淺析人工智能應用及發展趨勢

◆涂 航 陳 歡

淺析人工智能應用及發展趨勢

◆涂 航 陳 歡

（海軍參謀部 北京 100841）

人工智能技術是新一輪科技革命和產業變革的重要驅動力量。隨著人工智能技術的快速發展和大規模商業化推廣應用，人工智能與人們的生活建立了密切關系。本文論述了人工智能技術的應用領域，分析了人工智能的未來發展趨勢和應用方向，并對影響人工智能發展的關鍵技術進行了闡述。

人工智能；深度學習；腦科學

0 引言

習近平總書記指出人工智能是引領新一輪科技革命和產業變革的戰略性技術，具有溢出帶動性很強的“頭雁”效應。在移動互聯網、大數據、超級計算、傳感網、腦科學等一系列新興技術的驅動下，人工智能正在加速發展并將對未來經濟、社會、國際政治等多方面產生重大而深遠的影響。世界主要工業強國紛紛將人工智能上升為國家戰略，美國發布了《為人工智能的未來做好準備》和《國家人工智能研究與發展戰略規劃》兩戰略性文件，美國在人工智能關鍵技術的研究上領先世界，尤其注重人工智能基礎技術的研發和在軍事領域方面的應用。日本在超能機器人方面獨領風騷。德國將人工智能納入到“工業4.0”框架中，運用人工智能技術將進一步提高德國制造業的智能化水平，英國、法國等國也非常重視人工智能技術的研發和人工智能人才的培養。我國也制定了人工智能強國戰略，已將人工智能寫入政府工作報告，發布了《機器人產業發展規劃(2016—2020 年)》、《“互聯網+”人工智能三年行動實施方案》和《新一代人工智能發展規劃》等一系列人工智能發展規劃。加快發展新一代人工智能是事關我國能否抓住新一輪科技革命和產業變革機遇的戰略問題,是推動我國科技跨越發展、產業優化升級、生產力整體躍升的重要戰略資源。

1 人工智能的應用領域研究

人工智能是研究如何使用計算機模擬人的某些思維過程和智能行為的學科，是現代計算學科的分支，被公認為二十一世紀三大尖端技術（基因工程、納米技術、人工智能）之一。人工智能是研究人類智能活動的規律，構造具有一定智能的人工系統，研究如何應用計算機的軟硬件來模擬人類某些智能行為的基本理論、方法和技術。它是包括廣泛的科學，由不同的領域組成，如自然語言處理、計算機智能識別與感知、智能機器人、自動程序設計和專家系統等。

1.1 自然語言處理

自然語言處理是人工智能的一個重要研究和應用領域，研究內容和目的就是讓人與機器能夠運用自然語言進行交流和有效的互動，具體應用表現在自然語言識別與語義理解。人工智能語言信息處理技術有多種表現形式，主要有語言學、語言工程和數據處理等，較為典型且實用應用的領域有機器同聲傳譯、客服服務和機器人聊天等。目前，自然語言識別技術的應用與發展已經處于較為成熟階段，我國在智能語言處理技術方面處于國際領先水平，如科大訊飛和百度研發的智能語言處理系統的自然語言識別準確率高達97%。但是在人類尚未明了大腦是如何進行語言的模糊識別和邏輯判斷的情況下，計算機自然語言處理要想達到理想的“信、達、雅”程度還很有難度。

1.2 計算機智能感知與識別

計算機智能感知與識別指通過計算機技術模擬人類的視覺系統，讓該系統具有識別物體、確定物體位置以及感知物體運動狀態的功能，從而代替人類的感觀器官。通常情況下人工智能在識別與感知領域的應用被分為三個步驟，即檢測目標、識別目標和識別行為[1]。得益于用深度學習技術，現有的計算機智能識別與感知的應用典型系統如視網膜識別系統、虹膜識別、人臉識別系統、掌紋識別和指紋識別系統等已應用得的較為廣泛。盡管如此，由于物體種類的復雜性和多樣性，計算機智能感知與識別在實物場景識別方面并沒有取得較為成熟的技術研究,雖然通過計算機智能感知與識別能夠實現物體特征和外貌的感知與識別，但精準度一直不高[2]。未來，計算機智能感知與識別可以從腦科學和神經科學上尋找新技術解決方法，挖掘新的類人感知和認知機理。

1.3 智能機器人領域

智能機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器人。智能機器人至少應該具備感覺、運動和思考三大功能要素。感覺要素主要用于認知周圍環境的狀態，如能感知視覺、接近、距離等的非接觸型傳感器和能感知力、壓覺、觸覺等的接觸型傳感器，這相當于人的眼、鼻、耳等五官；運動要素主要對外界做出反應性行為，智能機要器人有一個無軌道型的移動機構適應不同的地理環境，借助輪子、履帶、支腳、吸盤、氣墊等移動設備完成相應的動作；思考要素依據感覺要素采集的數據，對數據進行處理并思考應該采取什么樣的響應。思考要素是區別傳統的機器人的關鍵，是人類賦予智能機器人最主要的功能要素，一般包括分析判斷、邏輯處理、語義理解等方面的智力行為，這些智力行為實質是計算機處理信息的過程。智能機器人的研究從上世紀60年代就已經開始了。目前，基于感知控制第二代智能機器人達到實際應用的水平，基于知識控制的第三代智能機器人技術也取得較大的進步。隨著人工智能的應用深入各行各業，智能機器人將會在軍事、制造業、醫療、服務等行業有重要應用。

2 人工智能的發展趨勢

2.1 基于深度學習的人工智能的認知能力將取得突破性進展

人工智能革命的核心驅動力來自深度學習,“深度學習”+“大數據”已成為人工智能發展的主要特征。[3]全球知名IT研究與顧問咨詢公司Gartner在報告中將“認知專家顧問”列為未來2至5年采用的主流新興技術，這主要依賴機器深度學習能力的提升和大數據的積累。近幾年人工智能技術之所以能夠獲得快速發展，主要源于神經元網絡、芯片以及大數據三元素的融合,其中神經元網絡是對人類大腦的模擬，是機器深度學習的基礎，對某一領域的深度學習將使得人工智能逼近人類專家顧問的水平，并在未來進一步取代人類專家顧問。當然，這個學習過程也伴隨大數據的獲取和積累。對于智能革命而言，深度學習就是其核心，通過深度學習讓智能革命改變我們這個時代。目前人工智能產業的發展正處于爆發期，在大數據技術支持下助推了的以深層卷積神經網絡技術（ Deep CNN） 為代表的感知智能技術的極大發展，標志著機械機器在垂直細分領域實現了接近于人類水平的認識能力突破，而這一突破將會成為認知智能發展的趨勢。

2.2 人腦科學的研究進展將助推人工智能向更高層次發展

中國人工智能項目首席科學家，科大訊飛執行總裁胡郁表示，人工智能分為運算智能、感知智能和認知智能層次，其中運算智能已達到了較高的階段，而認知智能還處于一個起步階段，而且目前世界任何一個國家都尚未完成認知智能方面關鍵技術的研究，僅僅只有虛擬生物神經元運行的數學和計算機模型。歐盟在2013年宣布投資10億歐元科研經費啟動“人腦工程”研究，并將其列為歐盟未來新興技術發展的重點項目。美國奧巴馬政府也公布了雄心勃勃的人腦科學研究計劃，未來投入數十億美元展開腦科學技術研究。隨后，日本、中國也迅速加入“腦科學研究”行列。人腦科學研究是以研究腦認知的神經原理為主體；以研發人腦重大疾病診治的新技術手段和以人工智能應用為導向的類腦科學為兩翼。腦科學的研究不僅可以幫助人類醫治大腦方面疾病，還可以建造模仿腦功能的新機器助推人工智能的新進展。“阿爾法”圍棋戰勝李世石為什么舉世關注？因為“阿爾法”并不具備人腦智能，僅僅是一個單任務的運算程序，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。人工智能的目標并不是復制人類大腦，而在于研究大腦的結構、功能及運行機理，模擬人腦的思維方式、過程以及決策方法。目前，中國科學家已經在解碼大腦皮層預測性運動控制的基礎研究方面取得進展，通過對獲取的大腦如何預測和規劃運動的神經元活動大數據集的深度建模分析，從了解大腦如何工作到描述大腦如何工作，最終實現模擬大腦如何工作[4]。可以預期的是，腦科學的新發現新進展將會使人工智能的發展獲得新的“助推器”。

2.3 人工智能技術大規模商業化應用將改變人類生活方式和世界經濟生態

未來學家凱文.凱利對人工智能的發展充滿期待并做出一系列大膽預言。他認為人工智能將對世界帶來顛覆性的變化，一切都將變得智能化。專注于信息技術研究和分析的Gartner公司認為未來10年，人工智能將變得無處不在。目前，華為、蘋果、三星等移動通信公司已經將人工智能技術應有于智能手機，智能手機正在改變人們的交互方式和消費習慣。零售巨頭沃爾瑪、蘇寧將智能機器人用于接待和導購，肯德基引入機器人實現智能點餐。軟件銀行集團將情感機器人Pepper用于業務服務，商業領域智能機器的快速應用促進智能機器人研究的蓬勃發展,相信不久的將來人們將會像挑選智能手機一樣挑選機器人。

人工智能技術帶來的不僅人類生活的便利和生產生活效率的提高,也會影響勞動密集型產業和改變全球經濟生態。機器人搶走低端人類勞動者飯碗的事情已經在全球上演，美國新興的機器人保安公司Knightscope目前已和16個國家簽約使用其公司生產的K5監控機器人， K5機器人將主要用于商場、停車場等公共場所，可以自動巡邏并能夠識別人臉和車牌，K5機器人平均每小時的租金約為7美金。這意味著原本屬于人類保安的酬勞現在要被機器人搶走。未來2至5年人工智能導致的大規模失業將率先從勞動密集型產業開始，特別是制造業企業的商業模式也將隨之發生改變。還有物流行業，目前大多數企業都實現了無人倉庫管理和機器人自動分揀貨物，接下來無人配送車、無人機也很有可能取代一部分物流配送人員的工作。中國正處于從勞動密集型產業向技術密集型產業過渡改革進程中，不可避免地受到人工智能技術的沖擊。因此我們要有前瞻性的眼光,加強人工智能發展的潛在風險研判和防范， 有效控制人工智能技術應用可能產生的負面影響。

3 結語

人工智能作為影響廣泛的顛覆性基礎技術，對人類生活和未來行業的發展都將產生深遠影響。要深入研究和掌握新一代人工智能技術特點和發展趨勢，加強人工智能關鍵技術攻關和重點應用領域產業布局，積極促進其同社會經濟發展的深度融合，讓人工智能為我國建立現代經濟體系、推進社會治理、保障和改善民生等方面發揮積極作用。

[1]于濤.淺淡人工智能的應用領域與其未來發展展望[J].科學創新與應用，2017.

[2]喬宏儀.人工智能發展趨勢及其應用領域研究[J].創新應用，2018.

[3]江飛濤.發展人工智能應作為國家戰略[J] .經濟參考報，2018.

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