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。
作者：徐云峰
catalogs:13000076;contentid:7688970;publishdate:2021-06-11;author:黄童欣;file:1623414511328-aff718d9-3742-46b0-b08c-e56bdd1ed8c8;source:29;from:中华读书报;timestamp:2021-06-1120:28:23;[责任编辑:]人工智能的现状及今后发展趋势展望
论文导读：介绍了人工智能的概念及其目前发展概况,对人工智能的几种类型及应用，如：模式识别、专家系统作了简要的介绍。并对人工智能今后的发展前景进行了分析。关键词：人工智能
1引言
人工智能(ArtificialIntelligence),英文缩写为AI，也称机器智能。“人工智能”一词最初是在1956年Dartmouth学会上提出的。它是计算机科学、控制论、信息论、神经生理学、心理学、语言学等多种学科互相渗透而发展起来的一门综合性学科。从计算机应用系统的角度出发，人工智能是研究如何制造智能机器或智能系统，来模拟人类智能活动的能力，以延伸人们智能的科学。
2目前人工智能技术的研究和发展状况
目前，人工智能技术在美国、欧洲和日本依然飞速发展。在AI技术领域十分活跃的IBM公司，已经为加州劳伦斯·利佛摩尔国家实验室制造了ASCIWhite电脑，号称具有人脑的千分之一的智力能力，而正在开发的更为强大的新超级电脑——“蓝色牛仔”（BlueJean），据其研究主任保罗·霍恩称，“蓝色牛仔”的智力水平将大致与人脑相当。
3技术应用
随着AI的技术的发展，现代几乎各种技术的发展都涉及到了人工智能技术，可以说人工智能已经广泛应用到许多领域，其典型的应用包括：
3.1符号计算
计算机最主要的用途之一就是科学计算,科学计算可分为两类:一类是纯数值的计算,例如求函数的值;另一类是符号计算,又称代数运算,这是一种智能化的计算,处理的是符号。符号可以代表整数、有理数、实数和复数,也可以代表多项式,函数,集合等。随着计算机的普及和人工智能的发展,相继出现了多种功能齐全的计算机代数系统软件,其中Mathematic和Maple是它们的代表，由于它们都是用C语言写成的,所以可以在绝大多数计算机上使用。
3.2模式识别
模式识别就是通过计算机用数学技术方法来研究模式的自动处理和判读。这里,我们把环境与客体统称为“模式”。论文参考网。用计算机实现模式（文字、声音、人物、物体等）的自动识别，是开发智能机器的一个关键的突破口，也为人类认识自身智能提供线索。计算机识别的显著特点是速度快、准确性和效率高。识别过程与人类的学习过程相似。以“语音识别”为例：语音识别就是让计算机能听懂人说的话，一个重要的例子就是七国语言（英、日、意、韩、法、德、中）口语自动翻译系统。该系统实现后，人们出国预定旅馆、购买机票、在餐馆对话和兑换外币时，只要利用电话网络和国际互联网，就可用手机、电话等与“老外”通话。
3.3机器翻译
机器翻译是利用计算机把一种自然语言转变成另一种自然语言的过程，用以完成这一过程的软件系统叫做机器翻译系统。目前，国内的机器翻译软件不下百种，根据这些软件的翻译特点，大致可以分为三大类：词典翻译类、汉化翻译类和专业翻译类。词典类翻译软件代表是“金山词霸”了，堪称是多快好省的电子词典，它可以迅速查询英文单词或词组的词义，并提供单词的发音，为用户了解单词或词组含义提供了极大的便利。汉化翻译软件的典型代表是“东方快车2000”，它首先提出了“智能汉化”的概念，使翻译软件的辅助翻译作用更加明显。
3.4机器学习
机器学习是机器具有智能的重要标志，同时也是机器获取知识的根本途径。有人认为，一个计算机系统如果不具备学习功能，就不能称其为智能系统。机器学习主要研究如何使计算机能够模拟或实现人类的学习功能。机器学习是一个难度较大的研究领域，它与认知科学、神经心理学、逻辑学等学科都有着密切的联系，并对人工智能的其他分支，如专家系统、自然语言理解、自动推理、智能机器人、计算机视觉、计算机听觉等方面，也会起到重要的推动作用。
3.5问题求解
人工智能的第一大成就是下棋程序,在下棋程度中应用的某些技术,今天的计算机程序已能够达到下各种方盘棋和国际象棋的锦标赛水平。但是,尚未解决包括人类棋手具有的但尚不能明确表达的能力。如国际象棋大师们洞察棋局的能力。论文参考网。另一个问题是涉及问题的原概念,在人工智能中叫问题表示的选择,人们常能找到某种思考问题的方法,从而使求解变易而解决该问题。到目前为止,人工智能程序已能知道如何考虑它们要解决的问题,即搜索解答空间,寻找较优解答。
3.6逻辑推理与定理证明
逻辑推理是人工智能研究中最持久的领域之一,其中特别重要的是要找到一些方法,只把注意力集中在一个大型的数据库中的有关事实上,留意可信的证明,并在出现新信息时适时修正这些证明。医疗诊断和信息检索都可以和定理证明问题一样加以形式化。因此,在人工智能方法的研究中定理证明是一个极其重要的论题。
3.7自然语言处理
自然语言的处理是人工智能技术应用于实际领域的典型范例,经过多年艰苦努力,这一领域已获得了大量令人注目的成果。目前该领域的主要课题是:计算机系统如何以主题和对话情境为基础,注重大量的常识——世界知识和期望作用,生成和理解自然语言。这是一个极其复杂的编码和解码问题。
3.8分布式人工智能
分布式人工智能在20世纪70年代后期出现，是人工智能研究的一个重要分支。分布式人工智能系统一般由多个Agent（智能体）组成，每一个Agent又是一个半自治系统，Agent之间以及Agent与环境之间进行并发活动，并通过交互来完成问题求解。
3.9计算机视觉
计算机视觉是一门用计算机实现或模拟人类视觉功能的新兴学科。其主要研究目标是使计算机具有通过二维图像认知三维环境信息的能力，这种能力不仅包括对三维环境中物体形状、位置、姿态、运动等几何信息的感知，而且还包括对这些信息的描述、存储、识别与理解。
目前，计算机视觉已在人类社会的许多领域得到成功应用。例如，在图像、图形识别方面有指纹识别、染色体识字符识别等；在航天与军事方面有卫星图像处理、飞行器跟踪、成像精确制导、景物识别、目标检测等；在医学方面有图像的脏器重建、医学图像分析等；在工业方面有各种监测系统和生产过程监控系统等。
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浅谈人工智能的发展现状与前景分析
浅谈人工智能的发展现状与前景分析2022-03-2311:19:03
摘要：随着科技的发展，人工智能技术发展突飞猛进，并以不可阻挡之势进入了人们的生活领域。人工智能的蓬勃发展将人们的生活推向了更高的层次，人类由此进入了智能化时代。人工智能不但能够帮助人们进行高效工作和学习，而且能为生活增姿添彩。本文将具体分析人工智能的发展现状，并探讨其未来发展前景，旨在使人们重视人工智能技术，推动人工智能技术的发展，使其更好地为人类生活服务。
关键词：人工智能现状前景
人工智能悄然地改变了人们的生产生活，同时也改变了人们的思维，它是科技发展的最好诠释。无论是家庭生活还是工业发展，无论是经济开发还是教育教学，都离不开人工智能技术的应用。虽然人工智能技术能够帮助人们完成各种复杂的工作，甚至能代替人类到极其危险的环境中进行探测，但是人工智能并不能代替人的大脑，它更多的是机器智能而非人的智能。
1人工智能技术发展现状
1.1人工智能发展较快
随着“互联网+”的迅速发展，人工智能技术也得到了快速的发展，并以不可阻挡之势深入到人们的生产、生活之中
[1]。人们更加注重人工智能的研发与应用，近些年，人工智能产品备受关注，例如智能机器人、智能家居、手术机器人、智能护理机器人等。它们的诞生进一步拓宽了人们的生活舞台，实现了人类生活的智能化，使人们步入了智能化时代。随着市场变化发展，生物识别技术应运而生，并深受人们的关注，这进一步推动了人工智能技术的发展。以扫地机器人为例，随着人们生活水平不断提高，人们的幸福指数也在不断攀升，人们更加注重精神享受，使得扫地机器人迅速走红，成为服务机器人领域的“香饽饽”。随着扫地机器人的热销，研究人员也更加注重研发多功能的扫地机器人。因此扫地机器人的功能也在不断升级，并具有很大的市场需求。随着人们生活需求的不断增加，人工智能产品将不断发展，未来研发力度将更强，发展速度将更快。
1.2具有广阔的发展前景
我国人工智能技术与发达国家相比起步较晚，但是发展速度较快。尤其是最近几年，随着人工智能产品的不断深入生活，人们对人工智能技术更加重视。我国的人工智能技术在仿生学领域具有重要的发展，这也为人类的发展做出了重要的贡献。国家对人工智能技术大力支持，使得人工智能技术在未来将拥有广阔的发展前景。
1.3我国人工智能技术有待提高
我国人工智能技术虽然有了一定的进步，但仍然无法与发达国家相媲美。无论是核心技术方面，还是设计方面都存在一定的问题，需要研究人员加以重视。例如翻译问题、识别功能问题等，这些都是制约人工智能技术发展的瓶颈，亟待人们解决。
2人工智能技术发展前景。
2.1人工智能技术的计算能力将更强
人工智能产品方兴未艾，随着互联网时代的不断发展，网络与联网的终端将不断普及，尤其在大数据时代，海量的数据涌现，数据爆发式增长，这也进一步要求人工智能技术拥有更大更强的计算能力。传统的计算机系统对于逻辑运算十分擅长，但是并不擅长模式识别与形象思维，所以构建模仿人脑的类脑计算机十分必要，这也将进一步推动人工智能技术向更深的领域发展。随着经济的发展，数据知识的融合更加广泛，未来人工智能技术的计算能力将会更强。
2.2核心技术将进一步提高随着人工智能产品的不断涌现，智力资源不断被收集，这将进一步推动人工智能技术的研发。我国人工智能技术虽然发展迅猛，但是缺乏核心技术。随着量子计算机类脑芯片等技术的研发与应用，人工智能技术不再停留在较低层次，将向更深领域迈进。随着国家对人工智能技术有越来越重视，人工智能技术的核心技术也将不断升级。人工智能技术的魅力深深吸引着机器人爱好者，更吸引了众多开发者的研发兴趣。随着国内外众多新产品的问世，将出现更高端的技术与产品，这会进一步推动核心技术的发展。
2.3人工智能技术进一步与商业融合
随着人工智能产品的广泛应用，人工智能技术将有更广阔的发展前景。以智能手机为例，智能手机更新换代速度较快，它不但功能齐全，而且与人们的生活紧密联系，是人们日常生活中不可或缺的工具。智能手机的商业价值是十分巨大的，在未来智能机器人也将会像智能手机一样，走入千家万户。随着市场竞争的不断深化，低端机器人将会被更高端的产品挤出市场，功能更全、配置更高的机器人将出现在人们的视野中。这也将吸引更多企业进行投资研发，越来越多的商业巨头也纷纷瞄准这一机会涌入人工智能领域，以期为其商业的发展打开新通道。
2.4人工智能技术将对我国的劳动密集型产业造成影响我国地大物博，人口众多，因此劳动密集型产业在我国占重要地位。随着人工智能技术的发展，劳动密集型产业将不可避免地受到冲击。以智能机器人为例，无论在工业领域还是在农业领域，无论在人们的生活之中还是在工作之中，它都具有重要的意义。智能机器人在工业生产中的广泛应用，会使部分劳动密集型产业的从业者面临失业的风险。随着科技的发展，人工智能技术将对传统的生产模式造成重要的影响[2]。
2.5人工智能产品更智能化
随着社会的发展，智能终端也在不断升级，人工智能产品将更加智能化。以医疗行业为例，医疗人员可利用智能机器人对病人进行诊断，这不但使诊断结果更加清晰、准确，而且能为医生决策提供依据。
3结语
科技改变世界，人工智能技术对我们生活的影响是巨大的，其作用更是无可比拟。人工智能技术推动了社会的发展，为我们的生活带来了极大的便利。虽然当前我国人工智能技术有了一定的发展，但其在发展中也呈现出一些问题，需要我们高度重视。人工智能技术发展前景十分广阔，在未来，它将朝着更高端、更深入的领域发展，进而为社会做出更大的贡献，更好地推动社会的发展。
参考文献
[1]刘玉斌.人工智能在网络技术中的应用研究[J].电脑迷,2018(2):176.
[2]景琳.山水青国际大酒店客户关系管理现状和对策分析
[J].当代旅游(高尔夫旅行),2017(9):76.
展开全文人工智能伦理问题的现状分析与对策
中国网/中国发展门户网讯 人工智能（AI）是第四次产业革命中的核心技术，得到了世界的高度重视。我国也围绕人工智能技术制定了一系列的发展规划和战略，大力推动了我国人工智能领域的发展。然而，人工智能技术在为经济发展与社会进步带来重大发展机遇的同时，也为伦理规范和社会法治带来了深刻挑战。2017年，国务院印发的《新一代人工智能发展规划》提出“分三步走”的战略目标，掀起了人工智能新热潮，并明确提出要“加强人工智能相关法律、伦理和社会问题研究，建立保障人工智能健康发展的法律法规和伦理道德框架”。2018年，习近平总书记在主持中共中央政治局就人工智能发展现状和趋势举行的集体学习时强调，要加强人工智能发展的潜在风险研判和防范，维护人民利益和国家安全，确保人工智能安全、可靠、可控。要整合多学科力量，加强人工智能相关法律、伦理、社会问题研究，建立健全保障人工智能健康发展的法律法规、制度体系、伦理道德。2019年，我国新一代人工智能发展规划推进办公室专门成立了新一代人工智能治理专业委员会，全面负责开展人工智能治理方面政策体系、法律法规和伦理规范研究和工作推进。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中专门强调要“探索建立无人驾驶、在线医疗、金融科技、智能配送等监管框架，完善相关法律法规和伦理审查规则”。这些均体现了我国对人工智能伦理及其治理的密切关注程度和积极推进决心，同时也突出了这一问题的重要性。
当前人工智能伦理问题
伦理是处理人与人之间关系、人与社会之间关系的道理和秩序规范。人类历史上，重大的科技发展往往带来生产力、生产关系及上层建筑的显著变化，成为划分时代的一项重要标准，也带来对社会伦理的深刻反思。人类社会于20世纪中后期进入信息时代后，信息技术伦理逐渐引起了广泛关注和研究，包括个人信息泄露、信息鸿沟、信息茧房、新型权力结构规制不足等。信息技术的高速变革发展，使得人类社会迅速迈向智能时代，其突出表现在带有认知、预测和决策功能的人工智能算法被日益广泛地应用在社会各个场景之中；前沿信息技术的综合运用，正逐渐发展形成一个万物可互联、万物可计算的新型硬件和数据资源网络，能够提供海量多源异构数据供人工智能算法分析处理；人工智能算法可直接控制物理设备，亦可为个人决策、群体决策乃至国家决策提供辅助支撑；人工智能可以运用于智慧家居、智慧交通、智慧医疗、智慧工厂、智慧农业、智慧金融等众多场景，还可能被用于武器和军事之中。然而，迈向智能时代的过程如此迅速，使得我们在传统的信息技术伦理秩序尚未建立完成的情况下，又迫切需要应对更加富有挑战性的人工智能伦理问题，积极构建智能社会的秩序。
计算机伦理学创始人 Moore将伦理智能体分为4类：伦理影响智能体（对社会和环境产生伦理影响）；隐式伦理智能体（通过特定软硬件内置安全等隐含的伦理设计）；显示伦理智能体（能根据情势的变化及其对伦理规范的理解采取合理行动）；完全伦理智能体（像人一样具有自由意志并能对各种情况做出伦理决策）。当前人工智能发展尚处在弱人工智能阶段，但也对社会和环境产生了一定的伦理影响。人们正在探索为人工智能内置伦理规则，以及通过伦理推理等使人工智能技术的实现中也包含有对伦理规则的理解。近年来，越来越多的人呼吁要赋予人工智能机器一定的道德主体地位，但机器能否成为完全伦理智能体存在巨大的争议。尽管当前人工智能在一些场景下的功能或行为与人类接近，但实则并不具有“自由意志”。从经典社会规范理论来看，是否能够成为规范意义上的“主体”来承担责任，并不取决于其功能，而是以“自由意志”为核心来构建的。黑格尔的《法哲学原理》即以自由意志为起点展开。因此，当前阶段对人工智能伦理问题的分析和解决路径构建应主要围绕着前3类伦理智能体开展，即将人工智能定性为工具而非主体。
当前阶段，人工智能既承继了之前信息技术的伦理问题，又因为深度学习等一些人工智能算法的不透明性、难解释性、自适应性、运用广泛等特征而具有新的特点，可能在基本人权、社会秩序、国家安全等诸多方面带来一系列伦理风险。例如：人工智能系统的缺陷和价值设定问题可能带来公民生命权、健康权的威胁。2018年，Uber自动驾驶汽车在美国亚利桑那州发生的致命事故并非传感器出现故障，而是由于 Uber在设计系统时出于对乘客舒适度的考虑，对人工智能算法识别为树叶、塑料袋之类的障碍物做出予以忽略的决定。人工智能算法在目标示范、算法歧视、训练数据中的偏失可能带来或扩大社会中的歧视，侵害公民的平等权。人工智能的滥用可能威胁公民隐私权、个人信息权。深度学习等复杂的人工智能算法会导致算法黑箱问题，使决策不透明或难以解释，从而影响公民知情权、程序正当及公民监督权。信息精准推送、自动化假新闻撰写和智能化定向传播、深度伪造等人工智能技术的滥用和误用可能导致信息茧房、虚假信息泛滥等问题，以及可能影响人们对重要新闻的获取和对公共议题的民主参与度；虚假新闻的精准推送还可能加大影响人们对事实的认识和观点，进而可能煽动民意、操纵商业市场和影响政治及国家政策。剑桥分析公司利用 Facebook上的数据对用户进行政治偏好分析，并据此进行定向信息推送来影响美国大选，这就是典型实例。人工智能算法可能在更不易于被察觉和证明的情况下，利用算法歧视，或通过算法合谋形成横向垄断协议或轴辐协议等方式，破坏市场竞争环境。算法决策在社会各领域的运用可能引起权力结构的变化，算法凭借其可以处理海量数据的技术优势和无所不在的信息系统中的嵌入优势，对人们的权益和自由产生显著影响。例如，银行信贷中通过算法进行信用评价将影响公民是否能获得贷款，刑事司法中通过算法进行社会危害性评估将影响是否进行审前羁押等，都是突出的体现。人工智能在工作场景中的滥用可能影响劳动者权益，并且人工智能对劳动者的替代可能引发大规模结构性失业的危机，带来劳动权或就业机会方面的风险。由于人工智能在社会生产生活的各个环节日益广泛应用，人工智能系统的漏洞、设计缺陷等安全风险，可能引发个人信息等数据泄露、工业生产线停止、交通瘫痪等社会问题，威胁金融安全、社会安全和国家安全等。人工智能武器的滥用可能在世界范围内加剧不平等，威胁人类生命与世界和平……
人工智能伦理风险治理具有复杂性，尚未形成完善的理论架构和治理体系。人工智能伦理风险的成因具有多元性，包括人工智能算法的目标失范、算法及系统缺陷、受影响主体对人工智能的信任危机、监管机制和工具欠缺、责任机制不完善、受影响主体的防御措施薄弱等。人工智能技术和产业应用的飞速发展，难以充分刻画和分析其伦理风险及提供解决方案。这要求我们必须克服传统规范体系的滞后性，而采用“面向未来”的眼光和方法论，对人工智能的设计、研发、应用和使用中的规范框架进行积极思考和构建，并从确立伦理准则等软法开始，引领和规范人工智能研发应用。
关于人工智能的发展，我们既不能盲目乐观，也不能因噎废食，要深刻认识到它可以增加社会福祉的能力。因此，在人类社会步入智能时代之际，必须趁早从宏观上引导人工智能沿着科学的道路前行，对它进行伦理反思，识别其中的伦理风险及其成因，逐步构建科学有效的治理体系，使其更好地发挥积极价值。
人工智能伦理准则、治理原则及进路
当前全球人工智能治理还处于初期探索阶段，正从形成人工智能伦理准则的基本共识出发，向可信评估、操作指南、行业标准、政策法规等落地实践逐步深入，并在加快构建人工智能国际治理框架体系。
伦理准则
近几年来，众多国家、地区、国际和国内组织、企业均纷纷发布了人工智能伦理准则或研究报告。据不完全统计，相关人工智能伦理准则已经超过40项。除文化、地区、领域等因素引起的差异之外，可以看到目前的人工智能伦理准则已形成了一定的社会共识。
近年来，中国相关机构和行业组织也非常积极活跃参与其中。例如：2018年1月，中国电子技术标准化研究院发布了《人工智能标准化白皮书（2018版）》，提出人类利益原则和责任原则作为人工智能伦理的两个基本原则；2019年5月，《人工智能北京共识》发布，针对人工智能的研发、使用、治理 3 个方面，提出了各个参与方应该遵循的有益于人类命运共同体构建和社会发展的15条原则；2019年6月，国家新一代人工智能治理专业委员会发布《新一代人工智能治理原则——发展负责任的人工智能》，提出了人工智能发展的8项原则，勾勒出了人工智能治理的框架和行动指南；2019年7月，上海市人工智能产业安全专家咨询委员会发布了《人工智能安全发展上海倡议》；2021年9月，中关村论坛上发布由国家新一代人工智能治理专业委员会制定的《新一代人工智能伦理规范》等。从发布内容上看，所有准则在以人为本、促进创新、保障安全、保护隐私、明晰责任等价值观上取得了高度共识，但仍有待继续加深理论研究和论证，进一步建立共识。
治理原则
美国、欧洲、日本等国家和地区在大力推动人工智能技术和产业发展的同时，高度重视人工智能的安全、健康发展，并将伦理治理纳入其人工智能战略，体现了发展与伦理安全并重的基本原则。
习近平总书记高度重视科技创新领域的法治建设问题，强调“要积极推进国家安全、科技创新、公共卫生、生物安全、生态文明、防范风险、涉外法治等重要领域立法以良法善治保障新业态新模式健康发展”。近年来，我国在应对新技术新业态的规制和监管方面，形成了“包容审慎”的总体政策。这项基本政策在2017年就已正式提出。在2020年1月1日起实施的《优化营商环境条例》第55条中更是专门规定了“包容审慎”监管原则：“政府及其有关部门应当按照鼓励创新的原则，对新技术、新产业、新业态、新模式等实行包容审慎监管，针对其性质、特点分类制定和实行相应的监管规则和标准，留足发展空间，同时确保质量和安全，不得简单化予以禁止或者不予监管。”这为当前人工智能伦理治理提供了基本原则和方法论。一方面，要注重观察，认识到新技术新事物往往有其积极的社会意义，亦有其发展完善的客观规律，应予以一定空间使其能够发展完善，并在其发展中的必要之处形成规制方法和措施。另一方面，要坚守底线，包括公民权利保护的底线、安全的底线等。对于已经形成高度社会共识、凝结在法律之中的重要权益、价值，在执法、司法过程中都要依法进行保护。这既是法律对相关技术研发者和使用者的明确要求，也是法律对于在智能时代保护公民权益、促进科技向善的郑重承诺。
治理进路
在人工智能治理整体路径选择方面，主要有两种理论：“对立论”和“系统论”。
“对立论”主要着眼于人工智能技术与人类权利和福祉之间的对立冲突，进而建立相应的审查和规制制度。在这一视角下，一些国家和机构重点关注了针对人工智能系统本身及开发应用中的一些伦理原则。例如，2020年《人工智能伦理罗马倡议》中提出7项主要原则——透明、包容、责任、公正、可靠、安全和隐私，欧盟委员会于2019年《可信赖人工智能的伦理指南》中提出人工智能系统全生命周期应遵守合法性、合伦理性和稳健性3项要求，都体现了这一进路。
“系统论”则强调人工智能技术与人类、其他人工代理、法律、非智能基础设施和社会规范之间的协调互动关系。人工智能伦理涉及一种社会技术系统，该系统在设计时必须注意其不是一项孤立的技术对象，而是需要考虑它将要在怎样的社会组织中运作。我们可以调整的不仅仅是人工智能系统，还有在系统中与之相互作用的其他要素；在了解人工智能运作特点的基础上，可以在整个系统内考虑各个要素如何进行最佳调配治理。当前在一些政策和法规中已有一定“系统论”进路的体现。例如，IEEE（电气与电子工程师协会）发布的《合伦理设计》11中提出的8项原则之一即为“资质”（competence），该原则提出系统创建者应明确对操作者的要求，并且操作者应遵守安全有效操作所需的知识和技能的原则，这体现了从对使用者要求的角度来弥补人工智能不足的系统论视角，对智能时代的教育和培训提出了新需求。我国国家新一代人工智能治理专业委员会2019年发布的《新一代人工智能治理原则——发展负责任的人工智能》中，不仅强调了人工智能系统本身应该符合怎样的伦理原则，而且从更系统的角度提出了“治理原则”，即人工智能发展相关各方应遵循的8项原则；除了和谐友好、尊重隐私、安全可控等侧重于人工智能开放和应用的原则外，还专门强调了要“改善管理方式”，“加强人工智能教育及科普，提升弱势群体适应性，努力消除数字鸿沟”，“推动国际组织、政府部门、科研机构、教育机构、企业、社会组织、公众在人工智能发展与治理中的协调互动”等重要原则，体现出包含教育改革、伦理规范、技术支撑、法律规制、国际合作等多维度治理的“系统论”思维和多元共治的思想，提供了更加综合的人工智能治理框架和行动指南。基于人工智能治理的特殊性和复杂性，我国应在习近平总书记提出的“打造共建共治共享的社会治理格局”的指导下，系统性地思考人工智能的治理维度，建设多元共治的人工智能综合治理体系。
我国人工智能伦理治理对策
人工智能伦理治理是社会治理的重要组成部分。我国应在“共建共治共享”治理理论的指导下，以“包容审慎”为监管原则，以“系统论”为治理进路，逐渐建设形成多元主体参与、多维度、综合性的治理体系。
教育改革
教育是人类知识代际传递和能力培养的重要途径。通过国务院、教育部出台的多项措施，以及联合国教科文组织发布的《教育中的人工智能：可持续发展的机遇与挑战》、《人工智能与教育的北京共识》13等报告可以看到，国内外均开始重视教育的发展改革在人工智能技术发展和应用中有着不可或缺的作用。为更好地支撑人工智能发展和治理，应从4个方面进行完善：普及人工智能等前沿技术知识，提高公众认知，使公众理性对待人工智能；在科技工作者中加强人工智能伦理教育和职业伦理培训；为劳动者提供持续的终身教育体系，应对人工智能可能引发的失业问题；研究青少年教育变革，打破工业化时代传承下来的知识化教育的局限性，回应人工智能时代对人才的需求。
伦理规范
我国《新一代人工智能发展规划》中提到，“开展人工智能行为科学和伦理等问题研究，建立伦理道德多层次判断结构及人机协作的伦理框架”。同时，还需制定人工智能产品研发设计人员及日后使用人员的道德规范和行为守则，从源头到下游进行约束和引导。当前有5项重点工作可以开展：针对人工智能的重点领域，研究细化的伦理准则，形成具有可操作性的规范和建议。在宣传教育层面进行适当引导，进一步推动人工智能伦理共识的形成。推动科研机构和企业对人工智能伦理风险的认知和实践。充分发挥国家层面伦理委员会的作用，通过制定国家层面的人工智能伦理准则和推进计划，定期针对新业态、新应用评估伦理风险，以及定期评选人工智能行业最佳实践等多种方式，促进先进伦理风险评估控制经验的推广。推动人工智能科研院所和企业建立伦理委员会，领导人工智能伦理风险评估、监控和实时应对，使人工智能伦理考量贯穿在人工智能设计、研发和应用的全流程之中。
技术支撑
通过改进技术而降低伦理风险，是人工智能伦理治理的重要维度。当前，在科研、市场、法律等驱动下，许多科研机构和企业均开展了联邦学习、隐私计算等活动，以更好地保护个人隐私的技术研发；同时，对加强安全性、可解释性、公平性的人工智能算法，以及数据集异常检测、训练样本评估等技术研究，也提出了很多不同领域的伦理智能体的模型结构。当然，还应完善专利制度，明确算法相关发明的可专利性，进一步激励技术创新，以支撑符合伦理要求的人工智能系统设计。
此外，一些重点领域的推荐性标准制定工作也不容忽视。在人工智能标准制定中，应强化对人工智能伦理准则的贯彻和支撑，注重对隐私保护、安全性、可用性、可解释性、可追溯性、可问责性、评估和监管支撑技术等方面的标准制定，鼓励企业提出和公布自己的企业标准，并积极参与相关国际标准的建立，促进我国相关专利技术纳入国际标准，帮助我国在国际人工智能伦理准则及相关标准制定中提升话语权，并为我国企业在国际竞争中奠定更好的竞争优势。
法律规制
法律规制层面需要逐步发展数字人权、明晰责任分配、建立监管体系、实现法治与技术治理有机结合。在当前阶段，应积极推动《个人信息保护法》《数据安全法》的有效实施，开展自动驾驶领域的立法工作；并对重点领域的算法监管制度加强研究，区分不同的场景，探讨人工智能伦理风险评估、算法审计、数据集缺陷检测、算法认证等措施适用的必要性和前提条件，为下一步的立法做好理论和制度建议准备。
国际合作
当前，人类社会正步入智能时代，世界范围内人工智能领域的规则秩序正处于形成期。欧盟聚焦于人工智能价值观进行了许多研究，期望通过立法等方式，将欧洲的人权传统转化为其在人工智能发展中的新优势。美国对人工智能标准也尤为重视，特朗普于2019年2月发布“美国人工智能计划”行政令，要求白宫科技政策办公室（OSTP）和美国国家标准与技术研究院（NIST）等政府机构制定标准，指导开发可靠、稳健、可信、安全、简洁和可协作的人工智能系统，并呼吁主导国际人工智能标准的制定。
我国在人工智能科技领域处于世界前列，需要更加积极主动地应对人工智能伦理问题带来的挑战，在人工智能发展中承担相应的伦理责任；积极开展国际交流，参与相关国际管理政策及标准的制定，把握科技发展话语权；在最具代表性和突破性的科技力量中占据发展的制高点，为实现人工智能的全球治理作出积极贡献。
（作者：张兆翔、谭铁牛，中国科学院自动化研究所；张吉豫中国人民大学法学院；《中国科学院院刊》供稿）
人工智能人才培养现状、问题及发展方向
7月26日，中国科协青少年科技中心、中国青少年科技辅导员协会和山东省科学技术协会共同主办的2021年中国人工智能普及教育发展论坛在山东烟台举行。论坛主题为“智能时代智创未来”，中国科学院大学人工智能学院副院长肖俊，浙江大学计算机学院教授、教育部义务教育信息科技课标组专家翁恺，山东大学软件学院副院长许信顺围绕人工智能人才培养现状、问题及如何做好人工智能人才培养等话题进行了分享和交流。小编整理专家们的干货观点，为你呈现：
2021年中国人工智能普及教育发展论坛会议现场
人工智能人才培养历史及现状
01
国内外人工智能人才培养链条初步形成
基于研究的高端人工智能人才培养已经发展了近半个世纪，肖俊梳理了国内外人工智能人才培养发展过程中有影响力的十件大事。
1958年，麦卡锡在麻省理工大学组建全球第一个人工智能实验室，开始人工智能研究和人才培养。1962年他在斯坦福组建了世界上第二个人工智能实验室。时至今日，上述两个实验室和卡内基梅隆大学的人工智能实验室排名全球前三。
2017年5月，中国科学院大学成立国内首个全面人工智能人才培养学院，随后，清华大学、北京大学、中国人民大学、南京大学等相继成立了人工智能学院和研究院。
2017年，中国《新一代人工智能发展规划》出台，明确提出要加快培养聚集人工智能高端人才，包括“人工智能+X”复合专业培养、学科交叉和产学研合作，同时实施全民智能教育项目，中小学阶段设置人工智能相关课程。
2018年4月，中国教育部印发《高等学校人工智能创新行动计划》，提出要加强理论研究，引导高校从增量知识和存量调整方面加大人工智能人才培养力度。教育部印发文件还指出，为构建人工智能多层次教育体系，中小学阶段也将引入人工智能普及教育。同时鼓励支持高校相关教学、科研资源开放，建立面向青少年和社会公众的人工智能科普公共服务平台，积极参与科普工作。
2018年5月，卡内基梅隆大学（CMU）开设全美第一个人工智能本科专业。同年，中国35所高校申请并获批招收人工智能本科专业学生，2019年之后逐渐变多，教育部也新增高职（专科）人工智能专业，2020年起开始执行。人工智能本科、专科和研究生层次的人才培养开始正式招生。
2018年来，中小学人工智能普及教育引发广泛关注。相关专业机构成立、面向中小学的教材陆续出版。2018年4月14日，中国青少年科技辅导员协会成立人工智能普及教育专业委员会；2019年5月26日中国人工智能学会成立了中小学工作委员会。如陈玉琨、汤晓鸥编写的《人工智能基础（高中版）》等。
2019年，中国人社部相关通知发布人工智能工程技术人员成为“新”的职业工种并组织专家和相关企业起草人工智能职业的相关标准和规范。
2019年3月22日，首届中国人工智能教育大会召开；2019年5月16-18日，国际人工智能与教育大会在北京召开，时任中国教育部部长陈宝生出席。
2019年9月22日，北京大学、清华大学等9所高校及清华大学出版社成立中国人工智能教育联席会，围绕全面提高人工智能人才培养这一核心，共同研讨人工智能人才培养的理念、方法和机制，抓好人工智能专业内涵建设，构建和完善“多主体协同育人长效机制”，培养高水平人工智能人才。
2020年1月21日，教育部、国家发展改革委和财政部印发的《关于“双一流”建设高校促进学科融合加快人工智能领域研究生培养的若干意见》出台，2020年人工智能专业研究生大幅扩招。
从上述这十件事情可以看出：尽管国内人工智能教育开始时间不长，但已受到学校、企业和政府等多方的高度重视；我国已逐步开启学位教育与职业培训协同发展的多元化人工智能人才培养模式；我国已经初步形成覆盖中小学、专科、本科、研究生等各个层次的人工智能人才培养链条，但仅仅是“初步形成”，和高等教育相比，中小学、专科和本科教育仍需再深入研究。
02
我国人工智能人才缺口大
人工智能人才紧缺是我国人工智能发展面临的主要困境。肖俊以2017年《全球AI领域人才报告》为依据，将当前中美人工智能人才数量做了一个对比。截至2017年一季度，全球人工智能领域专业技术人才数量超过190万，美国超过85万，排在第一位，而中国超过5万，全球第七，不足美国的6%。从人工智能人才从业时间的角度分析，中国高层次AI人才极其稀缺且从业时间短，美国从业十年以上的人才比我国高一倍。从年龄分布角度来看，我国也处于明显的弱势，整体而言28-37岁是AI主力军，但是在中国48岁以上的资深AI人才比较少，年轻人比较多一些。而48岁以上美国占到16.5%，中国只有3.7%。
随着诸多行业转向人工智能领域，该领域的人才需求量十分巨大。传统IT企业全面向人工智能转型，纷纷抢占智能产业制高点，如谷歌、IBM等。诸多非IT企业也开始布局人工智能产业，这与人工智能逐渐深入各行各业迫使它们不得不向该方向做转型有关，比如碧桂园就不惜重金招人工智能博士帮企业布局新发展。很多学物理化学材料专业的学生也开始学人工智能技术，希望可以通过学科交叉做出一些新的东西。据TalentSeer和AI人才社区Robin.ly联合发布的数据显示，2016-2019年，全球人工智能人才需求年均增长达74％，而我国工业和信息化部人才交流中心数据显示，当前我国人工智能产业内，有效人才缺口达30万。可见，人工智能的人才培养已是刻不容缓。
人工智能高等教育人才培养
面临的问题及解决思路
01
追求短平快，学科建设、各方协作不足
肖俊认为我国目前的人工智能高等教育主要存在三方面的问题。一是学科建设不健全。人工智能非一级学科，国内现在有几个专业都在做人工智能人才培养，包括智能科学与技术、数据科学和大数据、机器人工程等，没有明确规定人工智能人才必须在哪个系统或者哪个学院培养，导致培养体系不健全，目前每所高校的方案都不一样。二是要警惕“短平快”导向偏差。现在人人都来跨专业学人工智能，简单学一些深度学习算法和Python编程等基本能力就出去找工作。这种浅层次学习和人才培养其实不一定需要由高校承担。高校的人才培养需要贯彻落实“百年树人”思想，不能追求短平快。三是产学研协作不足。人才培养定位和目标不明确、校企供需对接不够、学校招生需求与就业脱节。
02
做好人才培养的精确分类
肖俊认为，人才培养需要执行“三个面向”方针，即面向世界科技前沿，面向国家重大需求和面向国民经济主战场，对人才做好分类培养。针对人工智能人才培养定位和目标不明确、校企供需对接不够、学校招生需求与就业脱节等问题，首先应面向不同需求做好精确分类，比如学术和职业教育层面就应区分开。研究生层面应设立创新型人才培养与技术应用型人才培养互补，专业化培育与定制型培育相结合的培养体系。职业教育层面，要充分发挥高职高专的职业教育优势，尤其是要与新公布的人工智能新职业工种和标准做好衔接。此外，人工智能教育培训市场目前也存在一定的泡沫，社会化培训也需要进一步规范，培养人才的初衷不能变。面向成人的教育，可以以技能培训为目标，并与职业资格考试结合。许信顺将高等教育人工智能人才培养划分为三个层次：一是研究人才培养，主要做核心算法、核心理念创新的工作，还有产业研发等；二是应用型人才培养，主要是把人工智能算法和具体产业相结合落地，使用现有人工智能工具，根据场景解决具体问题，做规模化、产业化；三是人工智能人才基础素养培养。
03
注重学科交叉、数理人文基础教育
“学科交叉”是肖俊谈人工智能高等人才培养的第一个关键词。针对人工智能培养体系不健全等问题，他认为首先应加快人工智能一级学科论证，充分考虑和重视人工智能的学科交叉性，考虑在2020年新增的“交叉学科”门类下进行设置；第二，应制定规范的人工智能人才培养方案，明确招生目标，合理设置招生专业和课程，充分体现人工智能与计算机科学、控制科学的异同；第三，应区分相关教材和专著，目前是专著多，教材少，应打造真正适合教学、学生使用的人工智能系列教材。针对“短平快”问题，现阶段人工智能方向的研究生应将模式识别、计算机视觉作为首选方向，像一些基础性、交叉性方向比如（脑）科学、生物信息学是很好的，但很多学生不一定很感兴趣，他们大多喜欢刷数据集，做应用，调参数，短平快的出成果。当然，出现这一现象也有老师的一部分责任，很多教师的目标在于出“成果”，这个目标本无可厚非，但不应该是人才培养的全部。事实上，不管是人工智能人才培养还是其它学科的人才培养，既然是人才培养，就一定要遵循自身规律，要注重周期性、流畅和质量。
“数理人文基础”是肖俊提出的第二个关键词。在论坛中，他介绍了卡内基梅隆大学（CMU）开设的人工智能本科专业的课程设置。它的课程很有特点，数学与统计学核心课程占6门，人文与艺术占7门，反而像计算机科学和人工智能这类核心课程加一起才8门。可见其非常重视培养学生的数理基础和人文艺术等交叉学科的整体素养的培养。这也是现在我国很多大学所做的通识教育，比如中国科学院大学的本科，前三个学期主要在学数理基础。因此，通过国外的做法可以看到，人工智能高等教育应重视对学生数理基础和人文知识素养的培养，为交叉学科做好准备。因为数学是人工智能核心算法的基础，而人文、伦理是人工智能涉及的重要方面。
04
政府、学校、企业协同
作为一个对硬件和软件要求较高的学科，在人工智能人才培养过程中联合政府、学校和企业之力实现资源共建共享是十分必要的，这也是目前很多学校在探索的路径。
许信顺提出，研究型人才的主要培养主体在高校和研究所。高校主要做规模化课程体系，而科研院所拥有非常先进的设备和优质的研究环境。除了前述两个主体外，还离不开政府和企业。政府方面，在国内能否培养哪个专业人才是需要教育部批准的，另外还需要做资金投入，需要政府拨款，与此同时政府还通过典型的项目投资来推动相关人才的培养工作。企业方面，前些年许多企业经常表示大学培养出来的人才与实际需求相脱钩，为此国家也非常重视这方面的问题，比如推动产教融合的人才培养模式。在人才培养过程中，企业可以提供相关研究环境包括数据，从而深入参与到人才培养过程中。尤其，对于应用型人才培养，更应该推动高校和企业的联合培养，高校有系统化的课程体系，企业有非常完善和成熟的应用场景，二者可以做深度结合。
肖俊也提出，校企协作是提高人工智能人才培养效率重要途径。企业、研究机构和高校有最先进的技术、设备和体验场所可以向社会开放，如中国科学院的研究所每年都有公众开放日，年年预约总是瞬间就满了，这说明社会需求量很大。如果相关企业高校都可以做这种开放日让公众去体验，那么可以在很大程度上解决这个问题。还有如百度、华为、阿里等企业，它们都有体验中心可以对学生开放，在这方面国外企业开始的很早，而国内比较晚。
中小学人工智能普及教育
面临的问题及解决思路
01
基础教育师资短缺，课程、平台不完善
人工智能普及教育要进入中小学，目前面临了三个难题。第一是没有形成成套系统的课程体系。许信顺建议，应该把人工智能基本概念、算法程序设计、机器学习、计算机视觉、人机交互等知识在整个素养培养过程当中进行融入。除了课程体系外，师资力量短缺的问题更是制约发展的瓶颈。依靠现有各个中小学的师资，把所有课程体系内容都讲通有一定难度，在济南很多学校达不到，师资配备不可能把所有课程串起来。第三，教学平台不完善。据许信顺了解，目前济南市拥有比较完善平台的学校只有一所，大部分学校现有的教学平台难以支撑实施所有的人工智能课程模块。现在很多学校有一个思路就是做高校企业的联合培养，通过资源整合来加快人才的培养进程。
02
人工智能普及教育应是一种素质教育
翁恺在论坛发言中特别强调，基础教育阶段的人工智能教育首先应是一种素质教育，即所有学生都应该在基础教育阶段学习，从小学到大学需要有连贯的规划和设计。其次是非技能性，基础教育学科的课程都是基本原理，而不是技能，既不期望学生学了语文可以成为小说家，也不期望学生学了物理可以成为机械工程师；理解人工智能的核心价值和基础理念比掌握具体可见的人工智能技术、手段更重要。
翁恺简单介绍了教育部新一轮的义务教育阶段信息科技课程标准修订的大致情况。课程的核心素养包括信息意识、计算思维、数字化学习以及信息社会责任等，课程目标是让学生具备应用信息科技解决问题的能力，养成合作与探究的习惯，自觉践行信息社会责任，为成为信息社会的合格公民打下数字化基础。
为什么要提“信息科技”而非“信息技术”呢？翁恺表示，之所以这样提，是为了使课程更具科学性。课程的科学性既体现在知识内容上，也体现在教和学的方法上，如何设计教学手段让学生自己探究来得到这些知识，这才是更重要的。教育不仅仅是使学生习得谋生的方法，正如浙江大学老校长竺可桢曾说，教育更需要有科学的方法来分析，公正的态度来计划和果断的决心来执行，而这些都应该是小学时代养成和学习的，这就是教育当中科学的体现。
03
培养孩子对机器的亲切感
生活在信息时代的孩子们，是互联网的原住民，对于非物质世界的认识，他们比以往任何一代都要深刻。因此，人工智能作为一门理解非物质世界的基础学科，需要把握好核心和出发点。在翁恺看来，人工智能教育最重要的是培养和机器打交道的能力，最原始的出发点就是让孩子喜欢计算机，培养他们对机器的亲切感，见到机器不陌生不害怕，习惯用机器解决问题。就像农民的孩子看到锄头是亲切的，医生的孩子看到听诊器是亲切的，我们的孩子看到机器应该是亲切的。在这样一个基础之上理解什么是虚拟，什么是现实，理解技术的边界和能力。
（来源：“全国青少年人工智能科普活动”微信公众号）
中国青少年科技辅导员协会
提醒广大科技辅导员
戴口罩勤洗手少集会
不给病毒可乘之机！
原标题：《人工智能人才培养现状、问题及发展方向》
人工智能的历史、现状和未来
2018年2月25日，在平昌冬奥会闭幕式“北京8分钟”表演中，由沈阳新松机器人自动化股份有限公司研发的智能移动机器人与轮滑演员进行表演。新华社记者李钢/摄
2018年5月3日，中国科学院发布国内首款云端人工智能芯片，理论峰值速度达每秒128万亿次定点运算，达到世界先进水平。新华社记者金立旺/摄
2017年10月，在沙特阿拉伯首都利雅得举行的“未来投资倡议”大会上，机器人索菲亚被授予沙特公民身份，她也因此成为全球首个获得公民身份的机器人。图为2018年7月10日，在香港会展中心，机器人索菲亚亮相主舞台。ISAACLAWRENCE/视觉中国
2018年11月22日，在“伟大的变革——庆祝改革开放40周年大型展览”上，第三代国产骨科手术机器人“天玑”正在模拟做手术，它是国际上首个适应症覆盖脊柱全节段和骨盆髋臼手术的骨科机器人，性能指标达到国际领先水平。麦田/视觉中国
如同蒸汽时代的蒸汽机、电气时代的发电机、信息时代的计算机和互联网，人工智能正成为推动人类进入智能时代的决定性力量。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，纷纷转型发展，抢滩布局人工智能创新生态。世界主要发达国家均把发展人工智能作为提升国家竞争力、维护国家安全的重大战略，力图在国际科技竞争中掌握主导权。习近平总书记在十九届中央政治局第九次集体学习时深刻指出，加快发展新一代人工智能是事关我国能否抓住新一轮科技革命和产业变革机遇的战略问题。错失一个机遇，就有可能错过整整一个时代。新一轮科技革命与产业变革已曙光可见，在这场关乎前途命运的大赛场上，我们必须抢抓机遇、奋起直追、力争超越。
概念与历程
了解人工智能向何处去，首先要知道人工智能从何处来。1956年夏，麦卡锡、明斯基等科学家在美国达特茅斯学院开会研讨“如何用机器模拟人的智能”，首次提出“人工智能（ArtificialIntelligence，简称AI）”这一概念，标志着人工智能学科的诞生。
人工智能是研究开发能够模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学，研究目的是促使智能机器会听（语音识别、机器翻译等）、会看（图像识别、文字识别等）、会说（语音合成、人机对话等）、会思考（人机对弈、定理证明等）、会学习（机器学习、知识表示等）、会行动（机器人、自动驾驶汽车等）。
人工智能充满未知的探索道路曲折起伏。如何描述人工智能自1956年以来60余年的发展历程，学术界可谓仁者见仁、智者见智。我们将人工智能的发展历程划分为以下6个阶段：
一是起步发展期：1956年—20世纪60年代初。人工智能概念提出后，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。
二是反思发展期：20世纪60年代—70年代初。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，人们开始尝试更具挑战性的任务，并提出了一些不切实际的研发目标。然而，接二连三的失败和预期目标的落空（例如，无法用机器证明两个连续函数之和还是连续函数、机器翻译闹出笑话等），使人工智能的发展走入低谷。
三是应用发展期：20世纪70年代初—80年代中。20世纪70年代出现的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。
四是低迷发展期：20世纪80年代中—90年代中。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。
五是稳步发展期：20世纪90年代中—2010年。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。1997年国际商业机器公司（简称IBM）深蓝超级计算机战胜了国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫，2008年IBM提出“智慧地球”的概念。以上都是这一时期的标志性事件。
六是蓬勃发展期：2011年至今。随着大数据、云计算、互联网、物联网等信息技术的发展，泛在感知数据和图形处理器等计算平台推动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”，诸如图像分类、语音识别、知识问答、人机对弈、无人驾驶等人工智能技术实现了从“不能用、不好用”到“可以用”的技术突破，迎来爆发式增长的新高潮。
现状与影响
对于人工智能的发展现状，社会上存在一些“炒作”。比如说，认为人工智能系统的智能水平即将全面超越人类水平、30年内机器人将统治世界、人类将成为人工智能的奴隶，等等。这些有意无意的“炒作”和错误认识会给人工智能的发展带来不利影响。因此，制定人工智能发展的战略、方针和政策，首先要准确把握人工智能技术和产业发展的现状。
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。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，形成了人工智能领域的单点突破，在局部智能水平的单项测试中可以超越人类智能。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（AlphaGo）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，人工智能系统诊断皮肤癌达到专业医生水平。
通用人工智能尚处于起步阶段。人的大脑是一个通用的智能系统，能举一反三、融会贯通，可处理视觉、听觉、判断、推理、学习、思考、规划、设计等各类问题，可谓“一脑万用”。真正意义上完备的人工智能系统应该是一个通用的智能系统。目前，虽然专用人工智能领域已取得突破性进展，但是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。当前的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。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，依然还有很多“不能”，与人类智慧还相差甚远。
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。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。人工智能领域处于创新创业的前沿。麦肯锡公司报告指出，2016年全球人工智能研发投入超300亿美元并处于高速增长阶段；全球知名风投调研机构CBInsights报告显示，2017年全球新成立人工智能创业公司1100家，人工智能领域共获得投资152亿美元，同比增长141%。
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。例如，传统信息产业代表企业有微软、英特尔、IBM、甲骨文等，互联网和移动互联网时代信息产业代表企业有谷歌、苹果、脸书、亚马逊、阿里巴巴、腾讯、百度等。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。
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。
趋势与展望
经过60多年的发展，人工智能在算法、算力（计算能力）和算料（数据）等“三算”方面取得了重要突破，正处于从“不能用”到“可以用”的技术拐点，但是距离“很好用”还有诸多瓶颈。那么在可以预见的未来，人工智能发展将会出现怎样的趋势与特征呢？
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。2016年10月，美国国家科学技术委员会发布《国家人工智能研究与发展战略计划》，提出在美国的人工智能中长期发展策略中要着重研究通用人工智能。阿尔法狗系统开发团队创始人戴密斯·哈萨比斯提出朝着“创造解决世界上一切问题的通用人工智能”这一目标前进。微软在2017年成立了通用人工智能实验室，众多感知、学习、推理、自然语言理解等方面的科学家参与其中。
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。
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。例如阿尔法狗系统的后续版本阿尔法元从零开始，通过自我对弈强化学习实现围棋、国际象棋、日本将棋的“通用棋类人工智能”。在人工智能系统的自动化设计方面，2017年谷歌提出的自动化学习系统（AutoML）试图通过自动创建机器学习系统降低人员成本。
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。
人工智能产业将蓬勃发展。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。例如，2016年9月，咨询公司埃森哲发布报告指出，人工智能技术的应用将为经济发展注入新动力，可在现有基础上将劳动生产率提高40%；到2035年，美、日、英、德、法等12个发达国家的年均经济增长率可以翻一番。2018年麦肯锡公司的研究报告预测，到2030年，约70%的公司将采用至少一种形式的人工智能，人工智能新增经济规模将达到13万亿美元。
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。
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。2018年4月，欧盟委员会计划2018—2020年在人工智能领域投资240亿美元；法国总统在2018年5月宣布《法国人工智能战略》，目的是迎接人工智能发展的新时代，使法国成为人工智能强国；2018年6月，日本《未来投资战略2018》重点推动物联网建设和人工智能的应用。世界军事强国也已逐步形成以加速发展智能化武器装备为核心的竞争态势，例如美国特朗普政府发布的首份《国防战略》报告即谋求通过人工智能等技术创新保持军事优势，确保美国打赢未来战争；俄罗斯2017年提出军工拥抱“智能化”，让导弹和无人机这样的“传统”兵器威力倍增。
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。2017年9月，联合国犯罪和司法研究所（UNICRI）决定在海牙成立第一个联合国人工智能和机器人中心，规范人工智能的发展。美国白宫多次组织人工智能领域法律法规问题的研讨会、咨询会。特斯拉等产业巨头牵头成立OpenAI等机构，旨在“以有利于整个人类的方式促进和发展友好的人工智能”。
态势与思考
当前，我国人工智能发展的总体态势良好。但是我们也要清醒看到，我国人工智能发展存在过热和泡沫化风险，特别在基础研究、技术体系、应用生态、创新人才、法律规范等方面仍然存在不少值得重视的问题。总体而言，我国人工智能发展现状可以用“高度重视，态势喜人，差距不小，前景看好”来概括。
高度重视。党中央、国务院高度重视并大力支持发展人工智能。习近平总书记在党的十九大、2018年两院院士大会、全国网络安全和信息化工作会议、十九届中央政治局第九次集体学习等场合多次强调要加快推进新一代人工智能的发展。2017年7月，国务院发布《新一代人工智能发展规划》，将新一代人工智能放在国家战略层面进行部署，描绘了面向2030年的我国人工智能发展路线图，旨在构筑人工智能先发优势，把握新一轮科技革命战略主动。国家发改委、工信部、科技部、教育部等国家部委和北京、上海、广东、江苏、浙江等地方政府都推出了发展人工智能的鼓励政策。
态势喜人。据清华大学发布的《中国人工智能发展报告2018》统计，我国已成为全球人工智能投融资规模最大的国家，我国人工智能企业在人脸识别、语音识别、安防监控、智能音箱、智能家居等人工智能应用领域处于国际前列。根据2017年爱思唯尔文献数据库统计结果，我国在人工智能领域发表的论文数量已居世界第一。近两年，中国科学院大学、清华大学、北京大学等高校纷纷成立人工智能学院，2015年开始的中国人工智能大会已连续成功召开四届并且规模不断扩大。总体来说，我国人工智能领域的创新创业、教育科研活动非常活跃。
差距不小。目前我国在人工智能前沿理论创新方面总体上尚处于“跟跑”地位，大部分创新偏重于技术应用，在基础研究、原创成果、顶尖人才、技术生态、基础平台、标准规范等方面距离世界领先水平还存在明显差距。在全球人工智能人才700强中，中国虽然入选人数名列第二，但远远低于约占总量一半的美国。2018年市场研究顾问公司CompassIntelligence对全球100多家人工智能计算芯片企业进行了排名，我国没有一家企业进入前十。另外，我国人工智能开源社区和技术生态布局相对滞后，技术平台建设力度有待加强，国际影响力有待提高。我国参与制定人工智能国际标准的积极性和力度不够，国内标准制定和实施也较为滞后。我国对人工智能可能产生的社会影响还缺少深度分析，制定完善人工智能相关法律法规的进程需要加快。
前景看好。我国发展人工智能具有市场规模、应用场景、数据资源、人力资源、智能手机普及、资金投入、国家政策支持等多方面的综合优势，人工智能发展前景看好。全球顶尖管理咨询公司埃森哲于2017年发布的《人工智能：助力中国经济增长》报告显示，到2035年人工智能有望推动中国劳动生产率提高27%。我国发布的《新一代人工智能发展规划》提出，到2030年人工智能核心产业规模超过1万亿元，带动相关产业规模超过10万亿元。在我国未来的发展征程中，“智能红利”将有望弥补人口红利的不足。
当前是我国加强人工智能布局、收获人工智能红利、引领智能时代的重大历史机遇期，如何在人工智能蓬勃发展的浪潮中选择好中国路径、抢抓中国机遇、展现中国智慧等，需要深入思考。
树立理性务实的发展理念。任何事物的发展不可能一直处于高位，有高潮必有低谷，这是客观规律。实现机器在任意现实环境的自主智能和通用智能，仍然需要中长期理论和技术积累，并且人工智能对工业、交通、医疗等传统领域的渗透和融合是个长期过程，很难一蹴而就。因此，发展人工智能要充分考虑到人工智能技术的局限性，充分认识到人工智能重塑传统产业的长期性和艰巨性，理性分析人工智能发展需求，理性设定人工智能发展目标，理性选择人工智能发展路径，务实推进人工智能发展举措，只有这样才能确保人工智能健康可持续发展。
重视固本强基的原创研究。人工智能前沿基础理论是人工智能技术突破、行业革新、产业化推进的基石。面临发展的临界点，要想取得最终的话语权，必须在人工智能基础理论和前沿技术方面取得重大突破。我们要按照习近平总书记提出的支持科学家勇闯人工智能科技前沿“无人区”的要求，努力在人工智能发展方向和理论、方法、工具、系统等方面取得变革性、颠覆性突破，形成具有国际影响力的人工智能原创理论体系，为构建我国自主可控的人工智能技术创新生态提供领先跨越的理论支撑。
构建自主可控的创新生态。我国人工智能开源社区和技术创新生态布局相对滞后，技术平台建设力度有待加强。我们要以问题为导向，主攻关键核心技术，加快建立新一代人工智能关键共性技术体系，全面增强人工智能科技创新能力，确保人工智能关键核心技术牢牢掌握在自己手里。要着力防范人工智能时代“空心化”风险，系统布局并重点发展人工智能领域的“新核高基”：“新”指新型开放创新生态，如产学研融合等；“核”指核心关键技术与器件，如先进机器学习技术、鲁棒模式识别技术、低功耗智能计算芯片等；“高”指高端综合应用系统与平台，如机器学习软硬件平台、大型数据平台等；“基”指具有重大原创意义和技术带动性的基础理论与方法，如脑机接口、类脑智能等。同时，我们要重视人工智能技术标准的建设、产品性能与系统安全的测试。特别是我国在人工智能技术应用方面走在世界前列，在人工智能国际标准制定方面应当掌握话语权，并通过实施标准加速人工智能驱动经济社会转型升级的进程。
推动共担共享的全球治理。目前看，发达国家通过人工智能技术创新掌控了产业链上游资源，难以逾越的技术鸿沟和产业壁垒有可能进一步拉大发达国家和发展中国家的生产力发展水平差距。在发展中国家中，我国有望成为全球人工智能竞争中的领跑者，应布局构建开放共享、质优价廉、普惠全球的人工智能技术和应用平台，配合“一带一路”建设，让“智能红利”助推共建人类命运共同体。
作者：中央人民政府驻香港特别行政区联络办公室副主任、中国科学院院士
人机交互的发展现状、不足及展望,机械工程论文
摘要：随着人工智能技术的进步,语音交互、图像识别、手势识别、脑机接口等技术都得到了进一步的发展和运用,但在实际运用过程中,无论是传统交互方式还是创新型交互方式,自身都存在缺陷,这在一定程度上影响了使用者的体验。文章将通过对人机交互技术的发展和现状的梳理总结,分析现有人机交互的不足,探索人机交互的未来趋势。
关键词：人机交互;发展趋势;物联网;多模态交互;
人机交互技术是研究系统和用户间交互关系的技术,系统不仅只是计算机界面和程序软件,也可以是各种各样的机械、设备。1如今,随着人工智能的高速发展,人机交互技术开始和人工智能技术进行深度结合,并且人机交互从原始的图形界面交互逐步向语音交互、手势识别、脑机接口等方向拓展。尽管这些交互方式的运用使人们的生活更加便捷,但上述的每一种交互方式都存在着不可忽视的缺点。因此,当科学技术进一步提升后,探索更加人性化与智能化的人机交互方式成为人机交互发展的新主题。
一、人机交互的发展
人机交互的起点是文字界面(TUI)交互。计算机最早只存在于实验室,主机庞大,售价极高,使用计算机的也都是经过专业培养的专家。文字界面是计算机系统最初的样子,它由成千上万条命令行组成。这些命令行就是人机对话的第一步,用户通过输入命令行来完成与计算机的交流。但它的缺点十分明显,首先,交互步骤冗长烦琐,想与计算机交流需要输入复杂的命令,用户在此过程中极易产生疲惫感;其次,学习成本高,除了少数经过专业学习的计算机专家外,大部分的普通人根本无法顺畅地输入和读懂这些命令行。为了降低学习成本、简化交互流程,让大多数人也能顺畅地使用计算机,人机交互迎来了它的第一次革命——图形界面(GUI)交互。随后,人机交互相继进入手势识别、语音交互、脑机接口阶段。
(一)图形界面交互
1973年,在施乐研究中心(XeroxPaloAltoResearchCenter)诞生的第一个图形界面,为之后图形界面交互的发展指明了方向。当时施乐研究中心的研究员提出“桌面比喻”和“纸张范本”的概念,将电脑想象成一个桌面,各种功能程序就是桌面上的工具,程序文档则是一张张摸不着的电子纸张。2自此图形界面交互开始走入非计算机技术背景用户的工作生活中,它通过运用实际物品转化为虚拟物品的概念,帮助用户把抽象的计算机程序具象化,使计算机操作更加符合人们在物理世界中的心智模型。比如,当我们想把多个文档归为一类时,我们就把它们全部拖动到一个文件夹里;当我们想把某一个文件删除时,我们可以把文件拖动至回收站,就好像我们在物理世界里将垃圾丢进垃圾桶一样。在施乐图形界面研究的启发下,比尔·盖茨推出了Windows操作系统,并获得巨大成功。
(二)手势识别
手势识别是一种融合先进感知技术与计算机模式识别技术的新型人机自然交互技术,3计算机通过识别人类手势,让用户在无需直接接触设备的情况下,就可以使用简单的手势与设备进行交互。手势识别是人机交互的第二次革命,人们开始尝试脱离传统的键盘、鼠标和触屏,探索并搭建人机交流的其他桥梁。最初的手势交互是利用定位在手部和肘部的设备,来检测手部运动的轨迹,进而达到交互的效果。3这种依靠外部设备进行交互的方法虽然准确性高,但在很大程度上阻碍了人们手势活动的自然表达,因此基于计算机视觉的手势识别和交互技术应运而生。在此基础上,人的姿态、步态、行为、面部表情识别技术也开始高速发展,由此,人机交互的设计理念开始从以“系统为核心”转变为“以用户为核心”。
(三)语音交互
语音交互是人机交互发展中的又一革命性交互方式。最早的语音交互是交互式语音应答(InteractionVoiceResponse)系统,用户通过电话拨号的方式与之进行交互,它无法回答用户的问题,只能向用户播报提前录制好的声音,比如语音信箱、传真提示、拨号提示等。但这种交互式语音应答系统应用范围窄、交互效率低且交互模式生硬呆板,并无法解决用户生活中的很多实际问题。
由于交互式语音应答系统的诸多弊端,且无法解决用户的很多实际问题,于是像Siri、Google、小爱同学这类集成了视觉和语音交互的移动端APP,以及AmazonEcho、小度这类纯语音交互的智能产品诞生了。这些结合AI技术的语音交互产品一经问世就广受好评,产品的诞生和成功不仅证明了语音交互的价值,更加速了语音交互技术的发展。
随着AI技术的提升,语音识别和语义理解技术也逐步成熟完善,语音交互类人化成为可能。交互形式也从一问一答的机械对话进阶至更为流畅的多轮对话,甚至还能识别多国语言和地区方言,这使得语音交互在灵活度和体验感上产生了质的飞跃。
(四)脑机接口
脑机接口(Brain-ComputerInterface,BCI),是涉及神经科学、认知科学、计算机科学、控制及信息科学技术、医学等多学科,多领域的人机接口方式,是在大脑与外部环境之间建立的神经信息交流与控制通道。单向脑机接口允许大脑和计算机或接受脑之间单向传输信号,双向脑机接口允许大脑和外部设备间进行信号的双向交换。4脑机接口技术可以准确、快速地采集、识别出人脑在各种思想活动下的脑信号,并利用这些信号来控制外部设备。5
专家最初关注和研究脑机接口的目的,是为了恢复损伤的听觉、视觉和肢体运动能力。研究员尝试通过手术,用侵入式的人工BCI装置替换掉原有功能受损的神经或感觉器官,人工耳蜗、人工视网膜、智能假肢等都在此背景下产生,并成功帮助人们实现了感觉功能恢复和运动功能恢复的目标。侵入式BCI装置的成功,使人们开始关注起半侵入式和非侵入式BCI装置的研究,BCI装置也不再局限于医学领域的应用。
不需要做任何额外的动作,只需要想一想信息就能动输入,身边的物品就能移动到想象的地方,智能的假肢使用起来不仅和真实的肢体无异,甚至还能产生触觉反馈。这些无数科幻电影中都出现过的情节,和曾经看似疯狂的想象,都已通过脑机接口技术成为现实,尽管现在脑机接口技术还不成熟,但它的出现无不是在告诉我们,未来已来。
二、人机交互的现状和不足
就目前来看,人机交互已经取得了巨大进展,但主流的人机交互方式还是以图形界面交互为主,语音交互为辅。尽管手势识别、脑机接口在应用层面已经有了很大的进步,但由于技术应用范围、设备品类、社会法规和伦理道德等问题,发展受限。而位于主流的图形界面交互和语音交互也都有着无法忽视的短板。
图形界面交互是人们接受度最高、使用率最高、使用时间最长的交互方式,但它依然存在一些不可忽视的缺陷:一,过度依赖人的视觉系统和设备的电子屏幕,如今智能设备的一大特点就是可视化,不论是产品自身搭载屏幕还是连接智能手机,都是在进行产品的数据可视化,过量的屏幕和数据可视化导致信息过载;二,交互方式单一,容易产生疲惫感,绝大多数图形界面交互是通过鼠标点击、键盘输入和触控的方式来完成交互操作,触控看似是解放了鼠标和键盘,但其在本质上,和鼠标点击没有任何区别,单一的重复操作会给用户带来疲惫感;三,对视力、肢体(主要是手部)有损伤的人来说操作困难,由于其对电子屏幕的依赖性和交互方式的单一,用户不论是输入信息还是读取信息都易受到屏幕尺寸的影响;四,在AR或VR等沉浸式虚拟环境中应用性差,特别是当用户与用户在沉浸式虚拟环境中交流时,以虚拟键盘为主的文字输入会降低用户的体验感。
语音交互作为同时解放人类手眼的信息交互方式,一经问世就广受好评,从搭载语音交互的智能音箱在市场上的火热情况,就能反映出人们对于更加类人、智能化和自然式交互方式的渴望。语音交互的优势在于交互方式趋近自然、用户学习成本低、可应用范围广,但语音交互也存在无法忽视的缺点:一,线性的输入方式,让它无法持续输入和输出较多内容;二,信息识别易受环境影响,当用户处于比较嘈杂的环境时识别受阻,且无法区分出不同用户的声音,容易导致识别出错。
手势识别能使用户在不佩戴任何额外设备的情况下,和系统进行自然的交互,它和语音交互被视为驾驶情境下的最佳交互组合,在沉浸式虚拟空间场景中,更是拥有巨大的用户价值,但其一直无法成为主流交互方式有以下几个原因:一,人的双手在没有外物支撑的情况下,很难长时间停留在空中;二,人类在长期自然社交中产生的习惯,让大多数用户无法在室外、办公、多人同居的家庭环境等公共场合中大量使用手势交互;三,缺少触觉反馈体验,用户在使用手机触屏时能清楚地感知手指碰到了屏幕,但在手势识别中,无法触碰的虚拟键盘会导致用户缺少触觉情感体验,从而降低用户体验。
尽管脑机接口已经在感知恢复、运动恢复、感觉扩增、机器人替身等方面取得了不错进展并得到了广泛的使用,但由于脑机接口设备的低普及率和用户接受度的未知,我们距离脑机接口真正走入大众的日常生活还有一段不短的距离。
三、人机交互的未来发展趋势
从人机交互的发展历史、现状和不足来看,没有哪一种人机交互方式是完美的,也没有哪一种人机交互方式是无用的。未来人机交互发展真正需要关注的问题也不再是某一种新颖具体的单一交互方式的实现,而是在以用户为核心的理念上,多种交互方式相结合,智能产品智能物联后形成多模态交互网络,通过情景感知,让“机”主动服务于人。将多种交互方式相结合,每种交互方式都能在发挥长处的同时补足短板,现在由于过多电子屏幕、单一交互方式、重复信息推送等产生的低效率、高成本和信息过载的问题也将会得到解决。
所谓“模态(modality)”即是“感官”,多模态即多种感官融合。多模态交互,即通过视觉、听觉、触觉、嗅觉、动作行为、环境等多种方式进行人机交互,5充分模拟人与人之间的交互方式。情景感知具有实时性、自动化、个性化的特点,能自动获取用户情境的相关信息,根据获取的信息,经算法推理分析出用户需求,适时给用户提供个性化服务。6
基于物联网的多模态交互网络能够充分整合利用现有的多种交互方式,在感知用户情景的同时,用类人的自然交互方式主动适应用户需求,从而让众多来源不一的智能产品像一个人或者一台机器一样为用户服务。在十几年前,由于设备计算速度慢、互联网技术不发达、民众持有设备量少(主要是电脑和智能手机)等原因,物联网被认为是一个伪命题。但在十几年后AI技术和互联网技术迅猛发展的今天,智能产品已经进入千家万户,万物智联即将成为可能。
基于此,人机交互的未来发展趋势将具有以下几个特点:
1.整体性,多个智能设备共同形成智能设备生态系统,像一台设备一样为用户服务。处于物联网的多模态交互网络下的智能设备将不再各自为政,各设备间共享信息,无需进行重复的信息计算和信息推送,类似于当一个用户的微信账号同时在多个设备上登录时,一条消息推送重复提示多次的情况将不再发生。这不仅是多设备化身为不同零件集成单设备的统一性,还是服务流程的统一性。基于物联网的多模态交互网络的整体性提高了人机交互的资源利用率、工作效率和系统安全性。
2.可感知性,可感知用户情景,最小化用户输入,主动适应用户需求。情景感知是一种通过传感器获取关于用户所处环境的相关信息,从而进一步了解用户行为动机的技术。它是用户体验设计中的一个重要方向——主动服务设计。7智能设备可以根据对用户的情景感知,进行自适应改变,从而做出最合理的交互决策和信息推送。情景感知可以把外界游离的用户、情境环境、系统状态有效地集成在一起。6完整的智能设备生态系统主动感知用户生活情景,并根据生活情景自动做出判断,例如,当用户启动汽车时,与物联网多模态交互网络相连的车载系统,可以根据用户预先制定好的出行计划或日常生活习惯,自动显示出目的地导航。通过主动的情景感知来预测用户意图,从而使用户输入最小化。
3.去屏幕化或超屏幕化,将“屏幕”融于环境。好的交互应该是自然且无形的,最好的用户界面就是没有界面。过去,设计者和研究员们反复强调要“将看不见的数据和服务可视化”,这导致很多设计者对于可视化产生了盲从心理,忽视了产品本身的角色定位,甚至连智能灯泡和智能热水器都配备了可交互的电子屏幕和专属APP,但这些屏幕不仅没有提高用户的效率,反而产生了大量的重复操作。与此相反,AirPods蓝牙耳机去掉了几乎所有的屏幕操作环节,将用户放取耳机的行为与手机蓝牙的自动断连相关联,看似细微的修改,实则重新定义了行业标准。这无疑是在说明去屏幕化、超屏幕化、将屏幕“融于”环境的设计思维正在逐步兴起。
四、总结
文字界面交互打通了人类与计算机沟通的桥梁,图形界面交互让计算机成为普通人也能使用的日常工具,手势识别让人们脱离了输入工具的束缚,语音交互同时解放了双手和眼睛,脑机接口使不可能成为可能。
未来人机交互将延续现有交互的特点,在此之上结合AI技术,将多种不同的交互方式相结合,在物联网的基础上,实现万物智联,让数量众多但各自为政的智能产品在智联的方式下,形成多模态交互网络,通过情景感知主动地与用户进行交互。
注释
1[1]张文艺.基于ROS的人机语音交互系统设计与实现[D].西安电子科技大学,2017.
2[2]DT.HighSpeedCoolingTest[M].EngineeringStandard.2016.
3[3][4]赵小川,赵继鹏,范炳远,郝丽丽.手势识别技术研究综述与应用展望[A].中国高科技产业化研究会智能信息处理产业化分会、中国高科技产业化研究会信号处理专家委员会.第十一届全国信号和智能信息处理与应用学术会议专刊[C].中国高科技产业化研究会智能信息处理产业化分会、中国高科技产业化研究会信号处理专家委员会:中国高科技产业化研究会,2017:4.
4[5]颜士州.意念成真[J].科学24小时,2017(1):20-22.
5[6][7]李珏,薛澄岐,彭宁玥.基于脑机接口的界面设计风格沟通方法研究[J].设计,2017(19):56-57.
6[8][10]姚瑶,王战红.基于物联网的情景感知计算研究与应用[J].河南机电高等专科学校学报,2015,23(4):16-19+22.
7[9]文怡.2019世界机器人大会:人工智能为生活带来新生态[J].今日科技,2019(8):55-60.