深度再看“人工智能”

一文章看懂人工智能机器学习和深度学习

方晓志

导语：时至今日，科幻大师儒勒·凡尔纳预言的人类社会在逐步成为现实，“人工智能”这一曾使普通百姓感到陌生和遥远的科技名词，如今正大踏步地走入人们的寻常生活。

近代科幻大师儒勒·凡尔纳曾在其1877年的科幻作品《机器岛》中，绘声绘色提到了人工智能和机器人技术，并预言在未来的人类社会中，机器人会发挥越来越重要的作用，很大一部分人类的智能将被它们所取代。时至今日，随着全球科技变革深入推进，云计算、物联网、大数据和人工智能，已然从高度技术化与学术化的频率中逐步向外延伸，形成万物互联、万物智能的智能化新时代，这种科幻情节正在越来越变成现实。 “人工智能”这一曾使普通百姓感到陌生和遥远的科技名词，如今正大踏步地走入人们的寻常生活。

国际竞争日趋激烈

人工智能是一项前瞻性科学研究，从诞生以来各国就给予高度重视并进行了积极的探索。目前，人工智能技术发展迅速，理论和技术日益成熟，应用领域也在不断扩大，正成为未来科技革命的重要发源地，也成为大国未来竞争的重要制高点。

作为走在人工智能技术前列的大国， 美国拥有世界上最先进的人工智能技术和最大的资金投入，在人工智能领域具有垄断优势引领作用。据报道，截至2017年6月，全球共有367所具有人工智能研究方向的高校，美国拥有168所，占据全球的45.7%；全球人工智能初创企业共计2617家，美国占据1078家居首，占全球总数逾40%，拥有约78700名员工，从事着包括计算机升级、人工神经网络、大数据、机器学习、无人操作系统和机器人技术等技术的研发，并率先实现了聊天机器人、医疗服务、生物特征识别软件和专属APP软件的四大变革，为未来人工智能设备走进千家万户，遍布世界的每个角落铺平了道路，是世界人工智能技术行业当之无愧的“霸主”。

作为美国在世界上最大的对手，俄罗斯一直把发展人工智能作为装备现代化的优先领域。2017年9月，俄罗斯总统普京在面向学生的全国“公开课”上称，引领人工智能領域的国家最终将引领世界，因为“人工智能不仅关乎俄罗斯的未来发展，也关乎人类的未来，谁能成为人工智能领域的领导者，谁就将成为世界的统治者。”目前，俄罗斯制定了《2025年先进机器人技术装备研发专项综合计划》，将人工智能机器人技术作为重点研发的新技术，并专门成立了机器人技术科研实验中心，积极推进发展军事及民用无人机、自动汽车，提出要在未来20年实现智能化、无人技术等方向重大突破的宏伟蓝图。

中国是人工智能技术研发的后起之秀，把人工智能看作是“国际竞争的新焦点”，取得了较为丰硕的成果。2017年7月，中国发布《新一代人工智能发展规划》，将人工智能发展和应用作为国家优先发展战略，提出到2030年要使中国人工智能理论、技术与应用总体达到世界领先水平，人工智能核心产业规模超过1万亿元，成为世界主要人工智能创新中心。11月15日，中国科技部宣布成立新一代人工智能发展规划推进办公室，并公布了首批国家新一代人工智能开放创新平台名单，包括依托百度公司、阿里云公司、腾讯公司、科大讯飞公司等建设各个领域的国家新一代人工智能开放创新平台。11月28日，美国智库“新美国安全中心”发布一份报告，认为 “中国已不再在技术上处于落后地位，而是成为真正的同行者，可能在人工智能领域拥有超越美国的实力”，并称美中之间在人工智能领域的竞争“或将改变（两国）未来经济和军事实力平衡”。

应用领域不断扩展

随着全球科技变革深入推进，云计算、物联网、大数据和人工智能，已然从高度技术化与学术化的频率中逐步向外延伸，形成万物互联、万物智能的智能化新时代。人工智能技术作为处于前沿地位的创新技术，带动了多种学科领域的发展，信息学、控制学、仿生学、计算机学等领域的技术突破均被运用到人工智能应用中。

目前，人工智能技术广泛应用于医疗、汽车、安防、金融、教育、家电等众多领域，执行着智能控制、专家系统、语言和图像理解、自动程序设计、庞大信息处理等任务，并取得了许多激动人心的进展。例如，目前研制出来的融入人工智能技术的血液病诊断与治疗系统已经与人类医生水平不分伯仲，而采用超速度智能计算技术的气象预报系统更是远远超出了人类专家水平。2016年3月，经过将近5个小时的比拼，谷歌围棋人工智能“阿尔法狗”轻松在围棋上战胜了人类，给世界各国产生了极大的震撼，使得世界深刻认识到，人类智能的奥秘不但可以被彻底认识，而且可以被更智慧的东西取代。

此外，随着互联网技术的不断发展，给人工智能技术带来了进一步的发展空间。人工智能通过利用互联网上的智能信息检索、问题求解、逻辑推理与逻辑证明等手段，逐渐成为更加博学睿智的专家系统。例如，网络搜索引擎巨头谷歌、百度在硅谷设立了专门的研发实验室，让机器学习模仿人脑的智能活动，像人脑一样识别图像、理解自然语言，解析网络内容之间关系做深度探索，甚至还证明了人类自己都不曾证明出来的四色定理，所研发出来的智能导航系统可以很快求出城市旅行商的最优路径解答。可以预测，随着人工智能技术在智能基础、人脑研究、网络融合等各领域实现的巨大突破，毫无疑问将会在造福人类方面呈现出美好的前景。

军事领域大显身手

除了日常生活外，目前人工智能技术还被广泛运用到军事领域，成为一种“改变游戏规则”的颠覆性技术。随着计算机技术、信息技术与传感技术的快速发展，军用人工智能的发展迎来了新一轮机遇期，人工智能及其军事应用开始呈现井喷式发展，正成为军事变革的重要推手，催生新的战争样式，改变战争制胜的内在机理，推动着新一轮军事变革。

首先，推动智能化战争时代加速到来。由于人工智能技术在军事领域的巨大潜力，美国国防部明确把人工智能作为第三次“抵消战略”的重要技术支柱，要求致力于推进人工智能技术向“强人工智能”迈进，旨在进一步打造先进智能化作战体系，积极抢占未来军事斗争制高点。从国防预算来看，美国也将人工智能作为其最优先投资领域，在2017财年国防预算中，约有120亿至150亿美元用于人工智能和自动武器的研发。2017年9月，美国军事尖端科学技术研究组织兰德公司还发布报告称，将建立灵敏度更高、成本更低但更高效的训练体系，并提升人脸识别能力，协助在军事演习和人机联合作战中执行自动化操作。此外，随着计算机硬件性能的突破和云计算为代表的计算技术的快速发展，也使得海量数据信息的处理速度和质量大为提高，为人工智能技术在军事领域开辟更加广阔的空间。人工智能已经被作为战争史上的“第三次战争革命”，正加速叩开未来智能化战争的大门。endprint

其次，智能化武器使用越来越普遍。2016年3月，美国国防高级研究项目局透露，正在开发新一代智能型电子战系统，能连续不断地感知、学习和适应敌方雷达，从而有效规避敌方雷达探测，未来可陆续用于战机和军舰上。而在阿富汗战争中，美国也多次使用带延时功能的智能炸弹，以灵敏过载传感器为核心部件，能够精确测量出侵彻弹头穿过的地下板层及穿透距离，根据预编好的最佳引爆点来引爆穿透弹头，使弹头侵彻到最佳深度时在1-250毫秒延时后引爆，成倍地提高了作战效能。据美官方报道，近期美军已经开始装备“内特武士”系统，由一个类似智能手机的触屏面板和一个无线电装置组成，能够根据战场环境辨别敌友，从而使得士兵可以更好地把握战局以及防止误伤友军。此外，近年来随着云计算技术的飞速发展，采用人工智能算法在军事领域也显示出巨大应用前景，各种具备感知功能的机载（车载、舰载）智能化系统，以及能够从缴获媒体中捕捉时间敏感型情报的智能化计算工具纷纷面世，可有效解决战场感知面临的数据量大、复杂度高等难题。

再次，人机协同技术越来越深入。目前，世界各国正在加紧研发侦察机器人、货运机器人、排爆机器人等战术智能化装备，以此引导或伴随士兵行动。例如，美空军正重点推进“忠诚僚机”项目，即通过运用智能化技术，让数架无人机配合F-35战机执行任务，F-35战机飞行员可使用数字助手控制无人机群，让自主伴飞的无人机扮演“千里眼”、“武器库”等角色，实现智能作战系统与有人平台的高效协同。此外，美军曾在阿富汗战场上试验了一款“大狗”智能机器人，其负重到200公斤、奔跑时速每小时12公里、具有防弹和静音效果，可帮助战士实施伴随保障。据美国防部称，未来美军将实现地面机器人占地面兵力的三分之一，舰载型X-47B无人机将占舰载机总量的三分之一，进一步推进有人平台与无人平台之间的协同编组演训。

最后，无人军用平台应用越来越广泛。近年来，基于人工智能的无人机器异军突起，各种无人作战飞机、无人潜航器、作战机器人等基于人工智能的无人机器纷纷出现，可独立完成目标跟踪、地形识别、侦察补给及进攻作战等多样化任务。目前，美军已经拥有8000多个空中无人系统，地面无人系统更是超过1.2万个。俄军的无人作战机器人更是发展迅猛，已经研制出快速机动、远程侦察、情报处理、排雷破障和火力打击等多种支援与作战能力机器人。例如，俄战略导弹部队正在研制的狼-2移动式机器人系统，使用履带式底盘，可在5公里范围内通过无线电频道控制，由热成像仪、弹道计算机、激光测距仪和陀螺稳定器保证射击精度，能够在时速35公里的情况下击中目标。堪称无人作战领域的“万能战士”。2017年初，俄战略导弹部队司令谢尔盖·卡拉卡耶夫就曾表示，该部正在研发的战斗机器人将很快用于核武器和弹道导弹发射系统的保卫工作，成为核武器和弹道导弹阵地的“金牌”保镖。除美、俄之外，英、法、德、日、韩等国都在加紧研制新一代军用机器人，目前全球已经有超过60个国家的军队装备了军用机器人。美国《国家利益》称，预计到2040年，战场上的美军会有一半以上的成员是机器人，未来军用机器人在战场上成建制规模化作战也将逐步从科幻电影变成现实。

未来发展机遇与挑战并存

从未来发展来看，作为一门交叉科学，人工智能技术涉及到社会学、信息学、控制学、仿生学等众多领域，既是生命科学的精髓，更是信息科学的核心，具有光明的发展前景。此外，人工智能技術还促进了多种科学与网络技术的深度融合，解决了互联网时代看似无法解决的问题和痛点，将互联网带入到了一个全新发展的智能时代，极大影响着网络技术和信息产业的未来发展方向。

目前，人工智能技术研究正在如火如荼地展开，进入了六十年来最狂热的发展阶段。从目前发展现状来看，人工智能技术还存在着较大的市场发展空间和投资机会，例如，以大数据收集为基础的医疗、教育、消费、营销等垂直行业就尚未出现人工智能领域的行业龙头，因此将未来成为各大资本和上市公司竞相追逐的宠儿。而随着新科技革命继续发展，人工智能技术也正孕育着新的重大变革。一旦突破，必将对科学技术、经济和社会发展产生巨大和深远的影响，深刻地改变经济和社会的面貌，并促使生产力出现新的飞跃，成为第四次工业革命的主旋律和人类社会新未来的重要支柱。

但是，我们也要看到，虽然人工智能技术给人类社会带来了极大的便利，但同样也存在着诸多风险挑战。例如，人类将面临着技术、信任、法律、道德等一系列问题。人的“机器化”和机器的“人化”是人工智能技术发展的两个必然发展趋势，很多人担心智能机器在为人类提供聪明友好帮助和服务的同时，也会给人类带来威胁甚至灭顶之灾。从理论上讲，机器的智能化程度越高，其内部电脑控制软件的规模就越庞大且复杂，出现故障的概率也就相应的越高。如果真的有一天，机器智能化超过一定程度而控制系统又出现问题的话，将会给人类社会带来难以想象的后果：一系列毫无感情的智能机器管理着整个人类社会、一群不知疲倦杀人的智能机器走上战场，被赋予“生杀大权”，滥杀无辜，最终成为“人类终结者”……这些可怕的场景并非杞人忧天，也是未来人工智能技术发展必须思考的问题。endprint