淺析人工智能應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

◆涂 航 陳 歡

淺析人工智能應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

◆涂 航 陳 歡

（海軍參謀部 北京 100841）

人工智能技術(shù)是新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重要驅(qū)動(dòng)力量。隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展和大規(guī)模商業(yè)化推廣應(yīng)用，人工智能與人們的生活建立了密切關(guān)系。本文論述了人工智能技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，分析了人工智能的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用方向，并對(duì)影響人工智能發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了闡述。

人工智能；深度學(xué)習(xí)；腦科學(xué)

0 引言

習(xí)近平總書記指出人工智能是引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略性技術(shù)，具有溢出帶動(dòng)性很強(qiáng)的“頭雁”效應(yīng)。在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、超級(jí)計(jì)算、傳感網(wǎng)、腦科學(xué)等一系列新興技術(shù)的驅(qū)動(dòng)下，人工智能正在加速發(fā)展并將對(duì)未來(lái)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、國(guó)際政治等多方面產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響。世界主要工業(yè)強(qiáng)國(guó)紛紛將人工智能上升為國(guó)家戰(zhàn)略，美國(guó)發(fā)布了《為人工智能的未來(lái)做好準(zhǔn)備》和《國(guó)家人工智能研究與發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃》兩戰(zhàn)略性文件，美國(guó)在人工智能關(guān)鍵技術(shù)的研究上領(lǐng)先世界，尤其注重人工智能基礎(chǔ)技術(shù)的研發(fā)和在軍事領(lǐng)域方面的應(yīng)用。日本在超能機(jī)器人方面獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。德國(guó)將人工智能納入到“工業(yè)4.0”框架中，運(yùn)用人工智能技術(shù)將進(jìn)一步提高德國(guó)制造業(yè)的智能化水平，英國(guó)、法國(guó)等國(guó)也非常重視人工智能技術(shù)的研發(fā)和人工智能人才的培養(yǎng)。我國(guó)也制定了人工智能強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略，已將人工智能寫入政府工作報(bào)告，發(fā)布了《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016—2020 年)》、《“互聯(lián)網(wǎng)+”人工智能三年行動(dòng)實(shí)施方案》和《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》等一系列人工智能發(fā)展規(guī)劃。加快發(fā)展新一代人工智能是事關(guān)我國(guó)能否抓住新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革機(jī)遇的戰(zhàn)略問(wèn)題,是推動(dòng)我國(guó)科技跨越發(fā)展、產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)、生產(chǎn)力整體躍升的重要戰(zhàn)略資源。

1 人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域研究

人工智能是研究如何使用計(jì)算機(jī)模擬人的某些思維過(guò)程和智能行為的學(xué)科，是現(xiàn)代計(jì)算學(xué)科的分支，被公認(rèn)為二十一世紀(jì)三大尖端技術(shù)（基因工程、納米技術(shù)、人工智能）之一。人工智能是研究人類智能活動(dòng)的規(guī)律，構(gòu)造具有一定智能的人工系統(tǒng)，研究如何應(yīng)用計(jì)算機(jī)的軟硬件來(lái)模擬人類某些智能行為的基本理論、方法和技術(shù)。它是包括廣泛的科學(xué)，由不同的領(lǐng)域組成，如自然語(yǔ)言處理、計(jì)算機(jī)智能識(shí)別與感知、智能機(jī)器人、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)和專家系統(tǒng)等。

1.1 自然語(yǔ)言處理

自然語(yǔ)言處理是人工智能的一個(gè)重要研究和應(yīng)用領(lǐng)域，研究?jī)?nèi)容和目的就是讓人與機(jī)器能夠運(yùn)用自然語(yǔ)言進(jìn)行交流和有效的互動(dòng)，具體應(yīng)用表現(xiàn)在自然語(yǔ)言識(shí)別與語(yǔ)義理解。人工智能語(yǔ)言信息處理技術(shù)有多種表現(xiàn)形式，主要有語(yǔ)言學(xué)、語(yǔ)言工程和數(shù)據(jù)處理等，較為典型且實(shí)用應(yīng)用的領(lǐng)域有機(jī)器同聲傳譯、客服服務(wù)和機(jī)器人聊天等。目前，自然語(yǔ)言識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展已經(jīng)處于較為成熟階段，我國(guó)在智能語(yǔ)言處理技術(shù)方面處于國(guó)際領(lǐng)先水平，如科大訊飛和百度研發(fā)的智能語(yǔ)言處理系統(tǒng)的自然語(yǔ)言識(shí)別準(zhǔn)確率高達(dá)97%。但是在人類尚未明了大腦是如何進(jìn)行語(yǔ)言的模糊識(shí)別和邏輯判斷的情況下，計(jì)算機(jī)自然語(yǔ)言處理要想達(dá)到理想的“信、達(dá)、雅”程度還很有難度。

1.2 計(jì)算機(jī)智能感知與識(shí)別

計(jì)算機(jī)智能感知與識(shí)別指通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬人類的視覺(jué)系統(tǒng)，讓該系統(tǒng)具有識(shí)別物體、確定物體位置以及感知物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的功能，從而代替人類的感觀器官。通常情況下人工智能在識(shí)別與感知領(lǐng)域的應(yīng)用被分為三個(gè)步驟，即檢測(cè)目標(biāo)、識(shí)別目標(biāo)和識(shí)別行為[1]。得益于用深度學(xué)習(xí)技術(shù)，現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)智能識(shí)別與感知的應(yīng)用典型系統(tǒng)如視網(wǎng)膜識(shí)別系統(tǒng)、虹膜識(shí)別、人臉識(shí)別系統(tǒng)、掌紋識(shí)別和指紋識(shí)別系統(tǒng)等已應(yīng)用得的較為廣泛。盡管如此，由于物體種類的復(fù)雜性和多樣性，計(jì)算機(jī)智能感知與識(shí)別在實(shí)物場(chǎng)景識(shí)別方面并沒(méi)有取得較為成熟的技術(shù)研究,雖然通過(guò)計(jì)算機(jī)智能感知與識(shí)別能夠?qū)崿F(xiàn)物體特征和外貌的感知與識(shí)別，但精準(zhǔn)度一直不高[2]。未來(lái)，計(jì)算機(jī)智能感知與識(shí)別可以從腦科學(xué)和神經(jīng)科學(xué)上尋找新技術(shù)解決方法，挖掘新的類人感知和認(rèn)知機(jī)理。

1.3 智能機(jī)器人領(lǐng)域

智能機(jī)器人是擁有屬于自己的 “大腦”，基于人類一定程度的控制及自身“大腦”的作用下具有自我控制的機(jī)器人。智能機(jī)器人至少應(yīng)該具備感覺(jué)、運(yùn)動(dòng)和思考三大功能要素。感覺(jué)要素主要用于認(rèn)知周圍環(huán)境的狀態(tài)，如能感知視覺(jué)、接近、距離等的非接觸型傳感器和能感知力、壓覺(jué)、觸覺(jué)等的接觸型傳感器，這相當(dāng)于人的眼、鼻、耳等五官；運(yùn)動(dòng)要素主要對(duì)外界做出反應(yīng)性行為，智能機(jī)要器人有一個(gè)無(wú)軌道型的移動(dòng)機(jī)構(gòu)適應(yīng)不同的地理環(huán)境，借助輪子、履帶、支腳、吸盤、氣墊等移動(dòng)設(shè)備完成相應(yīng)的動(dòng)作；思考要素依據(jù)感覺(jué)要素采集的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并思考應(yīng)該采取什么樣的響應(yīng)。思考要素是區(qū)別傳統(tǒng)的機(jī)器人的關(guān)鍵，是人類賦予智能機(jī)器人最主要的功能要素，一般包括分析判斷、邏輯處理、語(yǔ)義理解等方面的智力行為，這些智力行為實(shí)質(zhì)是計(jì)算機(jī)處理信息的過(guò)程。智能機(jī)器人的研究從上世紀(jì)60年代就已經(jīng)開(kāi)始了。目前，基于感知控制第二代智能機(jī)器人達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的水平，基于知識(shí)控制的第三代智能機(jī)器人技術(shù)也取得較大的進(jìn)步。隨著人工智能的應(yīng)用深入各行各業(yè)，智能機(jī)器人將會(huì)在軍事、制造業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)等行業(yè)有重要應(yīng)用。

2 人工智能的發(fā)展趨勢(shì)

2.1 基于深度學(xué)習(xí)的人工智能的認(rèn)知能力將取得突破性進(jìn)展

人工智能革命的核心驅(qū)動(dòng)力來(lái)自深度學(xué)習(xí),“深度學(xué)習(xí)”+“大數(shù)據(jù)”已成為人工智能發(fā)展的主要特征。[3]全球知名IT研究與顧問(wèn)咨詢公司Gartner在報(bào)告中將“認(rèn)知專家顧問(wèn)”列為未來(lái)2至5年采用的主流新興技術(shù)，這主要依賴機(jī)器深度學(xué)習(xí)能力的提升和大數(shù)據(jù)的積累。近幾年人工智能技術(shù)之所以能夠獲得快速發(fā)展，主要源于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、芯片以及大數(shù)據(jù)三元素的融合,其中神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)是對(duì)人類大腦的模擬，是機(jī)器深度學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，對(duì)某一領(lǐng)域的深度學(xué)習(xí)將使得人工智能逼近人類專家顧問(wèn)的水平，并在未來(lái)進(jìn)一步取代人類專家顧問(wèn)。當(dāng)然，這個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程也伴隨大數(shù)據(jù)的獲取和積累。對(duì)于智能革命而言，深度學(xué)習(xí)就是其核心，通過(guò)深度學(xué)習(xí)讓智能革命改變我們這個(gè)時(shí)代。目前人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展正處于爆發(fā)期，在大數(shù)據(jù)技術(shù)支持下助推了的以深層卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（ Deep CNN） 為代表的感知智能技術(shù)的極大發(fā)展，標(biāo)志著機(jī)械機(jī)器在垂直細(xì)分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了接近于人類水平的認(rèn)識(shí)能力突破，而這一突破將會(huì)成為認(rèn)知智能發(fā)展的趨勢(shì)。

2.2 人腦科學(xué)的研究進(jìn)展將助推人工智能向更高層次發(fā)展

中國(guó)人工智能項(xiàng)目首席科學(xué)家，科大訊飛執(zhí)行總裁胡郁表示，人工智能分為運(yùn)算智能、感知智能和認(rèn)知智能層次，其中運(yùn)算智能已達(dá)到了較高的階段，而認(rèn)知智能還處于一個(gè)起步階段，而且目前世界任何一個(gè)國(guó)家都尚未完成認(rèn)知智能方面關(guān)鍵技術(shù)的研究，僅僅只有虛擬生物神經(jīng)元運(yùn)行的數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)模型。歐盟在2013年宣布投資10億歐元科研經(jīng)費(fèi)啟動(dòng)“人腦工程”研究，并將其列為歐盟未來(lái)新興技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)項(xiàng)目。美國(guó)奧巴馬政府也公布了雄心勃勃的人腦科學(xué)研究計(jì)劃，未來(lái)投入數(shù)十億美元展開(kāi)腦科學(xué)技術(shù)研究。隨后，日本、中國(guó)也迅速加入“腦科學(xué)研究”行列。人腦科學(xué)研究是以研究腦認(rèn)知的神經(jīng)原理為主體；以研發(fā)人腦重大疾病診治的新技術(shù)手段和以人工智能應(yīng)用為導(dǎo)向的類腦科學(xué)為兩翼。腦科學(xué)的研究不僅可以幫助人類醫(yī)治大腦方面疾病，還可以建造模仿腦功能的新機(jī)器助推人工智能的新進(jìn)展?！鞍柗ā眹鍛?zhàn)勝李世石為什么舉世關(guān)注？因?yàn)椤鞍柗ā辈⒉痪邆淙四X智能，僅僅是一個(gè)單任務(wù)的運(yùn)算程序，與人腦的思維能力可謂天壤之別，假如真正模擬人腦潛力后果將不可想象。人工智能的目標(biāo)并不是復(fù)制人類大腦，而在于研究大腦的結(jié)構(gòu)、功能及運(yùn)行機(jī)理，模擬人腦的思維方式、過(guò)程以及決策方法。目前，中國(guó)科學(xué)家已經(jīng)在解碼大腦皮層預(yù)測(cè)性運(yùn)動(dòng)控制的基礎(chǔ)研究方面取得進(jìn)展，通過(guò)對(duì)獲取的大腦如何預(yù)測(cè)和規(guī)劃運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)元活動(dòng)大數(shù)據(jù)集的深度建模分析，從了解大腦如何工作到描述大腦如何工作，最終實(shí)現(xiàn)模擬大腦如何工作[4]。可以預(yù)期的是，腦科學(xué)的新發(fā)現(xiàn)新進(jìn)展將會(huì)使人工智能的發(fā)展獲得新的“助推器”。

2.3 人工智能技術(shù)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用將改變?nèi)祟惿罘绞胶褪澜缃?jīng)濟(jì)生態(tài)

未來(lái)學(xué)家凱文.凱利對(duì)人工智能的發(fā)展充滿期待并做出一系列大膽預(yù)言。他認(rèn)為人工智能將對(duì)世界帶來(lái)顛覆性的變化，一切都將變得智能化。專注于信息技術(shù)研究和分析的Gartner公司認(rèn)為未來(lái)10年，人工智能將變得無(wú)處不在。目前，華為、蘋果、三星等移動(dòng)通信公司已經(jīng)將人工智能技術(shù)應(yīng)有于智能手機(jī)，智能手機(jī)正在改變?nèi)藗兊慕换シ绞胶拖M(fèi)習(xí)慣。零售巨頭沃爾瑪、蘇寧將智能機(jī)器人用于接待和導(dǎo)購(gòu)，肯德基引入機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能點(diǎn)餐。軟件銀行集團(tuán)將情感機(jī)器人Pepper用于業(yè)務(wù)服務(wù)，商業(yè)領(lǐng)域智能機(jī)器的快速應(yīng)用促進(jìn)智能機(jī)器人研究的蓬勃發(fā)展,相信不久的將來(lái)人們將會(huì)像挑選智能手機(jī)一樣挑選機(jī)器人。

人工智能技術(shù)帶來(lái)的不僅人類生活的便利和生產(chǎn)生活效率的提高,也會(huì)影響勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)和改變?nèi)蚪?jīng)濟(jì)生態(tài)。機(jī)器人搶走低端人類勞動(dòng)者飯碗的事情已經(jīng)在全球上演，美國(guó)新興的機(jī)器人保安公司Knightscope目前已和16個(gè)國(guó)家簽約使用其公司生產(chǎn)的K5監(jiān)控機(jī)器人， K5機(jī)器人將主要用于商場(chǎng)、停車場(chǎng)等公共場(chǎng)所，可以自動(dòng)巡邏并能夠識(shí)別人臉和車牌，K5機(jī)器人平均每小時(shí)的租金約為7美金。這意味著原本屬于人類保安的酬勞現(xiàn)在要被機(jī)器人搶走。未來(lái)2至5年人工智能導(dǎo)致的大規(guī)模失業(yè)將率先從勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)開(kāi)始，特別是制造業(yè)企業(yè)的商業(yè)模式也將隨之發(fā)生改變。還有物流行業(yè)，目前大多數(shù)企業(yè)都實(shí)現(xiàn)了無(wú)人倉(cāng)庫(kù)管理和機(jī)器人自動(dòng)分揀貨物，接下來(lái)無(wú)人配送車、無(wú)人機(jī)也很有可能取代一部分物流配送人員的工作。中國(guó)正處于從勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)向技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)過(guò)渡改革進(jìn)程中，不可避免地受到人工智能技術(shù)的沖擊。因此我們要有前瞻性的眼光,加強(qiáng)人工智能發(fā)展的潛在風(fēng)險(xiǎn)研判和防范， 有效控制人工智能技術(shù)應(yīng)用可能產(chǎn)生的負(fù)面影響。

3 結(jié)語(yǔ)

人工智能作為影響廣泛的顛覆性基礎(chǔ)技術(shù)，對(duì)人類生活和未來(lái)行業(yè)的發(fā)展都將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。要深入研究和掌握新一代人工智能技術(shù)特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)，加強(qiáng)人工智能關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)布局，積極促進(jìn)其同社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的深度融合，讓人工智能為我國(guó)建立現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)體系、推進(jìn)社會(huì)治理、保障和改善民生等方面發(fā)揮積極作用。

[1]于濤.淺淡人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域與其未來(lái)發(fā)展展望[J].科學(xué)創(chuàng)新與應(yīng)用，2017.

[2]喬宏儀.人工智能發(fā)展趨勢(shì)及其應(yīng)用領(lǐng)域研究[J].創(chuàng)新應(yīng)用，2018.

[3]江飛濤.發(fā)展人工智能應(yīng)作為國(guó)家戰(zhàn)略[J] .經(jīng)濟(jì)參考報(bào)，2018.

[4]科學(xué)工作者之家. 人工作智能的助推器.腦科學(xué),2017.https://baijiahao.baidu.com/s?id=1585190134965249500&wfr=spider&for=pc.