淺談人工智能在現(xiàn)實(shí)生活的應(yīng)用

白宗昊

摘 要 當(dāng)今社會(huì)，人工智能快速興起并發(fā)展，越來越多的人才和資金投入其中，人工智能也不負(fù)眾望，展現(xiàn)它非凡的潛力，在醫(yī)學(xué)、教育、娛樂等領(lǐng)域有著各種各樣的運(yùn)用，給人類的生活帶來了許多便利。另外，新興的人工智能存在其優(yōu)勢(shì)與不足，發(fā)展中風(fēng)險(xiǎn)與機(jī)遇并存，故對(duì)其發(fā)展與應(yīng)用進(jìn)行詳盡的分析，發(fā)現(xiàn)總結(jié)現(xiàn)有問題，對(duì)未來發(fā)展提出建議，以便更高效地開展研究工作。

關(guān)鍵詞 人工智能；研究現(xiàn)狀；核心技術(shù)；發(fā)展應(yīng)用

中圖分類號(hào) TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2019）229-0138-03

1 人工智能簡述

人工智能（Artificial？Intelligence）一詞，是在1956年Dartmouth學(xué)院夏季研討會(huì)中誕生的。人工智能是綜合性的多學(xué)科交叉的通用性技術(shù)，通過結(jié)合相關(guān)學(xué)科如計(jì)算機(jī)科學(xué)、語言學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)和哲學(xué)等，主要使機(jī)器能夠擁有像人類一樣的思維思考能力，從而勝任一些人類才能完成的復(fù)雜任務(wù)[ 1 ]。目前這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語言分析相關(guān)領(lǐng)域有一定程度的成就并且發(fā)展迅速，盡管離主要目標(biāo)還需要更多的研究，但如今這門技術(shù)在生活中有著廣泛的應(yīng)用，并仍有著巨大的潛力與發(fā)展空間。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

對(duì)于人工智能我國研究起步較晚，但發(fā)展很快，不過在核心領(lǐng)域上，我國的研究還是有些差距，比如人工智能重要的機(jī)器學(xué)習(xí)算法。國外已經(jīng)在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方面有著很深的研究，近年來Google團(tuán)隊(duì)在人工智能算法領(lǐng)域走在科技前沿，他們將先進(jìn)的人工智能技術(shù)與醫(yī)療相結(jié)合，從而在很大程度上提高了當(dāng)今的醫(yī)療水平。然而我國的人工智能研究在全球內(nèi)缺乏競爭力，特別是關(guān)于人工智能的核心技術(shù)芯片的研發(fā)，國內(nèi)離國際前沿水平還有一定的差距。近年來陳天石帶領(lǐng)的寒武紀(jì)團(tuán)隊(duì)開發(fā)出首款可商用的深度學(xué)習(xí)處理器寒武紀(jì)1A，它模擬了人腦的運(yùn)算方式，之后連續(xù)發(fā)布的新一代AI芯片和全新的智能處理器產(chǎn)品，代表著中國在人工智能開始自主研發(fā)并有所突破了。

3 人工智能的核心技術(shù)

3.1 人機(jī)交互

人機(jī)交互作為一項(xiàng)不可或缺的外圍技術(shù)，也是將不同領(lǐng)域的科技互相結(jié)合的綜合學(xué)科。除了傳統(tǒng)人機(jī)交互中的基本交互與圖形交互，在人工智能中人機(jī)交互技術(shù)還有語音交互、情感交互、體感交互和腦機(jī)交互這4種與其密切聯(lián)系的典型交互？手段。

3.1.1 語音交互

語言作為信息交流最為便捷的方式，在人工智能中也十分自然的具有很多的優(yōu)勢(shì)，雖然語言很復(fù)雜很多樣，但畢竟它屬于人類交流手段最快最直觀的手段，在信息轉(zhuǎn)換方面比其他交互方式更好實(shí)現(xiàn)一些，也更為高效。它結(jié)合了語言學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域的知識(shí)，通過語音采集與識(shí)別、語義理解和語音合成，完成語音再到數(shù)字信號(hào)到文本信息或者聲音信息的一系列轉(zhuǎn)換。這方面國外有Google翻譯，國內(nèi)有百度、訊飛都在語音識(shí)別領(lǐng)域有著比較成熟的技術(shù)。在大數(shù)據(jù)時(shí)代中作為未來發(fā)展的制高點(diǎn)，語音交互一直有著良好的應(yīng)用前景與發(fā)展？前景。

3.1.2 情感交互

情感作為人類交流過程中的高級(jí)信息，一直都是人類能彼此親近的重要部分，這種高級(jí)信息能夠引起人們的回憶和相同的情愫，使人們感同身受。而傳統(tǒng)的人機(jī)交互并不能交流處理這種信息，所以在人工智能中，情感交互指的是機(jī)器能與人類更自然更親近地互動(dòng)的一種狀態(tài)，這項(xiàng)技術(shù)是人工智能開發(fā)領(lǐng)域的熱門方向。不過在情感信息的各種獲取方式與處理方式上還有許多難題，例如在微表情和特征點(diǎn)的識(shí)別上頗有難度，還有對(duì)于相關(guān)動(dòng)作與語句理解的差異使得這項(xiàng)技術(shù)更有挑戰(zhàn)性，人們?cè)诨ハ嗬斫馍隙歼€有很大的難度，人工智能在這條路上也有很長的路？要走。

3.1.3 體感交互

隨著科技的便捷化，人機(jī)交互也有相應(yīng)趨勢(shì)，隨之便產(chǎn)生了體感交互。體感交互簡化了復(fù)雜的交互設(shè)備與控制系統(tǒng)，直接通過肢體動(dòng)作與交互設(shè)備和四周環(huán)境進(jìn)行交互。它通過捕捉動(dòng)作和識(shí)別手勢(shì)表情，使人們從繁瑣復(fù)雜的交互設(shè)備中解脫出來，使人機(jī)交互更加的自然親近。在游戲娛樂方面，各大游戲展上都有相關(guān)技術(shù)開發(fā)的游戲體驗(yàn)，比如新版的“切水果”，通過感知人體手臂的動(dòng)作來模擬刀的揮動(dòng)，從而達(dá)到切開水果的效果，用戶體驗(yàn)十分不錯(cuò)，成功實(shí)現(xiàn)了更加自然的交互體驗(yàn)；在醫(yī)學(xué)方面，它在輔助治療與康復(fù)治療有很大的擴(kuò)展領(lǐng)域，比如對(duì)于假想情景的相關(guān)模擬為康復(fù)治療提供更方便的幫助。

3.1.4 腦機(jī)交互

腦機(jī)交互，也可稱為腦機(jī)接口，可謂是實(shí)現(xiàn)了科幻小說中的情景，它不用通過外圍神經(jīng)和肌肉，只需要大腦就能直接與外界進(jìn)行信息交流。通過腦波信號(hào)解碼，腦電信號(hào)的采集實(shí)現(xiàn)對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的檢測(cè)，并將其轉(zhuǎn)化為人工的輸出指令，達(dá)到替代、修復(fù)、增強(qiáng)、補(bǔ)充或者改善中樞神經(jīng)信號(hào)的正常輸出的效果。這項(xiàng)技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用最為直接，神經(jīng)源性肌肉萎縮患者可以在康復(fù)治療時(shí)通過增強(qiáng)神經(jīng)信號(hào)達(dá)到更好的效果。殘疾人士可以通過腦機(jī)交互實(shí)現(xiàn)外骨骼的自主操控，如果這項(xiàng)技術(shù)成熟，他們也能夠像正常人一樣生活。

3.2 計(jì)算機(jī)視覺

計(jì)算機(jī)模仿人類視覺系統(tǒng)，像人類一樣從外界提取、分析、處理并理解圖像及圖像序列的相關(guān)科學(xué)叫做計(jì)算機(jī)視覺。這種能力在自動(dòng)駕駛、機(jī)器人和智能醫(yī)療等領(lǐng)域運(yùn)用廣泛。隨著深度學(xué)習(xí)的逐漸深入，這項(xiàng)技術(shù)和特征處理及算法處理相輔相成，逐漸形成了現(xiàn)在的人工智能算法技術(shù)。根據(jù)處理問題的不同，計(jì)算機(jī)視覺主要在圖像理解、三維視覺和動(dòng)態(tài)視覺這些方面的研究運(yùn)用廣泛。

3.2.1 圖像理解

圖像理解是計(jì)算機(jī)視覺的基礎(chǔ)，通過處理信息的抽象程度分為3個(gè)層次：淺層理解，對(duì)特征點(diǎn)和紋理元素的提取與收集；中層理解，對(duì)物體邊界區(qū)域的劃分；深層理解，提取高層的語義信息，檢測(cè)識(shí)別圖像文字信息，比如許多搜索引擎中的智能識(shí)圖功能就屬于深層理解的運(yùn)用，而支付寶網(wǎng)絡(luò)支付也在開發(fā)刷臉支付的相關(guān)技術(shù)，手機(jī)的安全解鎖等智能識(shí)別都是圖像理解的？運(yùn)用。

3.2.2 三維視覺

三維視覺是研究三維模型信息的重建和理解三維模型信息的相關(guān)技術(shù)。三維信息理解從淺層到高層實(shí)現(xiàn)了低維信息到立體信息的處理，而這種技術(shù)廣泛運(yùn)用于機(jī)器人、無人駕駛、虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中[3-4]。

3.2.3 動(dòng)態(tài)視覺

動(dòng)態(tài)視覺模擬人處理時(shí)序圖像的特點(diǎn)，分析視頻和時(shí)序圖像。例如一些視頻網(wǎng)站的自動(dòng)審核器，對(duì)視頻圖像有基本的處理能力，工作原理是尋找圖像元素并對(duì)應(yīng)，還有對(duì)語音圖像的理解，而動(dòng)態(tài)審核主要運(yùn)用于視頻分析和人機(jī)交互中。

3.3 專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)如今是人工智能最經(jīng)典并且最有成果的研究領(lǐng)域，它是一種具有特定領(lǐng)域大量相關(guān)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)。專家系統(tǒng)的大致結(jié)構(gòu)由數(shù)據(jù)庫、規(guī)則庫和推理機(jī)構(gòu)成，數(shù)據(jù)庫可以作為網(wǎng)絡(luò)知識(shí)庫的節(jié)點(diǎn)，而規(guī)則庫就是將這些節(jié)點(diǎn)聯(lián)系起來的線，即關(guān)系，通過推理機(jī)進(jìn)行決策執(zhí)行并優(yōu)異地解決問題，解決可能產(chǎn)生的沖突集。而數(shù)據(jù)庫和規(guī)則庫都能自動(dòng)實(shí)時(shí)更新，使專家系統(tǒng)不斷進(jìn)步并糾正以往的錯(cuò)誤和彌補(bǔ)過去的不足，具體邏輯結(jié)構(gòu)如圖1？所示。

專家系統(tǒng)正如其名在某些領(lǐng)域可以達(dá)到專家級(jí)別的水平，并幫助人類專家的工作與研究，現(xiàn)如今專家系統(tǒng)在礦物勘查、化學(xué)分析、規(guī)劃和醫(yī)學(xué)診斷方面借助機(jī)器不會(huì)遺忘、不會(huì)執(zhí)行出錯(cuò)的特點(diǎn)和人類合作得越來越好。

4 人工智能的應(yīng)用

4.1 人工智能在自動(dòng)駕駛方面的應(yīng)用

人工智能與現(xiàn)代科技逐漸融合的時(shí)代，我國在人工智能上起步較晚的劣勢(shì)下仍舊在2005年研制出了世界首輛城市無人駕駛車，這款汽車能夠在無人駕駛的情況下安全行駛50萬km，而相關(guān)專利已經(jīng)突破22？000項(xiàng)。

無人駕駛主要通過外載設(shè)備如攝像頭、雷達(dá)傳感器和激光測(cè)距儀來把握外界狀況，然后根據(jù)人工智能分析選擇相對(duì)應(yīng)的對(duì)策。而英國的優(yōu)爾特拉通過控制中心實(shí)時(shí)操控保證既定路線與車輛實(shí)況，其他幾個(gè)國家的無人駕駛汽車都能通過手機(jī)控制路線的選擇[4]。

無人駕駛雖然給人們的出行帶來了方便，但是人工智能的決斷也上不能到達(dá)人類的水平?，F(xiàn)如今人工智能的決策都是以駕駛員自身安全為第一，道德倫理上的判斷和人類有很大的不同，所以現(xiàn)在都在用半自動(dòng)駕駛，將一部分交給人類自己，另一部分交給人工智能實(shí)施調(diào)控，這種形式更加和諧更有發(fā)展空間，預(yù)計(jì)將在2020年實(shí)現(xiàn)。

4.2 人工智能在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用

谷歌大腦團(tuán)隊(duì)在美國癌癥研究年度會(huì)議（AACR）上提出來了一個(gè)AR顯微鏡的原型。這套AR顯微鏡適配性高，可以直接加裝在各大一線醫(yī)院現(xiàn)有的顯微鏡上，這項(xiàng)研究大大降低了升級(jí)設(shè)備的研究成本，只要購買足以驅(qū)動(dòng)人工智能算法的AR設(shè)備，就可以升級(jí)醫(yī)院的癌癥檢測(cè)技術(shù)。AR顯微鏡可以完成細(xì)胞計(jì)數(shù)、細(xì)胞分類等任務(wù)，雖然現(xiàn)在只能做到乳腺癌的診斷，但這個(gè)對(duì)病理學(xué)家的診斷有很大的幫助，可以直接畫圈指出問題并做？標(biāo)記。

除了人體相關(guān)模型，還有場(chǎng)景的虛擬模擬，最開始被應(yīng)用于恐高癥、飛行恐怖、幽閉恐懼等心理疾病的治療中。后來的運(yùn)用逐漸更加廣泛，提供心理患者一套系統(tǒng)的模擬訓(xùn)練，人工智能處理相關(guān)信息并及時(shí)做出上傳可以改善訓(xùn)練的不同側(cè)重點(diǎn)，因此相關(guān)技術(shù)如VR和AR逐漸得到了醫(yī)學(xué)家的？重視。

4.3 人工智能在機(jī)器識(shí)別方面的應(yīng)用

NLU（自然語言分析）系統(tǒng)是機(jī)器識(shí)別的重要技術(shù)，這是一種對(duì)語言、圖像等進(jìn)行具體識(shí)別的技術(shù)，主要的運(yùn)用是語音輸入和擬人交流，語音輸入和機(jī)器翻譯結(jié)合?，F(xiàn)如今微信上已經(jīng)有了實(shí)時(shí)翻譯，可能在未來我們能夠?qū)崿F(xiàn)萬能翻譯器，打破語言的障礙。擬人交流在現(xiàn)實(shí)生活中的運(yùn)用也很廣泛，例如網(wǎng)絡(luò)客服的智能交流，大大減輕了人工服務(wù)的重?fù)?dān)，還有網(wǎng)絡(luò)圖像審核如果運(yùn)用了人工智能也能大大減少人類的工作量。

安全識(shí)別方面應(yīng)用了人工智能將更加人性化，通過虹膜識(shí)別的銀行安全系統(tǒng)，還有設(shè)備登錄驗(yàn)證的多方核實(shí)，使人們的網(wǎng)絡(luò)安全有了進(jìn)一步保障，這方面的技術(shù)在安保公司中有一套更加精細(xì)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)，對(duì)需要相關(guān)服務(wù)的人有很大的？幫助。

5 結(jié)論

業(yè)界內(nèi)外有許多人士對(duì)人工智能的發(fā)展抱有憂患，不過這項(xiàng)新興的技術(shù)對(duì)于人類來說是一項(xiàng)突破性的變革，僅誕生百年不到，有很多專家對(duì)其未來的發(fā)展有著期待與擔(dān)憂，馬克思曾說過：矛盾存在一切事物中，并且貫穿事物發(fā)展過程的始終。新事物的發(fā)展不是一帆風(fēng)順的，一般是波浪式前進(jìn)的。所以在科技進(jìn)步的大道上，人類得辯證地看待人工智能的發(fā)展。

諾獎(jiǎng)得主Thomas？J.Sargent說過：人工智能其實(shí)就是統(tǒng)計(jì)學(xué)，只不過用了一個(gè)很華麗的辭藻。讓我們回到人工智能一詞誕生的1956年Dartmouth夏季研討會(huì)，對(duì)于這一概念還有許多其他備選名字，包括自動(dòng)機(jī)研究、復(fù)雜信息處理、機(jī)械智能與控制論等，從這些備選詞語看來，在那個(gè)時(shí)候“人工智能”就是上述羅列出來的詞匯所表達(dá)的事物。而最終選擇“人工智能”一詞更像是對(duì)未來“充滿無限前景并寄予無限期待”的美好比喻。無論人工智能的本質(zhì)是如何，人類對(duì)其在未來中的美好寄望是不會(huì)改變的，希望人工智能能夠更好地應(yīng)用在人們的現(xiàn)實(shí)生活中。

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