人工智能的几个概念
人工智能
人工智能(ArtificialIntelligence),英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支,它企图了解智能的实质,并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器,该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。
简介
“人工智能”一词最初是在1956年Dartmouth学会上提出的。从那以后,研究者们发展了众多理论和原理,人工智能的概念也随之扩展。人工智能是一门极富挑战性的科学,从事这项工作的人必须懂得计算机知识,心理学和哲学。人工智能是包括十分广泛的科学,它由不同的领域组成,如机器学习,计算机视觉等等,总的说来,人工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂工作。但不同的时代、不同的人对这种“复杂工作”的理解是不同的。例如繁重的科学和工程计算本来是要人脑来承担的,现在计算机不但能完成这种计算,而且能够比人脑做得更快、更准确,因之当代人已不再把这种计算看作是“需要人类智能才能完成的复杂任务”,可见复杂工作的定义是随着时代的发展和技术的进步而变化的,人工智能这门科学的具体目标也自然随着时代的变化而发展。它一方面不断获得新的进展,一方面又转向更有意义、更加困难的目标。目前能够用来研究人工智能的主要物质手段以及能够实现人工智能技术的机器就是计算机,人工智能的发展历史是和计算机科学与技术的发展史联系在一起的。除了计算机科学以外,人工智能还涉及信息论、控制论、自动化、仿生学、生物学、心理学、数理逻辑、语言学、医学和哲学等多门学科。人工智能学科研究的主要内容包括:知识表示、自动推理和搜索方法、机器学习和知识获取、知识处理系统、自然语言理解、计算机视觉、智能机器人、自动程序设计等方面。
实际应用机器视觉:指纹识别,人脸识别,视网膜识别,虹膜识别,掌纹识别,专家系统,智能搜索,定理证明,博弈,自动程序设计,还有航天应用等。
学科范畴人工智能是一门边沿学科,属于自然科学和社会科学的交叉。
涉及学科哲学和认知科学,数学,神经生理学,心理学,计算机科学,信息论,控制论,不定性论,仿生学,
研究范畴自然语言处理,知识表现,智能搜索,推理,规划,机器学习,知识获取,组合调度问题,感知问题,模式识别,逻辑程序设计,软计算,不精确和不确定的管理,人工生命,神经网络,复杂系统,遗传算法人类思维方式
应用领域智能控制,机器人学,语言和图像理解,遗传编程机器人工厂
安全问题
目前人工智能还在研究中,但有学者认为让计算机拥有智商是很危险的,它可能会反抗人类。这种隐患也在多部电影中发生过。
机器学习
机器学习(MachineLearning)是研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为,以获取新的知识或技能,重新组织已有的知识结构使之不断改善自身的性能。它是人工智能的核心,是使计算机具有智能的根本途径,其应用遍及人工智能的各个领域,它主要使用归纳、综合而不是演绎。
学习能力是智能行为的一个非常重要的特征,但至今对学习的机理尚不清楚。人们曾对机器学习给出各种定义。H.A.Simon认为,学习是系统所作的适应性变化,使得系统在下一次完成同样或类似的任务时更为有效。R.s.Michalski认为,学习是构造或修改对于所经历事物的表示。从事专家系统研制的人们则认为学习是知识的获取。这些观点各有侧重,第一种观点强调学习的外部行为效果,第二种则强调学习的内部过程,而第三种主要是从知识工程的实用性角度出发的。
机器学习在人工智能的研究中具有十分重要的地位。一个不具有学习能力的智能系统难以称得上是一个真正的智能系统,但是以往的智能系统都普遍缺少学习的能力。例如,它们遇到错误时不能自我校正;不会通过经验改善自身的性能;不会自动获取和发现所需要的知识。它们的推理仅限于演绎而缺少归纳,因此至多只能够证明已存在事实、定理,而不能发现新的定理、定律和规则等。随着人工智能的深入发展,这些局限性表现得愈加突出。正是在这种情形下,机器学习逐渐成为人工智能研究的核心之一。它的应用已遍及人工智能的各个分支,如专家系统、自动推理、自然语言理解、模式识别、计算机视觉、智能机器人等领域。其中尤其典型的是专家系统中的知识获取瓶颈问题,人们一直在努力试图采用机器学习的方法加以克服。
机器学习的研究是根据生理学、认知科学等对人类学习机理的了解,建立人类学习过程的计算模型或认识模型,发展各种学习理论和学习方法,研究通用的学习算法并进行理论上的分析,建立面向任务的具有特定应用的学习系统。这些研究目标相互影响相互促进。
自从1980年在卡内基-梅隆大学召开第一届机器学术研讨会以来,机器学习的研究工作发展很快,已成为中心课题之一。
模式识别
模式识别(PatternRecognition)是人类的一项基本智能,在日常生活中,人们经常在进行“模式识别”。随着20世纪40年代计算机
的出现以及50年代人工智能的兴起,人们当然也希望能用计算机来代替或扩展人类的部分脑力劳动。(计算机)模式识别在20世纪60年代初迅速发展并成为一门新学科。
模式识别(PatternRecognition)是指对表征事物或现象的各种形式的(数值的、文字的和逻辑关系的)信息进行处理和分析,以对事物或现象进行描述、辨认、分类和解释的过程,是信息科学和人工智能的重要组成部分。模式识别又常称作模式分类,从处理问题的性质和解决问题的方法等角度,模式识别分为有监督的分类(SupervisedClassification)和无监督的分类(UnsupervisedClassification)两种。二者的主要差别在于,各实验样本所属的类别是否预先已知。一般说来,有监督的分类往往需要提供大量已知类别的样本,但在实际问题中,这是存在一定困难的,因此研究无监督的分类就变得十分有必要了。
模式还可分成抽象的和具体的两种形式。前者如意识、思想、议论等,属于概念识别研究的范畴,是人工智能的另一研究分支。我们所指的模式识别主要是对语音波形、地震波、心电图、脑电图、图片、照片、文字、符号、生物传感器等对象的具体模式进行辨识和分类。
模式识别研究主要集中在两方面,一是研究生物体(包括人)是如何感知对象的,属于认识科学的范畴,二是在给定的任务下,如何用计算机实现模式识别的理论和方法。前者是生理学家、心理学家、生物学家和神经生理学家的研究内容,后者通过数学家、信息学专家和计算机科学工作者近几十年来的努力,已经取得了系统的研究成果。
应用计算机对一组事件或过程进行辨识和分类,所识别的事件或过程可以是文字、声音、图像等具体对象,也可以是状态、程度等抽象对象。这些对象与数字形式的信息相区别,称为模式信息。
模式识别所分类的类别数目由特定的识别问题决定。有时,开始时无法得知实际的类别数,需要识别系统反复观测被识别对象以后确定。
模式识别与统计学、心理学、语言学、计算机科学、生物学、控制论等都有关系。它与人工智能、图像处理的研究有交叉关系。例如自适应或自组织的模式识别系统包含了人工智能的学习机制;人工智能研究的景物理解、自然语言理解也包含模式识别问题。又如模式识别中的预处理和特征抽取环节应用图像处理的技术;图像处理中的图像分析也应用模式识别的技术。
人工神经网络
人工神经网络(ArtificialNeuralNetworks,ANN),一种模仿动物神经网络行为特征,进行分布式并行信息处理的算法数学模型。这种网络依靠系统的复杂程度,通过调整内部大量节点之间相互连接的关系,从而达到处理信息的目的。人工神经网络具有自学习和自适应的能力,可以通过预先提供的一批相互对应的输入-输出数据,分析掌握两者之间潜在的规律,最终根据这些规律,用新的输入数据来推算输出结果,这种学习分析的过程被称为“训练”。(引自《环球科学》2007年第一期《神经语言:老鼠胡须下的秘密》)
概念
由大量处理单元互联组成的非线性、自适应信息处理系统。它是在现代神经科学研究成果的基础上提出的,试图通过模拟大脑神经网络处理、记忆信息的方式进行信息处理。
人工神经网络具有四个基本特征:
(1)非线性非线性关系是自然界的普遍特性。大脑的智慧就是一种非线性现象。人工神经元处于激活或抑制二种不同的状态,这种行为在数学上表现为一种非线性关系。具有阈值的神经元构成的网络具有更好的性能,可以提高容错性和存储容量。
(2)非局限性一个神经网络通常由多个神经元广泛连接而成。一个系统的整体行为不仅取决于单个神经元的特征,而且可能主要由单元之间的相互作用、相互连接所决定。通过单元之间的大量连接模拟大脑的非局限性。联想记忆是非局限性的典型例子。
(3)非常定性人工神经网络具有自适应、自组织、自学习能力。神经网络不但处理的信息可以有各种变化,而且在处理信息的同时,非线性动力系统本身也在不断变化。经常采用迭代过程描写动力系统的演化过程。
(4)非凸性一个系统的演化方向,在一定条件下将取决于某个特定的状态函数。例如能量函数,它的极值相应于系统比较稳定的状态。非凸性是指这种函数有多个极值,故系统具有多个较稳定的平衡态,这将导致系统演化的多样性。
人工神经网络中,神经元处理单元可表示不同的对象,例如特征、字母、概念,或者一些有意义的抽象模式。网络中处理单元的类型分为三类:输入单元、输出单元和隐单元。输入单元接受外部世界的信号与数据;输出单元实现系统处理结果的输出;隐单元是处在输入和输出单元之间,不能由系统外部观察的单元。神经元间的连接权值反映了单元间的连接强度,信息的表示和处理体现在网络处理单元的连接关系中。人工神经网络是一种非程序化、适应性、大脑风格的信息处理,其本质是通过网络的变换和动力学行为得到一种并行分布式的信息处理功能,并在不同程度和层次上模仿人脑神经系统的信息处理功能。它是涉及神经科学、思维科学、人工智能、计算机科学等多个领域的交叉学科。
人工神经网络是并行分布式系统,采用了与传统人工智能和信息处理技术完全不同的机理,克服了传统的基于逻辑符号的人工智能在处理直觉、非结构化信息方面的缺陷,具有自适应、自组织和实时学习的特点。
知识工程(KBE)knowledgebasedengineering
在计算机上建立专家系统的技术。知识工程这个术语最早由美国人工智能专家E.A.费根鲍姆提出。由于在建立专家系统时所要处理的主要是专家的或书本上的知识,正像在数据处理中数据是处理对象一样,所以它又称知识处理学。其研究内容主要包括知识的获取、知识的表示以及知识的运用和处理等三大方面。
费根鲍姆及其研究小组在20世纪70年代中期研究了人类专家们(而不是万能博士们)解决其专门领域问题时的方式和方法,注意到专家解题的4个特点:①为了解决特定领域的一个具体问题,除了需要一些公共的知识,例如哲学思想、思维方法和一般的数学知识等之外,更需要应用大量与所解问题领域密切相关的知识,即所谓领域知识。②采用启发式的解题方法或称试探性的解题方法。为了解一个问题,特别是一些问题本身就很难用严格的数学方法描述的问题,往往不可能借助一种预先设计好的固定程式或算法来解决它们,而必须采用一种不确定的试探性解题方法。③解题中除了运用演绎方法外,必须求助于归纳的方法和抽象的方法。因为只有运用归纳和抽象才能创立新概念,推出新知识,并使知识逐步深化。④必须处理问题的模糊性、不确定性和不完全性。因为现实世界就是充满模糊性、不确定性和不完全性的,所以决定解决这些问题的方式和方法也必须是模糊的和不确定的,并应能处理不完全的知识。总之,人们在解题的过程中,首先运用已有的知识开始进行启发式的解题,并在解题中不断修正旧知识,获取新知识,从而丰富和深化已有的知识,然后再在一个更高的层次上运用这些知识求解问题,如此循环往复,螺旋式上升,直到把问题解决为止。由上面的分析可见,在这种解题的过程中,人们所运用和操作的对象主要是各种知识(当然也包括各种有关的数据),因此也就是一个知识处理的过程。
专家系统是一个智能计算机程序系统,其内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经验,能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域问题。也就是说,专家系统是一个具有大量的专门知识与经验的程序系统,它应用人工智能技术和计算机技术,根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验,进行推理和判断,模拟人类专家的决策过程,以便解决那些需要人类专家处理的复杂问题,简而言之,专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。
专家系统
专家系统(expertsystem)是人工智能应用研究最活跃和最广泛的课题之一。
运用特定领域的专门知识,通过推理来模拟通常由人类专家才能解决的各种复杂的、具体的问题,达到与专家具有同等解决问题能力的计算机智能程序系统。它能对决策的过程作出解释,并有学习功能,即能自动增长解决问题所需的知识。
发展简况专家系统是人工智能中最重要的也是最活跃的一个应用领域,它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。20世纪60年代初,出现了运用逻辑学和模拟心理活动的一些通用问题求解程序,它们可以证明定理和进行逻辑推理。但是这些通用方法无法解决大的实际问题,很难把实际问题改造成适合于计算机解决的形式,并且对于解题所需的巨大的搜索空间也难于处理。1965年,f.a.费根鲍姆等人在总结通用问题求解系统的成功与失败经验的基础上,结合化学领域的专门知识,研制了世界上第一个专家系统dendral,可以推断化学分子结构。20多年来,知识工程的研究,专家系统的理论和技术不断发展,应用渗透到几乎各个领域,包括化学、数学、物理、生物、医学、农业、气象、地质勘探、军事、工程技术、法律、商业、空间技术、自动控制、计算机设计和制造等众多领域,开发了几千个的专家系统,其中不少在功能上已达到,甚至超过同领域中人类专家的水平,并在实际应用中产生了巨大的经济效益。
专家系统的发展已经历了3个阶段,正向第四代过渡和发展。第一代专家系统(dendral、macsyma等)以高度专业化、求解专门问题的能力强为特点。但在体系结构的完整性、可移植性等方面存在缺陷,求解问题的能力弱。第二代专家系统(mycin、casnet、prospector、hearsay等)属单学科专业型、应用型系统,其体系结构较完整,移植性方面也有所改善,而且在系统的人机接口、解释机制、知识获取技术、不确定推理技术、增强专家系统的知识表示和推理方法的启发性、通用性等方面都有所改进。第三代专家系统属多学科综合型系统,采用多种人工智能语言,综合采用各种知识表示方法和多种推理机制及控制策略,并开始运用各种知识工程语言、骨架系统及专家系统开发工具和环境来研制大型综合专家系统。在总结前三代专家系统的设计方法和实现技术的基础上,已开始采用大型多专家协作系统、多种知识表示、综合知识库、自组织解题机制、多学科协同解题与并行推理、专家系统工具与环境、人工神经网络知识获取及学习机制等最新人工智能技术来实现具有多知识库、多主体的第四代专家系统。
类型对专家系统可以按不同的方法分类。通常,可以按应用领域、知识表示方法、控制策略、任务类型等分类。如按任务类型来划分,常见的有解释型、预测型、诊断型、调试型、维护型、规划型、设计型、监督型、控制型、教育型等。
体系结构专家系统与传统的计算机程序系统有着完全不同的体系结构,通常它由知识库、推理机、综合数据库、知识获取机制、解释机制和人机接口等几个基本的、独立的部分所组成,其中尤以知识库与推理机相互分离而别具特色。专家系统的体系结构随专家系统的类型、功能和规模的不同,而有所差异。
为了使计算机能运用专家的领域知识,必须要采用一定的方式表示知识。目前常用的知识表示方式有产生式规则、语义网络、框架、状态空间、逻辑模式、脚本、过程、面向对象等。基于规则的产生式系统是目前实现知识运用最基本的方法。产生式系统由综合数据库、知识库和推理机3个主要部分组成,综合数据库包含求解问题的世界范围内的事实和断言。知识库包含所有用“如果:〈前提〉,于是:〈结果〉”形式表达的知识规则。推理机(又称规则解释器)的任务是运用控制策略找到可以应用的规则。正向链的策略是寻找出前提可以同数据库中的事实或断言相匹配的那些规则,并运用冲突的消除策略,从这些都可满足的规则中挑选出一个执行,从而改变原来数据库的内容。这样反复地进行寻找,直到数据库的事实与目标一致即找到解答,或者到没有规则可以与之匹配时才停止。逆向链的策略是从选定的目标出发,寻找执行后果可以达到目标的规则;如果这条规则的前提与数据库中的事实相匹配,问题就得到解决;否则把这条规则的前提作为新的子目标,并对新的子目标寻找可以运用的规则,执行逆向序列的前提,直到最后运用的规则的前提可以与数据库中的事实相匹配,或者直到没有规则再可以应用时,系统便以对话形式请求用户回答并输入必需的事实。
早期的专家系统采用通用的程序设计语言(如fortran、pascal、basic等)和人工智能语言(如lisp、prolog、smalltalk等),通过人工智能专家与领域专家的合作,直接编程来实现的。其研制周期长,难度大,但灵活实用,至今尚为人工智能专家所使用。大部分专家系统研制工作已采用专家系统开发环境或专家系统开发工具来实现,领域专家可以选用合适的工具开发自己的专家系统,大大缩短了专家系统的研制周期,从而为专家系统在各领域的广泛应用提供条件。
图灵测试
【简介】
图灵测试(又称“图灵判断”)是图灵提出的一个关于机器人的著名判断原则。一种测试机器是不是具备人类智能的方法。如果说现在有一台电脑,其运算速度非常快、记亿容量和逻揖单元的数目也超过了人脑,而且还为这台电脑编写了许多智能化的程序,并提供了合适种类的大量数据,使这台电脑能够做一些人性化的事情,如简单地听或说。回答某些问题等。那么,我们是否就能说这台机器具有思维能力了呢?或者说,我们怎样才能判断一台机器是否具存了思维能力呢?
为了检验一台机器是否能合情理地被说成在思想,人工智能的始祖艾伦•图灵提出了一种称作图灵试验的方法。此原则说:被测试的有一个人,另一个是声称自己有人类智力的机器。测试时,测试人与被测试人是分开的,测试人只有通过一些装置(如键盘)向被测试人问一些问题,这些问题随便是什么问题都可以。问过一些问题后,如果测试人能够正确地分出谁是人谁是机器,那机器就没有通过图灵测试,如果测试人没有分出谁是机器谁是人,那这个机器就是有人类智能的。目前还没有一台机器能够通过图灵测试,也就是说,计算机的智力与人类相比还差得远呢。比如自动聊天机器人。同时图灵试验还存在一个问题,如果一个机器具备了“类智能”运算能力,那么通过图灵试验的时间会延长,那么多长时间合适呢,这也是后继科研人员正在研究的问题。
【图灵测试的提出】
1950年,图灵来到曼彻斯特大学任教,同时还担任该大学自动计算机项目的负责人。就在这一年的十月,他又发表了另一篇题为《机器能思考吗?》的论文,成为划时代之作。也正是这篇文章,为图灵赢得了一顶桂冠——“人工智能之父”。在这篇论文里,图灵第一次提出“机器思维”的概念。他逐条反驳了机器不能思维的论调,做出了肯定的回答。他还对智能问题从行为主义的角度给出了定义,由此提出一假想:即一个人在不接触对方的情况下,通过一种特殊的方式,和对方进行一系列的问答,如果在相当长时间内,他无法根据这些问题判断对方是人还是计算机,那么,就可以认为这个计算机具有同人相当的智力,即这台计算机是能思维的。这就是著名的“图灵测试”(TuringTesting)。当时全世界只有几台电脑,其他几乎所有计算机根本无法通过这一测试。但图灵预言,在20世纪末,一定会有电脑通过“图灵测试”。目前为止还没有电脑通过图灵测试。美国科学家兼慈善家休·勒布纳20世纪90年代初设立人工智能年度比赛,把图灵的设想付诸实践.比赛分为金、银、铜三等奖.
【示范性问题】
图灵采用“问”与“答”模式,即观察者通过控制打字机向两个测试对象通话,其中一个是人,另一个是机器。要求观察者不断提出各种问题,从而辨别回答者是人还是机器。图灵还为这项测试亲自拟定了几个示范性问题:
问:请给我写出有关“第四号桥”主题的十四行诗。
答:不要问我这道题,我从来不会写诗。
问:34957加70764等于多少?
答:(停30秒后)105721
问:你会下国际象棋吗?
答:是的。
问:我在我的K1处有棋子K;你仅在K6处有棋子K,在R1处有棋子R。现在轮到你走,你应该下那步棋?
答:(停15秒钟后)棋子R走到R8处,将军!
图灵指出:“如果机器在某些现实的条件下,能够非常好地模仿人回答问题,以至提问者在相当长时间里误认它不是机器,那么机器就可以被认为是能够思维的。”
从表面上看,要使机器回答按一定范围提出的问题似乎没有什么困难,可以通过编制特殊的程序来实现。然而,如果提问者并不遵循常规标准,编制回答的程序是极其困难的事情。例如,提问与回答呈现出下列状况:
问:你会下国际象棋吗?
答:是的。
问:你会下国际象棋吗?
答:是的。
问:请再次回答,你会下国际象棋吗?
答:是的。
你多半会想到,面前的这位是一部笨机器。如果提问与回答呈现出另一种状态:
问:你会下国际象棋吗?
答:是的。
问:你会下国际象棋吗?
答:是的,我不是已经说过了吗?
问:请再次回答,你会下国际象棋吗?
答:你烦不烦,干嘛老提同样的问题。
那么,你面前的这位,大概是人而不是机器。上述两种对话的区别在于,第一种可明显地感到回答者是从知识库里提取简单的答案,第二种则具有分析综合的能力,回答者知道观察者在反复提出同样的问题。“图灵测试”没有规定问题的范围和提问的标准,如果想要制造出能通过试验的机器,以我们现在的技术水平,必须在电脑中储存人类所有可以想到的问题,储存对这些问题的所有合乎常理的回答,并且还需要理智地作出选择。
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人工智能发展现状及应用
导读:人工智能(ArtificialIntelligence),英文缩写为AI。人工智能被认为是第四次科技革命的核心驱动力,目前许多领域都在探索AI技术的应用,可谓方兴未艾。那么什么是人工智能,它经历了怎样的发展历程,现阶段发展状况如何,它有哪些应用。本篇文章就为大家做个简单分享。同时也会为大家详细介绍一下百度的AI技术体系。
本文主要内容:
1.人工智能概念
①智能
②人工智能
2.人工智能的发展
①人工智能的发展历程
②AI是中国的机遇
3.AI与百度
①百度AI的发展历程
②百度AI的技术体系
③百度AI的场景化应用
1.人工智能概念
1.1智能
谈到人工智能,需要首先理解“智能”一词的具体含义。智能是指人类才具有的一些技能。人在进行各种活动的过程中,从感觉到记忆再到思维产生了智慧,智慧产生了人类本身的行为和语言,行为和语言统称为能力;智慧和能力结合在一起就是人工智能中的智能一词。
比如,人类的语言表达能力就是一种智能(语言智能);人类进行复杂数学运算的能力也是一种智能(数字逻辑智能);人类的交往能力也是一种智能(人际智能),人们对音调、旋律、节奏、音色的感知能力,也是一种智能(音乐智能)。他们都属于智能的范畴。
1.2人工智能
把智能的概念与人的逻辑理解相结合,并应用到机器中,让机器能更好的模拟人的相关职能,这就是人工智能。人工智能就是要让机器的行为看起来就像是人所表现出的智能行为一样。
人工智能概念,最早可以追溯到上世纪90年代初,这个时候需要提到一位科学家:图灵。
艾伦·麦席森·图灵(英语:AlanMathisonTuring,1912年6月23日—1954年6月7日),英国数学家、逻辑学家,被称为计算机科学之父,人工智能之父。
图灵最早定义了什么是人工智能,怎样去界定一个机器(或一个设备)是否具备智能。他最早提出了图灵测试(即:一个人在不接触对方的情况下,经过某种特殊的方式和对方进行一系列的问答,如果在某些时间之内,他无法根据这些问题判断对方是人还是计算机,那么我们就认为这台机器具备智能化的思维)。直到2000年左右,才真正有计算机通过了图灵测试,才实现了一个突破。在2014年图灵测试大会上,出现了一个通过图灵测试的机器(或者称为智能聊天的机器人)。这两年人工智能的高速发展,也印证了最早的图灵测试,这也让我们反向看到了图灵在人工智能定义方面做出的突出贡献。
现今,在做图灵测试时,判断这个设备是否具备人工智能,更多的还是从模拟人的角度来考量。但在当前科技背景下,人工智能需要涵盖更广的内容,它不仅仅要模拟人本身的职能,还需要具备一些扩展、替代甚至延伸的职能。
举个例子,在医疗领域,需要经常在实验室进行病毒化验,人处这样的实验环境下会比较危险,经常会出现一些事故,如果能够用机器替代人来做这些实验,这些事故就可以避免。此时,这台机器就不仅仅是在模拟人,而是在替代人,机器本身就具备了替代人的能力。
当前,很多人在担忧:人工智能的发展会不会对人类造成威胁。其实,目前人工智能还处于早期的阶段(或者称之为婴幼儿阶段),我们还处于弱人工智能时代。
当然,随着时间的推移,将来我们可能会把弱人工智能时代推进到强人工智能,甚至再往前推进到超人工智能和智能爆炸时代。但至少目前,我们离这样的时代还有非常远的距离,要实现这样的目标,需要非常多的时间积累,可能要通过几代人甚至十几代人的努力。所以大家不要有过多的担心,人工智能现在更多的还是用于服务人类,用来提高人们的工作效率。
上图引自MIT大学一位教授。
针对人工智能所覆盖的领域,这位教授提出一个观点:“我们要尽可能避免做这些容易“进水”的工作,以免被日后所淘汰掉”。
这张图水平面以下的工作,如存储,计算、甚至象棋活动等,已经被海平面淹没。在海平面边缘的工作,如翻译、驾驶、视觉和音频等,很有可能在未来的一段时间,随着技术的进步也会被淹没。再来看图上高海拔地区的工作,如艺术创新、科学研究,文学创作等,让人工智能替代人类去做这些工作,在现阶段是比较困难的。要让人工智能实现像人一样具备主观能动性,还需要比较长的时间。我们在选择工作,或者在做技术探索的时候,应该从更高的层面布局,而把那些可以被人工智能替代的工作交给计算机去做,这样我们就可以从一些重复性、冗余性的工作中抽离出来,去专门从事创造性的工作(比如艺术创作等)。
2.人工智能的发展2.1人工智能的发展历程我们回顾一下人工智能发展的历程。
人工智能并不是特别新鲜的词,在计算机出现后不久,大家就已经开始探索人工智能的发展了。
1943到1956年这段时间,为人工智能的诞生期,期间有很多人尝试用计算机进行智能化的应用,当然此时不能称为人工智能,只是有类似的概念。
人工智能的分水岭是1956年达特茅斯会议,在本次会议上正式提出了AI这个词。
1956到1974年这段时间,是人工智能发展的黄金时代,是人工智能的第1个高速发展期,通常把这段时间称之为人工智能大发现时代。
1974到1980年这6年的时间里,进入了人工智能发展的第1个低谷,在这个低谷期,出现了非常多的问题,比如计算上的问题、存储上的问题、数据量的问题,这些问题限制了人工智能的发展。
1980到1987年这段时间是人工智能的第2个繁荣期。期间诞生了大量的算法,推动了神经网络的高速发展,同时出现了许多专业的科研人员,发表了许多创造性的论文。
1987到1993年这段时间是人工智能的第2个低谷期,期间有个词叫“AI之冬”。有大量的资本从AI领域撤出,整个AI科研遇到了非常大的财政问题,这是导致”AI之冬”的主要原因。
1993年之后,人工智能又进入到高速发展期,期间出现了许多经典案例,比如1997年IBM公司的深蓝案例,2001年IBM的沃森案例,2016年谷歌AlphaGo案例。这些案例是人工智能在应用层面的体现。
上图概括了人工智能的发展历程。
可以看到,从1956年达特茅斯会议AI这个词诞生,一直发展到现在,人工智能共经历了60多年的跌宕起伏,并不是仅在2016、2017这两年间才出现了人工智能这个概念。
从宏观上看,AI的发展历程经历了三次比较大的起伏。
第1次起伏是从1943年到1956年,首次出现了神经网络这个词,把人工智能推到一个高峰,期间出现了许多大发现。而第1次低谷使人工智能进入到了反思的阶段,人们开始探讨人工智能的应用。
第2次起伏是在上世纪80年代,期间BP算法的出现,神经网络新概念的普及,推动了人工智能又进入第2次高峰和发展。然而从1987年到1993年又进入到了了第2次低谷,这主要因为一些财政原因导致。
第3次起伏从2006年开始,由辛顿提出了深度学习的概念,把神经网络往前推动了一大步,也把人工智能推到了高速发展阶段,尤其是近几年在非结构化领域取得了许多突破(例如在语音与视觉方面),给人工智能进入商业化应用带来许多的基础性技术沉淀。
人工智能为什么会在前面的发展过程里遇到了那么多的坎坷?为什么在最近这几年会进入一个高速发展期?
我们归结了近几年人工智能高速发展的三点原因:
①算力飞跃
人工智能(尤其是深度学习),对底层计算能力的要求非常高。早期的计算受到了极大限制,从CPU发展到了GPU,使得算力几乎能达到几倍甚至十几倍量级的增长。再从GPU到TPU,计算速度能达到15~30倍的增长,使得在算力层面不断取得突破。此外,大量云资源的出现将我们计算的成本压到了最低,我们在处理海量计算的同时,也可以享受比较低的成本。再者,芯片技术的发展,使得端处理能力持续提高,这些都帮助我们在算力层面取得了很大的突破。
②数据井喷
从PC互联网时代到移动互联网时代,再到可穿戴设备的应用,都产生了大量的数据。这两年,每年产生的数据量可以达到50%左右的增长。2017年到2018年,这段时间内基本上每个月产生的数据量可以达到几十个亿的量级,数据量已经非常高。物联网的连接,能帮助我们把更多的数据采集回来,帮助我们在数据层面做更多的积累,这是数据井喷带来的积极影响。
③算法突破
近几年来,从机器学习到深度学习,算法不断取得突破。使得我们可以处理更多的大规模、无监督、多层次等复杂业务。
算法、算力、数据是人工智能的三要素,算力是骨骼,数据是血液和食物,算法就是大脑,三者不断取得突破,才能促进人工智能高速发展。
2.3AI是中国的机遇
人工智能技术的发展也促进了很多产业的发展。中国目前有非常好的历史机遇,不仅仅是在技术上有大量的积累,同时,国家也为人工智能的发展提供了非常好的政策环境。此外,市场空间、资金支持、人才储备,也都为人工智能的发展提供了非常好的条件。
通过上图可以看到,人工智能的研发人才目前还比较短缺。图上数据来源于领英在2017年所做的全球AI人才报告。以2017年的数据来看,全球人工智能专业的人才数量超过190万,在这190万人才中,美国处于第一梯队,有85万+;而中国在人工智能领域的人才积累比较少,从数据上来看,目前国内人工智能方面的专业技术人才可能只有5万+,当然这是2017年的数据,现在可能会有一些增长,但是量级也没有达到我们想象的那么大。
所以从国内目前来看,这约5-10万的AI技术人才,对比AI产业的高速发展需求,两者之间有巨大矛盾。那怎样更好的用这些人才作为突破,把人工智能方面的技术人才储备提高到百万级别。这正是整个百度(包括百度的教育合作与共建,包括百度所有对外输出的体系,包括我们今天所做的课程)所努力的方向,我们期望通过百度的技术赋能,真正的帮助人工智能取得更好的人才积累,真正培养一些在未来对人工智能行业有巨大贡献的专业人才,这是百度现在的定位目标。
AI浪潮已然到来,行业人工智能时代已经到来。目前,人工智能已经大量应用在2c和2b领域,怎么让人工智能跟具体行业有更好的接触,产生更多的积累,是我们正在重点探索的方向。
比如百度的搜索引擎,已经融入了很多AI元素。模糊匹配、拍照识图、深度挖掘检索等都应用到了大量的人工智能技术。
再如推荐系统,他会基于个人的一些喜好和历史阅读习惯来给用户做一些内容的推荐和匹配,这是很典型的结合大数据做的精准应用,实际上也属于人工智能的范畴。
再如人脸识别技术、语音技术、智慧交通和无人驾驶等,都是AI技术与行业应用的融合,并且这些技术正在不断取得突破。百度现在L4级别的无人驾驶车已经初步实现了一些小规模的量产,未来会有更多的人将真正的体会到无人驾驶给生活带来的便利。
3.AI与百度3.1百度AI的发展历程
上图为百度在人工智能领域的发展轨迹,早在2009年,百度就开始尝试探索人工智能相关技术,直到2019年,百度用了近十年的时间布局人工智能。
2009年尝试性布局人工智能,2013年发布IDL,2014年成立硅谷实验室以及百度研究院,2015年首次发布DuerOS,2016年发布百度大脑1.0版本,同年,百度的自动驾驶技术进入试运营状态,2017年是百度人工智能技术高速发展的一年,不仅成立了深度学习国家实验室,同时也成立了硅谷第二实验室以及西雅图实验室,并且Apollo平台开始运行并对外推广,在2018年到2019年,DuerOS和Apollo平台发展到3.0版本,百度大脑发展到5.0版本。经过近十年的发展和积累,百度的人工智能技术目前处于相对领先的位置。
百度在人工智能领域领域取得的进展有目共睹,比如,百度成立了首个国家级AI实验室;2016年被美国《财富》杂志评选为深度学习领域四大巨头之一;百度的刷脸支付、强化学习、自动驾驶等技术入选MIT2017年全球十大突破性技术;在AI领域,百度的中国专利申请超过2000项。
3.2百度AI的技术体系
百度的技术体系非常全面,覆盖了计算体系、大数据技术体系以及人工智能技术体系等,在机器学习、深度学习、区块链、知识图谱、自然语言处理、量子计算等领域均有雄厚的技术积累。这些技术可以按内容划分成三个板块,第一是A板块(即AI技术板块),第二是B板块(即大数据板块),第三是C板块(即云计算板块)。这就是百度在2016年提出的ABC概念。从一开始的1.0版本,发展到如今的3.0版本,代表着百度在人工智能领域的整体布局。在人工智能领域的布局中,百度的探索不仅停留在最核心的技术上,也同时将核心技术与更多的领域相结合,如边缘计算、物联网(InternetofThings,IoT)和区块链等,得到了如ABC+区块链、ABC+DuerOS、ABC+Apollo等对外输出模式,向各行各业提供解决方案。
在A板块中,将百度大脑分成了不同的层次。最底层是算法层,包含机器学习和深度学习算法,使用百度的PaddlePaddle深度学习框架提供算法层的基础支撑;算法层之上为感知层,感知层可分为对声音的感知和对光的感知,其中,对声音的感知主要是语音技术板块,对光的感知主要是图像技术、视频技术、AR/VR等技术板块;在感知层之上是认知层,认知层更多的是处理人类听到和看到的内容,对其进行深度理解,深度理解需要自然语言处理(NLP/NLU)、知识图谱等技术作为支撑,同时也需要积累大量用户画像数据,这些技术能帮助人们快速的理解和分析人类听到和看到的内容,并对内容进行有效的反馈,这是认知层面的技术;在认知层之上是平台层,平台层将底层的内容进行融合、封装,对外提供开放、完整的AI技术,并引入大量的生态合作伙伴,共同探讨人工智能产业的布局。
百度人工智能整体技术体系,最底层是深度学习框架飞桨PaddlePaddle,作为底层计算框架,飞桨PaddlePaddle支撑着上层场景化能力与平台中的全部板块。在场景化能力与平台中,包含了诸多场景大板块,每个大板块下又细分为多个技术板块,比如语音板块包含了语音合成以及语音唤醒等技术板块;计算机视觉技术中的OCR技术,包括传统通用OCR识别,以及垂直领域OCR的识别,可以对30多个OCR识别领域进行精准识别,比如票据识别、证件识别以及文字识别等;在人脸/人体识别板块,同时也会引入图像审核以及图像识别方面的技术;在视频板块,有视频比对技术,视频分类和标注技术,以及视频审核技术;在自然语言处理板块,有机器翻译技术;知识图谱板块,有AR/VR技术。这些板块构成了人工智能体系的技术蓝图。
近两年来,人工智能技术在各行各业中的应用不断加深,实践证明,单一的技术在落地时会受到诸多限制,所以现在人工智能在落地时可能不仅仅用到某一个单独的技术板块,而是需要先把这些板块进行融合,然后再进行实际应用,比如在拍照翻译的应用场景下,既需要用到OCR技术,同时也用到NLP技术。因此在实际应用中,需要综合各个板块的技术,把不同的技术体系和技术内容有机地融合起来,再去解决行业中面临的痛点。
3.3百度AI的场景化应用
2014年到2015年期间,在计算机视觉领域的部分场景下,计算机视觉识别准确率已经超过了人眼识别。而利用深度学习技术的计算机听觉识别,在2017年左右也已经超过人耳听力极限。
人工智能业务场景化不仅依赖底层的硬件资源,也需要超大规模的标注数据,这是监督学习的特点,所以在人工智能早期研究中,有评论说“有多少人工就有多少智能”,这句话在特定角度来看是具有一定意义的。在监督学习中,训练模型需要庞大的标注数据,再结合GPU强大的数据处理能力去训练特定模型,也就是从算法的层面去做更多的工作,在训练模型的过程中需要发挥人的主观能动性,更好的解决在行业应用中出现的一些痛点,构建出行业专属的模型。
比如,将人体分析技术应用到实际行业场景中时,需要结合人脸识别技术和人体识别技术。可以通过基础手势识别,识别一个人在开车时有没有系安全带、是不是在打电话等。
利用人体分析技术,可以做到行为识别,首先设定特定区域,然后对区域内的人员行为进行识别,比如人群过密、区域越界、人员逆行、徘徊以及吸烟等,在特定场景下,行为识别能够帮助用户避免安全隐患。
自然语言处理有很多相关技术,比如说词法分析、词向量表示、语义相似度、短文本相似度、情感相似度分析等。这些技术用在不同的应用场景下。
在公检法系统应用中,为了避免出现非常严重的问题,如同案不同判,具体解决方案是当诉讼呈递给法官时,根据当前诉讼内容在公检法系统中寻找历史上类似的案件,参考历史类似案件的判决,给法官提供判案依据。
在媒体领域应用中,对基础的财经类新闻,可以由机器进行新闻文章的编写,即机器写作。这些技术都是基于NLP在相应领域做的智能化应用,可以让编辑或记者从重复性的工作中解脱出来。
人工智能从广义上来看,也包括大数据及云计算相关技术,这些技术也都涵盖在百度AI技术体系中。在大数据领域,主要包括数据采集、数据存储、数据分析以及数据可视化等,利用这些技术,我们在进行模型训练的时候,对数据进行科学的管理可以帮助我们提高模型训练效率。
百度AI技术体系也提供算力层面的支持,通过GPU服务器以及FPGA服务器提供的算力,更好的解决应用层面的问题。
百度AI就是这样一个从基础层,到感知层、认知层的完整体系,为多行业、多场景提供“一站式解决方案”,力求实现“多行业、多场景全面赋能”。
回顾本篇文章,我们和大家分享了人工智能的相关概念,人工智能的发展历程,从中也可以看出AI是我们的历史机遇。同时本文也为大家详细介绍了百度的AI技术体系,经过10余年的努力,百度AI已经形成从基础层,到感知层、认知层的完整技术体系,为多行业、多场景提供“一站式解决方案”,力求实现“多行业、多场景全面赋能”。