簡析人工智能的發(fā)展與應(yīng)用

陳彥淇

摘 要 隨著計(jì)算機(jī)學(xué)科等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，人工智能越來越多地參與到社會(huì)生產(chǎn)生活中，并展示出其在更寬廣領(lǐng)域應(yīng)用的潛力。新興的人工智能存在其優(yōu)勢與不足，發(fā)展中風(fēng)險(xiǎn)與機(jī)遇并存，故對其發(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；核心技術(shù)；人機(jī)交互

中圖分類號 TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2019）229-0162-02

環(huán)顧世界，人工智能科技在歐美國家及日本發(fā)展迅速、應(yīng)用廣泛，中國在《中國智造2025》方針的指導(dǎo)下，也在加速人工智能方面的研究，從而使其與民生、國防、政治等方面結(jié)合，增強(qiáng)我國的綜合國力。

然而作為新興學(xué)科人工智能并非完美無缺，在許多方面仍存在較多困難未被攻克，在已經(jīng)得到應(yīng)用的領(lǐng)域仍有許多缺陷待完善，故對于人工智能現(xiàn)階段的發(fā)展應(yīng)用的分析十分必要。分析人工智能現(xiàn)階段的發(fā)展與應(yīng)用，對于正確認(rèn)識現(xiàn)存問題并在未來將其改善與規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)大有裨益，有助于進(jìn)一步提高這一學(xué)科的研究效率。

1 人工智能概述

人工智能英文縮寫AI（Artficial？ Intelligence），最早由美國達(dá)特茅斯學(xué)會(huì)提出，是一門以計(jì)算機(jī)科學(xué)為基礎(chǔ)，綜合控制論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)、心理學(xué)等的新興科學(xué)。它的研究對象非常廣泛，諸如機(jī)器人、圖像識別、語音識別、機(jī)器學(xué)習(xí)等都包含在內(nèi)。但其最終目的都是希望計(jì)算機(jī)能夠擁有如同人腦的思維方式，思考并解決問題、做出行動(dòng)，以成為人類智慧的擴(kuò)展延伸，推動(dòng)人類社會(huì)的？發(fā)展。

人工智能概念由1956年提出至今不到100年，這項(xiàng)技術(shù)卻已興起并正在飛速發(fā)展，可見其對于人類生產(chǎn)生活作用之重大。人工智能在未來有許多可能，擁有無限的潛力等待挖掘。

2 人工智能核心理論

2.1 機(jī)器學(xué)習(xí)

機(jī)器學(xué)習(xí)研究如何使計(jì)算機(jī)模擬人類思維獲取新的知識技能，對已有知識重新組織架構(gòu)來不斷完善自身和優(yōu)化性能，最終實(shí)現(xiàn)類似人類的學(xué)習(xí)行為。它涉及領(lǐng)域廣泛，包括系統(tǒng)辨識、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、腦科學(xué)等，是一門復(fù)雜的邊緣學(xué)科。這項(xiàng)技術(shù)是人工智能的核心，是使計(jì)算機(jī)智能化的理論基礎(chǔ)，它利用觀測數(shù)據(jù)尋找普遍規(guī)律，在規(guī)律基礎(chǔ)上預(yù)測未來數(shù)據(jù)或無法觀測的數(shù)據(jù)。

根據(jù)學(xué)習(xí)方法，機(jī)器學(xué)習(xí)可以分為傳統(tǒng)學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)兩種。

傳統(tǒng)學(xué)習(xí)以觀測樣本為基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)無法應(yīng)用原理分析方法得到的規(guī)律，從而對未來數(shù)據(jù)行為或趨勢進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測。傳統(tǒng)學(xué)習(xí)的相關(guān)算法包括有邏輯回歸、隱馬爾可夫方法、K近鄰方法、決策樹方法等。傳統(tǒng)學(xué)習(xí)在解決有限樣本時(shí)提供某種特定框架，學(xué)習(xí)模型的可解釋性和學(xué)習(xí)結(jié)果的有效性之間取得了平衡。傳統(tǒng)學(xué)習(xí)在自然語言處理、信息檢索等方面具有廣泛？應(yīng)用。

深度學(xué)習(xí)建立在深層結(jié)構(gòu)模型之上，典型算法包括有深度置信網(wǎng)絡(luò)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等等。深度學(xué)習(xí)所包含的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)超過三層，其實(shí)質(zhì)是一種將特征表示和學(xué)習(xí)合而為一的學(xué)習(xí)方式。深度學(xué)習(xí)在解釋例如圖像、聲音、文本等數(shù)據(jù)具有突出？作用。

2.2 人機(jī)交互

作為人工智能至關(guān)重要的外圍領(lǐng)域，人機(jī)交互研究人到計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)到人這兩部分的信息交換。人機(jī)交互的開發(fā)研究不單融合計(jì)算機(jī)學(xué)科中的多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，還涉及有社會(huì)學(xué)等人文方面學(xué)科。傳統(tǒng)的人際交互主要依靠例如鍵盤、鼠標(biāo)、位置跟蹤器等輸入設(shè)備和打印機(jī)繪圖儀等輸出設(shè)備實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)之間的信息交換。除此之外，人機(jī)交互還包括語音交互、情感交互、體感交互和腦機(jī)交互等。

語音交互主要對語音識別、語音合成和人在語音通道下的交互機(jī)理、行為方式等進(jìn)行研究，通過采集、識別、理解、合成這4個(gè)過程實(shí)現(xiàn)人與機(jī)的信息交換。因其以自然語言為交互媒介，故相較于其他交互方式更快捷自然、高效直接，是人機(jī)交互根本性變革之所在，具有十分廣闊的研究開發(fā)價(jià)值。語音交互現(xiàn)階段較為成熟的應(yīng)用在國際上有如微軟的小冰，蘋果的SIRI，在國內(nèi)有如小米的小愛同學(xué)、華為的小E等。

情感交互克服傳統(tǒng)人機(jī)交互無法理解人類心緒、適應(yīng)人類情感表達(dá)的弊端，能夠在交互過程中使計(jì)算機(jī)智能化地觀測理解并模擬人的情感，從而更人性化地實(shí)現(xiàn)交互，勾起人們內(nèi)心情愫。但由于在信息獲取、處理表達(dá)等方面存在許多技術(shù)障礙這項(xiàng)技術(shù)仍處于起步階段，亟待研究發(fā)展。若能克服這些方面的困難，情感交互將具有不亞于語音交互的巨大價(jià)值，在社會(huì)甚至政治方面都有巨大？作用。

體感交互是直接通過數(shù)字設(shè)備裝置進(jìn)行肢體與環(huán)境互動(dòng)的交互，不需要復(fù)雜的控制系統(tǒng)。小型化、便攜化、人性化等是體感交互具有的優(yōu)勢，故在如游戲娛樂等平常生活中有較為突出的？應(yīng)用。

腦機(jī)交互不同于任何需要外圍神經(jīng)或肌肉操作的交互方式，能夠直接實(shí)現(xiàn)大腦同外界設(shè)備的信息傳遞。腦機(jī)交互對于發(fā)現(xiàn)治療神經(jīng)疾病、改善病人生活質(zhì)量具有重大意義。

2.3 計(jì)算機(jī)視覺

計(jì)算機(jī)視覺主要研究由計(jì)算機(jī)模仿人類視覺，獲得類似人類的提取、處理、理解、分析圖像的能力。它在人工智能其他延伸如自動(dòng)駕駛、智能醫(yī)療等方面都具有基礎(chǔ)性的意義。計(jì)算機(jī)視覺根據(jù)解決問題的不同可以分成計(jì)算機(jī)成像學(xué)、圖像理解、三維視覺等方面。

2.3.1 計(jì)算機(jī)成像學(xué)

計(jì)算機(jī)成像學(xué)主要研究人眼結(jié)構(gòu)、相機(jī)成像原理及其應(yīng)用。計(jì)算機(jī)成像學(xué)的應(yīng)用方向分為可見光相機(jī)和不可見光相機(jī)兩部分。計(jì)算機(jī)成像學(xué)推動(dòng)前者在硬件設(shè)備、軟件算法上的完善，使現(xiàn)代相機(jī)在縮小體積的基礎(chǔ)上具有更強(qiáng)大的功能，現(xiàn)階段市場上雙攝像頭手機(jī)的出現(xiàn)、廠家之間攝影算法的競爭都是在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的；后者更多應(yīng)用于軍事國防方面，極大地促進(jìn)了軍事裝備的發(fā)展？進(jìn)步。

2.3.2 圖像理解

類似人類通過視覺系統(tǒng)理解外部世界，圖像理解通過計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)行解讀。計(jì)算機(jī)需要理解的信息分為3個(gè)層次，包括淺層理解中的圖像邊緣、圖像特征點(diǎn)等；中層理解中的物體邊界、區(qū)域與平面等；高層理解中的語義信息、情景表達(dá)等。現(xiàn)階段該技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)行理解并用一段話簡述圖像？內(nèi)容。

2.3.3 三維視覺

三維視覺是研究如何通過視覺系統(tǒng)獲取并理解三維信息的科學(xué)，三維視覺技術(shù)廣泛應(yīng)用于無人駕駛、虛擬現(xiàn)實(shí)智慧工廠等方面。

3 人工智能的應(yīng)用

3.1 人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用

人工智能由于還存在缺陷，其在醫(yī)療領(lǐng)域主要起到輔助和媒介作用，如虛擬醫(yī)療助理、文獻(xiàn)分析、診斷結(jié)果預(yù)測、遠(yuǎn)程醫(yī)療等。虛擬醫(yī)療助理利用語言處理、語音交互等技術(shù)，將患者的癥狀與標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)學(xué)知識庫比對，從而為患者本人或者診斷醫(yī)師提供信息輔助，縮減了診斷的時(shí)間，提高診斷的效率。而遠(yuǎn)程醫(yī)療則利用計(jì)算機(jī)視覺生物特征識別等技術(shù)為醫(yī)患提供遠(yuǎn)程交流診斷的平臺(tái)，為大眾提供便利，促進(jìn)了醫(yī)療資源的合理分配。如何縮短輔助診療時(shí)的誤差，提高遠(yuǎn)程治療的及時(shí)性，這樣的問題仍需人工智能進(jìn)一步的？發(fā)展。

3.2 人工智能在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用

人工智能在航空航天領(lǐng)域具有極為廣泛的應(yīng)用，主要在于系統(tǒng)故障的診斷、空間站電力系統(tǒng)的管理、飛行員的智能訓(xùn)練和飛行計(jì)劃的智能規(guī)劃。人工智能在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用極大地簡化了人工在飛行器及飛行規(guī)劃時(shí)的繁雜過程，減少了人為錯(cuò)誤的發(fā)生，并通過對航空器發(fā)射的提前預(yù)演大大降低了實(shí)際操作中的風(fēng)險(xiǎn)。但是歷史上由于飛行器智能系統(tǒng)發(fā)生故障導(dǎo)致的重大安全事故不在少數(shù)，故在于安全性方面對人工智能需要進(jìn)一步？完善。

3.3 人工智能在無人自動(dòng)駕駛汽車方面的應(yīng)用

無人駕駛汽車綜合人工智能、視覺計(jì)算、智能控制等多項(xiàng)技術(shù)，通過車內(nèi)智能駕駛系統(tǒng)自動(dòng)規(guī)劃行駛路線，感知道路環(huán)境并做出反應(yīng)，控制車輛到達(dá)預(yù)定目標(biāo)。

無人駕駛汽車大致分為兩個(gè)種類，一種是智能計(jì)算機(jī)全權(quán)接管車輛操控，司機(jī)無需任何操作的無人汽車；另外一種是將智能計(jì)算機(jī)與人工相結(jié)合，以機(jī)器輔助人工或者人工輔助機(jī)器為操控方式的無人汽車。國內(nèi)外知名科技公司大都已把無人駕駛汽車作為重要項(xiàng)目開發(fā)，其應(yīng)用價(jià)值可見一斑。但近期常有無人汽車試駕時(shí)因設(shè)計(jì)缺陷等問題造成交通事故，故對于無人汽車的安全問題需要十分？重視。

4 人工智能的未來展望

人工智能技術(shù)不斷發(fā)展，一些問題缺陷看似不可逾越，奇思幻想看似不可實(shí)現(xiàn)，但隨著研究進(jìn)一步深入，技術(shù)趨于成熟，這些問題與設(shè)想都可以得到解決和實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)階段人工智能研究還未成熟，開發(fā)費(fèi)用高昂，只在航空航天、軍事國防等方面得到規(guī)模性應(yīng)用，普通大眾還未能真正切身體會(huì)人工智能的妙用。當(dāng)人工智能成本逐漸降低，城市智能管理、智能醫(yī)療系統(tǒng)、智能購物支付系統(tǒng)都可以大規(guī)模地與大眾生活接軌，方便人們的？生活。

現(xiàn)階段已有人工智能學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)思維的嘗試，若人工智能進(jìn)一步發(fā)展真正擁有人的思維模式時(shí)，甚至可以應(yīng)用于文字創(chuàng)作與哲學(xué)思考方面。由于人工智能“人工創(chuàng)造”的獨(dú)特身份，它在思考方面也許擁有與人類不一樣的視角，對于人類社會(huì)及世界有不同于常人的理解，這對于人類自身理解世界本質(zhì)將會(huì)具有突破性的？作用。

5 結(jié)論

人工智能作為一門新興的科技，正遭受巨大爭議。一方面，它因?yàn)閷?shí)用范圍之廣，應(yīng)用效果之優(yōu)秀被寄予推動(dòng)社會(huì)變革式發(fā)展的期望，另一方面，它導(dǎo)致的失業(yè)和再就業(yè)現(xiàn)象引起人們的焦慮。但新事物的發(fā)展總是波浪式前進(jìn)曲折上升的，人工智能的應(yīng)用利大于弊，它在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用大大促進(jìn)了社會(huì)資源的合理配置，引領(lǐng)人類加速進(jìn)入綠色環(huán)保高效的時(shí)代。故在我國人工智能基礎(chǔ)較弱，發(fā)展較晚的現(xiàn)狀下，更需要資金技術(shù)教育資源的投入，培養(yǎng)相關(guān)高層次？人才。

然而對于人工智能的憂慮不無道理，人工智能在給社會(huì)帶來便利的同時(shí)也埋下了一定的隱患和風(fēng)險(xiǎn)。人工智能帶來的就業(yè)危機(jī)需要國家和社會(huì)的共同努力，引導(dǎo)教育、職位供給進(jìn)行合理調(diào)整；在于社會(huì)倫理方面，立法機(jī)關(guān)也需要與時(shí)俱進(jìn)，及時(shí)制定相應(yīng)的法律政策以防患？未然。

參考文獻(xiàn)

[1]李怡萌，人工智能技術(shù)的未來發(fā)展趨勢[J].電子技術(shù)與軟件程，2017，06（11）：257.

[2]鄒湘軍，孫健，何漢武.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的演變發(fā)展和展望[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2004，16（9）：1905-1909.

[3]徐茂云，盧兆桐，劉世君.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)展[J].實(shí)用醫(yī)藥雜志，2007，24（11）：1379-1380.

[4]田國強(qiáng).人工智能技術(shù)在無人駕駛汽車領(lǐng)域的應(yīng)用研究[J].江蘇科技信息，2017（14）：56-57.