網(wǎng)絡(luò)信息體系中人工智能技術(shù)應(yīng)用探析

彭設(shè)強(qiáng) 郭連城

（國防科技大學(xué)信息通信學(xué)院，湖北 武漢 430010）

人工智能技術(shù)，是世界各國競相發(fā)展的尖端技術(shù)之一。2016年 3月，人工智能“阿爾法狗”(AlphaGo)以4:1戰(zhàn)勝韓國棋手李世石九段，之后，2017年10月19日，谷歌下屬公司Deepmind在《自然》雜志上刊文稱，新版圍棋程序：“阿爾法狗零”(AlphaGo Zero)，可以從空白狀態(tài)學(xué)起，在無任何人類輸入的條件下，迅速自學(xué)圍棋，并已經(jīng)以100:0的戰(zhàn)績擊敗老版“阿爾法狗”(AlphaGo)，進(jìn)一步促進(jìn)人工智能技術(shù)廣泛而深入的研究與應(yīng)用。目前，美國、英國、日本等許多國家，都將人工智能的研究應(yīng)用列入本國的高科技發(fā)展計(jì)劃重點(diǎn)，在人力和物力等方面不斷加大投入，其應(yīng)用正在向各個領(lǐng)域滲透。

1 緒論

人工智能（Artificial Intelligence，簡稱 AI）是研究計(jì)算機(jī)模擬人類智能活動的有關(guān)理論與技術(shù)。人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個分支，是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的前沿研究領(lǐng)域，但它的研究并不僅僅局限于計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，往往還涉及到模糊數(shù)學(xué)、數(shù)理邏輯、認(rèn)知科學(xué)、控制論、信息論、心理學(xué)、自然語言以及哲學(xué)等眾多學(xué)科。人們普遍認(rèn)為，人工智能就是從計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的角度出發(fā)，研究怎樣通過軟硬件設(shè)計(jì)，制造出人造的、能獨(dú)立自動運(yùn)行的智能機(jī)器或智能系統(tǒng)，來模擬人類思維處置及表達(dá)過程，以延伸人類思維智能的科學(xué)。人工智能本質(zhì)上是對人的思維過程的模擬，從這方面考慮，人工智能并不是人的智能，但其技術(shù)實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用已越來越接近或在局部已超過人的智能，如計(jì)算速度、記憶能力等等。從人工智能實(shí)現(xiàn)原理方面考慮，有專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器人學(xué)等多種具體表現(xiàn)形式，這些具體應(yīng)用形式為網(wǎng)絡(luò)信息體系的深入研究應(yīng)用提供了不竭的發(fā)展動力。

2 專家系統(tǒng)簡化了網(wǎng)絡(luò)信息體系的輔助決策功能

專家系統(tǒng)是應(yīng)用人工智能技術(shù)，綜合利用眾多人類專家的知識和經(jīng)驗(yàn)，遵循一定原則和形式推理規(guī)則，模仿人類專家進(jìn)行分析決策，為指揮管理人員提供輔助決策和解釋（如執(zhí)行任務(wù)的方法、流程、措施、具體的計(jì)算步驟等）的系統(tǒng)。它先對相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业闹R和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)、抽象，形成形式規(guī)則，建立該領(lǐng)域?qū)＜抑R庫；然后用適當(dāng)?shù)目刂撇呗裕碛蓄愃朴谠擃悓＜医鉀Q實(shí)際問題的推理機(jī)制，構(gòu)成推理系統(tǒng)，并形成一定算法；當(dāng)外界輸入問題時，系統(tǒng)就運(yùn)用其儲存的相關(guān)知識、推理規(guī)則進(jìn)行分析運(yùn)算，做出具有該領(lǐng)域?qū)＜宜降呐袛嗪蜎Q策，而直接發(fā)揮類似專家的作用，或間接地作為助手為指揮管理人員及專家提出合理化的意見建議，這種決策方式也稱為專家輔助決策。目前，專家系統(tǒng)的應(yīng)用方式主要是輔助決策，在有足夠數(shù)據(jù)支撐的基礎(chǔ)上，指揮管理人員可以運(yùn)用專家系統(tǒng)，產(chǎn)生多種具體方案。專家系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括知識的表示、獲取和運(yùn)用，難點(diǎn)在于許多領(lǐng)域的專家知識往往是不精確、不完全或是不確定的，專家系統(tǒng)仍是人工智能研究比較集中的領(lǐng)域。

在網(wǎng)絡(luò)信息體系中實(shí)際應(yīng)用專家系統(tǒng)時，計(jì)算機(jī)通過分析判斷給出的各個備選方案，都應(yīng)有相應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)分析、具體計(jì)算方法步驟以及排序的先后次序等內(nèi)容，相當(dāng)于提示正在進(jìn)行決策的指揮管理人員，在同樣的條件下，多數(shù)人員一般會采取什么樣的決策行動，此時，指揮管理人員可以根據(jù)自己掌握的具體情況，果斷快速地進(jìn)行決策，當(dāng)指揮管理人員進(jìn)行具體決策之后，系統(tǒng)將自動生成相應(yīng)實(shí)施方案。所以說，專家系統(tǒng)為網(wǎng)絡(luò)信息體系的輔助決策提供了強(qiáng)有力的支撐，相當(dāng)于為指揮管理人員配備了一個高智能的助手。

3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)信息體系的信息處理功能

廣義上的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分為生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就是由生物的大腦神經(jīng)元、細(xì)胞等組成的網(wǎng)絡(luò)，使得生物具備意識、反應(yīng)、思維和行動。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是上世紀(jì)80年代以來計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題之一，是從信息獲取、傳遞、處理、存儲、應(yīng)用的角度，對人腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行抽象、建模，構(gòu)建由大量節(jié)點(diǎn)（或稱神經(jīng)元）相互聯(lián)接的網(wǎng)絡(luò)。對人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、算法、原理和軟硬件實(shí)現(xiàn)的大量研究，為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)走向具體實(shí)際應(yīng)用提供了基本支撐?，F(xiàn)在，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已廣泛應(yīng)用于模式識別、自動控制、圖形圖像處理、信息獲取與處理等諸多領(lǐng)域。人們期望人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)將重建人腦的形象，極大地提高信息處理能力，在更多方面取代傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)。

在網(wǎng)絡(luò)信息體系建設(shè)中，應(yīng)積極推動神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的建設(shè)與應(yīng)用，首先，是對過去的發(fā)生的案例進(jìn)行分析，建立諸如相應(yīng)事件處置模型。例如，在軍事領(lǐng)域，利用反向傳播（BP）網(wǎng)絡(luò)建立渡海登陸的戰(zhàn)斗模型時，就需要先收集上千個過去世界各國軍隊(duì)成功的渡海登陸戰(zhàn)例，然后對收集到的戰(zhàn)例樣本進(jìn)行數(shù)字化處理，以實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話，使計(jì)算機(jī)能對它們進(jìn)行運(yùn)算處理。技術(shù)處理完后，將戰(zhàn)例樣本輸入計(jì)算機(jī)以便對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，通過訓(xùn)練最終確定網(wǎng)絡(luò)的連接權(quán)，這樣就建立了渡海登陸作戰(zhàn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；其次，是對平時訓(xùn)練成果進(jìn)行分析，建立訓(xùn)練戰(zhàn)斗模型，使平時的訓(xùn)練更接近于實(shí)際的戰(zhàn)時情況。作戰(zhàn)時，指揮員就可以將身處戰(zhàn)場的具體情況信息輸入到相應(yīng)的戰(zhàn)斗模型，由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為指揮員提供一個或多個具體可行的方案供參考。平時這樣的戰(zhàn)斗模型越多，分析訓(xùn)練得越充分，則對戰(zhàn)時的幫助就越大。

4 機(jī)器人強(qiáng)化了網(wǎng)絡(luò)信息體系的末端執(zhí)行功能

機(jī)器人是指靠自身動力和自身控制能力來自動執(zhí)行工作的機(jī)器裝置，一般由驅(qū)動裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、檢測反饋裝置和控制系統(tǒng)等部分組成，機(jī)器人技術(shù)就是研究開發(fā)應(yīng)用機(jī)器人方面的技術(shù)總稱。在軍事應(yīng)用領(lǐng)域，新型軍事機(jī)器人作為未來信息化戰(zhàn)爭發(fā)展的趨勢之一，已成為研究應(yīng)用的熱點(diǎn)，已有諸多新近研發(fā)的軍事機(jī)器人與無人平臺被投放于真實(shí)戰(zhàn)場，如美國的“劍(SWORDS)”、英國的“狼錘 2（MACE2）”、以色列的“守護(hù)者（Guardium）”、德國的“壁虎（GECKO）”、俄羅斯的“MRK-27-BT”等戰(zhàn)斗機(jī)器人，在替代人類士兵進(jìn)行搜索、偵察、布雷、排爆、支援，乃至直接參與作戰(zhàn)完成核心作戰(zhàn)任務(wù)等方面都能發(fā)揮很好的作用。機(jī)器人士兵本身作為網(wǎng)絡(luò)信息體系中的智能終端，是網(wǎng)絡(luò)信息體系的組成部分，其執(zhí)行任務(wù)時，需要依托網(wǎng)絡(luò)信息體系中的信息獲取、傳遞，還需要網(wǎng)絡(luò)信息體系中強(qiáng)大的計(jì)算能力來進(jìn)行信息融合處理、計(jì)算與決策，因此，人工智能技術(shù)已融入網(wǎng)絡(luò)信息體系中機(jī)器人士兵執(zhí)行任務(wù)的各個環(huán)節(jié)。美國國防部先進(jìn)研究項(xiàng)目局（DARPA）從2010年開始就啟動了一項(xiàng)代號為 “阿凡達(dá)”（Avatar）的研究項(xiàng)目，研究實(shí)現(xiàn)讓人類士兵通過自己的思維控制自己的替身機(jī)器人參戰(zhàn)，從而使人類士兵能夠遠(yuǎn)離危險的戰(zhàn)場，并在2013年預(yù)算報告中稱：這些被意念遙控的機(jī)器人可以成為人類士兵的完美替身，從事日常工作、站崗執(zhí)勤、沙場鏖戰(zhàn)等一系列工作。到2016年4月，美軍已成功開發(fā)了250名男性三維“阿凡達(dá)戰(zhàn)士”，研究人員希望每名軍人都創(chuàng)建出自己的虛擬形象，無論性別、身材和高矮，這種網(wǎng)絡(luò)虛擬形象與真實(shí)的“阿凡達(dá)戰(zhàn)士”一結(jié)合，直接參與未來作戰(zhàn)，將極大地提升部隊(duì)的作戰(zhàn)能力。俄羅斯、英國、德國、日本等許多國家也緊隨其后，加大機(jī)器人的研究開發(fā)，并依托網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建機(jī)器人應(yīng)用控制平臺，使得機(jī)器人研究領(lǐng)域異常火熱，其應(yīng)用前景非常廣闊。

在網(wǎng)絡(luò)信息體系中，機(jī)器人將成為末端執(zhí)行任務(wù)的主要形式。我國在機(jī)器人研究方面取得了一些成果，在工業(yè)、娛樂、服務(wù)等領(lǐng)域已有初步應(yīng)用。在網(wǎng)絡(luò)信息體系中，一是要盡快將已有機(jī)器人的研發(fā)成果進(jìn)行轉(zhuǎn)化，融入網(wǎng)絡(luò)信息體系，實(shí)現(xiàn)全信息流程的整合；二是要深入研究特定功能的專用機(jī)器人，為完成特定任務(wù)提供支撐；三是加快機(jī)器人的推廣應(yīng)用步伐，加強(qiáng)包含機(jī)器人在內(nèi)的各項(xiàng)訓(xùn)練，確保網(wǎng)絡(luò)信息體系的建設(shè)與應(yīng)用落到實(shí)處。