[正版]具身智能 刘志毅著 本书还讨论了多学科视角下的智能解读 为读者提供了一个全面了解人工智能未来发展趋势的窗口

内容简介

《具身智能》这本书深入探讨了人工智能中的一个新兴领——具身智能，即智能系统与物理身体的结合。本书系统论述了具身智能的理论框架，包括身体与思维的互动、感知与行为的统一性，以及智能体如何通过与环境的互动来学习写适应。书中详细介绍了自由能原理，这是理解生命体和智能系统组织原则的关键理论，同时探讨了这一原理在人工智能设计中的应用，如强化学习感知与行动的和谐统一等。此外，本书还讨论了多学科视角下的智能解读，以及空间智能与具身智能的整合策略，为读者提供了一个全面了解人工智能未来发展趋势的窗口
作者简介

刘志毅，中国人工智能领军科学家，上海市人工智能社会治理协同创新中心研究员，深入研究和实践人工智能领域十余年，包括智能计算、空间智能以及超级人工智能对齐方向。中国人工智能学会人工智能伦理工作委员会委员及具身智能专委会（筹）委员，上海交通大学计算法学与人工智能伦理研究中心执行主任，上海交通大学安泰人工智能与营销研究中心特聘研究员，上海交通大学清源研究院兼职研究员，上海开源技术信息协会人工智能伦理专委会主任，2024年入选福布斯中国“十大人工智能影响力人物”。国际电工委员会IEC生物数字融合系统评估组（IEC/SMB/SEG12）伦理专家，国家人工智能标准总体组专家，AIIA联盟可信人工智能专家委员会委员，上海人工智能技术协会专家委员。个人学术专著包括《智能经济》《数字经济学》《智能的启蒙：通用人工智能与意识机器》等，翻译多部海外学者专著，作品入围施普林格·自然出版社“中国新发展奖”（2023年度）
精彩书评

★张平 中国工程院院士，北京邮电大学教授

《具身智能》是一部集深度与广度于一体的学术作品，它深刻地剖析了人工智能的核心原理，并将其与生物学、心理学和认知科学等领域的理论进行了巧妙的融合。

★焦李成 欧洲科学院外籍院士，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

《具身智能》是一部对人工智能未来发展趋势进行深入分析的学术著作，作者在书中提出了一系列创新性的理论框架和方法论，为智能系统的设计和实现提供了新的科学依据。

★米磊 中科创星创始合伙人，“硬科技”理念提出者

《具身智能》一书中对智能体的决策过程、学习和适应机制的深入剖析，不仅对学术研究具有重要价值，对于产业界的研究和开发工作也有重要的指导意义。

★肖仰华 复旦大学教授，上海市数据科学重点实验室主任

《具身智能》是一部探讨人工智能与自然智能融合的通识佳作，对于认知科学、人工智能和神经科学领域研究者而言具有重要参考价值。

★肖俊 教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，浙江大学人工智能研究所副所长

在《具身智能》中，作者巧妙地将复杂的科学概念与我们的日常生活联系起来，让我们得以一窥未来智能科技如何与人类更加自然地互动。

★王仲远 北京智源人工智能研究院院长

《具身智能》一书是探素人工智能与人类身体智能融合的开创性著作。作者深入控掘了具身智能的科学奥秘，将复杂的神经科学理论与人工智能实践相结合，为读者呈现一个多维度、跨学科的智能系统研究视角。

★何召锋 北京邮电大学科学技术研究院副院长，人工智能学院教授、博士生导师

《具身智能》一书是理解人工智能新浪潮的关键读物。书中内容跨越了从基础理论到实践应用的广泛领域，不仅为学术界提供了深刻的洞见，也为业界提供了创新的灵感。

★王强 腾讯研究院资深专家，前沿科技研究中心主任

在《具身智能》中，作者以前瞻性的视角，为我们揭示了人工智能技术发展的下一个重大方向——具身智能。可以说，具身智能是实现通用人工智能的必由之路。

★陈楸帆 科幻作家，耶鲁大学访问学者

《具身智能》一书为我们从人工智能研究领域透视未来智能社会提供了洞见，并打开了一个深邃的世界。

第一部分 身体与智能的交互

第一章 身体如何塑造我们的思维

第一节 身体与思维的亲密对话

第二节 探索具身智能的科学奥秘

第三节 具身智能从哪里来？

第二章 具身智能的方法论

第一节 研究具身智能的科学方法

第二节 模型构建：打开智能理解之门

第三节 案例深探：具身智能系统的实际面貌

第三章 身体、思维与人工智能的交互

第一节 人类心智与人工智能的相互启迪

第二节 生物学视角下的具身智能

第三节 神经科学之光：照亮具身智能的路径

第四章 智能的定义与核心概念理解

第一节 人工智能的第一性原理

第二节 主动推理：人工智能发展的思维火花

第三节 从巴别塔到二进制：智能交流的桥梁

第二部分 具身智能的深邃世界

第五章 具身智能与认知的统一

第一节 追寻普遍具身智能的原理

第二节 感知与行为的第一性原理：构建世界模型

第三节 生成模型与信念动力学：神经表征的奥秘

第六章 通向通用人工智能的桥梁

第一节 大型人工智能模型的学习之旅与自主意识

第二节 贝叶斯重整化：连接物理与信息的纽带

第三节 深度学习的数学物理之花

第七章 自然智能与人工智能原理探索

第一节 自由能原理：强化学习的灯塔

第二节 感知与行动的和谐统一

第三节 自然智能与人工智能的协奏曲

第八章 智能的普适性与应用

第一节 多学科视角下的智能解读

第二节 行为、计算与生物学：智能的三重奏

第三节 世界模型视角的智能

第九章 基础模型之上的具身智能

第一节 解开具身智能之谜：从 RT-X 到自由能原理

第二节 具身智能与通用人工智能的融合之路

第三节 从生物学习机制到神经网络的算法之旅

第三部分 具身智能的实践和前瞻

第十章 我们已经是“机器人”：具身智能的实践应用

第一节 实践的必经之路

第二节 具身智能在生活中的应用现状

第三节 具身智能实践的应用潜力

第十一章 揭秘空间智能：人工智能的新视觉之旅

第一节 空间智能的理论前沿与技术进展

第二节 人工智能大模型与空间智能的融合

第三节 空间智能与具身智能的整合策略

第十二章 智能体的进化：探索NTP技术的应用

第一节 具身智能技术的未来：探索NTP技术的潜力

第二节 重塑视觉智能：IWM的创新与应用

第三节 尺度法则与人工智能的未来：大型语言模型的性能革命

精彩书摘

第一章 身体如何塑造我们的思维

第一节 身体与思维的亲密对话

在探索人类思维的奥秘时，我们不可避免地遭遇了一个长久以来被边缘化的核心要素——我们的身体。

具身认知理论作为认知科学的一个重要分支，正试图填补这一历史性疏忽。它不仅探讨身体如何悄无声息地影响我们的思维、感知和决策，还试图将这些深刻的见解应用于教育、职业发展乃至人类行为的每一个角落。为了揭示身体如何塑造思维，科学家已经动用了包括功能性磁共振成像（fMRI）在内的一系列尖端科学技术，以捕捉大脑在处理身体信息时的微妙活动。这些探索让我们得以窥见身体与思维之间复杂的相互作用，以及身体和思维如何共同编织出我们认识世界的网络。

在深入探究身体与思维之间的微妙联系时，我们首先将视角投向身体姿势对认知状态的潜在影响。身体语言不仅是情感的外在表达，还是思维状态的一种反映。当一个人挺直背脊、端坐如钟时，往往伴随着一种警醒与集中的精神状态；而当一个人身体放松，甚至躺下时，思维的界限似乎也随之拓宽，创造力与自由联想的能力得到释放。这种现象并非随机发生，而是身体与大脑交互作用的结果。现代研究揭示，开放的身体姿态能够促进创造性思维的涌动，而较为封闭和紧张的身体姿态则有助于提升我们的注意力和专注力。这一发现为我们如何通过调整身体语言来优化思维模式的研究提供了新的视角。

接下来，我们将视线转向身体动作对思维流程的影响。身体活动，尤其是像散步这样的简单动作，对我们的思维有着不可忽视的促进作用。当身体在散步的自然摆动中找到节奏时，我们的思考过程也似乎获得了一种流动性，使得原本模糊不清的问题变得清晰，解决方案在不经意间浮现脑海。研究表明，这种身体活动与思维清晰度之间的联系是有科学依据的，散步不仅对身体健康有益，还能显著提高我们解决问题的效率。

最后，我们来审视身体状态对思维和决策的影响。身体状态，如饥饿、疲劳，甚至是心跳的快慢，都被证实可以对认知功能和决策过程产生重要影响。在饥饿状态下，人们倾向于做出更加“急功近利”的选择；而心跳的加速可能引发紧张和焦虑情绪，进而影响我们的决策质量。这些发现提示我们，身体状态与心理状态之间的相互作用是复杂而微妙的，它们共同构成了我们决策和认知的生理基础。

可以看出，身体与思维之间的相互作用构成了我们认知架构的核心。这些前瞻性研究不仅为我们提供了对人类认知过程更深层次的理解，也为心理学、认知科学，乃至AI领域的未来发展开辟了新的道路。通过深入理解身体状态如何影响我们的思维和决策，我们可以更好地利用身体信息来优化我们的认知能力，从而在教育、工作和日常生活中取得更好的成效。

对我们身体的研究揭开了一层令人惊叹的认知面纱：我们的身体，以一种精妙而独特的方式，成为塑造思维的关键力量。这一革命性的认识不仅刷新了我们对思维本质的理解，更开启了一扇通往思维优化和决策改进的新大门。通过有意地调整身体姿态和动作，我们得以操纵思维的状态和模式；通过细致入微地关注和调节身体状态，我们能够提升决策的精度和效率。这些灼见，对于个人的学习路径、职业发展，乃至日常生活的质量，都有不可估量的价值。换言之，具身认知理论提供了一种全新的认知范式，它引导我们重新审视身体与思维的互动关系，并理解这种相互作用如何深刻地影响我们的决策过程。随着这一理论的深入研 究，我们有望在教育、工作，乃至更广泛的社会生活中，见证一系列积极的变化。

然而，这并不意味着我们应该将所有的关注点单一地聚焦于身体。恰恰相反，身体与思维构成了一个不可分割的整体，它们在生活的舞台上相互影响、相互塑造。我们不能忽视身体的作用，同样也不能忽略思维的力量。因此，我们需要找到一种动态的平衡，使得身体与思维能够在我们的生活中和谐统一、协同发展。这种整合性的思维方式，对于AI和机器人学的未来发展具有极其深远的意义。如果我们能够深入理解并精确模拟人类身体与思维之间的相互作用，那么我们将有望研发出更加智能、更具适应性的机器人。这些机器人将不仅能够执行复杂的任务，还能以一种更深层次的方式理解和响应人类的需求，从而在人机交互的领域中开拓新的可能性。

在追求对具身认知深层次理解的征途中，我们需要借助一系列尖端科学研究方法，以揭开身体与思维相互作用的神秘面纱。功能性磁共振成像等神经成像技术的应用，使我们得以窥见大脑在处理身体信息时的精细活动模式，从而深入理解身体感知如何转化为神经信号，并进一步影响认知与情绪。心理学实验则为我们提供了一个窗口，通过它可以观察和统计身体状态和动作如何塑造我们的情绪反应和决策过程。此外，计算机模拟和AI技术的发展，为我们模拟和预测身体与思维的复杂交互提供了强有力的工具。

这些跨学科的研究不仅极大地推进了我们对具身认知的理解，更为实际应用具身认知提供了丰富的指南。在教育领域，这些研究结果可以指导教育工作者设计出更具互动性和体验性的教学方法，以促进学生的深度学习和认知发展。在心理咨询领域，心理咨询专家可以利用这些发现，通过调整客户的体态和动作来改善其情绪状态和心理适应能力。而在工程与设计领域，对具身认知的深入理解将激发出更智能、更具适应性的人机交互系统和机器人的设计灵感。

尽管我们在具身认知领域已取得初步进展，但仍有众多未知等待探索。例如，我们如何精确量化身体与思维之间的相互作用，如何高效利用身体信息来提升我们的思考和决策能力，这些研究成果又如何扩展应用于公共卫生、社会政策、城市规划等更广泛的社会领域……对这些问题的解答，需要我们在未来的研究中贡献更多的智慧、付出更多的努力。

本书汇聚了科学家在具身认知领域的系统研究中形成的深刻思考，它们是对人类认知奥秘的一次又一次勇敢探索。随着研究的不断深入，我们目睹了知识的新边疆被开拓，真理的更深层次被触及，以及无限的创新潜能被激发。通过坚持不懈的科学探索，我们致力于全面理解人类复杂的认知过程，并旨在为AI和机器人学的未来发展注入新的活力，拓展新的方向。我们同样期待这些研究成果能够渗透至个人的学习和生活实践中，开辟出新的认知和行动路径。

总体而言，身体在思维过程中所扮演的重要角色，已经获得了科学界的广泛认同，并得到了大量实证研究的支持。深入挖掘和理解这一过程，不仅能使我们更高效地利用身体去塑造和培养思维，还能让我们更加深刻地把握具身智能的丰富内涵和思想脉络。我们认识到，具身智能作为通向AGI技术的关键实践领域，蕴含着巨大的价值和潜力。在这个充满挑战与机遇的探索过程中，我们渴望揭示新知识，理解新真理，创造新可能。我们更希望，从具身认知这一视角出发，能够激发读者对相关科学领域的好奇心和探索精神，引领他们走向更深层次的思考和更广阔的学术探索。

第一部分 身体与智能的交互

第一章 身体如何塑造我们的思维

第一节 身体与思维的亲密对话

第二节 探索具身智能的科学奥秘

第三节 具身智能从哪里来？

第二章 具身智能的方法论

第一节 研究具身智能的科学方法

第二节 模型构建：打开智能理解之门

第三节 案例深探：具身智能系统的实际面貌

第三章 身体、思维与人工智能的交互

第一节 人类心智与人工智能的相互启迪

第二节 生物学视角下的具身智能

第三节 神经科学之光：照亮具身智能的路径

第四章 智能的定义与核心概念理解

第一节 人工智能的第一性原理

第二节 主动推理：人工智能发展的思维火花

第三节 从巴别塔到二进制：智能交流的桥梁

第二部分 具身智能的深邃世界

第五章 具身智能与认知的统一

第一节 追寻普遍具身智能的原理

第二节 感知与行为的第一性原理：构建世界模型

第三节 生成模型与信念动力学：神经表征的奥秘

第六章 通向通用人工智能的桥梁

第一节 大型人工智能模型的学习之旅与自主意识

第二节 贝叶斯重整化：连接物理与信息的纽带

第三节 深度学习的数学物理之花

第七章 自然智能与人工智能原理探索

第一节 自由能原理：强化学习的灯塔

第二节 感知与行动的和谐统一

第三节 自然智能与人工智能的协奏曲

第八章 智能的普适性与应用

第一节 多学科视角下的智能解读

第二节 行为、计算与生物学：智能的三重奏

第三节 世界模型视角的智能

第九章 基础模型之上的具身智能

第一节 解开具身智能之谜：从 RT-X 到自由能原理

第二节 具身智能与通用人工智能的融合之路

第三节 从生物学习机制到神经网络的算法之旅

第三部分 具身智能的实践和前瞻

第十章 我们已经是“机器人”：具身智能的实践应用

第一节 实践的必经之路

第二节 具身智能在生活中的应用现状

第三节 具身智能实践的应用潜力

第十一章 揭秘空间智能：人工智能的新视觉之旅

第一节 空间智能的理论前沿与技术进展

第二节 人工智能大模型与空间智能的融合

第三节 空间智能与具身智能的整合策略

第十二章 智能体的进化：探索NTP技术的应用

第一节 具身智能技术的未来：探索NTP技术的潜力

第二节 重塑视觉智能：IWM的创新与应用

第三节 尺度法则与人工智能的未来：大型语言模型的性能革命