張顥嚴
(重慶市第七中學,重慶 400030)
人工智能(Artificial Intelligence)是計算機科學的一個分支,它是研究人類智能并予以模擬應用的技術(shù)。簡單來說就是將機器智能化,賦予它人的思維能力。構(gòu)建具有一定智能化的人工系統(tǒng),使計算機來模擬并指引其完成人的某些思維過程和智能行為(如學習、推理、思考、規(guī)劃等),使計算機能實現(xiàn)更高層次的應用。在我們生活的21世紀,隨著生活網(wǎng)絡化、工業(yè)自動化等的發(fā)展和普及,計算機技術(shù)和人工智能不再只屬于實驗室中一小群科研人員,而是在生活中扮演著越來越重要的作用。目前人工智能作為一種前沿學科在整個計算機科學領(lǐng)域受到了極大的關(guān)注。一是因為在當今科學技術(shù)的支持下,世界有能力去發(fā)展人工智能,二是因為時代的發(fā)展和科技的進步,上個世紀的計算機技術(shù)已經(jīng)不能滿足人們的需求,計算機不僅要提供更加尖端的技術(shù),也要提供更為人性化的服務,這樣才能滿足人們不斷增長的需求,所以QQ群機器人,蘋果Siri等等人性化的服務發(fā)展地越來越快。
1956年約翰·麥卡錫提出“人工智能 ”一詞,緊接著是第一次人工智能浪潮,在這期間,計算機在使用“推理和搜索” 特定問題方面取的得了較大進展。但是它對于復雜的現(xiàn)實問題卻束手無策,人工智能開始進入嚴冬時期。20 世紀80年代,人工智能研究再次被人們利用,并應用在工廠的生產(chǎn)車間等現(xiàn)實領(lǐng)域。第二次人工智能浪潮依靠的是 “知識”的支撐,1964年一個人機對話的系統(tǒng)(ELIZA)被開發(fā)出來,使計算機與人可以通過文本進行交流。知識導入的確使計算機變得更聰明了,也具有了一定實用性,但是知識描述的復雜和困難卻超出了當初的預想。這樣大概從1995年左右開始,人工智能研究又被雪藏。
直到近些年,計算機技術(shù)和智能制造技術(shù)獲得了長足發(fā)展,人工智能才隨之開始顯現(xiàn)它真正的活力,傳統(tǒng)的人工智能停留在自動化的智能上,而現(xiàn)如今的人工智能則趨向于思維的智能化上,人們希望通過模擬人大腦的工作原理,使機器擁有分析、判斷、想象等高級思維能力。
阿爾法狗是2016年谷歌公司研制的智能化機器人,它在近兩年來擊敗了許多圍棋高手,向人們展示了人工智能的強大能力,引起了人們對人工智能技術(shù)的重視。通過阿爾法狗我們可以觀察到人工智能可以快速分析棋局信息,迅速做出反應,而且基于其強大的信息處理能力,它可以從容地應對棋局的變換。一直以來,人們普遍認為圍棋過于其復雜,是計算機無法觸及的,但很顯然目前它已經(jīng)在該領(lǐng)域大放光彩。阿爾法狗主要的工作原理是深度學習。它的系統(tǒng)主要包含以下幾點,一是根據(jù)當前局面進行預測并決定下一步走法的決策系統(tǒng),二是通過概率運算分析走法的價值系統(tǒng),最后是高速度下子的快速走子系統(tǒng)。阿爾法狗向我們展示了人工智能的可能性,盡管目前它還不具有真正類似于人的智能,但是從其前景上看,它完全可能實現(xiàn)真正的智能化。
無人駕駛是近些年來很熱門的技術(shù),它讓人從駕駛中解放出來,實現(xiàn)交通出行的智能化,將汽車完全發(fā)展為服務設(shè)備。專家預測,未來的智能交通都會是無人化的。無人駕駛技術(shù)主要通過傳感器檢測和感知外界環(huán)境,根據(jù)所獲得的信息做出合適的動作來控制汽車,以實現(xiàn)無人化的駕駛。它主要用到的技術(shù)有自動控制、計算機視覺、導航等。
隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展,人們迫切需要人工智能技術(shù)來解放人的大腦,人們對智能化的生活越來越渴望,從智能穿戴、智能家居到無人化工廠等,越來越多的智能化產(chǎn)品成為人們對未來生活方式的一種寄托??傮w來說,人工智能技術(shù)的應用前景十分明朗,它會涵蓋工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、教育等許多行業(yè),它將會像互聯(lián)網(wǎng)一樣成為我們生活中必不可少的技術(shù)。
根據(jù)上述兩個典型例子,我們初步認知了人工智能所包含的技術(shù),對于阿爾法狗的工作原理、無人駕駛的細節(jié)實現(xiàn)等有了基本認知,下面我們將根據(jù)上述典型應用來介紹人工智能技術(shù)的主要技術(shù)。
機器學習是人工智能技術(shù)的基礎(chǔ),人擁有智能的基礎(chǔ)是學習能力,它為抽象思維提供了知識儲備和操作的材料。機器學習,顧名思義就是使機器掌握學習的能力,這樣它就可以進行知識的自主增長,再憑借計算機強大的分析處理能力,機器就具備了智能思維的前提條件,在此基礎(chǔ)上我們再進行計算機整合判斷能力的研究。在這個過程中涉及到兩點內(nèi)容,一是如何機械地增長知識,即只學習;二是如何進行知識的重組和應用。關(guān)于機械式學習,我們目前有兩種方法,一是監(jiān)督學習,即計算機在人的幫助下進行學習,更確切地說它是一種模仿學習,就像我們教育小孩子一樣,通過一定的示范幫助機器建立起這樣的過程,然后再使其模仿這種過程,并且將其儲存起來。這種學習方式不是真正的智能學習,但是它比較容易實現(xiàn),因此目前我們所使用的大都是這種學習方法。另一種是無監(jiān)督學習,即是機器自主地進行學習和增長知識,它就像我們成人自學一樣,不需要任何外界力量的幫助,所需的只是學習的材料,這種方式是與人一致的高級學習方式,也是智能化的方式,目前我們對此的研究還沒有取得實質(zhì)性的突破,但未來它將會是主要的機器學習方式。
數(shù)據(jù)挖掘是人工智能中另一項關(guān)鍵的技術(shù),隨著互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展,人們生活中產(chǎn)生的信息越來越多,越來越混亂繁雜,人們迫切需要一定的手段來區(qū)分有用信息和無用信息,并且將其進行歸類,以滿足不同的使用需求。數(shù)據(jù)挖掘就是為解決這個問題而出現(xiàn)的。數(shù)據(jù)挖掘,從名字上我們很容易看出它的目的是為了挖掘數(shù)據(jù),其實是從龐大的數(shù)據(jù)庫中挖掘有用的信息,在這個過程中,我們通常會進行數(shù)據(jù)獲取、處理、變化、挖掘、模式評估、知識表示等步驟。
首先我們要進行數(shù)據(jù)的獲取,這種獲取方式可能是通過基礎(chǔ)的傳感器,也可能是直接來源于監(jiān)控器設(shè)備等;在數(shù)據(jù)獲得以后,我們將其聚集在計算機中,對其進行集中的分析和處理,這個過程需要對數(shù)據(jù)進行規(guī)約,以確保信息處理緊湊方便,而且它仍然保持了信息近乎源數(shù)據(jù)的完整性,不影響最終的結(jié)果。在進一步數(shù)據(jù)處理之前,我們應該清理剔除不完整、不一致的數(shù)據(jù)。確保即將處理的數(shù)據(jù)自身不含有錯誤的信息,之后將其變化為數(shù)據(jù)挖掘的形式,準備數(shù)據(jù)挖掘的實施。通常需要使用相關(guān)分析工具,利用數(shù)學統(tǒng)計方法、推理決策等從龐大的數(shù)據(jù)量中尋找到有用的信息。完成以后,我們需要對其進行準確性的驗證,一般這個過程需要行業(yè)專家來實施,最后將得到的有效數(shù)據(jù)用合適的表示方法展現(xiàn)給用戶,即實現(xiàn)了數(shù)據(jù)挖掘。
神經(jīng)網(wǎng)絡是人工智能技術(shù)目前應用最為廣泛的技術(shù),它來源于人們對大腦生物神經(jīng)的探究,人們希望模仿人大腦的生物結(jié)構(gòu)建立智能化的模型。目前這種生物式的模仿還沒有成熟,但是人們可以利用其原理建立復雜的數(shù)學模型,并研究相關(guān)過程的穩(wěn)定性等特性,從而進行復雜的數(shù)據(jù)信息處理。專家系統(tǒng)是較為低級化的智能技術(shù),它主要是將已發(fā)生的過程集合起來,建立龐大的知識庫,利用計算機的分析判斷能力做出最優(yōu)規(guī)劃,這其中會應用到現(xiàn)代專家的意見,因此代表了目前人類所能做出決策的最高水平。
人工智能技術(shù)在帶來好處的同時,也含有一些隱患問題,首當其沖的是失業(yè)問題,一旦人工智能技術(shù)發(fā)展到與人的智能相近時,人的許多工作將會被它所替代,例如工業(yè)、建筑、翻譯,秘書,家政,醫(yī)療護理。到時候我們應該做出何種調(diào)整以適應這種格局還是未知數(shù),而人是社會性動物,必須依靠某些活動去滿足這種社會天性,由這種失業(yè)問題引發(fā)的社會關(guān)系問題也應該引起我們重視。
隨著人工智能不斷發(fā)展,人工智能征服人類也不是不可能的事情。原因很簡單,因為人=智能+生命。在《人工智能狂潮—機器人會超越人類嗎?》中松尾豐認為人工智能可能會征服人類,智能化機器人可能會脫離人的控制,將思維獨立于自己的個體內(nèi),實現(xiàn)像人一樣的意識,進而對人類產(chǎn)生威脅。安全問題是我們考慮的首要問題,如何能有效地控制人工智能是相當重要的,而這個控制相對較為困難,因為要使其更智能,就勢必會放松某些控制,我們需要在這個矛盾中做出最優(yōu)規(guī)劃。
人工智能是當今最為熱門的技術(shù),它或許會顛覆我們現(xiàn)有的生活方式,甚至會改變整個世界。盡管目前來說,它還處于一個研究期,但是隨著計算機技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,人工智能越來越顯現(xiàn)出它的優(yōu)勢,可以說未來的生活會是智能化的,無論是衣食住行還是工農(nóng)生產(chǎn),都會實現(xiàn)無人模式的智能化。我們必須準備好迎接智能化的時代。