淺談人工智能技術(shù)

張顥嚴(yán)

（重慶市第七中學(xué)，重慶 400030）

1 人工智能研究方向及發(fā)展歷程

人工智能（Artificial Intelligence）是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，它是研究人類智能并予以模擬應(yīng)用的技術(shù)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是將機(jī)器智能化，賦予它人的思維能力。構(gòu)建具有一定智能化的人工系統(tǒng)，使計(jì)算機(jī)來(lái)模擬并指引其完成人的某些思維過(guò)程和智能行為（如學(xué)習(xí)、推理、思考、規(guī)劃等），使計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)更高層次的應(yīng)用。在我們生活的21世紀(jì)，隨著生活網(wǎng)絡(luò)化、工業(yè)自動(dòng)化等的發(fā)展和普及，計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能不再只屬于實(shí)驗(yàn)室中一小群科研人員，而是在生活中扮演著越來(lái)越重要的作用。目前人工智能作為一種前沿學(xué)科在整個(gè)計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域受到了極大的關(guān)注。一是因?yàn)樵诋?dāng)今科學(xué)技術(shù)的支持下，世界有能力去發(fā)展人工智能，二是因?yàn)闀r(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，上個(gè)世紀(jì)的計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)不能滿足人們的需求，計(jì)算機(jī)不僅要提供更加尖端的技術(shù)，也要提供更為人性化的服務(wù)，這樣才能滿足人們不斷增長(zhǎng)的需求，所以QQ群機(jī)器人，蘋果Siri等等人性化的服務(wù)發(fā)展地越來(lái)越快。

1956年約翰·麥卡錫提出“人工智能 ”一詞，緊接著是第一次人工智能浪潮，在這期間，計(jì)算機(jī)在使用“推理和搜索” 特定問(wèn)題方面取的得了較大進(jìn)展。但是它對(duì)于復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題卻束手無(wú)策，人工智能開(kāi)始進(jìn)入嚴(yán)冬時(shí)期。20 世紀(jì)80年代，人工智能研究再次被人們利用，并應(yīng)用在工廠的生產(chǎn)車間等現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域。第二次人工智能浪潮依靠的是 “知識(shí)”的支撐，1964年一個(gè)人機(jī)對(duì)話的系統(tǒng)（ELIZA）被開(kāi)發(fā)出來(lái)，使計(jì)算機(jī)與人可以通過(guò)文本進(jìn)行交流。知識(shí)導(dǎo)入的確使計(jì)算機(jī)變得更聰明了，也具有了一定實(shí)用性，但是知識(shí)描述的復(fù)雜和困難卻超出了當(dāng)初的預(yù)想。這樣大概從1995年左右開(kāi)始，人工智能研究又被雪藏。

直到近些年，計(jì)算機(jī)技術(shù)和智能制造技術(shù)獲得了長(zhǎng)足發(fā)展，人工智能才隨之開(kāi)始顯現(xiàn)它真正的活力，傳統(tǒng)的人工智能停留在自動(dòng)化的智能上，而現(xiàn)如今的人工智能則趨向于思維的智能化上，人們希望通過(guò)模擬人大腦的工作原理，使機(jī)器擁有分析、判斷、想象等高級(jí)思維能力。

2 人工智能技術(shù)的典型應(yīng)用

2.1 阿爾法狗

阿爾法狗是2016年谷歌公司研制的智能化機(jī)器人，它在近兩年來(lái)?yè)魯×嗽S多圍棋高手，向人們展示了人工智能的強(qiáng)大能力，引起了人們對(duì)人工智能技術(shù)的重視。通過(guò)阿爾法狗我們可以觀察到人工智能可以快速分析棋局信息，迅速做出反應(yīng)，而且基于其強(qiáng)大的信息處理能力，它可以從容地應(yīng)對(duì)棋局的變換。一直以來(lái)，人們普遍認(rèn)為圍棋過(guò)于其復(fù)雜，是計(jì)算機(jī)無(wú)法觸及的，但很顯然目前它已經(jīng)在該領(lǐng)域大放光彩。阿爾法狗主要的工作原理是深度學(xué)習(xí)。它的系統(tǒng)主要包含以下幾點(diǎn)，一是根據(jù)當(dāng)前局面進(jìn)行預(yù)測(cè)并決定下一步走法的決策系統(tǒng)，二是通過(guò)概率運(yùn)算分析走法的價(jià)值系統(tǒng)，最后是高速度下子的快速走子系統(tǒng)。阿爾法狗向我們展示了人工智能的可能性，盡管目前它還不具有真正類似于人的智能，但是從其前景上看，它完全可能實(shí)現(xiàn)真正的智能化。

2.2 無(wú)人駕駛技術(shù)

無(wú)人駕駛是近些年來(lái)很熱門的技術(shù)，它讓人從駕駛中解放出來(lái)，實(shí)現(xiàn)交通出行的智能化，將汽車完全發(fā)展為服務(wù)設(shè)備。專家預(yù)測(cè)，未來(lái)的智能交通都會(huì)是無(wú)人化的。無(wú)人駕駛技術(shù)主要通過(guò)傳感器檢測(cè)和感知外界環(huán)境，根據(jù)所獲得的信息做出合適的動(dòng)作來(lái)控制汽車，以實(shí)現(xiàn)無(wú)人化的駕駛。它主要用到的技術(shù)有自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、導(dǎo)航等。

2.3 應(yīng)用前景

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展，人們迫切需要人工智能技術(shù)來(lái)解放人的大腦，人們對(duì)智能化的生活越來(lái)越渴望，從智能穿戴、智能家居到無(wú)人化工廠等，越來(lái)越多的智能化產(chǎn)品成為人們對(duì)未來(lái)生活方式的一種寄托。總體來(lái)說(shuō)，人工智能技術(shù)的應(yīng)用前景十分明朗，它會(huì)涵蓋工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、教育等許多行業(yè)，它將會(huì)像互聯(lián)網(wǎng)一樣成為我們生活中必不可少的技術(shù)。

3 人工智能關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)上述兩個(gè)典型例子，我們初步認(rèn)知了人工智能所包含的技術(shù)，對(duì)于阿爾法狗的工作原理、無(wú)人駕駛的細(xì)節(jié)實(shí)現(xiàn)等有了基本認(rèn)知，下面我們將根據(jù)上述典型應(yīng)用來(lái)介紹人工智能技術(shù)的主要技術(shù)。

3.1 機(jī)器學(xué)習(xí)

機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能技術(shù)的基礎(chǔ)，人擁有智能的基礎(chǔ)是學(xué)習(xí)能力，它為抽象思維提供了知識(shí)儲(chǔ)備和操作的材料。機(jī)器學(xué)習(xí)，顧名思義就是使機(jī)器掌握學(xué)習(xí)的能力，這樣它就可以進(jìn)行知識(shí)的自主增長(zhǎng)，再憑借計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的分析處理能力，機(jī)器就具備了智能思維的前提條件，在此基礎(chǔ)上我們?cè)龠M(jìn)行計(jì)算機(jī)整合判斷能力的研究。在這個(gè)過(guò)程中涉及到兩點(diǎn)內(nèi)容，一是如何機(jī)械地增長(zhǎng)知識(shí)，即只學(xué)習(xí)；二是如何進(jìn)行知識(shí)的重組和應(yīng)用。關(guān)于機(jī)械式學(xué)習(xí)，我們目前有兩種方法，一是監(jiān)督學(xué)習(xí)，即計(jì)算機(jī)在人的幫助下進(jìn)行學(xué)習(xí)，更確切地說(shuō)它是一種模仿學(xué)習(xí)，就像我們教育小孩子一樣，通過(guò)一定的示范幫助機(jī)器建立起這樣的過(guò)程，然后再使其模仿這種過(guò)程，并且將其儲(chǔ)存起來(lái)。這種學(xué)習(xí)方式不是真正的智能學(xué)習(xí)，但是它比較容易實(shí)現(xiàn)，因此目前我們所使用的大都是這種學(xué)習(xí)方法。另一種是無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)，即是機(jī)器自主地進(jìn)行學(xué)習(xí)和增長(zhǎng)知識(shí)，它就像我們成人自學(xué)一樣，不需要任何外界力量的幫助，所需的只是學(xué)習(xí)的材料，這種方式是與人一致的高級(jí)學(xué)習(xí)方式，也是智能化的方式，目前我們對(duì)此的研究還沒(méi)有取得實(shí)質(zhì)性的突破，但未來(lái)它將會(huì)是主要的機(jī)器學(xué)習(xí)方式。

3.2 數(shù)據(jù)挖掘

數(shù)據(jù)挖掘是人工智能中另一項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù)，隨著互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，人們生活中產(chǎn)生的信息越來(lái)越多，越來(lái)越混亂繁雜，人們迫切需要一定的手段來(lái)區(qū)分有用信息和無(wú)用信息，并且將其進(jìn)行歸類，以滿足不同的使用需求。數(shù)據(jù)挖掘就是為解決這個(gè)問(wèn)題而出現(xiàn)的。數(shù)據(jù)挖掘，從名字上我們很容易看出它的目的是為了挖掘數(shù)據(jù)，其實(shí)是從龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)中挖掘有用的信息，在這個(gè)過(guò)程中，我們通常會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取、處理、變化、挖掘、模式評(píng)估、知識(shí)表示等步驟。

首先我們要進(jìn)行數(shù)據(jù)的獲取，這種獲取方式可能是通過(guò)基礎(chǔ)的傳感器，也可能是直接來(lái)源于監(jiān)控器設(shè)備等；在數(shù)據(jù)獲得以后，我們將其聚集在計(jì)算機(jī)中，對(duì)其進(jìn)行集中的分析和處理，這個(gè)過(guò)程需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)約，以確保信息處理緊湊方便，而且它仍然保持了信息近乎源數(shù)據(jù)的完整性，不影響最終的結(jié)果。在進(jìn)一步數(shù)據(jù)處理之前，我們應(yīng)該清理剔除不完整、不一致的數(shù)據(jù)。確保即將處理的數(shù)據(jù)自身不含有錯(cuò)誤的信息，之后將其變化為數(shù)據(jù)挖掘的形式，準(zhǔn)備數(shù)據(jù)挖掘的實(shí)施。通常需要使用相關(guān)分析工具，利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法、推理決策等從龐大的數(shù)據(jù)量中尋找到有用的信息。完成以后，我們需要對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確性的驗(yàn)證，一般這個(gè)過(guò)程需要行業(yè)專家來(lái)實(shí)施，最后將得到的有效數(shù)據(jù)用合適的表示方法展現(xiàn)給用戶，即實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)挖掘。

3.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及專家系統(tǒng)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是人工智能技術(shù)目前應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)，它來(lái)源于人們對(duì)大腦生物神經(jīng)的探究，人們希望模仿人大腦的生物結(jié)構(gòu)建立智能化的模型。目前這種生物式的模仿還沒(méi)有成熟，但是人們可以利用其原理建立復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，并研究相關(guān)過(guò)程的穩(wěn)定性等特性，從而進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息處理。專家系統(tǒng)是較為低級(jí)化的智能技術(shù)，它主要是將已發(fā)生的過(guò)程集合起來(lái)，建立龐大的知識(shí)庫(kù)，利用計(jì)算機(jī)的分析判斷能力做出最優(yōu)規(guī)劃，這其中會(huì)應(yīng)用到現(xiàn)代專家的意見(jiàn)，因此代表了目前人類所能做出決策的最高水平。

4 人工智能隱患及前景

4.1 失業(yè)問(wèn)題

人工智能技術(shù)在帶來(lái)好處的同時(shí)，也含有一些隱患問(wèn)題，首當(dāng)其沖的是失業(yè)問(wèn)題，一旦人工智能技術(shù)發(fā)展到與人的智能相近時(shí)，人的許多工作將會(huì)被它所替代，例如工業(yè)、建筑、翻譯，秘書(shū)，家政，醫(yī)療護(hù)理。到時(shí)候我們應(yīng)該做出何種調(diào)整以適應(yīng)這種格局還是未知數(shù)，而人是社會(huì)性動(dòng)物，必須依靠某些活動(dòng)去滿足這種社會(huì)天性，由這種失業(yè)問(wèn)題引發(fā)的社會(huì)關(guān)系問(wèn)題也應(yīng)該引起我們重視。

4.2 人類安全

隨著人工智能不斷發(fā)展，人工智能征服人類也不是不可能的事情。原因很簡(jiǎn)單，因?yàn)槿?智能+生命。在《人工智能狂潮—機(jī)器人會(huì)超越人類嗎?》中松尾豐認(rèn)為人工智能可能會(huì)征服人類，智能化機(jī)器人可能會(huì)脫離人的控制，將思維獨(dú)立于自己的個(gè)體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)像人一樣的意識(shí)，進(jìn)而對(duì)人類產(chǎn)生威脅。安全問(wèn)題是我們考慮的首要問(wèn)題，如何能有效地控制人工智能是相當(dāng)重要的，而這個(gè)控制相對(duì)較為困難，因?yàn)橐蛊涓悄埽蛣?shì)必會(huì)放松某些控制，我們需要在這個(gè)矛盾中做出最優(yōu)規(guī)劃。

4.3 人工智能技術(shù)前景

人工智能是當(dāng)今最為熱門的技術(shù)，它或許會(huì)顛覆我們現(xiàn)有的生活方式，甚至?xí)淖冋麄€(gè)世界。盡管目前來(lái)說(shuō)，它還處于一個(gè)研究期，但是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，人工智能越來(lái)越顯現(xiàn)出它的優(yōu)勢(shì)，可以說(shuō)未來(lái)的生活會(huì)是智能化的，無(wú)論是衣食住行還是工農(nóng)生產(chǎn)，都會(huì)實(shí)現(xiàn)無(wú)人模式的智能化。我們必須準(zhǔn)備好迎接智能化的時(shí)代。