人工智能在智慧城市中的研究应用和发展前景

建设智慧城市是一项庞大、复杂的系统工程，需要互联网、物联网、大数据、云计算、移动互联网、人工智能等现代信息技术的有力支撑。当前，人工智能技术的快速研发和广泛应用，将促进智慧城市建设和人类世界进入一个全新时代。

一、人工智能的定义和研究内容

人工智能（Artificial Intelligence），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。也是正处在发展中的综合性学科，涉及数学、语言学、人体科学、哲学、心理学、逻辑学、计算机学等多门学科。

人工智能技术的研发内容主要包括：自然语言理解；知识表达与模式识别；规划生成与问题求解；机器翻译与语言合成；定理证明与归纳推理；学习系统与发现系统；认知模型与专家系统；机器视觉与智能机器人；智能语言与自动编程等。人工智能系统，是一种基于知识的逻辑推理系统。人工智能技术广泛地应用于工业、农业、文教卫生、气象、地质勘探、交通运输以及社会科学等智慧城市各领域，尤其大量应用于军事和国防科学技术研究与军工生产。

二、人工智能的发展过程

人工智能技术是在20世纪50年代产生的。当时世界的科学技术已经进入一个新的发展阶段，信息量急剧增加，信息传递日益加快，人类的自然智能已经无法迅速处理如此巨大数量的信息，人们便开始探索通过计算机来执行需要使用人的智能才能完成的任务。60年代，人工智能技术主要用于弈棋、定理证明和简单的人工智能专家系统研究。70年代，随着微型电子计算机技术和集成电路技术的迅猛发展，人工智能专家系统的研究进入应用开发阶段，一些初级商品化的专家系统在市场上出现。专家系统是从人类专家头脑中获取较为先进和准确的知识，并编写成软件存储到计算机中去的。专家系统作为一种特殊的软件系统，在它与计算机组合成一个完整的综合系统之后，就可以向人们提供知识、建议、推理、判断或决策意见。既可以作为一种完整、独立的智能化工具，从事人工智能技术相关的系统开发；又可以直接作为新一代智能机的部件和开发工具。80年代以来，人工智能技术得到了迅速的发展，应用于遗传工程、化学合成、业务管理、石油勘探、法律断案及军事领域中的专家系统相继研制成功。日本、美国、前苏联和西欧某些国家均以政府支持的方式，大力资助和领导人工智能技术的研究与开发工作。中国于60年代开始进行人工智能技术的开发研究，目前中国与美国在人工智能技术的开发研究方面已旗鼓相当，并驾齐驱。

三、人工智能在众多领域的深入渗透

人工智能就是用机器来模拟和实现人的智能。目前人工智能大概分为四个级别：没有学习能力；具有固定的学习能力，且习得的技能有上限值；技能增长没有极限，但因为它的学习能力是事先设定的，所以被认为不会成长为超级人工智能；具有无限的学习能力，可以成长为超级人工智能。所涉及的领域大致包括以下几个方面：

一是“种”。以日本的一家生态公司为例，他们开发出来一个人工智能的培养基地，一天可以生产3万棵生菜，完全高科技没有人工，全部是智能控制温度、控制养分、控制生产环境等等。

二是“食”。机器人可以帮我们烤面包、做馒头，如果你输入一些程序，它会帮你切菜，然后炒出来。

三是“住”。智能家居可以更好的提升现代住房的安全性、舒适性和整洁性。比如说我们可以采用人工智能技术来控制门窗的开合，这样就可以让我们更加方便的调节自己的家居环境，从而为我们的生活和休息提供一个更加清新和舒适的环境；基于人工智能技术的无线传感器装置可以实现通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息的功能，从而保证住房的安全；通过联网等方式解决用户在异地对家庭智能系统的远程查询和控制问题。人工智能技术的应用在很大程度上可以解决生活中的很多问题，智能家居的发展是一个不可逆转的趋势。

四是“行”。无人驾驶技术获得美国国家公路安全交通管理局（NHTSA）的认可，NHTSA表示根据联邦政府现行法律规定，谷歌的无人驾驶汽车采用的人工智能系统可以被视为“司机”。2016年1月，美国联邦政府计划在未来10年拨款40亿美元支持无人驾驶汽车发展，推进监管者与相关企业起草相关的政策法规。五家日系品牌包括本田、丰田、日产、斯巴鲁以及三菱均有涉及研发人工智能技术，其中本田、丰田和日产三家更是投资重金打造，足以叫板在人工智能领域强势发展的谷歌和百度公司。在我国，百度公司于2015年12月完成首次无人驾驶汽车的公开上路测试。围绕着输入感知系统、控制决策系统、交通地理信息等，国内企业展开针对性的攻关和合作，具有很大的潜力。

五是“医”。万一你的穿戴设备或者人工汽车发现你发烧了，它可以自动帮你预约挂号，然后自动送你去医院，之后有一个智能医生帮你诊疗，这可以说是非常高科技的一个步骤。

六是“教”。通常小孩子上学回来之后，功课都由父母亲来辅导，父母亲实在没有时间就会找个家庭教师来辅导，但这一切全部可以由智能机器人来完成。比如2011年，日本已经开发出这种所谓的智能教育机器人，经过四年的学习，它的高考分数已经超过了平均分数，可以考上64%的日本大学。我国部分重点大学均已开设了“人工智能技术”专业课程，加快培养这方面的专业人才。

认识技术的潜在商业收益远大于自动化带来的成本节约，这在智慧城市主要体现是：

更快的行动与决策（比如，自动欺诈检测，计划和调度）；更好的结果（比如，医学诊断、石油探测、需求预测）；更高的效率（亦即，更好的利用高技能人才和昂贵设备）；

更低的成本（比如，自动电话客服减少了劳动成本）；更大的规模（亦即，开展人力无法执行的大规模任务）；产品与服务创新（从增加新功能到创造新产品）。

四、人工智能技术的发展阶段及未来趋势。

人工智能研究的近期目标；使现有的计算机不仅能做一般的数值计算及非数值信息的数据处理，而且能运用知识处理问题，能模拟人类的部分智能行为。按照这一目标，根据现行的计算机的特点研究实现智能的有关理论、技术和方法，建立相应的智能系统。人工智能的发展正如《科学画报》所预测的一样，将在未来三个阶段不断发展进步：

2010—2020年的融合阶段：一是在某些智慧城市，立法机关将主要采用人工智能专家系统来制定新的法律；二是人们可以用语言来操纵和控制智能化计算机、互联网、收音机、电视机和移动电话，远程医疗和远程保健等远程服务变得更为完善；三是智能化计算机和互联网在教育中扮演了重要角色，远程教育十分普及；四是随着信息技术、生物技术和纳米技术的发展，人工智能科学逐渐完善；五是许多植入了芯片的人体组成了人体通信网络（以后甚至可以不用植入任何芯片）。比如，将微型超级计算机植入人脑，人们就可通过植入的芯片直接进行通信；六是量子计算机和DNA计算机会有更大发展，能够提高智能化水平的新型材料会不断问世；七是抗病毒程序可以防止各种非自然因素引发灾难；八是随着人工智能的加速发展，新制定的法律不仅可以用来更好地保护人类健康，而且能大幅度提高全社会的文明水准。

2020—2030年的自我发展阶段：一是智能化计算机和互联网既能自我修复，也能自行进行科学研究，还能自己生产产品；二是一些新型材料的出现，促使智能化向更高层次发展；三是用可植入芯片实现人类、计算机和鲸目动物之间的直接通信，在以后的发展中甚至不用植入芯片也可实现此项功能；四是制定“机器人法”等新的法律来约束机器人的行为，使人们不受机器人的侵害；五是高水准的智能化技术可以使火星表面环境适合人类居住和发展。

在2030—2040年的升华阶段：一是以智慧城市为主的信息化世界进一步发展成全息模式的世界；二是人工智能系统可从环境中采集全息信息，身处某地的人们可以更容易地了解和知晓其他地方的情况；三是人们对一些目前无法解释的自然现象会有更清楚的认识和更完善的解释，并将这些全新的知识应用在医疗、保健和安全等领域；四是人工智能可以模仿人类的智能，因此会出现有关法律来规范这些行为。

人工智能一旦拥有长足的进步，必将带动计算机技术和有关技术的发展。网络化将智慧城市变得科学而方便，届时，人们足不出户可办一切事情。人工智能必将带动人类社会和智慧城市的发展，起到决定性作用。人工智能的繁荣景象和光明前景已展示出其诱人的魅力，让我们一起期待未来全新的智慧城市和人工智能世界吧！