淺析數學對計算機人工智能發展的重要性

李彥佑

摘要：在計算機技術日益發展完善的當今時代，人工智能作為后起之秀，以肉眼可見的速度在短短五十年內風靡了全球并引領了世界的發展，從圖靈測試開始，人工智能進入大家的視野，數學理論則作為計算機人工智能發展的基石，為計算機人工智能的發展提供了堅實的理論基礎，但現如今計算機人工智能仍有數學方面的瓶頸亟待突破，本文將以“2018世界人工智能大會在上海開幕”為例，從計算機人工智能發展觀點、數學在計算機人工智能發展中的應用、數學對計算機人工智能發展的重要性三個方面分析數學與計算機人工智能發展緊密關系。

關鍵詞：2018世界人工智能大會；數學；人工智能發展；重要性

中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）09-0211-02

1 2018世界人工智能大會中的計算機人工智能發展觀點

1.1 人工智能的發展正朝向大社交時代

“人工智能的發展正朝向大社交時代”這一觀點由騰訊公司首席執行官馬化騰提出。現如今，科技貫穿了我們的生活，我們日常的衣、食、住、行、用無一不存在著科技的身影，人工智能作為領先科技中的佼佼者，逐漸的進入了大眾的視野，進入了我們日常的生活。在現如今這個網絡時代人工智能作為社交平臺，既便捷了人與人之間的溝通交流，更搭建了人與物共同交流的平臺，人工智能正在人與人，人與物之中提供服務的紐帶。以微信為例，微信月活躍用戶已經突破十億大關，那么人與網絡的接點就在10億數量級，10億數量級的人機交互的關鍵就在于人工智能對于信息的處理，因此，人工智能的發展正朝向著人機交互的大社交時代發展。

1.2 人工智能讓生活更健康

“人工智能讓生活更健康”這一觀點由阿里集團創始人馬云提出。就現如今人工智能發展形勢來看，人工智能滲入到日常說的方方面面指日可待，當人工智能技術代替了簡單的生產力，改變了生產關系的輸入與輸出之時，是否會導致整個社會生產無法有序進行，或者換個說法，人與人工智能的關系在整個生產過程中是什么樣的，這個問題是計算機人工智能發展過程中注定會面臨的問題，那么如何平衡在社會生產和生活過程中計算機人工智能和人的關系就顯得至關重要。因此人工智能的發展將成為人們生活更健康的前提條件[1]。

2 數學在計算機人工智能發展過程中的應用

2.1 數學在計算機人工智能編程方面的應用

隨著計算機人工智能技術的飛速發展，計算機人工智能編程就變得愈發重要，計算機人工智能主要依賴于機器學習，機器學習的關鍵就在于程序的編寫，機器學習與認知同人類的學習與認知相類似，都是先通過觀察，發現相同特征，進而得到“知識”，但計算機人工智能在獲取知識的同時，會存在著一定的偏差，就像初生嬰兒那樣，但初生嬰兒能夠學習并漸漸地適應環境，應付各種復雜情況，這對程序的編寫而言無疑是一種挑戰。

計算機人工智能編程語言主要基于數學邏輯，那么數學能力就成為了計算機人工智能編程的基礎。數學對于程序員而言是與計算機對話的特殊語言，數學邏輯能將復雜的問題轉換成簡單的程序語言，從而將整個人工智能計算體系完整的組合在一起，可以說程序員的數學能力決定著計算機人工智能的解決問題能力，程序員的數學能力較差時，計算機人工智能程序的編寫往往是脫離實際，與解決問題相背離；而相反，程序員的數學能力較強時，計算機人工智能程序的編寫往往是致力于解決最終實際問題，所以數學是人工智能發展的關鍵，也可以說是數學規范了人工智能的發展，那么如何將數學更為廣泛地應用于計算機人工智能的發展是接下來計人工智能面臨的最嚴峻的問題[2]。

2.2 數學在計算機人工智能編碼方面的應用

數學是計算機人工智能發展的基礎與源動力，尤其體現在計算機人工智能編碼方面，計算機編碼是人工智能發展的前提，只有計算機編碼準確無誤，信息才能有效順暢地在人工智能程序之間進行傳遞，也就是說編碼相當于是計算機的一種語言，計算機編碼大部分是由二進制實現，二進制就是最為淺顯的數學原理，二進制從古至今都是數學上被廣泛應用的一種數制，從我國古代“九連環”的逢二進一，到現如今計算機編碼的逢二進一，都是應用了數學法則“二進制”，因此，可以說數學在計算機方面的應用，促進了人工智能更好更快的發展。

2.3 數學在計算機人工智能圖形學方面的應用

計算機人工智能在圖形學方面也和數學知識有著緊密的聯系，無論是人工智能的模型制作，還是智能圖形識別技術，究其根本都是數學知識的應用，比如VR應用中的模型都是通過成千上萬個面片進行極致渲染組成，宏觀上看是一個細節極為豐富精良的模型，微觀上看實則是一個一個微小的由三點連成的面片所組成，而這每個微小的面片也正是通過數學計算匯聚成了一個完整的整體。蘋果系統推出的新功能——測距儀，也是與數學有這莫大的聯系，其原理是通過計算機人工智能對平面圖形進行識別，從而和系統預設圖形進行數學方面的比對，最后輸出距離參數，數學在計算機人工智能圖形學方面的應用可謂是愈發方便了我們的日常生活。

3 數學對計算機人工智能發展的重要性

“宇宙之大、粒子之微、火箭之速、化工之巧、地球之變、生物之謎、日用之繁，無不應用數學。”這是華羅庚先生對數學的看法，這也正如現在發展勢如破竹的人工智能，人工智能在數學的基礎上更加方便了人們的生活，數學在人工智能方面也有著更為廣泛的應用空間。

3.1 數學是計算機人工智能發展的源動力

抽象的數學定理應用于計算機解決實際問題的事件當中，就發展成為了人工智能。數學中的經典學科，諸如高等數學、線性代數、數理統計、微積分等等為計算機人工智能的發展添磚加瓦，成為了計算機人工智能發展的源動力。甚至于著名的數學難題“四色問題”也最終被計算機所證明。“四色問題”一直以來被譽為世界近代三大數學難題之一，其內容為“平面內不可出現交叉而沒有公共點的兩條直線”，但是自從計算機被發明出來以后，計算水平不斷提高，加之當時的“人工智能”人機交互的愈發成熟，“四色問題”猜想的證明愈發變的輕松了起來，證明“四色問題”所應用到的人機交互正是人工智能的雛形，可見數學在早期人工智能發展的道路上就肩負起了重要的責任。

現如今，計算機人工智能依托各類數學理論在制定各種標準和積累數據資料方面已經發展的趨于成熟，比如著名的谷歌圍棋機器人——AlphaGo，其通過以數學算法為基礎的深度學習，在2016年以總分4比1戰勝世界圍棋冠軍李世石，在2017年連續60局無一例外的戰勝來自中國、日本、韓國的各大圍棋高手，同年3比0大比分戰勝世界排名第一的圍棋高手柯潔，AlphaGo在圍棋方面的天賦離不開數學基礎算法，不斷的深度學習圍棋高深的技法讓AlphaGo擁有了超強的圍棋技藝，從落子到評估棋局，數學算法擔當起例最重要的職責，其實數學算法給予了計算機人工智能多個選擇，通過深度學習，計算機人工智能選擇最優方案，這就是AlphaGo得以戰勝人類的原理，人腦也可以在小范圍內將所有可能情況一一列舉，但畢竟人腦不是機器，人工智能算法可以在極短時間將所有可能情況一一列舉，范圍遠遠超過人腦，并且不費吹灰之力，計算機人工智能操控的AlphaGo通過簡單的校對、選擇、執行就可以將圍棋的隨機性元素降到最低，多次的訓練與算法的調整重組讓其“大腦網絡”發展趨于成熟，從而進一步懂得了如何進行思考，如何做出選擇。因此計算機人工智能在數據積累和標準化判斷方面，足以領先人腦。

但是計算機人工智能在認知和預測方面還略為稚嫩，就例如2016年3月微軟首先推出的計算機人工智能“聊天機器人”Tay，在這款人工智能聊天機器人推出初期，其深受人民追捧，人們在好奇心驅使下開始不斷的通過語言對Tay進行“教學”，這其中就不乏有一些別有用心之人開始向Tay傳遞種族歧視，性別歧視等過激言論，這也導致Tay沒過多久在推特賬號上已經臟話連篇，涉及敏感話題。于是這款尚未成熟的產品，在上架24小時后終被下架，這也表明了計算機人工智能在認知和預測方面還尚有缺陷，需要通過更強大的數學算法為其攻克這一難題[3]。

3.2 數學的發展推動了計算機人工智能的發展

人工智能在短短的50年左右時間就幾乎滲透到人們生活的方方面面，數學與計算科學的功勞不容小覷，隨著各種抽象數學的應用領域愈發廣泛，越來越多全新的數學算法被創造出來，以支持計算機人工智能技術的發展。2018世界人工智能大會在上海開幕，主題之一就是應用算法創新來促進計算機人工智能產業的升級，緊隨其后的便是阿里巴巴以計算機人工智能為主題召開的“云棲大會”，人工智能被一次又一次的推向了技術巔峰。兩次會議無一例外都提到了算法的創新，可見算法的創新對現如今計算機人工智能的發展而言無疑是一個挑戰，而這個挑戰的基礎就建立在數學的發展之上。

由于數學的應用領域在不斷的實踐拓寬，因此計算機人工智能的發展必將更上一層臺階，創新算法引領的計算機人工智能崛起將再次掀起計算機技術的創新熱潮，這無論是對數學的發展而言，還是對計算機人工智能技術的發展而言，都將是一個長遠共贏的結果。

4 結語

人工智能發展得如火如荼，人們生活的各個方面都注入了人工智能的新鮮血液，極大地方便了人民的生活，使人們的生活與工作都變得既高效又便捷。縱觀全球，各個國家間的人工智能產業推進也在有條不紊地進行，值得一提的是以大疆無人機為首的一批中國新型計算機人工智能產業的崛起，穩固了中國在世界人工智能技術發展中的地位，世界各國紛紛在中國建立人工智能研究所，意在合作與發展，例如：亞馬遜宣布在上海建立全球首個人工智能研究院，引用全球人才資源，以中國用戶為主要研究對象，微軟也將在上海成立微軟亞洲研究院上海分院，這意味著中國是人工智能發展較為領先的國家，但是縱使我國人工智能趨于領先水平，但是數學的發展與創新仍是我國計算機人工智能領域需要克服一大難關，著力于發展抽象數學理論在人工智能技術中的應用才是我國發展計算機人工智能的重中之重。

參考文獻

[1]王泓森.以“云計算”為例淺析數學運算能力對于人工智能的影響與作用[J].中國戰略新興產業，2017，（12）：58-60.

[2]許亮.基于大數據的“互聯網+數學模型”對人工智能的影響[J].電視技術，2018，42（07）：82-95.

[3]趙月瑩.從數學思維角度淺析傳統數學運算在未來計算機科學與技術領域中人工智能方面的應用[J].中國戰略新興產業，2018，（04）：3-4.