浅析传统数学运算在未来计算机科学与技术领域中人工智能方面的应用

袁珩珂

【摘要】随着计算机科学技术的发展，人工智能已经在各个领域中显得越来越重要。各种领域的需求对人工智能的水平提出了更高的要求，推动了人工智能的发展。而传统数学就是人工智能发展的理论基石。本文首先对人工智能的发展现状进行分析，然后在概率和数理统计相关基础上，对传统数学在计算机科学与技术领域中人工智能方面的应用进行详细阐述，最后得出结论。

【关键词】传统数学；人工智能应用；计算机科学与技术

近年来，网络技术、信息处理技术迅猛发展，计算机技术变得更加先进和智能。从人工智能的本质上来看，其实际就是算法的改进与提升，这其中的算法就是数学、概率论以及统计学等相关数学理论的具体体现。在人工智能中还体现出了大数据方面的内容，而大数据实际上也是统计学和概率论。在未来的发展过程中，计算机科学与技术领域中的人工智能发展前景会更加开阔，随着人们需求的提高，对人工智能的要求也随之提高，因此，对传统数学在人工智能中的应用进行研究具有一定的现实意义。

一、人工智能的发展简述

AI，其全称为Artificial Intelligence，被我们称为人工智能，其主要理论是通过计算机技术，模拟和延伸人在思维上的具体应用表现的一种技术。AI属于计算机科学的一个支线，通过对人思维的具象化，把人类思维通过智能机器做出类似反应表达。

人工智能先后经历了以下几个发展阶段。一是数据驱动阶段。这是数据带动人工智能更新换代的一个阶段，在此阶段中能够获得并分析的数据是量级的，呈现出几何级数的增长趋势。这不仅为人工智能进行大规模的运算创造了极高的可能性，而且在这其中还能够反过来进行数据的采集，进行一定的累积工作，以此带动整个大数据行业的发展。二是情境驱动阶段。在此阶段中进行了一定的创新，相关的从业人员将人工智能的发展从特有目的转换到了通用行为方面，这个阶段是通过情境带动物质，可以深入到更加实际和具体的应用中。在人工智能技术的发展与数据的积累之下，各个行业在发展中也发现通用智能与人工智能可以将数据分布进行情景化，这让人工智能可以在特定情境下进行发展。在当前的人工智能中，智能手机、汽车的自动驾驶以及智能投顾等，这些实际上都是在特定的使用环境中对人工智能进行了应用。

从人类社会与人工智能行业的发展来看，能够发现一个规律：大数据行业与人工智能行业之间的关系是十分紧密的。而大数据的发展需要使用数学相关的知识和原理来进行分析和处理。从这方面来看，数学实际上就是人工智能发展的基础，通过数学运算进行人工智能的编程，让一些程序可以自动运行，提升了整个生产过程的效率，减少对人力资源的额外的消耗。

二、数学运算在AI中的应用

数学与计算机科学本身就存在着十分紧密的关系，我们学习的数学基础知识中的数学思维模式就是解决问题的思考模式，还可以通过对数学运算的理解来对计算机中存在的复杂算法进行理解。在当前全球的各种人工智能技术中，数学模型是其研究与运行的前提，在其中使用的数学运算主要有以下两方面。

（一）概率

AI的设计和应用中是一定会调用到概率这个基础数学概念的，较于传统的人工智能算法上，概率统计已经替代了逻辑主义的功能，被广泛地应用在人工智能算法研究当中。现阶段的人工智能研究环境并不乐观，需要处理的行业信息、数据、资料、内容等都是爆发式攀升，故而这个时候需要使得概率统计成为了机器学习中的一个关键内容。概率中关于数据分布的定义，人们把分布定义为固定不变的，这个时候的参数是要经过计算才能得知；而贝叶斯观念却认为分布为随机性分布，参数反而是要进行概率最大化后的计算，包括我们熟知的正态分布正是其理念的一个重要体现。

（二）数理统计

在人工智能技术中，数理统计占据同样重要的地位。基础性的数理统计可以协助对机器学习的算法以及数据挖掘的结果进行统计、分析。数据结果只有经过科学、严谨的分析和处理，我们才能够科学合理地应用到实际层面。这种统计可以通过观察和研究，把数据、结果、信息做进一步纵向、横线的对比，同时进行科学的审查和预估，得出客观的结果。尽管数理统计是将概率作为理念来源，但是這两者之间有根本上的区别。数理统计可以看成逆向性的概率论，数理统计的任务是依据可观察的样本来判断总体性质。其中的判断工具是统计量，统计量也就是样本函数，即一个随机性的变量。参数估计经过随机抽取的样本对总体分布的未知参数进行抽取，其中包含了点估计和区间估计。若是检验经过随机抽取的样本来对一个总体的判断结果进行认可与否定，这样就能够将其使用在估计机器学习模型泛化错误率方面。

三、结语

人工智能的发展离不开对数学运算的使用，在人工智能研究中使用统计理论、概率以及线性数学等相关的运算知识，让计算机科学与技术获得不断的更新，并在此基础上促使人工智能的稳定发展。

参考文献

[1]赵月莹.从数学思维角度浅析传统数学运算在未来计算机科学与技术领域中人工智能方面的应用[J].中国战略新兴产业，2018（04）.

[2]孙振杰.关于人工智能发展的几点哲学思考[J].齐鲁学刊，2017（01）：77～81.