淺析人工智能技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀

張軼然

（西北工業(yè)大學(xué)附屬中學(xué)，陜西西安，710072）

1 人工智能的主要研究領(lǐng)域

■1.1 機(jī)器學(xué)習(xí)

2017年的圍棋界“人機(jī)大戰(zhàn)”讓人們難以忘懷，而一年后，柯潔再次與國(guó)產(chǎn)圍棋AI“星陣”對(duì)弈，結(jié)果戰(zhàn)至中盤柯潔投子認(rèn)輸。一個(gè)從六歲就開始學(xué)圍棋的天才少年卻落敗于一個(gè)誕生僅僅不到三年的機(jī)器AI“圍棋大師”，讓人不得不佩服人工智能的學(xué)習(xí)能力。機(jī)器學(xué)習(xí)作為人工智能領(lǐng)域最前沿的學(xué)科之一，主要研究如何讓計(jì)算機(jī)模擬人的學(xué)習(xí)行為，進(jìn)而代替人類完成模糊且更加有難度的任務(wù)。

機(jī)器學(xué)習(xí)涉及多學(xué)科的交叉融合，包括概率論、統(tǒng)計(jì)學(xué)、算法等諸多學(xué)科，其愿景是通過研究人類的學(xué)習(xí)行為并讓計(jì)算機(jī)進(jìn)行模仿，來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)新知識(shí)的掌握，并能優(yōu)化、重組自身的知識(shí)體系來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)性能的提升。

機(jī)器學(xué)習(xí)按照學(xué)習(xí)形式進(jìn)行劃分，主要有三個(gè)領(lǐng)域的分支，包括監(jiān)督學(xué)習(xí)、無監(jiān)督學(xué)習(xí)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)。拿課堂教學(xué)場(chǎng)景進(jìn)行類比，監(jiān)督學(xué)習(xí)就類似老師不講知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生自己學(xué)著做題，并給出答案來檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果；無監(jiān)督學(xué)習(xí)就如老師不講知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生做題，卻不給出答案，讓學(xué)生自己探索事物之間的聯(lián)系；強(qiáng)化學(xué)習(xí)就如老師教會(huì)我們基礎(chǔ)的知識(shí)點(diǎn)，然后讓我們?nèi)プ龈唠y度題目，在實(shí)踐中不多提升自我。近些年，又出現(xiàn)了介于無監(jiān)督學(xué)習(xí)和監(jiān)督學(xué)習(xí)之間的半監(jiān)督學(xué)習(xí)，半監(jiān)督學(xué)習(xí)具有高效率、高準(zhǔn)確度等優(yōu)勢(shì)，近年來越來越受到研究學(xué)者們的重視。

■1.2 自然語言處理

隨著智能手機(jī)成為銷量最高的消費(fèi)電子產(chǎn)品，基于Android和iOS系統(tǒng)的手機(jī)都配置了相應(yīng)的語音助手，其中最著名的莫過于蘋果公司開發(fā)的Siri。語音助手被賦予人機(jī)交互的重任，功能日益強(qiáng)大，但即使先進(jìn)如Siri，依然存在人機(jī)對(duì)話“驢唇不對(duì)馬嘴”的問題。而語音助手的核心就是自然語言處理技術(shù)，下面我們就針對(duì)此做進(jìn)一步的探討。

自然語言處理是人工智能主要的研究方向之一，旨在實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器通過自然語言的形式進(jìn)行有效溝通。是一門綜合了語言學(xué)、邏輯學(xué)、數(shù)學(xué)等專業(yè)的交叉學(xué)科。正因?yàn)檎Z言能力是人類區(qū)別于動(dòng)物的最重要特征，也是人機(jī)交互最便捷、最高效的方式，使得自然語言處理的研究充滿意義。一個(gè)完整的自然語言處理系統(tǒng)包含語音識(shí)別、語義識(shí)別、語音合成三部分，語音識(shí)別是指讓計(jì)算機(jī)“聽到”人的語音，這項(xiàng)技術(shù)目前已經(jīng)比較成熟，最典型的應(yīng)用場(chǎng)景是微信語音的翻譯功能；語義識(shí)別是指計(jì)算機(jī)能“聽懂”人類語音，這需要計(jì)算機(jī)具有理解人類語言、尤其是口語化表達(dá)的能力，目前該領(lǐng)域的研究仍處于初級(jí)階段，也是制約自然語言處理進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸；語音合成是指計(jì)算機(jī)將準(zhǔn)備“回復(fù)”給人類的語句合成音頻的形式并通過揚(yáng)聲器外放，目前，科大訊飛的在線語音合成軟件已經(jīng)可以合成超越人聲的語音，可見此項(xiàng)技術(shù)已日臻成熟。自然語言技術(shù)還有很大的發(fā)展空間，除語義識(shí)別這項(xiàng)難點(diǎn)之外，如通過聲色判斷對(duì)方的身份、通過聲音頻率及音量來判斷用戶的心情狀態(tài)等拓展功能，都會(huì)提升自然語言處理系統(tǒng)的智能化，也是該領(lǐng)域在未來的重點(diǎn)研發(fā)方向。

■1.3 專家系統(tǒng)

相信大家都在科幻電影或者小說中看到過家庭醫(yī)療機(jī)器人幫病人診斷、開藥、治療的情節(jié)，這背后就是專家系統(tǒng)在起作用。我們往往忽視了身邊的專家系統(tǒng)：理財(cái)軟件提供的風(fēng)險(xiǎn)收入評(píng)估、各大音樂平臺(tái)和各電商網(wǎng)站的“猜你喜歡”功能，都是專家系統(tǒng)在生活中的應(yīng)用場(chǎng)景。

專家系統(tǒng)是指通過大量的專家知識(shí)和基于大數(shù)據(jù)的推理方法，在某些特定領(lǐng)域解決復(fù)雜問題的人工智能系統(tǒng)。世界上第一個(gè)專家系統(tǒng)是dendral系統(tǒng) ，通過結(jié)合化學(xué)專業(yè)知識(shí)，該系統(tǒng)可以推斷化學(xué)分子結(jié)構(gòu)。隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的提升和大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的逐漸成熟，專家系統(tǒng)的數(shù)量與日俱增，目前，人們已經(jīng)開發(fā)出面向工業(yè)、農(nóng)業(yè)、自然科學(xué)、軍事、法律等諸多領(lǐng)域的幾千個(gè)專家系統(tǒng)，專家系統(tǒng)的應(yīng)用正在深刻地改變著人類的生活，隨之而來的是巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

圖1是專家系統(tǒng)的主要構(gòu)成。其中知識(shí)庫和推理機(jī)是兩個(gè)最重要的組成部分。知識(shí)庫用以儲(chǔ)存專家提供的知識(shí)，而推理機(jī)則根據(jù)用戶輸入的數(shù)據(jù)，來匹配知識(shí)庫中的規(guī)則，進(jìn)而得出新的結(jié)論，即用戶所提出問題的結(jié)果。

科研領(lǐng)域的專家系統(tǒng)能極大地上降低科研人員尤其是高級(jí)知識(shí)分子的工作量，使人類的智慧更多地應(yīng)用于創(chuàng)造性研發(fā)活動(dòng)中；生活中的專家系統(tǒng)，如家庭醫(yī)療機(jī)器人和智能理財(cái)助手，可以方便人們的生活，讓高質(zhì)量、定制化服務(wù)走進(jìn)千家萬戶。

圖1

2 人工智能的主要應(yīng)用領(lǐng)域

■2.1 人工智能在交通領(lǐng)域的應(yīng)用

從最初的概念階段到如今的付諸實(shí)際，智能交通的歷史已經(jīng)走過了三十年。無人駕駛、車聯(lián)網(wǎng)、智能路徑規(guī)劃等都是智能交通的細(xì)分領(lǐng)域，也是人工智能在交通上的典型應(yīng)用。

2.1.1 智能路線規(guī)劃

智能路線規(guī)劃已經(jīng)廣泛應(yīng)用于日常出行之中，高德地圖、百度地圖等手機(jī)APP為大家?guī)砹酥T多便捷，最常用的導(dǎo)航功能，開啟后有“最短路線”、“最少紅綠燈”等多種路徑供人們選擇，這便是基于交通數(shù)據(jù)的智能路線規(guī)劃，目前這項(xiàng)功能對(duì)于實(shí)時(shí)路況監(jiān)控還沒有做到成熟，對(duì)于路況的擁堵情況還不能做到實(shí)時(shí)評(píng)估，有時(shí)會(huì)對(duì)人們的出行造成不便在未來，大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)將會(huì)應(yīng)用在智能路徑規(guī)劃上，而地圖軟件與交通部門的信息共享，將會(huì)給大大提高智能規(guī)劃的實(shí)用性。

2.1.2 無人駕駛

無人駕駛作為一種交通領(lǐng)域的飛躍性技術(shù)，從最初的實(shí)驗(yàn)室階段到現(xiàn)在的大規(guī)模路測(cè)，只用了十年時(shí)間，通過全方位攝像頭、雷達(dá)傳感器及激光測(cè)距儀的多重技術(shù)保證無人駕駛的安全和穩(wěn)定，配有地圖導(dǎo)航保障出行快捷性，這是無人駕駛相比傳統(tǒng)駕駛的優(yōu)勢(shì)所在，但目前無人駕駛?cè)源嬖诓淮_定因素。2018年3月23日，一輛特斯拉無人駕駛汽車Model X在美國(guó)加州山景城發(fā)生車禍，造成司機(jī)喪生—車禍的發(fā)生，不禁讓人們對(duì)于無人駕駛技術(shù)產(chǎn)生了質(zhì)疑，畢竟乘客總會(huì)感覺自己的性命沒有“掌控在自己手中”。中國(guó)、美國(guó)等AI大國(guó)對(duì)無人駕駛技術(shù)非常重視，已經(jīng)出臺(tái)了配套政策和法規(guī)，相信在未來，經(jīng)過特斯拉、谷歌、百度等企業(yè)的努力，無人駕駛技術(shù)會(huì)日趨先進(jìn)，給乘坐者帶來足夠的安全感。

■2.2 人工智能在金融領(lǐng)域的應(yīng)用

2.2.1 智能投顧

所謂“智能投顧”，就是基于大數(shù)據(jù)分析、專家系統(tǒng)等技術(shù)的智能投資顧問。在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，眾多理財(cái)者面對(duì)國(guó)債、保險(xiǎn)、股票、基金等投資形式時(shí)，都變得手足無措，而智能投顧將成為這些理財(cái)初學(xué)者的救命稻草。智能投顧可以根據(jù)不同理財(cái)者對(duì)風(fēng)險(xiǎn)、收益、周期等指標(biāo)的訴求，通過分析以往理財(cái)者的理財(cái)行為，對(duì)新理財(cái)者的投資進(jìn)行分析、建議，讓理財(cái)者在風(fēng)險(xiǎn)和收益上達(dá)到自己預(yù)期的平衡點(diǎn)。

2.2.2 智能客服

智能客服的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，在未來大有取代銀行柜員的趨勢(shì)?；谧匀徽Z言理解技術(shù)的智能客服系統(tǒng)能回答客戶的簡(jiǎn)單問題，可以通過提取關(guān)鍵詞來搜集客戶需求并進(jìn)行分流處理。除了金融領(lǐng)域，在電子商務(wù)尤其是C2C購(gòu)物平臺(tái)，智能客服同樣發(fā)揮著舉足輕重的作用。但目前智能客服系統(tǒng)只能勝任簡(jiǎn)單的對(duì)話，諸如客戶投訴等復(fù)雜的場(chǎng)景仍需要人工客服出面。

3 人工智能的未來

■3.1 人工智能的未來發(fā)展

人工智能于1956年達(dá)特茅斯會(huì)議提出至今，已經(jīng)歷了一個(gè)甲子的曲折發(fā)展，終于在21世紀(jì)初迎來了新的春天。人類將走進(jìn)新人工智能時(shí)代，尤其在平臺(tái)、傳感器以及接口技術(shù)等方面會(huì)有突破發(fā)展。在平臺(tái)方面，傳統(tǒng)的CPU雖然還可以滿足現(xiàn)階段人工智能的計(jì)算需求，但由于效能較低，研發(fā)新一代的處理器已經(jīng)成為燃眉之急，以寒武紀(jì)為代表的AI芯片即將大放異彩；傳感器技術(shù)的進(jìn)步，使得機(jī)器人可以自己感知世界，認(rèn)識(shí)事物規(guī)律，讓人與機(jī)器和諧共處，讓人工智能為機(jī)器人賦予“智慧”；接口是人與機(jī)器之間的溝通交互途徑，自然語言處理雖然可以滿足人的交互需求，但仍有不便之處，未來或直接通過腦電波實(shí)現(xiàn)溝通。但我們不得不重視人工智能給人類帶來的挑戰(zhàn)，如傳統(tǒng)職業(yè)的消失、思想觀念的改變、機(jī)器人倫理等問題。總之，人工智能會(huì)給我們創(chuàng)造出更加絢麗多彩的美麗新世界，但是我們?nèi)砸杓夹g(shù)進(jìn)步帶來的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

■3.2 人工智能在中國(guó)的未來

作為世界上最大的發(fā)展中國(guó)家，隨著人工智能的迅速發(fā)展，以及對(duì)人類生產(chǎn)生活的巨大影響，人工智能已經(jīng)成為國(guó)際社會(huì)的焦點(diǎn)，我國(guó)在2017年部署了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，其發(fā)展方向主要為構(gòu)建開放協(xié)同的人工智能科技創(chuàng)新體系、培育高端高效的智能經(jīng)濟(jì)、建設(shè)安全便捷的智能社會(huì)等六個(gè)方面。這項(xiàng)規(guī)劃高瞻遠(yuǎn)矚而具體可行，指導(dǎo)著中國(guó)企業(yè)向人工智能的未來奮進(jìn)。AI時(shí)代是中國(guó)打破歐美技術(shù)壟斷、在科技領(lǐng)域彎道超車的最好時(shí)機(jī)，是中國(guó)求發(fā)展、求富強(qiáng)的難得歷史機(jī)遇。

4 總結(jié)

人工智能技術(shù)經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展、積累和沉淀，終于在21世界迎來了爆發(fā)，機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語言處理、專家系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)等人工智能研究領(lǐng)域已經(jīng)從理論研究逐漸走向了實(shí)際應(yīng)用，給人類生活帶來了極大的方便。人工智能在交通、金融、醫(yī)療等場(chǎng)景下的應(yīng)用，標(biāo)志著人們即將進(jìn)入AI時(shí)代，但技術(shù)的不成熟給無人駕駛、智能客服、專家診斷系統(tǒng)等應(yīng)用場(chǎng)景帶來了很多新的問題。在AI時(shí)代，我們除了要看到技術(shù)帶來的方便，還要警惕技術(shù)在社會(huì)、倫理等方面存在的風(fēng)險(xiǎn)，我們要控制好AI這把雙刃劍，進(jìn)而抓住中國(guó)科技發(fā)展的重大歷史機(jī)遇。