浅析人工智能应用及发展趋势

◆涂 航 陈 欢

浅析人工智能应用及发展趋势

◆涂 航 陈 欢

（海军参谋部 北京 100841）

人工智能技术是新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力量。随着人工智能技术的快速发展和大规模商业化推广应用，人工智能与人们的生活建立了密切关系。本文论述了人工智能技术的应用领域，分析了人工智能的未来发展趋势和应用方向，并对影响人工智能发展的关键技术进行了阐述。

人工智能；深度学习；脑科学

0 引言

习近平总书记指出人工智能是引领新一轮科技革命和产业变革的战略性技术，具有溢出带动性很强的“头雁”效应。在移动互联网、大数据、超级计算、传感网、脑科学等一系列新兴技术的驱动下，人工智能正在加速发展并将对未来经济、社会、国际政治等多方面产生重大而深远的影响。世界主要工业强国纷纷将人工智能上升为国家战略，美国发布了《为人工智能的未来做好准备》和《国家人工智能研究与发展战略规划》两战略性文件，美国在人工智能关键技术的研究上领先世界，尤其注重人工智能基础技术的研发和在军事领域方面的应用。日本在超能机器人方面独领风骚。德国将人工智能纳入到“工业4.0”框架中，运用人工智能技术将进一步提高德国制造业的智能化水平，英国、法国等国也非常重视人工智能技术的研发和人工智能人才的培养。我国也制定了人工智能强国战略，已将人工智能写入政府工作报告，发布了《机器人产业发展规划(2016—2020 年)》、《“互联网+”人工智能三年行动实施方案》和《新一代人工智能发展规划》等一系列人工智能发展规划。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,是推动我国科技跨越发展、产业优化升级、生产力整体跃升的重要战略资源。

1 人工智能的应用领域研究

人工智能是研究如何使用计算机模拟人的某些思维过程和智能行为的学科，是现代计算学科的分支，被公认为二十一世纪三大尖端技术（基因工程、纳米技术、人工智能）之一。人工智能是研究人类智能活动的规律，构造具有一定智能的人工系统，研究如何应用计算机的软硬件来模拟人类某些智能行为的基本理论、方法和技术。它是包括广泛的科学，由不同的领域组成，如自然语言处理、计算机智能识别与感知、智能机器人、自动程序设计和专家系统等。

1.1 自然语言处理

自然语言处理是人工智能的一个重要研究和应用领域，研究内容和目的就是让人与机器能够运用自然语言进行交流和有效的互动，具体应用表现在自然语言识别与语义理解。人工智能语言信息处理技术有多种表现形式，主要有语言学、语言工程和数据处理等，较为典型且实用应用的领域有机器同声传译、客服服务和机器人聊天等。目前，自然语言识别技术的应用与发展已经处于较为成熟阶段，我国在智能语言处理技术方面处于国际领先水平，如科大讯飞和百度研发的智能语言处理系统的自然语言识别准确率高达97%。但是在人类尚未明了大脑是如何进行语言的模糊识别和逻辑判断的情况下，计算机自然语言处理要想达到理想的“信、达、雅”程度还很有难度。

1.2 计算机智能感知与识别

计算机智能感知与识别指通过计算机技术模拟人类的视觉系统，让该系统具有识别物体、确定物体位置以及感知物体运动状态的功能，从而代替人类的感观器官。通常情况下人工智能在识别与感知领域的应用被分为三个步骤，即检测目标、识别目标和识别行为[1]。得益于用深度学习技术，现有的计算机智能识别与感知的应用典型系统如视网膜识别系统、虹膜识别、人脸识别系统、掌纹识别和指纹识别系统等已应用得的较为广泛。尽管如此，由于物体种类的复杂性和多样性，计算机智能感知与识别在实物场景识别方面并没有取得较为成熟的技术研究,虽然通过计算机智能感知与识别能够实现物体特征和外貌的感知与识别，但精准度一直不高[2]。未来，计算机智能感知与识别可以从脑科学和神经科学上寻找新技术解决方法，挖掘新的类人感知和认知机理。

1.3 智能机器人领域

智能机器人是拥有属于自己的 “大脑”，基于人类一定程度的控制及自身“大脑”的作用下具有自我控制的机器人。智能机器人至少应该具备感觉、运动和思考三大功能要素。感觉要素主要用于认知周围环境的状态，如能感知视觉、接近、距离等的非接触型传感器和能感知力、压觉、触觉等的接触型传感器，这相当于人的眼、鼻、耳等五官；运动要素主要对外界做出反应性行为，智能机要器人有一个无轨道型的移动机构适应不同的地理环境，借助轮子、履带、支脚、吸盘、气垫等移动设备完成相应的动作；思考要素依据感觉要素采集的数据，对数据进行处理并思考应该采取什么样的响应。思考要素是区别传统的机器人的关键，是人类赋予智能机器人最主要的功能要素，一般包括分析判断、逻辑处理、语义理解等方面的智力行为，这些智力行为实质是计算机处理信息的过程。智能机器人的研究从上世纪60年代就已经开始了。目前，基于感知控制第二代智能机器人达到实际应用的水平，基于知识控制的第三代智能机器人技术也取得较大的进步。随着人工智能的应用深入各行各业，智能机器人将会在军事、制造业、医疗、服务等行业有重要应用。

2 人工智能的发展趋势

2.1 基于深度学习的人工智能的认知能力将取得突破性进展

人工智能革命的核心驱动力来自深度学习,“深度学习”+“大数据”已成为人工智能发展的主要特征。[3]全球知名IT研究与顾问咨询公司Gartner在报告中将“认知专家顾问”列为未来2至5年采用的主流新兴技术，这主要依赖机器深度学习能力的提升和大数据的积累。近几年人工智能技术之所以能够获得快速发展，主要源于神经元网络、芯片以及大数据三元素的融合,其中神经元网络是对人类大脑的模拟，是机器深度学习的基础，对某一领域的深度学习将使得人工智能逼近人类专家顾问的水平，并在未来进一步取代人类专家顾问。当然，这个学习过程也伴随大数据的获取和积累。对于智能革命而言，深度学习就是其核心，通过深度学习让智能革命改变我们这个时代。目前人工智能产业的发展正处于爆发期，在大数据技术支持下助推了的以深层卷积神经网络技术（ Deep CNN） 为代表的感知智能技术的极大发展，标志着机械机器在垂直细分领域实现了接近于人类水平的认识能力突破，而这一突破将会成为认知智能发展的趋势。

2.2 人脑科学的研究进展将助推人工智能向更高层次发展

中国人工智能项目首席科学家，科大讯飞执行总裁胡郁表示，人工智能分为运算智能、感知智能和认知智能层次，其中运算智能已达到了较高的阶段，而认知智能还处于一个起步阶段，而且目前世界任何一个国家都尚未完成认知智能方面关键技术的研究，仅仅只有虚拟生物神经元运行的数学和计算机模型。欧盟在2013年宣布投资10亿欧元科研经费启动“人脑工程”研究，并将其列为欧盟未来新兴技术发展的重点项目。美国奥巴马政府也公布了雄心勃勃的人脑科学研究计划，未来投入数十亿美元展开脑科学技术研究。随后，日本、中国也迅速加入“脑科学研究”行列。人脑科学研究是以研究脑认知的神经原理为主体；以研发人脑重大疾病诊治的新技术手段和以人工智能应用为导向的类脑科学为两翼。脑科学的研究不仅可以帮助人类医治大脑方面疾病，还可以建造模仿脑功能的新机器助推人工智能的新进展。“阿尔法”围棋战胜李世石为什么举世关注？因为“阿尔法”并不具备人脑智能，仅仅是一个单任务的运算程序，与人脑的思维能力可谓天壤之别，假如真正模拟人脑潜力后果将不可想象。人工智能的目标并不是复制人类大脑，而在于研究大脑的结构、功能及运行机理，模拟人脑的思维方式、过程以及决策方法。目前，中国科学家已经在解码大脑皮层预测性运动控制的基础研究方面取得进展，通过对获取的大脑如何预测和规划运动的神经元活动大数据集的深度建模分析，从了解大脑如何工作到描述大脑如何工作，最终实现模拟大脑如何工作[4]。可以预期的是，脑科学的新发现新进展将会使人工智能的发展获得新的“助推器”。

2.3 人工智能技术大规模商业化应用将改变人类生活方式和世界经济生态

未来学家凯文.凯利对人工智能的发展充满期待并做出一系列大胆预言。他认为人工智能将对世界带来颠覆性的变化，一切都将变得智能化。专注于信息技术研究和分析的Gartner公司认为未来10年，人工智能将变得无处不在。目前，华为、苹果、三星等移动通信公司已经将人工智能技术应有于智能手机，智能手机正在改变人们的交互方式和消费习惯。零售巨头沃尔玛、苏宁将智能机器人用于接待和导购，肯德基引入机器人实现智能点餐。软件银行集团将情感机器人Pepper用于业务服务，商业领域智能机器的快速应用促进智能机器人研究的蓬勃发展,相信不久的将来人们将会像挑选智能手机一样挑选机器人。

人工智能技术带来的不仅人类生活的便利和生产生活效率的提高,也会影响劳动密集型产业和改变全球经济生态。机器人抢走低端人类劳动者饭碗的事情已经在全球上演，美国新兴的机器人保安公司Knightscope目前已和16个国家签约使用其公司生产的K5监控机器人， K5机器人将主要用于商场、停车场等公共场所，可以自动巡逻并能够识别人脸和车牌，K5机器人平均每小时的租金约为7美金。这意味着原本属于人类保安的酬劳现在要被机器人抢走。未来2至5年人工智能导致的大规模失业将率先从劳动密集型产业开始，特别是制造业企业的商业模式也将随之发生改变。还有物流行业，目前大多数企业都实现了无人仓库管理和机器人自动分拣货物，接下来无人配送车、无人机也很有可能取代一部分物流配送人员的工作。中国正处于从劳动密集型产业向技术密集型产业过渡改革进程中，不可避免地受到人工智能技术的冲击。因此我们要有前瞻性的眼光,加强人工智能发展的潜在风险研判和防范， 有效控制人工智能技术应用可能产生的负面影响。

3 结语

人工智能作为影响广泛的颠覆性基础技术，对人类生活和未来行业的发展都将产生深远影响。要深入研究和掌握新一代人工智能技术特点和发展趋势，加强人工智能关键技术攻关和重点应用领域产业布局，积极促进其同社会经济发展的深度融合，让人工智能为我国建立现代经济体系、推进社会治理、保障和改善民生等方面发挥积极作用。

[1]于涛.浅淡人工智能的应用领域与其未来发展展望[J].科学创新与应用，2017.

[2]乔宏仪.人工智能发展趋势及其应用领域研究[J].创新应用，2018.

[3]江飞涛.发展人工智能应作为国家战略[J] .经济参考报，2018.

[4]科学工作者之家. 人工作智能的助推器.脑科学,2017.https://baijiahao.baidu.com/s?id=1585190134965249500&wfr=spider&for=pc.