大數(shù)據(jù)時代下人工智能在計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的應(yīng)用

沙之洲

（清華大學(xué)，北京 100084）

0 引言

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的開放性為信息的產(chǎn)生提供了條件和土壤，為信息的爆炸性生成加入了催化劑，而網(wǎng)絡(luò)所提倡的共享和免費特性為信息的傳播增加了助推力。因此在網(wǎng)絡(luò)時代要考慮如何利用好大數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)背景下，人工智能應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中既可以促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，又能夠找到更好的提高數(shù)據(jù)利用的方法和手段，充分發(fā)揮人工智能的作用。

1 大數(shù)據(jù)

1.1 大數(shù)據(jù)概述

大數(shù)據(jù)的說法最早出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代，正式地提出這一概念是在2008年的美國《自然》雜志。不同領(lǐng)域的專家或者機構(gòu)根據(jù)需要和實踐分別給出了很多關(guān)于大數(shù)據(jù)定義的描述，雖然描述內(nèi)容和重點不同，但是在這些定義中都強調(diào)了大數(shù)據(jù)在傳統(tǒng)常規(guī)軟件或方式下無法處理，但是可以被獲取和利用的特征[1]。

1.2 大數(shù)據(jù)的主要特點

大數(shù)據(jù)的特點主要包括數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)產(chǎn)生和獲取速度快、數(shù)據(jù)具有可變性和多樣性、數(shù)據(jù)潛在和現(xiàn)實價值大、數(shù)據(jù)真實性、數(shù)據(jù)復(fù)雜性。

1.3 大數(shù)據(jù)的作用

大數(shù)據(jù)的作用：做出趨勢分析與預(yù)測；發(fā)現(xiàn)規(guī)律，找出辦法；可以實現(xiàn)精準(zhǔn)控制；提高競爭力，找到新的發(fā)展方向。

2 人工智能

2.1 人工智能的認(rèn)識

人工智能是一個包含了多方面研究內(nèi)容的計算機的研究領(lǐng)域，它主要就是通過對人類思維、認(rèn)知活動進(jìn)行充分的分析和提取，建立模型，然后通過計算機進(jìn)行模擬，從而能夠在人的控制下讓計算機具有自學(xué)習(xí)的能力和智能化運行的功能，使得計算機能夠以類似人類智能的方式作出反應(yīng)。

2.2 人工智能的特點

利用計算機的超強計算能力，解放人類大腦；能夠處理復(fù)雜大量的數(shù)據(jù)信息，拓展人類思維的范圍；能夠豐富人們認(rèn)識世界、改造世界的手段；專業(yè)性強，需要豐富的知識和多領(lǐng)域的配合。

2.3 大數(shù)據(jù)對人工智能的影響

人工智能是基于規(guī)則庫的系統(tǒng)，在一般規(guī)則下，可用的數(shù)據(jù)或者樣本越多，其自學(xué)和智能化程度就會相應(yīng)地有所提高。可以說人工智能的實現(xiàn)有賴于大數(shù)據(jù)環(huán)境。有了大數(shù)據(jù)的支持，人工智能系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)處理和判斷的效率會有大幅度的提升。有了更多的樣本就能實現(xiàn)對信息判定分析的準(zhǔn)確和高效[2]。

3 人工智能在計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用

3.1 人工智能在計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的應(yīng)用優(yōu)勢

3.1.1 數(shù)據(jù)處理的智能化

在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中每天都會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息，對于數(shù)據(jù)信息的篩選和利用就變得至關(guān)重要。為了保證數(shù)據(jù)信息的質(zhì)量和時間性要求，依靠人工或者計算機本身是不現(xiàn)實的。如果利用人工智能，發(fā)揮計算機的運算長處的同時讓它能夠模擬人的思維，就能夠?qū)Ａ繑?shù)據(jù)實現(xiàn)智能化的處理和分析。用它來對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理不僅能夠保證速度還能保證質(zhì)量。

3.1.2 具有超強的模糊數(shù)據(jù)處理能力

當(dāng)前，網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生的信息和數(shù)據(jù)具有一個突出的特點就是分散性比較強，數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系比較模糊。而人類思維的最大特長就是能從紛繁復(fù)雜、看似毫無頭緒的信息中獲取準(zhǔn)確的可靠的判斷。人工智能作為人類思維過程的模擬，也具備人類思維的很多特征，因此他對于模糊數(shù)據(jù)的處理也具有一定的優(yōu)勢。

3.1.3 能夠降低數(shù)據(jù)處理成本

對于數(shù)據(jù)處理成本，通常考慮的是時間成本和貨幣成本。在時間上，如果用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方式或者是人工處理，顯然速度會很慢，效率會非常低。而采用人工智能方式的話，首先能夠?qū)崿F(xiàn)不需要對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行深度轉(zhuǎn)換就可以進(jìn)行處理，其次是還能保持計算機運算速度的充分發(fā)揮。因此人工智能不僅能夠快速處理大量數(shù)據(jù)還能保證避免人因為困乏而帶來的人為錯誤，讓數(shù)據(jù)處理兼具快速和準(zhǔn)確的特征。在整個處理過程中不需要太多的人為干預(yù)，基本都由計算機自己完成，節(jié)省了大量的成本。

3.2 人工智能在計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的具體應(yīng)用

人工智能可以實現(xiàn)全程自動完成相關(guān)任務(wù)，自行進(jìn)行判斷和調(diào)整，而不需要過多的人工干預(yù)。因此在現(xiàn)實中，通過與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合，人工智能也確實在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中發(fā)揮了重要作用，在網(wǎng)絡(luò)信息安全、網(wǎng)絡(luò)日常管理、網(wǎng)絡(luò)評級體系建設(shè)、建設(shè)智慧化校園方面都有著很多很深入的應(yīng)用。在具體應(yīng)用上發(fā)揮作用比較明顯的是在信息安全方面，比如在入侵檢測、防火墻和網(wǎng)絡(luò)行為管理上，另外就是在智慧化校園建設(shè)方面[3]。

3.2.1 智能防火墻的實現(xiàn)

眾所周知的是，第一，網(wǎng)絡(luò)防火墻對于網(wǎng)絡(luò)安全運行具有十分重要的意義；第二，現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)防火墻大多是基于固定規(guī)則庫的防護(hù)，將規(guī)則庫固化或者植入防火墻設(shè)備中，需要進(jìn)行定期升級規(guī)則庫，否則防護(hù)能力將隨著授權(quán)的到期規(guī)則庫無法更新而大大下降，起不到其應(yīng)有的作用。由于這樣的防火墻運行模式導(dǎo)致防火墻即使在授權(quán)期內(nèi)其防護(hù)作用也存在不足。在網(wǎng)絡(luò)中攻擊和威脅無時無刻都存在著，而且新的攻擊和威脅也在不斷產(chǎn)生著。但是拋開其具體表現(xiàn)形式，在實際的實現(xiàn)手段上就變得非常有限了。如果把人工智能引入進(jìn)來，通過收集、記錄和整理以往的攻擊和威脅情況，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)上的相關(guān)信息，利用人工智能來進(jìn)行分析和判斷，能夠更好地預(yù)防攻擊，消除威脅，不斷加固網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的防火墻，自行來添加防火墻規(guī)則，豐富和完善規(guī)則庫，從而讓防火墻不再是被動的防御，而是具有主動性和能動性。

3.2.2 入侵檢測的自動化

在網(wǎng)絡(luò)中，各種入侵手段不斷翻新、不斷地增加，單純依靠固定的規(guī)則庫很難處理新出現(xiàn)的入侵手段和方法，讓網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中部署的安全設(shè)備形同虛設(shè)，不能充分發(fā)揮作用。人工智能可以對現(xiàn)存的規(guī)則庫進(jìn)行深入分析，同時還可以利用網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)及時分析和發(fā)現(xiàn)最新出現(xiàn)的入侵威脅，防患于未然。而且人工智能可以從原理上出發(fā)，來分析入侵的態(tài)勢。雖然病毒和攻擊千千萬萬，但是其最終的理論基礎(chǔ)只有很少的幾種。只要人工智能系統(tǒng)掌握了其基本理論和原理就可以以不變應(yīng)萬變，從根源上去分析和判斷任何入侵程序，讓現(xiàn)行規(guī)則庫里沒有的入侵也難以遁形。這樣一來能夠不斷實現(xiàn)入侵檢測，還能夠建立彈性的入侵防線，讓網(wǎng)絡(luò)環(huán)境始終處在一個能夠?qū)崿F(xiàn)良性循環(huán)不斷完善的入侵系統(tǒng)保護(hù)之下[4]。特別是人工智能算法還可以與傳統(tǒng)算法結(jié)合起來，通過對數(shù)據(jù)源的分析來選擇算法構(gòu)成更加嚴(yán)密的檢測系統(tǒng)，具體算法如表1。

表1 入侵檢測算法列表

3.2.3 人工免疫技術(shù)

免疫技術(shù)就是通過一定手段讓系統(tǒng)建立一個防御機制免于被侵犯。在網(wǎng)絡(luò)中無時無刻不存在著病毒威脅和攻擊威脅，從病毒傳播和感染的手段和攻擊的方式方法來說都是能夠通過學(xué)習(xí)而被了解和掌握的。在這方面人工智能具有相當(dāng)大的優(yōu)勢，可以通過建立初始專家知識庫，在知識庫中建立基因庫，利用克隆理論建立防御體系和否定選擇等相關(guān)技術(shù)，利用人工智能的自學(xué)能力來通過基因片段、不完整信息等來加強識別能力，從而彌補網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中病毒監(jiān)測和入侵檢測的能力和靈活性不足問題。并且可以通過學(xué)習(xí)不斷地充實和完善已有的初始知識庫，經(jīng)過不斷學(xué)習(xí)讓網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的防病毒能力和檢測能力得以有很大幅度的提升。這種技術(shù)發(fā)展到高級水平的話，是可以通過識別病毒基因來進(jìn)行自行重組，然后自動生成殺毒程序的，這項技術(shù)目前實現(xiàn)起來還是很困難的。但是通過在知識庫中定義字符串，然后用字符串來替代病毒中的相應(yīng)字符串技術(shù)是可行的，它通過進(jìn)行識別然后用無害字符串替換病毒中的有害字符串，從而讓病毒失去感染性和危害性。

3.2.4 人工智能實現(xiàn)agent 技術(shù)

這項技術(shù)是在大數(shù)據(jù)環(huán)境下產(chǎn)生的技術(shù)。包括兩個方面，一個是通過agent技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)個性化和定制化，另外一個是通過自治agent技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)安全。

第一個方面的實現(xiàn)是依賴于知識庫及解釋推理器等機制來實現(xiàn)的。它通過將用戶網(wǎng)絡(luò)訪問所提交的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、處理和分析，結(jié)合知識庫，利用解釋推理器來對用戶需求加以判斷，并自動篩選出用戶可能需要的數(shù)據(jù)并根據(jù)用戶請求或者系統(tǒng)設(shè)置主動地推送給用戶。

第二個方面是對底層數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整理和分析，在此基礎(chǔ)上發(fā)揮人工智能所具有的學(xué)習(xí)能力、推理能力、自適應(yīng)能力和自主能力，對于外部程序進(jìn)行充分而迅速的分析和研判，從而最大限度地阻止或者降低病毒對于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其內(nèi)部主機的影響。這種應(yīng)用一旦建立了相應(yīng)的知識庫和專家系統(tǒng)后就可以自行運行，對于環(huán)境的依賴程度非常低，特別是在大數(shù)據(jù)環(huán)境下更能夠充分發(fā)揮其作用，為網(wǎng)絡(luò)整體的安全提供保障。

4 結(jié)語

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展，大數(shù)據(jù)又給人工智能的發(fā)展帶來了新的機遇和條件準(zhǔn)備。在大數(shù)據(jù)背景下，在人工智能的加成和大數(shù)據(jù)的支持下，能夠通過自學(xué)實現(xiàn)智能化管理，可以大大提高網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用效率，能夠更好地發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的作用，保證網(wǎng)絡(luò)安全和管理效率的提高。