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新一代人工智能的发展与展望 人工智能发展的现状和意义

新一代人工智能的发展与展望

    随着大数据、云计算等技术的飞速发展,人们生产生活的数据基础和信息环境得到了大幅提升,人工智能(AI)正在从专用智能迈向通用智能,进入了全新的发展阶段。国务院印发的《新一代人工智能发展规划》指出新一代人工智能相关学科发展、理论建模、技术创新、软硬件升级等整体推进,正在引发链式突破,推动经济社会各领域从数字化、网络化向智能化加速跃升。在4月10日“吴文俊人工智能科学技术奖”十周年颁奖盛典中,作为我国不确定性人工智能领域的主要开拓者、中国人工智能学会名誉理事长李德毅院士荣获“吴文俊人工智能最高成就奖”,并在大会上作题为《探索什么叫新一代人工智能》的报告,探讨了新一代人工智能的内涵和路径,引领着新一代人工智能的发展与展望。

    人工智能这一概念诞生于1956年在美国达特茅斯学院举行的“人工智能夏季研讨会”,随后在20世纪50年代末和80年代初先后两次步入发展高峰,但因为技术瓶颈、应用成本等局限性而均掉入低谷。在信息技术的引领下,数据信息快速积累,运算能力大幅提升,人工智能发展环境发生了巨大变化,跨媒体智能、群体智能成为新的发展方向,以2006年深度学习模型的提出为标志,人工智能第三次站在了科技发展的浪潮之巅。

    当前,随着移动互联网、物联网、大数据、云计算和人工智能等新一代信息技术的加速迭代演进,人类社会与物理世界的二元结构正在进阶到人类社会、信息空间和物理世界的三元结构,人与人、机器与机器、人与机器的交流互动愈加频繁。在多源数据、多元应用和超算能力、算法模型的共同驱动下,传统以计算机智能为基础的、依赖于算力算法和数据的人工智能,强调通用学习和大规模训练集的机器学习,正逐渐朝着以开放性智能为基础、依赖于交互学习和记忆、基于推理和知识驱动的以混合认知模型为中心的新一代人工智能方向迈进。应该说,新一代人工智能的内核是“会学习”,相较于当下只是代码的重复简单执行,新一代人工智能则需要能够在学习过程中解决新的问题。其中,学习的条件是认知,学习的客体是知识,学习的形态是交互,学习的核心是理解,学习的结果是记忆……因此,学习是新一代人工智能解释解决现实问题的基础,记忆智能是新一代人工智能中多领域、多情景可计算智能的边界和约束。进而当人类进入和智能机器互动的时代,新一代人工智能需要与时俱进地持续学习,不断检视解决新的问题,帮助人机加深、加快从对态势的全息感知递进到对世界的多维认知。

    事实上,基于数据驱动型的传统人工智能,大多建立在“数据中立、算法公正和程序正义”三要素基础之上,而新一代人工智能更关注于交互能力,旨在通过设计“记忆”模块来模仿人脑,解决更灵活多变的实际问题,真正成为“不断学习、与时俱进”的人工智能。特别是人机交互支撑实现人机交叉融合与协同互动,目前已在多个领域取得了卓越成果,形成了多方面、多种类、多层次的应用。例如,在线客服可以实现全天候不间断服务,轻松解决用户咨询等问题,也可将棘手问题转交人工客服处理,降低了企业的管理成本;在智慧医疗领域,人工智能可以通过神经影像实现辅助智能诊断,帮助医生阅片,目前准确率已达95%以上,节省了大量的人力;2020年,在抗击疫情的过程中,新一代人工智能技术加速与交通、医疗、教育、应急等事务协作联动,在科技战“疫”中大显身手,助力疫情防控取得显著成效。

    未来已来,随着人工智能逐渐融入居民生活的方方面面,将继续在智慧医疗、自动驾驶、工业制造智能化等领域崭露头角。一是基于新一代人工智能的智慧医疗,将助力医院更好记录、存储和分析患者的健康信息,提供更加精准化和个性化的健康服务,显著提升医院的临床诊断精确度。二是通过将新一代人工智能运用于自动驾驶系统的感知、预测和决策等方面,重点解决车道协同、多车调度、传感器定位等问题,重新定义城市生活中人们的出行方式。三是由于我国工业向大型化、高速化、精细化、自主化发展,对高端大规模可编程自动化系统提出迫切需求,新一代人工智能将推动基于工业4.0发展纲领,以高度自动化的智能感知为核心,主动排除生产障碍,发展具备有适应性、资源效率、人机协同工程的智能工厂应运而生。总之,如何展望人工智能通过交互学习和记忆理解实现自编程和自成长,提升自主学习和人机交互的效率,将是未来研究着力发展的硬核领域,并加速新一代信息技术与智能制造深度融合,推动数字化转型走深走实,有信心、有能力去迎接下一场深刻产业变革的到来。

人工智能产业发展现状与四大趋势

随着全球新一轮科技革命和产业变革孕育兴起,人工智能等数字技术加速演进,引领数字经济蓬勃发展,对各国科技、经济、社会等产生深远影响,已成为驱动新一轮科技革命和产业变革的重要力量。近年来,各国政府及相关组织持续加强人工智能战略布局,以人工智能为核心的集成化技术创新成为重点,人工智能相关技术产业化和商业化进程不断提速,正在加快与千行百业深度融合,其“头雁”效应得以充分发挥。此外,全球高度关注人工智能治理工作,发展安全可信人工智能已成为全球共识。

一人工智能的内涵与产业链

(一)人工智能的内涵

人工智能(ArtificialIntelligence)作为一门前沿交叉学科,与数学、计算机科学、控制科学、脑与认知科学、语言学等密切相关,自1956年首次提出以来,各方对其界定一直存在不同的观点。通过梳理不同研究机构和专家学者提出的相关概念,关于“人工智能”的内涵可总结如下:人工智能是指研究、模拟人类智能的理论、方法、技术及应用系统的一门技术科学,赋予机器模拟、延伸、扩展类人智能,实现会听、会看、会说、会思考、会学习、会行动等功能,本质是对人的意识和思想过程的模拟。

图1:人工智能内涵示意图

来源:火石创造根据公开资料绘制

(二)人工智能的发展历程

从1956年“人工智能”概念在达特茅斯会议上首次被提出至今,人工智能发展已经历经60余年,经历了三次发展浪潮。当前全球人工智能正处于第三次发展浪潮之中。

第一次浪潮(1956-1980年):训练机器逻辑推理能力。在1956年达特茅斯会议上,以“人工智能”概念被提出为标志,第一次发展浪潮正式掀起,该阶段的核心是:让计算机具备逻辑推理能力。这一时期内,开发出了计算机可以解决代数应用题、证明几何定理、学习和使用英语的程序,并且研发出第一款感知神经网络软件和聊天软件,这些初期的突破性进展让人工智能迎来发展史上的第一个高峰。但与此同时,受限于当时计算机的内存容量和处理速度,早期的人工智能大多是通过固定指令来执行特定问题,并不具备真正的学习能力。

第二次浪潮(1980-2006年):专家系统应用推广。1980年,以“专家系统”商业化兴起为标志,第二次发展浪潮正式掀起,该阶段的核心是:总结知识,并“教授”给计算机。这一时期内,解决特定领域问题的“专家系统”AI程序开始为全世界的公司所采纳,弥补了第一次发展浪潮中“早起人工智能大多是通过固定指令来执行特定问题”,使得AI变得实用起来,知识库系统和知识工程成为了80年代AI研究的主要方向,应用领域不断拓宽。

第三次浪潮(2006年至今):机器学习、深度学习、类脑计算提出。以2006年Hinton提出“深度学习”神经网络为标志,第三次发展浪潮正式掀起,该阶段的核心是实现从“不能用、不好用”到“可以用”的技术突破。与此前多次起落不同,第三次浪潮解决了人工智能的基础理论问题,受到互联网、云计算、5G通信、大数据等新兴技术不断崛起的影响,以及核心算法的突破、计算能力的提高和海量数据的支撑,人工智能领域的发展跨越了从科学理论与实际应用之间的“技术鸿沟”,迎来爆发式增长的新高潮。

图2:人工智能的三次发展浪潮

来源:火石创造根据公开资料绘制

(三)人工智能的产业链

人工智能产业链分为三层:基础层、技术层以及应用层。基础层涉及数据收集与运算,这是人工智能的发展基础,包括智能芯片、智能传感器、大数据与云计算等;技术层处理数据的挖掘、学习与智能处理,是连接基础层与应用层的桥梁,包括机器学习、类脑智能计算、计算机视觉、自然语言处理、智能语音、生物特征识别等;应用层是将人工智能技术与行业的融合发展的应用场景,包括智能机器人、智能终端、智慧城市、智能交通、智能制造、智能医疗、智能教育等。

图3:人工智能产业链

来源:火石创造根据公开资料绘制

二全球人工智能产业发展现状

(一)人工智能产业规模保持快速增长

近年来人工智能技术飞速发展,对人类社会的经济发展以及生产生活方式的变革产生重大影响。人工智能正全方位商业化,AI技术已在金融、医疗、制造、教育、安防等多个领域实现技术落地,应用场景也日益丰富。人工智能的广泛应用及商业化,加快推动了企业的数字化、产业链结构的优化以及信息利用效率的提升。全球范围内美国、欧盟、英国、日本、中国等国家和地区均大力支持人工智能产业发展,相关新兴应用不断落地。根据相关统计显示,全球人工智能产业规模已从2017年的6900亿美元增长至2021年的3万亿美元,并有望到2025年突破6万亿美元,2017-2025年有望以超30%的复合增长率快速增长。

图4:2017-2025年全球人工智能产业规模(单位:亿美元)

数据来源:火石创造根据公开资料整理

(二)全球主要经济体争相布局,中美两国占据领先位置

人工智能作为引领未来的战略性技术,目前全球主要经济体都将人工智能作为提升国家竞争力、维护国家安全的重大战略。美国处于全球人工智能领导者地位,中国紧随其后,欧洲的英国、德国、法国,亚洲的日本、韩国,北美的加拿大等国也具有较好的基础。从全球各国人工智能企业数量来看,美国人工智能企业数量在全球占比达到41%,中国占比为22%,英国为11%,以上三个国家的人工智能企业数量合计占到全球的七成以上。

图5:全球人工智能企业数量分布

数据来源:中国信通院,火石创造整理

(三)公共数据集不断丰富,关键平台逐步形成

全球数据流量持续快速增长,为深度学习所需要的海量数据提供良好基础。商业化数据产业发展迅速,为企业提供海量图片、语音等数据资源和相关服务。公共数据集为创新创业和行业竞争提供优质数据,也为初创企业的发展带来必不可少的资源。优势企业例如Google、亚马逊、Facebook等都加快部署机器学习、深度学习底层平台,建立产业事实标准。目前业内已有近40个各类AI学习框架,生态竞争十分激烈。中国的代表企业如科大讯飞、商汤科技利用技术优势建设开放技术平台,为开发者提供AI开发环境,建设上层应用生态。

(四)人工智能技术飞速发展,应用持续深入

近十年来,得益于深度学习等算法的突破、算力的不断提升以及海量数据的持续积累,人工智能真正大范围地从实验室研究走向产业实践。以深度学习为代表的算法爆发拉开了人工智能浪潮的序幕,在计算机视觉、智能语音、自然语言处理等领域广泛应用,相继超过人类识别水平。人工智能与云计算、大数据等支撑技术的融合不断深入,围绕着数据处理、模型训练、部署运营和安全监测等各环节的工具链不断丰富。工程化能力持续增强,人工智能的落地应用和产品交付更加便捷高效。AI在医疗、制造、自动驾驶、安防、消杀等领域的应用持续深入,特别是新冠疫情以来,社会的数字化、智能化转型不断提速,进一步推动人工智能应用迈入快车道。

三全球人工智能产业发展趋势

(一)算法、算力和数据作为人工智能产业的底层支撑,仍是全球新一代人工智能产业的核心引擎

算法、算力和数据被全球公认为是人工智能发展的三驾马车,也是推动人工智能发展的重要基础。在算力层面,单点算力持续提升,算力定制化、多元化成为重要发展趋势;计算技术围绕数据处理、数据存储、数据交互三大能力要素演进升级,类脑芯片、量子计算等方向持续探索智能芯片的技术架构由通用类芯片发展为全定制化芯片,技术创新带来的蓝海市场吸引了大量的巨头企业和初创企业进入产业。在算法层面,Cafe框架?CNTK框架等分别针对不同新兴人工智能算法模型进行收集整合,可以大幅度提高算法开发的场景适用性,人工智能算法从RNN、LSTM到CNN过渡到GAN和BERT还有GPT-3等,不断涌现的新兴学习算法将在主流机器学习算法模型库中得到更高效的实现。在数据层面,以深度学习为代表的人工智能技术需要大量的标注数据,催生了专业的技术服务,数据服务进入深度定制化阶段。

(二)全球新兴技术持续孕育涌现,以人工智能为核心的集成化技术创新成为重点

随着全球虚拟现实、超高清视频、新兴汽车电子等新技术、新产品将不断孕育涌现,并与人工智能加速交叉集成,推动生产生活方式和社会治理方式智能化变革的经济形态;与此同时,人工智能与5G、云计算、大数据、工业互联网、物联网、混合现实(MR)、量子计算、区块链、边缘计算等新一代信息技术互为支撑。这意味着以交叉融合为特征的集成化创新渐成主流,多种新兴技术交叉集成的价值将使人工智能发挥更大社会经济价值。例如:人工智能与汽车电子领域加速融合,实现感知、决策、控制等专用功能模块,推动形成自动驾驶、驾驶辅助、人车交互、服务娱乐应用系统;人工智能与虚拟现实技术相结合,为生产制造、家装等提供工具,并为虚拟制造、智能驾驶、模拟医疗、教育培训、影视娱乐等提供场景丰富、互动及时的平台环境等。

(三)新基建春风与场景赋能双轮驱动,全球泛在智能时代加速来临

在新冠肺炎疫情成为全球发展“新常态”背景下,全球主要经济体均面临经济社会创新发展和转型升级挑战,对人工智能的运用需求愈加迫切,纷纷推动人工智能与实体经济加速融合,助力实现新常态下产业转型升级。一方面,全球大力布局智能化基础设施建设和传统基础设施智能化升级,推动网络泛在、数据泛在和应用需求泛在的万物互联生态加速实现,为人工智能的应用场景向更多行业、更多领域、更多环节、更多层面拓展奠定基础;另一方面,AI应用场景建设成为国内外关注和紧抓的关键举措,面向医疗健康、金融、供应链交通、制造、家居、轨道交通等重点应用领域,积极构建符合本地优势和发展特点的人工智能深度应用场景,探索智能制造、智能物流、智能农业、智慧旅游、智能医疗、智慧城市等模式创新和业态创新,同时典型场景建设也吸引了全球资本市场的重点关注,泛在化智能经济发展时代即将到来。

(四)全球高度关注人工智能治理工作,发展安全可信人工智能已成为全球共识

随着全球人工智能发展步入蓬勃发展阶段,人工智能深入赋能引发的挑战与风险广受关注,并在全球范围内掀起了人工治理浪潮。2019年6月,二十国集团(G20)批准了倡导人工智能使用和研发“尊重法律原则、人权和民主价值观”的《G20人工智能原则》,成为人工智能治理方面的首个政府间国际公约,发展安全可信的人工智能已经成为全球共识。此后,全球各国纷纷加速完善人工智能治理相关规则体系,聚焦自动驾驶、智慧医疗和人脸识别等重点领域出台分级分类的监管措施,推动人工治理从以“软法”为导向的社会规范体系,向以“硬法”为保障的风险防控制度体系转变。与此同时,面向人工智能治理体系建设和打造安全可信生态的相关需求,围绕着安全性、稳定性、可解释性、隐私保护、公平性等方面的可信人工智能研究持续升温,其理念逐步贯彻到人工智能的全生命周期之中,基于模糊理论的相关测试技术、AI结合隐私计算技术、引入公平决策量化指标的算法模型等新技术陆续涌现,产业实践不断丰富,已经演变为落实人工智能治理相关要求的重要方法论。

       原文标题 : 全球视野下人工智能产业发展现状与四大趋势

人工智能何以促进未来教育发展

原标题:人工智能何以促进未来教育发展

自工业革命以来,人类社会的发展总是在技术与教育的角逐互动中前行。技术作为推动人类历史发展的核心推进力,与教育这一“人力资本发动机”竞相成为推动经济社会发展的主力。人工智能作为第四次工业革命的显著标签,其飞速发展正在逐步塑造社会、经济、生活等领域的业务新形态,也不断带来颠覆性、丰富性、创新性的新业态。面对人工智能技术对整个社会发展的刺激,教育如何发展,成为值得思考的重要问题。

人工智能凸显创新人才发展挑战

作为引发第四次科技革命的核心技术,人工智能促进社会经济和科技的指数级发展,对人力资本的质量与供给产生了新的需求,人工智能与人力资源之间的相互依存关系产生了前所未有的张力,教育的超前性更是受到前所未有的挑战。第一,知识增长的指数发展使得未来人才需要哪些方面的准备具有极大的不确定性。第二,智力劳动者比重增加,创新人才成为时代发展的刚需。人工智能技术与生产过程的深度融合,会极大压缩生产领域的从业者需求,特别是那些人工智能胜出的领域。第三,人工智能技术的兴起引发高技术产业、新兴产业、新型服务行业更广阔的发展空间,从而使得创新型人才、复合型人才、高技术人才等在劳动力结构中需求激增。人工智能技术无法取代的创造性、灵活性、人文性等能力将成为智能化时代人才竞争的关键。教育肩负培养创新人才、为未来人才提前布局的使命。回溯历史,我们可以得到的经验是,只有教育领先于技术的发展步伐,为技术推进的社会提前做好人力资源的布局,社会的发展才有后劲。因此,在人工智能推进社会更飞速发展的今天,必须回答好什么样的教育才能承载提前布局人力资源的使命,以应对未知社会的人才挑战这一问题。

人工智能催生新的知识生产方式

在人工智能的影响下,人类知识生产加剧变化,知识增量呈现指数级态势。教育的传承性发展将不再局限于知识的传授与继承,而强调知识创造与创新,人工智能的介入更是催生了新的知识生产方式。其一,人工智能强大的知识发现能力缩短了知识生产周期。随着深度学习、强化学习等新的机器学习算法的发展,人工智能除了可以加快知识的生产、访问和利用,还可以从数据中提取隐含的、未知的、潜在的、有用的信息(知识),从而扩展知识创造的能力。其二,人机协同的智能模式扩大了知识创造的机会与可能性。人工智能技术不仅促进人的群智协同创新,而且可以实现人类与人工智能代理协同,后者所具有的超强计算能力,可以极大加速知识生产,催生知识的众创,以及人机协同知识创新。人工智能催生的新的知识生产方式对教育的挑战是,教育不再局限于知识传承,而更是知识的创新。未来学校教育必须教会学生如何与人工智能技术协同合作,呵护学习者“能学”,以及高度重视学生辨析知识能力的培养,召唤学习者“会学”,促进学习者在人机交互中实现知识更新与创造。

人工智能变革学习方式带来创造力与活力释放可能

人工智能已经引发了诸多领域与行业的深刻变革,对教育的系统性变革更是呼之欲出,为学习方式的变革带来了可能。首先,人工智能技术带来规模化教育的个性化可能。人工智能构建的智慧学习环境不仅创造灵活的学习空间,还能感知学习情境、识别学生特征,为学生提供个性学习支持。其次,人工智能技术带来标准化教育下的适应性可能。人工智能通过动态学习诊断、反馈与资源推荐的自适应学习机制,可以适应学生动态变化的学习需求,从而打破标准化的教育限制,释放出学生的创造力与活力。最后,人工智能改善结构化的授导方式,释放教师的创造力与教学活力而专注于人性化的学习设计。教师烦琐重复性的工作能够被智能机器所替代,智能分析技术能为教师精准定位学生的学习问题与需求,教师的角色将转向更加优秀的学习设计师,专注于“如何让学生学好”,注重培养学生的能力和思维,将更多时间用于学习活动设计以及与学生的个性化互动交流,为学生提供个性化学习支持服务。人工智能的发展以及与教育教学的深度融合,给教育的改革创新带来了更多选择,教育需要发挥技术的赋能、增能、使能优势满足教育的功用性追求,也要坚守教育的育人初心和使命传递人文性价值,以学生的成长发展为前提探索可以实践的学习方式、学习设计,通过人工智能释放出教育的更大活力。

人工智能引发领域与行业变革催生教育生态升级

人工智能对其他领域与行业的变革影响也会延伸到教育领域,因为教育是关乎社会发展全局的事业。一方面,人工智能所发挥的增强、替代、改善、变革等作用,突出体现在对社会生产和生活各个领域所产生的行业重塑作用,以及对人力的释放。另一方面,这些重塑作用和人力的释放,引发了社会领域与行业的变革,促使了社会人才需求的转向;而教育是社会人才资源输出的重要领地,需要为此作出有力回应,从而催生教育生态升级。人工智能加速了教育深化改革的进程,推动了系统内部的更新再造。数字技术已经对教师学生、课程、教学方式、学习体验、评价、管理等教育要素产生了深刻影响,并通过逐步的再造教育流程,变革着教育生态。而人工智能则在进一步加速这一过程,以一种颠覆性创新的态势,拓展系统内各要素的内涵,改善和延展系统内部关系,重塑教育系统功能与形态。人工智能拓展了教育边界,助推未来学校建设。未来学校将借助技术的力量,把校外学习场所(如科技馆、博物馆)和线上学习场所都纳入“学校”的范畴,整合社会各领域的教育资源,形成一种全新的育人环境。同时,数字孪生等新技术促进现实空间与虚拟空间的交互融合,通过创建人、物、环境数字孪生体,实现物理空间与数字空间的双向映射、动态交互和实时连接。对教育系统内部的升级改造以及空间资源的拓展,能够使其更好地与社会领域衔接,更好地提供适应未来生活和工作的创新人才成长场所。

人工智能关乎强国战略目标实现

教育应服务于国家战略布局,为抢占人工智能发展先机,构筑先发优势;为国际竞争、社会发展输出创新人才,支持科学技术的自主研发。当前,世界各国纷纷把发展人工智能上升到国家战略的高度,以抢占新一轮科技革命的机遇高点以及全球竞争中的主动权。《新一代人工智能发展规划》提出我国要“成为世界主要人工智能创新中心”的战略目标,全局部署了经济、教育、科技、社会发展和国家安全等重要方面。教育强国战略是科教兴国战略、人才强国战略和创新驱动发展战略等重要战略的逻辑起点,人工智能对教育的人才培养能力提出更高要求。近年来,世界各国在发展人工智能的同时也面临巨大挑战,如创新人才问题、高新技术自主可控问题等。人工智能的国际竞争本质是人才的较量,这需要教育从战略层面予以回应。因此,教育在战略上起引领作用,就要既充分发挥智能技术优势推动教育生态系统升级,又谋篇布局为国家发展提供人才支撑。立足技术与教育在角逐中互为塑造的视角,对人工智能促进未来教育发展的探索,更需要在战略上把握先机,通过教育为社会各领域输出创新人才,支撑社会各领域转型升级以及人工智能等高新科技的创新发展,为强国战略注入持续活力与能量。

教育在与技术的角逐中共同推动社会的发展。教育具有超前性、人文性、传承性、战略性及生态性等特点。在人工智能技术的指数式发展面前,教育的超前性变得难以维系;需要慢工出细活的人文性与满足社会用人需求的工具性之间呈现时空拉锯和矛盾;对人类知识的传承则变身为历史传承、人际共创以及人机共创的多重特征。随着人工智能技术推动的发展加速,教育的发展战略、前瞻性谋划,是一个时不我待、任重道远的重要课题。

(作者:顾小清,系国家社科基金重大项目“人工智能促进未来教育发展研究”首席专家、华东师范大学教育信息技术学系教授)

(责编:郝孟佳、孙竞)

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人工智能导论——人工智能的发展历史、现状及发展趋势

初学者学习人工智能有时候需要了解一些背景知识,我从网上简单搜集总结了下分享给大家。

一、人工智能的发展历史

人工智能的发展并非一帆风顺,总体呈“三起两落”趋势,如今算是迈进人工智能发展的新时代。

(1)梦的开始(1900--1956)。1900年,希尔伯特在数学家大会上庄严的向全世界数学家宣布了23个未解的难题。这23道难题中的第二个问题和第十个问题则和人工智能密切相关,并最终促进了计算机的发明。图灵根据第十个问题构想出了图灵机,它是计算机的理论模型,圆满的刻画了机械化运算过程的含义,并最终为计算机的发明铺平了道路。1954年,冯诺依曼完成了早期的计算机EDVAC的设计,并提出了“冯诺依曼体系结构”。总的来说,图灵、哥德尔、冯诺依曼、维纳、克劳德香农等伟大的先驱者奠定了人工智能和计算机技术的基础。

(2)黄金时代(1956--1974)。1965年,麦卡锡、明斯基等科学家举办的“达茅斯会议”,首次提出了“人工智能(ArtificialIntelligence,简称AI)”这一概念,标志着人工智能学科的诞生。其后,人工智能研究进入了20年的黄金时代,相继取得了一批令人瞩目的研究成果,如机器定理证明、跳棋程序等,掀起人工智能发展的第一个高潮。在这个黄金时代里,约翰麦卡锡开发了LISP语音,成为以后几十年来人工智能领域最主要的编程语言;马文闵斯基对神经网络有了更深入的研究,也发现了简单神经网络的不足;多层神经网络、反向传播算法开始出现;专家系统也开始起步。

(3)第一次AI寒冬——反思发展(1974--1980)。人工智能发展初期的突破性进展大大提升了人们对人工智能的期望,过度高估了科学技术的发展速度。然而,接二连三的失败和预期目标的落空,使人工智能的发展走入低谷。1973年,莱特希尔关于人工智能的报告,拉开了人工智能寒冬序幕。此后,科学界对人工智能进行了一轮深入的拷问,使AI的遭受到严厉的批评和对其实际价值的质疑。随后,各国政府和机构也停止或减少了资金投入,人工智能在70年代陷入了第一次寒冬。计算能力有限、缺乏大量常识数据使发展陷入瓶颈,特别是过分依赖于计算力和经验数据量神经网络技术,长时期没有取得实质性的进展,特别是《感知器》一书发表过后,对神经网络技术产生了毁灭性的打击,后续十年内几乎没人投入更进一步的研究。专家系统在这个时代的末尾出现,并开启了下一个时代。

(4)应用发展(1980--1987)。专家系统模拟人类专家的知识和经验解决特定领域的问题,实现了人工智能从理论研究走向实际应用、从一般推理策略探讨转向运用专门知识的重大突破。专家系统在医疗、化学、地质等领域取得成功,推动人工智能走入应用发展的新高潮。1980年卡耐基梅隆大学(CMU)研发的XCON正式投入使用,这成为一个新时期的里程碑,专家系统开始在特定领域发挥威力,也带动整个人工智能技术进入了一个繁荣阶段。沉寂10年之后,神经网络又有了新的研究进展,具有学习能力的神经网络算法的发现,这使得神经网络一路发展,在后面的90年代开始商业化,被用于文字图像识别和语音识别。

(5)第二次AI寒冬——低迷发展(1987--1993)。随着人工智能的应用规模不断扩大,专家系统存在的应用领域狭窄、缺乏常识性知识、知识获取困难、推理方法单一、缺乏分布式功能、难以与现有数据库兼容等问题逐渐暴露出来。人工智能领域当时主要使用约翰麦卡锡的LISP编程语言,逐步发展的LISP机器被蓬勃发展的个人电脑击败,专用LISP机器硬件销售市场严重崩溃,人工智能领域再一次进入寒冬。硬件市场的溃败和理论研究的迷茫,加上各国政府和机构纷纷停止向人工智能研究领域投入资金,导致了数年的低谷,但另一方面也取得了一些重要成就。1988年,美国科学家朱迪亚·皮尔将概率统计方法引入人工智能的推理过程中这对后来人工智能的发展起到了重大影响。IBM的沃森研究中心把概率统计方法引入到人工智能的语言处理中;1992年,李开复使用统计学的方法,设计开发了世界上第一个扬声无关的连续语音识别程序;1989年,AT&T贝尔实验室的雅恩·乐昆和团队使用卷积神经网络技术,实现了人工智能识别手写的邮政编码数字图像。

(6)稳健发展(1993--2011)。由于网络技术特别是互联网技术的发展,加速了人工智能的创新研究,促使人工智能技术进一步走向实用化。1995年,理查德华莱士开发了新的聊天机器人程序Alice,它能够利用互联网不断增加自身的数据集,优化内容。1997年,IMB的计算机深蓝Deepblue战胜了人类世界象棋冠军卡斯帕罗夫。1997年,德国科学霍克赖特和施米德赫伯提出了长期短期记忆(LSTM)这是一种今天仍用于手写识别和语音识别的递归神经网络,对后来人工智能的研究有着深远影响。2004年,美国神经科学家杰夫·霍金斯出版的《人工智能的未来》一书中提出了全新的大脑记忆预测理论,指出了依照此理论如何去建造真正的智能机器,这本书对后来神经科学的深入研究产生了深刻的影响。2006年,杰弗里辛顿出版了《LearningMultipleLayersofRepresentation》奠定了后来神经网络的全新的架构,至今仍然是人工智能深度学习的核心技术。

(7)新时代(2012--至今)。随着移动互联网技术、云计算技术的爆发,积累了历史上超乎想象的数据量,这为人工智能的后续发展提供了足够的素材和动力,以深度神经网络为代表的人工智能技术飞速发展,大幅跨越了科学与应用之间的“技术鸿沟”,迎来爆发式增长的新高潮。。人工智能,大数据,云计算,物联网技术,共同构成了21世纪第二个十年的技术主旋律。2012年,由多伦多大学在ImageNet举办的视觉识别挑战赛上设计的深度卷积神经网络算法,被业内认为是深度学习革命的开始。2014年,伊恩·古德费罗提出GANs生成对抗网络算法,这是一种用于无监督学习的人工智能算法,这种算法由生成网络和评估网络构成,这种方法很快被人工智能很多技术领域采用。2016年和2017年,谷歌发起了两场轰动世界的围棋人机之战,其人工智能程序AlphaGo连续战胜曾经的围棋世界冠军韩国李世石,以及现任的围棋世界冠军中国的柯洁,引起巨大轰动。语音识别、图像识别、无人驾驶等技术不断深入。

二、人工智能的发展现状 主要表现在以下几个方面:(1)专用人工智能取得重要突破。从可应用性看,人工智能大体可分为专用人工智能和通用人工智能。人工智能的近期进展主要集中在专用智能领域。例如,阿尔法狗在围棋比赛中战胜人类冠军,人工智能程序在大规模图像识别和人脸识别中达到了超越人类的水平等。面向特定任务(比如下围棋)的专用人工智能系统由于任务单一、需求明确、应用边界清晰、领域知识丰富、建模相对简单,在局部智能水平的单项测试中可以超越人类智能,形成了人工智能领域的单点突破。(2)通用人工智能尚处于起步阶段。目前,虽然专用人工智能领域已取得突破性进展,人工智能系统在信息感知、机器学习等“浅层智能”方面进步显著,但是在概念抽象和推理决策等“深层智能”方面的能力还很薄弱。通用人工智能领域的研究与应用仍然任重而道远,人工智能总体发展水平仍处于起步阶段。总体上看,目前的人工智能系统可谓有智能没智慧、有智商没情商、会计算不会“算计”、有专才而无通才。因此,人工智能依旧存在明显的局限性,与人类智慧还相差甚远。(3)人工智能创新创业如火如荼。全球产业界充分认识到人工智能技术引领新一轮产业变革的重大意义,纷纷调整发展战略。各国及大型互联网公司在人工智能领域的投资日益攀升,全球和中国人工智能行业投融资规模都呈上涨趋势。比如,谷歌在其2017年年度开发者大会上明确提出发展战略从“移动优先”转向“人工智能优先”,微软2017财年年报首次将人工智能作为公司发展愿景。2018年,中国人工智能领域融资额高达1311亿元。人工智能领域处于创新创业的前沿。(4)创新生态布局成为人工智能产业发展的战略高地。信息技术和产业的发展史,就是新老信息产业巨头抢滩布局信息产业创新生态的更替史。人工智能创新生态包括纵向的数据平台、开源算法、计算芯片、基础软件、图形处理器等技术生态系统和横向的智能制造、智能医疗、智能安防、智能零售、智能家居等商业和应用生态系统。目前智能科技时代的信息产业格局还没有形成垄断,因此全球科技产业巨头都在积极推动人工智能技术生态的研发布局,全力抢占人工智能相关产业的制高点。(5)人工智能的社会影响日益凸显。一方面,人工智能作为新一轮科技革命和产业变革的核心力量,正在推动传统产业升级换代,驱动“无人经济”快速发展,在智能交通、智能家居、智能医疗等民生领域产生积极正面影响。另一方面,个人信息和隐私保护、人工智能创作内容的知识产权、人工智能系统可能存在的歧视和偏见、无人驾驶系统的交通法规、脑机接口和人机共生的科技伦理等问题已经显现出来,需要抓紧提供解决方案。三、人工智能的发展趋势:(1)从专用智能向通用智能发展。如何实现从专用人工智能向通用人工智能的跨越式发展,既是下一代人工智能发展的必然趋势,也是研究与应用领域的重大挑战。(2)从人工智能向人机混合智能发展。借鉴脑科学和认知科学的研究成果是人工智能的一个重要研究方向。人机混合智能旨在将人的作用或认知模型引入到人工智能系统中,提升人工智能系统的性能,使人工智能成为人类智能的自然延伸和拓展,通过人机协同更加高效地解决复杂问题。在我国新一代人工智能规划和美国脑计划中,人机混合智能都是重要的研发方向。(3)从“人工+智能”向自主智能系统发展。当前人工智能领域的大量研究集中在深度学习,但是深度学习的局限是需要大量人工干预,比如人工设计深度神经网络模型、人工设定应用场景、人工采集和标注大量训练数据、用户需要人工适配智能系统等,非常费时费力。因此,科研人员开始关注减少人工干预的自主智能方法,提高机器智能对环境的自主学习能力。(4)人工智能将加速与其他学科领域交叉渗透。人工智能本身是一门综合性的前沿学科和高度交叉的复合型学科,研究范畴广泛而又异常复杂,其发展需要与计算机科学、数学、认知科学、神经科学和社会科学等学科深度融合。随着超分辨率光学成像、光遗传学调控、透明脑、体细胞克隆等技术的突破,脑与认知科学的发展开启了新时代,能够大规模、更精细解析智力的神经环路基础和机制,人工智能将进入生物启发的智能阶段,依赖于生物学、脑科学、生命科学和心理学等学科的发现,将机理变为可计算的模型,同时人工智能也会促进脑科学、认知科学、生命科学甚至化学、物理、天文学等传统科学的发展。(5)人工智能将推动人类进入普惠型智能社会。“人工智能+X”的创新模式将随着技术和产业的发展日趋成熟,对生产力和产业结构产生革命性影响,并推动人类进入普惠型智能社会。2017年国际数据公司IDC在《信息流引领人工智能新时代》白皮书中指出,未来5年人工智能将提升各行业运转效率。我国经济社会转型升级对人工智能有重大需求,在消费场景和行业应用的需求牵引下,需要打破人工智能的感知瓶颈、交互瓶颈和决策瓶颈,促进人工智能技术与社会各行各业的融合提升,建设若干标杆性的应用场景创新,实现低成本、高效益、广范围的普惠型智能社会。(6)人工智能产业将蓬勃发展,人工智能领域的国际竞争将日益激烈。当前,人工智能领域的国际竞赛已经拉开帷幕,并且将日趋白热化。美国、中国、印度以及西欧等国纷纷布局人工智能产业。中国在论文总量和高被引论文数量上都排在世界第一,中科院系统AI论文产出全球第一,中国在人才拥有量全球第二,但杰出人才占比偏低。随着人工智能技术的进一步成熟以及政府和产业界投入的日益增长,人工智能应用的云端化将不断加速,全球人工智能产业规模在未来10年将进入高速增长期。(7)人工智能的社会学将提上议程。为了确保人工智能的健康可持续发展,使其发展成果造福于民,需要从社会学的角度系统全面地研究人工智能对人类社会的影响,制定完善人工智能法律法规,规避可能的风险。    以上内容主要来自

《人工智能的历史、现状和未来》 谭铁牛《求是》2019/04

 

 

 

农业人工智能的现状与应用综述

第6期

农业人工智能的现状与应用综述

刘双印

1,2,3

,黄建德

1

,黄子涛

1

,徐龙琴

1,2,3

,罗智杰

1,2,3

(1.仲恺农业工程学院信息科学与技术学院,广东 

广州 

510225;2.仲恺农业工程学院 / 广东省高校智

慧农业工程技术研究中心,广东 

广州 

510225;3.仲恺农业工程学院 / 广州市农产品质量安全溯源信息

技术重点实验室,广东 

广州 

510225)

摘 

:近年来,人工智能技术不断发展,已渗透到金融、教育、医疗、工业等众多领域当中。农业人

工智能的出现,极大地推进了农业向智能化、信息化发展。本文主要介绍了人工智能中的关键技术,分

析了人工智能技术在种植业、畜牧业、农产品营销等农业领域方面的重要应用意义,报告了目前人工智

能技术在农业产前、产中、产后三大阶段的应用情况以及在国内外农业领域的发展现状,同时,列举了

一些人工智能在农业中的经典应用和场景。指出目前我国农业领域面对新技术时存在的不足和挑战,并

对此提出推动新技术应用的策略,以期我国能够真正意义上进入智慧农业。最后,对人工智能在农业领

域的发展提出一些思路。

关键词

:人工智能;农业信息化;智慧农业;应用研究

中图分类号

:S126 

 

文献标识码

:A 

 

文章编号

:1673-2154(2019)06-0007-07

引言

人工智能作为计算机科学的一个重要分支,通

常可以将其简单概括成一种智能化的处理能力,能

够和人一样感知、认知、决策、执行的人工程序或

系统。随着科学技术发展的不断加快,人工智能已

渗透在许多领域当中,如医疗、教育、金融等,有

效地推动了各领域的发展,

并取得了显著的成绩

 [1]

农业是人类衣食住行的源泉,是人民生活的重要基

础,是支撑国家经济的脊柱,也是国家稳定发展的

保障。在我国,人工智能在农业方面的应用主要涉

及检测、图像处理、模式识别等。其中,机器视觉

领域应用于农业机器人的运动障碍目标检测以及路

径识别、农作物识别、长势以及病虫害检测、杂草

识别、果蔬品质检测以及自动采摘等方面。大数据

处理技术充分应用在农业养殖和市场销售领域中,

最为核心的功能之一是具有专业知识和决策能力的

专家系统,能够对农作物的生产链进行实时的监管

控制,保证作物的产出量。本文主要介绍农业人工

智能的主要技术,以及在农业领域的应用,并针对

当前存在的难题和机遇,提出了人工智能技术在农

业领域中的发展方向。

农业人工智能概述

21

世纪初,人工智能技术便开始了在农业

相关领域的推广和探索,

但由于当时技术水平有限,

收稿日期:2019-09-19

基金项目:国家基金项目(61871475,61471133);广州市创新平台建设计划项目(201905010006);广东省科

技计划项目(2019B020215003;2017B010126001;2017A070712019);广东普通高校工程技术研究中

心(2017GCZX001);广东省普通高校省级重大科研项目(2016KZDXM001);广东省教育厅特色创新项目

(2017KTSCX094,2017KQNCX098)。

作者简介:刘双印(1977—),博士,教授,研究领域为农业大数据,农业人工智能,农业信息化技术。

通讯作者:罗智杰(1986—),博士,研究领域为新型嵌入式系统、物联网。

E-mail:jackeylzj@163.com

现代农业装备

第40卷  第6期

2019年12月

VOL.40  No.6

Dec.  2019

Modern 

Agricultural 

Equipment

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