智能科學與技術的現代應用與未來發(fā)展

王啟睿

摘 要 智能科學與技術作為計算機科學發(fā)展的衍生領域，近年來的發(fā)展勢不可擋。為了探析智能科學的發(fā)展歷史和智能技術的現實應用的狀況，本文借助現有的前沿應用對智能科學與技術應用的不同領域進行深入探討，并在最后對未來的發(fā)展趨勢作出預測，希望可以可以給予人們一些啟迪，為加快智能科學與技術的發(fā)展進程提供借鑒。

【關鍵詞】智能科學 人工智能 計算機

近年來，以人工智能為代表的智能科學與技術行業(yè)以迅猛的速度發(fā)展著，從日常生活中的無人駕駛汽車到智能技術前沿的AlphaGo，不斷地吸引著人們的目光。智能技術的應用也越來越貼近人們的生活。那么，智能技術到底是什么，有哪些應用，未來會為我們提供哪些便利。本文將通過具體的應用情況對這些問題進行深入的探析。

1 智能科學與技術的概念闡釋和發(fā)展歷史

1.1 智能科學與技術的概念

智能科學與智能技術是21世紀發(fā)展的新型研究領域，由計算機技術發(fā)展衍變而來，是計算機科學、信息論、自動化技術、腦科學以及生物智能等多種學科的交叉領域。其主要目的是要在不斷精進與發(fā)達的計算機等高技術機器上實現類似人類的思維和認知活動，并且爭取在計算等方面最終改善并超出人的能力。智能科學與技術中的智能科學，在于揭示智能的本質和發(fā)展規(guī)律，而智能技術的目的則在于對客觀世界的利用、控制和改造。并且其所涵蓋的人工智能領域與納米技術、基因工程是二十一世紀三大尖端科技?？傮w來說，智能科學與技術就是讓機器實現智能化，去完成一些只有人類才能完成的復雜工作，從而大大提高社會生產效率。

1.2 智能科學與技術的歷史進程和歷史應用

智能科學與技術最先從人工智能延伸而來，從二十世紀三四十年代丘奇、圖靈等人提出關于計算本質的思想為人工智能產生重要影響開始，先后經歷了1956年人類歷史上第一次人工智能研討會——達特茅斯會議，1969年第一次人工智能聯合會議，1966到1974年的暗淡時期，二十世紀末的AI知識的實踐應用等歷史進程，最終進入二十一世紀的飛速發(fā)展時期。在1984年的集成發(fā)展時期，由約翰·霍普菲爾德在1982年發(fā)明的Hopfield神經網絡提供了模擬人類記憶的模型，并且較好的解決了著名的“旅行推銷員問題”。在1986年，由Rumelhart等人提出的多層感知機與反向傳播學習算法克服了感知器非線性不可分問題，給神經網絡研究帶來了新的希望。

2 智能科學與技術在當下社會中的應用

智能科學與技術作為21世紀發(fā)展最迅猛的領域之一，已經在當下社會各個方面得以應用。無人駕駛汽車、CBD（計算機輔助診斷）、指紋和虹膜識別技術等等，各種智能產品的應用不僅便利了我們的生活，還大大提高了安全保障和醫(yī)療手段。

2.1 智能科學與技術在交通行業(yè)的應用

智能科學與技術最初的應用就是在交通行業(yè)，原因之一是這方面的應用比較簡單，而在駕駛時將自己的雙手解放也一直是人類的夢想和期盼，智能科學與技術的應用正將這一夢想變?yōu)楝F實。RoadBotics 公司研發(fā)的一款用于提高修路效率的手機APP，用戶只需把手機架在擋風玻璃后方，手機陀螺儀就會記錄機車的顛簸狀況，再利用人工智能算法，精準判斷應該修復路段。利用人工智能技術解決城市道路修復問題，堪薩斯城的“智慧城市計劃”也曾使用，用智能技術從降水量、溫度變化、路面交通壓力等方面全方位預測和分析道路的破碎程度。然而這種利用AI進行的修路計劃還有些不足。在一些較陡的路面起伏處，因為汽車行駛較快和行駛路面較窄等因素，智能識別系統的準確率較低，僅有76%，不能較好的區(qū)分破碎路面和陡峭路面的區(qū)別。

智能科學與技術目前在交通上的應用正日趨成熟，其成果也逐漸得到具體應用，無人駕駛汽車就是其中之一。無人駕駛汽車是計算機科學、智能控制技術和模式識別技術相互交融的產物，其視覺系統通過車載攝像機、雷達傳感器、激光測距儀等來采集數據，通過人工智能技術作為主導的軟件系統進行分析來確定路況。美國已經成功把這項技術應用于微型汽車駕駛中，可以實現汽車自主行駛約2000公里，其中98%的時間必須借助視覺系統來控制。在汽車行駛中，視覺系統會對汽車進行導向，選取最佳行駛方向，實現對汽車的科學控制。但無人汽車仍存在一些問題。無人駕駛技術仍不具有人類對緊急情況的判斷力和處理手段，比如在前方有一輛自行車駛過，旁邊行人正在過馬路，而無人汽車會智能識別阻力較小的部分而選擇撞向行人。這種不完善也是無人駕駛汽車遲遲不能得到推廣的原因之一。智能科學與技術在交通領域的應用正越來越廣泛和重要，相信在不遠的未來智能科學將變得更加完善。

2.2 智能科學與技術在安全領域的應用

隨著智能技術的不斷發(fā)展，其在安全領域的應用也越來越廣泛。在快節(jié)奏的信息社會中，以往笨重緩慢的安全手段已經不再適合，而利用智能技術改進安防手段是安全領域發(fā)展的一大趨勢。與過去利用物理的鑰匙進行解鎖，應用智能技術中的生物識別技術的人臉、指紋和虹膜識別會更加安全與便利。其中的虹膜識別技術在安全領域中可以稱得上是最可靠的生物識別技術，其錯識率不超過0.0001%。生物識別技術是通過機器模擬人的智能，對采集的人體生物特征及行為特征與注冊信息進行匹配，從而實現身份識別和鑒定。相比傳統的身份識別技術，生物識別更具安全、保密和方便性。在虹膜識別中，虹膜識別算法是必不可少的軟件部分，而在保證高準確率的前提下，智能采集和匹配數據就顯得尤為麻煩。假如使用虹膜識別技術進行手機解鎖和汽車啟動，一些等待匹配的時間就顯得尤為繁瑣。另外，采集與計算系統的硬件部分很難將尺寸小型化，這也是導致高精確度的虹膜識別無法廣泛應用的重要原因。智能科學與技術在安全領域的應用是信息化社會安全發(fā)展的必要手段，只有利用智能技術才能進行更加安全的防范措施，才能更好的完善安全保障。

2.3 智能科學與技術在醫(yī)療行業(yè)的應用

在智能科學與技術的發(fā)展中，雖然在安全領域上更顯得火熱一點，但其在醫(yī)療行業(yè)的具體應用上卻可能最先得到實現。首先，在生活質量不斷提高的今天，健康問題的解決迫在眉睫，人們對于醫(yī)療技術的提高、人類壽命延續(xù)的需求也更加急迫。這種對于醫(yī)療水平進步的需求極大地刺激了以人工智能技術推動醫(yī)療行業(yè)變革的興起。與過去以專家知識為主的醫(yī)療診斷手段相比，智能技術應用下的醫(yī)療診斷會大大提高診斷疾病的準確性。例如在1991年美國哈佛醫(yī)學院Barnett等開發(fā)的“解釋”軟件，包含有2200種疾病和5000種癥狀，這是用以往專家知識進行手動診斷所不具備的。另外，伴隨著智能科學與技術中神經網絡、醫(yī)療圖像的重大突破，醫(yī)療上更加復雜與重要的分支上面也得到了具體應用，例如醫(yī)療圖像，檢驗報告等人工智能手段已經可以幫助醫(yī)師進行判斷和處理病癥。在醫(yī)療圖像監(jiān)控上，目前應用的有“達芬奇機器人”，這個機器人應用了醫(yī)療圖像技術，在手術的過程中，終端控制端可將整個手術二維影響過程高清還原成三維圖像，由醫(yī)生進行監(jiān)控整個過程。并且在其操作過程中，智能系統會準確分析手術的進程和醫(yī)療患者的情況，綜合各種數據做出判斷。對比純人工進行的手術，利用智能機器的高精確性和人的應變能力進行的新型手術風險率顯然更低。然而類似這種醫(yī)療機器人，仍缺乏對緊急情況的處理能力和精確判斷，仍離不開必要的人工輔助操作，例如在手術時發(fā)現病癥惡劣程度遠遠超過預測，這時機器的手術程序就無法及時像人類一樣隨機應變了。而與醫(yī)學專家系統和人工神經網絡等純數據和理論操作方面的顯著成果向對比，智能科學與技術在臨床實踐階段確實還有待改善。

3 智能科學與技術在未來的發(fā)展前景

智能科學與技術領域所包含的生物識別技術、人工智能技術、智能機器人等技術是在當下信息社會中是最熱門和最有發(fā)展前景的幾個領域之一，將智能科學與技術稱為二十一世紀最重要的學問并不為過。

3.1 智能工業(yè)化

在當下信息化社會發(fā)展的時期，未來會是信息與智能為主題的世界，而智能工業(yè)化將會繼三次科技革命之后成為第四次科技革命，再次給人類技術帶來質的飛躍。在未來，大數據時代必不可少的就是信息，而這些信息僅憑人腦處理是不現實的，只有通過物聯網技術的滲透和應用，并與先進制造技術相結合，形成新的智能化工業(yè)體系才能幫助人類合理利用信息數據，大幅提高制造效率和社會生產力。如果還像現在一樣利用傳統方法操控計算機進行數據利用，將不能適應高速發(fā)展的信息社會，最終拖慢人類進步的速度。

智能工業(yè)化是未來發(fā)展的技術基礎，利用智能技術進行工業(yè)生產不僅會緩解人類的腦力勞動，更會大幅提高社會生產力，提供足夠的資源和時間使人類進行更多技術突破，從而實現良性循環(huán)。

3.2 人機結合技術

人機結合是人工智能的進一步發(fā)展和完善，其發(fā)展前景無比廣闊。在未來一個世紀甚至更遠，人機結合技術的實現將會變得尤為重要。在教育方面，人機結合技術能使學習知識變得極其容易。例如在人類身上安裝USB接口，所有外界知識都可通過電子信息自由轉換為人腦中的信息，甚至人與人之間進行聯機，進行知識的共享。人機結合技術將會完全改變現有的知識教育體系，任何理論性知識都可簡單獲取。在醫(yī)學方面，人機結合技術將有望大大延長人類壽命，人造器官將更換成以更堅硬和多功能的精密器械，從而使人類生命不再那么脆弱。讓航空航天、潛水等復雜活動不借助任何笨重工具就可實現，讓人類在極地、高山、沙漠等惡劣氣候下生存難度大大降低。甚至在外星探索方面，利用人機結合技術在外星球上建造人工生命的機器人將會是最可靠和有效的技術，使人類開辟外星家園成為可能。

3.3 未來軍事應用

人工智能武器是繼火藥、核武器后的“軍事領域第三次革命”，未來的軍事體系中，以智能技術為主導的軍事武器將會成為主流。在戰(zhàn)場指揮上，以人工智能為參謀的作戰(zhàn)將會反應更快、局面把握更準確并且不受時空和體力限制。在瞬息萬變的戰(zhàn)場上，一個不知勞累并且能把握大局的參謀是可以決定戰(zhàn)爭走勢的。另外，當智能技術應用到戰(zhàn)爭機器上，一群不知疲倦、作戰(zhàn)能力超強且永遠忠誠的機器部隊會遠勝于人類部隊。智能技術還可應用于反導系統上，其超強的計算能力和不遜于人類的預判將大大提高反導系統的準確度，是僅憑人腦操控計算機進行防范所不可比的。

當然，人工智能技術與歷史上其他任何新興技術應用一樣，在給人類活動帶來巨大進步的同時，也必然會對人類社會現有秩序帶來一定沖擊。比如人工智能在工業(yè)上的大規(guī)模應用可能會造成部分人失業(yè)，在軍事領域可能會強化軍備競賽，人機結合技術甚至會對人類傳統社會倫理道德帶來挑戰(zhàn)。這些問題必須引起我們的高度重視和戒備，在大力研究和發(fā)展人工智能的同時，把其可能存在的副作用控制在最小范圍之內。

4 結語

智能科學與技術是當前信息化社會催生下的新型領域，其最適合發(fā)展的方向也應是未來新型的信息社會，兩者相輔相成。在數據時代信息的飛速增長下，人腦越來越滿足不了信息的及時處理和應用，那么就需要智能科學與技術的崛起來輔助人類更好的走進信息社會。不僅如此，隨著人類社會的不斷進步和技術上的不斷突破，人類自身基礎的提升已經迫在眉睫，隨之而來的智能科學與技術也必定會成為推動未來社會發(fā)展最主要的動力，不斷促進人類技術水平的提高，最終會對人類文明產生巨大的影響。

參考文獻

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[3]孔祥溢，王任直.人工智能及在醫(yī)療領域的應用[J].醫(yī)學信息學雜志，2016（11）：2-5.

作者單位

萊蕪市第一中學 山東省萊蕪市 271100