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什么是人工智能 (AI) 人工智能的发展方向是专用人工智能

什么是人工智能 (AI)

虽然在过去数十年中,人工智能(AI)的一些定义不断出现,但JohnMcCarthy在2004年的文章 (PDF,106KB)(链接位于IBM外部)中给出了以下定义:"它是制造智能机器,特别是智能计算机程序的科学和工程。AI与使用计算机了解人类智能的类似任务有关,但不必局限于生物可观察的方法"。

然而,在这个定义出现之前数十年,人工智能对话的诞生要追溯到艾伦·图灵(AlanTuring)于1950年出版的开创性作品"计算机器与智能"(PDF,89.8KB)(链接位于IBM外部)。在这篇论文中,通常被称为“计算机科学之父”的图灵提出了以下问题:“机器能思考吗?” 他在这篇文章中提供了一个测试,即著名的“图灵测试”,在这个测试中,人类询问者试图区哪些文本响应是计算机做出的、哪些是人类做出的。虽然该测试自发表之后经过了大量的审查,但它仍然是AI历史的重要组成部分,也是一种在哲学中不断发展的概念,因为它利用了有关语言学的想法。

StuartRussell和PeterNorvig随后继续发表了“人工智能:一种现代方法 ”(链接位于IBM外部),成为AI研究方面的重要教材之一。在这本书中,他们深入探讨了AI的四个潜在目标或定义,基于理性、思考和行动来区分计算机系统:

人类方法:

像人类一样思考的系统像人类一样行动的系统

理想方法:

理性思考的系统理性行动的系统

艾伦·图灵的定义可归入"像人类一样行动的系统"类别。

以最简单的形式而言,人工智能是结合了计算机科学和强大数据集的领域,能够实现问题解决。它还包括机器学习和深度学习等子领域,这些子领域经常与人工智能一起提及。这些学科由AI算法组成,这些算法旨在创建基于输入数据进行预测或分类的专家系统。

目前,仍有许多围绕AI发展的炒作,市场上任何新技术的出现都会引发热议。正如Gartner在其hypecycle技术成熟度曲线(链接位于IBM外部)中指出的那样,自动驾驶汽车和个人助理等产品创新遵循“一个典型的创新周期,从欲望膨胀到期望幻灭、到最终了解创新在市场或领域中的相关性和作用。”正如LexFridman在2019年麻省理工学院演讲中指出的那样(01:08:15)(链接位于IBM外部),我们正处于欲望膨胀高峰期,接近幻灭的谷底期。 

随着对话围绕AI的伦理道德展开,我们可以开始看到幻灭谷底初见端倪。如想了解更多关于IBM在AI伦理对话中的立场,请阅读这里了解更多信息。

人工智能的发展与未来

随着人工智能(artificialintelligent,AI)技术的不断发展,各种AI产品已经逐步进入了我们的生活。

现如今,各种AI产品已经逐步进入了我们的生活|Pixabay

19世纪,作为人工智能和计算机学科的鼻祖,数学家查尔斯·巴贝奇(CharlesBabbage)与艾达·洛夫莱斯(AdaLovelace)尝试着用连杆、进位齿轮和打孔卡片制造人类最早的可编程数学计算机,来模拟人类的数理逻辑运算能力。

20世纪初期,随着西班牙神经科学家拉蒙-卡哈尔(RamónyCajal)使用高尔基染色法对大脑切片进行显微观察,人类终于清晰地意识到,我们几乎全部思维活动的基础,都是大脑中那些伸出细长神经纤维、彼此连接成一张巨大信息网络的特殊神经细胞——神经元。

至此,尽管智能的具体运作方式还依然是个深不见底的迷宫,但搭建这个迷宫的砖瓦本身,对于人类来说已经不再神秘。

智能,是一种特殊的物质构造形式。

就像文字既可以用徽墨写在宣纸上,也可以用凿子刻在石碑上,智能,也未必需要拘泥于载体。随着神经科学的启迪和数学上的进步,20世纪的计算机科学先驱们意识到,巴贝奇和艾达试图用机械去再现人类智能的思路,在原理上是完全可行的。因此,以艾伦·图灵(AlanTuring)为代表的新一代学者开始思考,是否可以用二战后新兴的电子计算机作为载体,构建出“人工智能”呢?

图灵在1950年的论文《计算机器与智能(ComputingMachineryandIntelligence)》中,做了一个巧妙的“实验”,用以说明如何检验“人工智能”。

英国数学家,计算机学家图灵

这个“实验”也就是后来所说的“图灵测试(Turingtest)”:一名人类测试者将通过键盘和显示屏这样不会直接暴露身份的方式,同时与一名人类和一台计算机进行“网聊”,当人类测试者中有七成都无法正确判断交谈的两个“人”孰真孰假时,就认为这个计算机已经达到了“人工智能”的标准。

虽然,图灵测试只是一个启发性的思想实验,而非可以具体执行的判断方法,但他却通过这个假设,阐明了“智能”判断的模糊性与主观性。而他的判断手段,则与当时心理学界崛起的斯纳金的“行为主义”不谋而合。简而言之,基于唯物主义的一元论思维,图灵和斯金纳都认为,智能——甚至所有思维活动,都只是一套信息处理系统对外部刺激做出反应的运算模式。因此,对于其他旁观者来说,只要两套系统在面对同样的输入时都能够输出一样的反馈,就可以认为他们是“同类”。

1956年,人工智能正式成为了一个科学上的概念,而后涌现了很多新的研究目标与方向。比如说,就像人们在走迷宫遇到死胡同时会原路返回寻找新的路线类似,工程师为了使得人工智能达成某种目标,编写出了一种可以进行回溯的算法,即“搜索式推理”。

而工程师为了能用人类语言与计算机进行“交流”,又构建出了“语义网”。由此第一个会说英语的聊天机器人ELIZA诞生了,不过ELIZA仅仅只能按照固定套路进行作答。

而在20世纪60年代后期,有学者指出人工智能应该简化自己的模型,让人工智能更好的学习一些基本原则。在这一思潮的影响下,人工智能开始了新一轮的发展,麻省理工学院开发了一种早期的自然语言理解计算机程序,名为SHRDLU。工程师对SHRDLU的程序积木世界进行了极大的简化,里面所有物体和位置的集合可以用大约50个单词进行描述。模型极简化的成果,就是其内部语言组合数量少,程序基本能够完全理解用户的指令意义。在外部表现上,就是用户可以与装载了SHRDLU程序的电脑进行简单的对话,并可以用语言指令查询、移动程序中的虚拟积木。SHRDLU一度被认为是人工智能的成功范例,但当工程师试图将这个系统用来处理现实生活中的一些问题时,却惨遭滑铁卢。

而这之后,人工智能的发展也与图灵的想象有所不同。

现实中的人工智能发展,并未在模仿人类的“通用人工智能(也称强人工智能)”上集中太多资源。相反,人工智能研究自正式诞生起,就专注于让计算机通过“机器学习”来自我优化算法,最后形成可以高效率解决特定问题的“专家系统”。由于这些人工智能只会在限定好的狭窄领域中发挥作用,不具备、也不追求全面复杂的认知能力,因此也被称为“弱人工智能”。

但是无论如何,这些可以高效率解决特定问题的人工智能,在解放劳动力,推动现代工厂、组织智能化管理上都起到了关键作用。而随着大数据、云计算以及其他先进技术的发展,人工智能正在朝着更加多远,更加开放的方向发展。随着系统收集的数据量增加,AI算法的完善,以及相关芯片处理能力的提升,人工智能的应用也将逐渐从特定的碎片场景转变为更加深度、更加多元的应用场景。

人工智能让芯片的处理能力得以提升|Pixabay

从小的方面来看,人工智能其实已经渐渐渗透进了我们生活的方方面面。比如喊一声就能回应你的智能语音系统,例如siri,小爱同学;再比如在超市付款时使用的人脸识别;抑或穿梭在餐厅抑或酒店的智能送餐机器人,这些其实都是人工智能的应用实例。而从大的方面来看,人工智能在制造、交通、能源及互联网行业的应用正在逐步加深,推动了数字经济生态链的构建与发展。

虽然脑科学与人工智能之间仍然存在巨大的鸿沟,通用人工智能仍然像个科幻梦,但就像萧伯纳所说的那样“科学始终是不公道的,如果它不提出十个问题,也永远无法解决一个问题。”科学总是在曲折中前进,而我们只要保持在不断探索中,虽无法预测是否能达到既定的目的地,但途中终归会有收获。

参考文献

[1]王永庆.人工智能原理与方法[M].西安交通大学出版社,1998.

[2]Russell,StuartJ.ArtificialIntelligence:AModernApproach[J].人民邮电出版社,2002.

[3]GabbayDM,HoggerCJ,RobinsonJA,etal.Handbookoflogicinartificialintelligenceandlogicprogramming.Vol.1:Logicalfoundations.,1995.

[4]胡宝洁,赵忠文,曾峦,张永继.图灵机和图灵测试[J].电脑知识与技术:学术版,2006(8):2.

[5]赵楠,缐珊珊.人工智能应用现状及关键技术研究[J].中国电子科学研究院学报,2017,12(6):3.

[6]GeneserethMR,NilssonNJ.LogicalFoundationofArtificialIntelligence[J].brainbroadresearchinartificialintelligence&neuroscience,1987

作者:张雨晨

编辑:韩越扬

[责编:赵宇豪]

人工智能发展的五个主要技术方向是什么

人工智能主要分支介绍

通讯、感知与行动是现代人工智能的三个关键能力,在这里我们将根据这些能力/应用对这三个技术领域进行介绍:

·计算机视觉(CV)

·自然语言处理(NLP)

·在NLP领域中,将覆盖文本挖掘/分类、机器翻译和语音识别。

·机器人

1、分支一:计算机视觉

计算机视觉(CV)是指机器感知环境的能力。这一技术类别中的经典任务有图像形成、图像处理、图像提取和图像的三维推理。物体检测和人脸识别是其比较成功的研究领域。

当前阶段:

计算机视觉现已有很多应用,这表明了这类技术的成就,也让我们将其归入到应用阶段。随着深度学习的发展,机器甚至能在特定的案例中实现超越人类的表现。但是,这项技术离社会影响阶段还有一定距离,那要等到机器能在所有场景中都达到人类的同等水平才行(感知其环境的所有相关方面)。

发展历史:

2、分支二:语音识别

语音识别是指识别语音(说出的语言)并将其转换成对应文本的技术。相反的任务(文本转语音/TTS)也是这一领域内一个类似的研究主题。

当前阶段:

语音识别已经处于应用阶段很长时间了。最近几年,随着大数据和深度学习技术的发展,语音识别进展颇丰,现在已经非常接近社会影响阶段了。

语音识别领域仍然面临着声纹识别和「鸡尾酒会效应」等一些特殊情况的难题。

现代语音识别系统严重依赖于云,在离线时可能就无法取得理想的工作效果。

发展历史:

百度语音识别:

距离小于1米,中文字准率97%+

支持耳语、长语音、中英文混合及方言

3、分支三:文本挖掘/分类

这里的文本挖掘主要是指文本分类,该技术可用于理解、组织和分类结构化或非结构化文本文档。其涵盖的主要任务有句法分析、情绪分析和垃圾信息检测。

当前阶段:

我们将这项技术归类到应用阶段,因为现在有很多应用都已经集成了基于文本挖掘的情绪分析或垃圾信息检测技术。文本挖掘技术也在智能投顾的开发中有所应用,并且提升了用户体验。

文本挖掘和分类领域的一个瓶颈出现在歧义和有偏差的数据上。

发展历史:

4、分支四:机器翻译

机器翻译(MT)是利用机器的力量自动将一种自然语言(源语言)的文本翻译成另一种语言(目标语言)。

当前阶段:

机器翻译是一个见证了大量发展历程的应用领域。该领域最近由于神经机器翻译而取得了非常显著的进展,但仍然没有全面达到专业译者的水平;但是,我们相信在大数据、云计算和深度学习技术的帮助下,机器翻译很快就将进入社会影响阶段。

在某些情况下,俚语和行话等内容的翻译会比较困难(受限词表问题)。

专业领域的机器翻译(比如医疗领域)表现通常不好。

发展历史:

5、分支五:机器人

机器人学(Robotics)研究的是机器人的设计、制造、运作和应用,以及控制它们的计算机系统、传感反馈和信息处理。

机器人可以分成两大类:固定机器人和移动机器人。固定机器人通常被用于工业生产(比如用于装配线)。常见的移动机器人应用有货运机器人、空中机器人和自动载具。机器人需要不同部件和系统的协作才能实现最优的作业。其中在硬件上包含传感器、反应器和控制器;另外还有能够实现感知能力的软件,比如定位、地图测绘和目标识别。

当前阶段:

自上世纪「Robot」一词诞生以来,人们已经为工业制造业设计了很多机器人。工业机器人是增长最快的应用领域,它们在20世纪80年代将这一领域带入了应用阶段。在安川电机、Fanuc、ABB、库卡等公司的努力下,我们认为进入21世纪之后,机器人领域就已经进入了社会影响阶段,此时各种工业机器人已经主宰了装配生产线。此外,软体机器人在很多领域也有广泛的应用,比如在医疗行业协助手术或在金融行业自动执行承销过程。

但是,法律法规和「机器人威胁论」可能会妨碍机器人领域的发展。还有设计和制造机器人需要相对较高的投资。

发展历史:

总的来说,人工智能领域的研究前沿正逐渐从搜索、知识和推理领域转向机器学习、深度学习、计算机视觉和机器人领域。

大多数早期技术至少已经处于应用阶段了,而且其中一些已经显现出了社会影响力。一些新开发的技术可能仍处于工程甚至研究阶段,但是我们可以看到不同阶段之间转移的速度变得越来越快。

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