源科普教育,或将成为激发学习兴趣、培养创新思维的有效途径。基于此,冀俊忠教授撰写了这部《智由行生:生物行为启迪的人工智能》——基于算法溯源的青少年跨学科科普读本,通过诠释生物行为启发的群智能算法机理,为中学生搭建理解复杂AI理论和算法原理的认知阶梯。
鸟语花香、蚁走蜂舞,娓娓道来
......
蚂蚁如何精准觅食,
蜜蜂怎样成双结对?
野兔机警,狡兔三窟,
飞蛾献身,月光导航。
果蝇传代,由此导出一门学问,
鲸鱼仗义,救人奋不顾身
......
这是中国科学院院士陆汝钤先生在序言中对这本书内容的生动描述。陆院士评述说:“这种童话形式的科普著作,让单纯的童话作家去写是很难的,让单纯的科学家去写也是很难的。即使是既懂科学,又热爱童话的人,也不一定能把两者结合得这么好。寓学理于童心之中,正是本书的主要特色。”
蚂蚁算法:
穿越亿年的信息素协议
我曾在青砖缝里见证过最精密的活体导航系统——蚂蚁总能从众多路径中筛选出最短路线。每只工蚁都是行走的化学打印机,用信息素在路径上编写动态标记。长路上的气味标记随风飘散,短途上的密码因高频往返愈发浓烈,最终汇成一条最优解的黑色河流。
▲ 蚁群觅食示意图
这群1.4亿岁的算法宗师,连死亡都在编码着智慧。当同伴化作尸体,它们用气味光谱精准分拣,如同整理加密文件。科学家从中破译出两大神谕:蚁群算法破解了全球物流的“旅行商谜题”,聚类算法让AI在基因图谱中解码生命暗语。
如今,每当我看见快递无人机划出最优航线,或医疗AI重组癌症基因序列时,总想起青砖上那些用触角写代码的小程序员——
真正的未来科技,往往蛰伏在尘埃里的古老智慧中。
狼群算法:
月光下的协作密码
夏夜狼嚎曾是人类祖先的噩梦,如今却成了解锁群体智能的密钥。自然界的狼群用三重智慧书写生存法则:
角色分工——头狼指挥全局,探狼化作活体雷达,猛狼组成绞杀矩阵;
信息共振——不同频率嚎叫构成加密通讯网,实时同步围猎坐标;
优胜劣汰——老弱成员主动让出狩猎位,确保族群永远保持战斗队形。
科学家将这套算法移植到数字世界:
每匹虚拟狼携带求解基因,通过嚎叫共建最优解决方案;
头狼引领目标方向,探狼开拓新战区;
猛狼群实施自组织攻击,淘汰机制自动更新种群。
从抗疫物资的智能调度到无人机蜂群战术,这些流淌着狼族血液的算法,正用科技重现草原上的月光围猎。当我们凝视服务器集群闪烁的绿灯时,仿佛能够看见电子荒原上奔腾的钢铁狼群——
最先进的协作智慧,往往潜藏在最原始生物的生存本能之中。
除了蚂蚁、狼群算法,科学家们还从哪些生物群体智慧中提炼出“群智能算法”?《智由行生:生物行为启迪的人工智能》这本书即将给出答案。
全书分为8篇,以“童年趣事→生物现象→行为机理→算法模型→创新思维”为脉络层层递进:从儿时观察蚂蚁搬家的好奇,到解析生物行为背后的数学逻辑,再到用智能算法解决现实难题,每一步都在唤醒孩子心中的科学家潜质。
本书采用故事形式,将深奥的AI算法原理融入“熠熠发光的萤火虫”“展翅高飞的海鸥”“善用超声波的蝙蝠”等33个趣味故事中,通过【行为观察-问题抽象-算法诞生】的三阶推演,让青少年在轻松的故事阅读中解锁AI奥秘。生物行为与人工智能有何关联?翻开这本书,答案就在其中,快来开启你的AI探索之旅吧!
本书可作为——
人工智能基础教育启蒙教材
人工智能通识教育科普读物
群智能优化算法的入门教程
(本文编辑:刘四旦)
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