人工智能的進(jìn)展及發(fā)展建議

王瑩

摘要：2017年1月12日。清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系教授鄧志東在“科學(xué)傳播與科技期刊論壇暨刊媒惠年度大會(huì)”上。做了《擁抱人工智能的春天》的報(bào)告。介紹了四個(gè)方面：2016年人工智能迎來(lái)了春天。人工智能引起社會(huì)的極大關(guān)注。人工智能上升為國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略。發(fā)展我國(guó)人工智能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的建議。

關(guān)鍵詞：人工智能；引擎；大數(shù)據(jù)；CPU；FPGA

DOI：10.3969/j.jssn.1005-5517-2017-2.006

1 2016年人工智能迎來(lái)了春天

2016年人工智能（A1）進(jìn)入了第三個(gè)高潮。2016年3月9-15日，谷歌AlphaGo（阿爾法狗）以4：1的成績(jī)擊敗世界圍棋冠軍李世石職業(yè)九段，意義非常重大。因?yàn)檫^(guò)去機(jī)器主要做感知，現(xiàn)在出現(xiàn)了認(rèn)知，這是人工智能的關(guān)鍵所在。

8個(gè)月后，2016年12月29日～2017年1月4日，AlphaGo的升級(jí)版——谷歌Master（大師）在30秒快棋網(wǎng)測(cè)中，以60勝0負(fù)1和的成績(jī)，橫掃柯潔、古力、聶衛(wèi)平、樸廷桓、井山裕太等數(shù)十位中日韓世界冠軍與頂級(jí)高手。從此以后，也許人類以后就沒(méi)有和Master進(jìn)行圍棋比賽的機(jī)會(huì)了！除了圍棋，人工智能下一步將在國(guó)際象棋、中國(guó)象棋等棋類方面發(fā)展。

撲克牌方面，專家水平的人工智能首次戰(zhàn)勝一對(duì)一無(wú)限注德州撲克人類職業(yè)玩家，而且DeepStack讓機(jī)器擁有知覺(jué)。

人工智能還能玩游戲。其意義很重大，平時(shí)環(huán)境中很難得到一些數(shù)據(jù)，因?yàn)橛螒蛳喈?dāng)于虛擬社會(huì)，例如“星際爭(zhēng)霸2”是復(fù)雜的虛擬社會(huì)，如果人工智能在這個(gè)虛擬社會(huì)中能戰(zhàn)勝人，這將是非常了不起的，未來(lái)可涉及到高級(jí)決策，在軍事上很有用處。2016年11月5日，谷歌DeepMind宣布與暴雪合作開(kāi)發(fā)人工智能，挑戰(zhàn)實(shí)時(shí)戰(zhàn)略視頻游戲“星際爭(zhēng)霸2”。這件事情的意義非常重大。下一步可以用于軍事上的高級(jí)戰(zhàn)略決策。

無(wú)人駕駛方面，2016年11月15日，“在第三屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)”期間，18輛百度“云驍”亮相烏鎮(zhèn)子夜路，在3.16公里的開(kāi)放城區(qū)道路上自主行駛。2016年特斯拉Autopilot 2.0問(wèn)世，該軟件只需要八千美元，就可讓軟件駕駛汽車。所有特斯拉新車將安裝“具有完全自動(dòng)駕駛功能”的該硬件系統(tǒng)，并可通過(guò)OTA（空中下載技術(shù)）進(jìn)行軟件升級(jí)；自動(dòng)駕駛功能從L2（二級(jí)，半無(wú)人駕駛）直接跳躍到L4/L5（）；2017年底之前，特斯拉車將以完全自動(dòng)駕駛模式從洛杉磯開(kāi)往紐約。Uber提出在城區(qū)大范圍無(wú)人駕駛出租車試運(yùn)行，Uber 2016年9月14日在美國(guó)匹茲堡市推出城區(qū)大范圍無(wú)人駕駛出租車免費(fèi)載客服務(wù)并試運(yùn)行，先期已測(cè)試近2年，說(shuō)明無(wú)人駕駛真正落地了。

為何無(wú)人駕駛很重要？因?yàn)槿斯ぶ悄苁菬o(wú)人駕駛的核心。除了百度、特斯拉、Uber，谷歌Waymo也在做自動(dòng)駕駛測(cè)試。此外，沃爾沃、福特、寶馬、百度、英特爾等全球約20多家企業(yè)公開(kāi)宣布，4年以后的2021年將會(huì)是無(wú)人駕駛/自動(dòng)駕駛元年，部分5AE L4車將會(huì)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

計(jì)算機(jī)視覺(jué)

針對(duì)ImageNet ILSVRC測(cè)試比賽的1 000種物體識(shí)別，Deep CNN超過(guò)了人類的識(shí)別能力。人是5.1%（如圖1），2016年2月23日谷歌人工識(shí)別的評(píng)測(cè)是3.08%。ImageNetILSVRC中有1000種物體，例如猴子、馬、飛機(jī)、坦克等約1500萬(wàn)張照片、包含2.2萬(wàn)類種不同物體。深度學(xué)習(xí)一般能做到52層，極深度學(xué)習(xí)（very deep lea rning）現(xiàn)在已經(jīng)做到1000層。

在ILSVRC 2016國(guó)際評(píng)測(cè)中，包括視覺(jué)物體檢測(cè)、視覺(jué)物體定位、視頻物體檢測(cè)、場(chǎng)景分類、場(chǎng)景解析等性能均有提高。值得一提的是，在此次大會(huì)上，中國(guó)團(tuán)隊(duì)大放異彩，幾乎包攬了各個(gè)項(xiàng)目的冠軍（圖2）。

人工智能語(yǔ)義分割

基于全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)FCN的路面/場(chǎng)景像素級(jí)語(yǔ)義分割取得重要進(jìn)展。為此，我們可以分割大部分道路。

人工智能唇語(yǔ)專家

看電視時(shí)把聲音關(guān)掉，靠嘴唇說(shuō)話的變化來(lái)識(shí)別談話內(nèi)容，這種能力機(jī)器識(shí)別率已經(jīng)超過(guò)人類。例如2016年12月，英國(guó)牛津大學(xué)與谷歌DeepMind等研發(fā)的自動(dòng)唇讀系統(tǒng)LipNet，對(duì)GRID語(yǔ)料庫(kù)實(shí)現(xiàn)了95.2%的準(zhǔn)確率；對(duì)BBC電視節(jié)目嘉賓進(jìn)行唇語(yǔ)解讀，準(zhǔn)確率為46.8%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)專業(yè)的人類唇語(yǔ)專家（僅為12.4%）。

人工智能人臉識(shí)別

人臉識(shí)別可以達(dá)到產(chǎn)品級(jí)別，例如支付寶的刷臉成功率超過(guò)了人類。如圖3，人的水平為97.40，百度為99.77。因此可以進(jìn)行產(chǎn)品體驗(yàn)。2017年1月6日，百度人工智能機(jī)器人“小度”利用其超強(qiáng)人類識(shí)別能力，以3：2險(xiǎn)勝人類最強(qiáng)大腦代表王峰。

語(yǔ)音識(shí)別

目前的社交新媒體和互動(dòng)平臺(tái)中，Al虛擬助手和Al聊天機(jī)器人正在崛起。一天，美國(guó)GIT（佐治亞理工大學(xué)）的一個(gè)課堂上來(lái)了一位助教，教師講完課后說(shuō)：“大家有問(wèn)題就問(wèn)助教吧”。這位助教原來(lái)是個(gè)會(huì)眨眼睛的機(jī)器人！這時(shí)學(xué)生們才知道每天網(wǎng)上給他們答疑解惑的是人工智能，此前學(xué)生們也感到很吃驚，這位助教非常敬業(yè)，晚上還在發(fā)Email。

人工智能語(yǔ)音合成

指從文本聲音到真實(shí)聲音，可以自動(dòng)翻譯成英文。2016年9月19日，谷歌DeepMind推出WaveNet，實(shí)現(xiàn)文本到美式英語(yǔ)或中國(guó)普通話的真實(shí)感語(yǔ)音合成。

人工智能速記員

包括語(yǔ)音識(shí)別和NLP（自然語(yǔ)言處理）。2016年10月17日，微軟的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了5.9%的詞錯(cuò)率（WER），媲美人類專業(yè)速記員，且錯(cuò)誤率更低；中國(guó)科大訊飛也有語(yǔ)音輸入法。

人工智能翻譯

中國(guó)人往往從小學(xué)到讀博士都在學(xué)英語(yǔ)?，F(xiàn)在，谷歌、微軟和百度等公司在做人工智能翻譯。以谷歌為例，2016年9月27日，谷歌的神經(jīng)機(jī)器翻譯系統(tǒng)（GNMT）實(shí)現(xiàn)了多語(yǔ)種翻譯，較之傳統(tǒng)方法，英譯西班牙翻譯錯(cuò)誤率下降了87%，英譯漢下降了58%，漢譯英下降了60%，已接近人工翻譯的水平。也許今后學(xué)外語(yǔ)沒(méi)那么重要了，人們可戴著耳機(jī)，耳機(jī)能直接翻譯成各國(guó)語(yǔ)言。

人工智能對(duì)抗訓(xùn)練

Goodfellow（2014）提出的生成式對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)（GAN），為半監(jiān)督學(xué)習(xí)/舉一反三式的學(xué)習(xí)發(fā)展提供新思路，2016年發(fā)展迅速。目前是監(jiān)督式學(xué)習(xí)，需要依靠大數(shù)據(jù)，因此大數(shù)據(jù)需要非常完備。而人是舉一反三式的學(xué)習(xí)。例如人沒(méi)有見(jiàn)過(guò)飛機(jī)，看過(guò)幾張照片就可以把世界上所有飛機(jī)都認(rèn)出；目前的大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的深度學(xué)習(xí)方式，是把世界上所有飛機(jī)照片都看過(guò)才行。現(xiàn)在進(jìn)行舉一反三的半監(jiān)督或無(wú)監(jiān)督式學(xué)習(xí)，思路是采用對(duì)抗的方法，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)造假，另一網(wǎng)絡(luò)鑒別照片是真是假，通過(guò)對(duì)抗式的學(xué)習(xí)來(lái)共同進(jìn)步（如圖4）。

人工智能引擎

芯片三巨頭

英特爾、英偉達(dá)和高通全部轉(zhuǎn)到了人工智能上。為此英偉達(dá)的股票漲了幾倍。英特爾也在大搞人工智能。高通為了進(jìn)入人工智能領(lǐng)域，收購(gòu)了恩智浦，恩智浦此前收購(gòu)了飛思卡爾。

現(xiàn)在出現(xiàn)了基于超級(jí)GPU/TPU集群的離線訓(xùn)練，采用超級(jí)GPU/TPu集群服務(wù)器，例如英偉達(dá)的深度學(xué)習(xí)芯片Tesla P100及DGX-1深度學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)，谷歌數(shù)據(jù)中心的TPU。

終端應(yīng)用采用GPU/FPGA-based DPU，例如英特爾Apollo Lake A3900的“智能互聯(lián)駕駛艙平臺(tái)”，高通驍龍的820A處理器。

通用人工智能與認(rèn)知智能

1997年，lBM的超級(jí)電腦程序“深藍(lán)”擊敗國(guó)際象棋大師加里·卡斯帕羅夫；2011年2月，IBM的自動(dòng)問(wèn)答系統(tǒng)在美國(guó)最受歡迎的智力競(jìng)答電視節(jié)目“危險(xiǎn)邊緣”中戰(zhàn)勝了人類冠軍：IBM的沃森醫(yī)生在某些細(xì)分疾病領(lǐng)域已能提供頂級(jí)醫(yī)生的醫(yī)療診斷水平，例如胃癌診斷。

可見(jiàn)，1.AlphaGo和Master等已可橫掃人類圍棋職業(yè)頂尖高手，下一步，將能下中國(guó)象棋等所有棋類，此外還可以打牌、炒股等，即什么都可以干，是強(qiáng)人工智能。2.人工智能已成為無(wú)人駕駛汽車商業(yè)落地的關(guān)鍵。3.視覺(jué)物體識(shí)別、人臉識(shí)別、唇語(yǔ)識(shí)別等在許多國(guó)際公開(kāi)評(píng)測(cè)中，達(dá)到或超過(guò)人類的水平；4.速記等語(yǔ)音識(shí)別已可媲美人類；5.包括神經(jīng)機(jī)器翻譯在內(nèi)的自然語(yǔ)言處理，性能也大幅度提升；6.生成式對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)得到極大關(guān)注。

目前，發(fā)展通用人工智能成為普遍共識(shí)。

2 社會(huì)極大關(guān)注

未來(lái)，可能很多工作就會(huì)消失了。

人工智能引起社會(huì)的極大關(guān)注和熱議，人工智能發(fā)展很快；而且人工智能的學(xué)習(xí)速度快，很勤奮，未來(lái)可以達(dá)到人類所有的智能，這時(shí)到達(dá)了從強(qiáng)人工智能到超越人工智能的奇點(diǎn)；人工智能有超越人類智能的可能；理論上，人工智能還可以永生。

這也引起了很多人們的擔(dān)憂。奇點(diǎn)到來(lái)、強(qiáng)人工智能、超人工智能、意識(shí)永生、人類滅絕等聳人聽(tīng)聞的觀點(diǎn)出現(xiàn)，引起包括霍金、蓋茨和馬斯克等在內(nèi)的世界名人對(duì)人工智能發(fā)展的擔(dān)憂。在每年的世界人工智能大會(huì)上，專門有一個(gè)論壇探討人工智能與法律、倫理及人類未來(lái)的會(huì)場(chǎng)。

現(xiàn)在，人工智能工業(yè)的OpenAI成立。

2016年全社會(huì)對(duì)人工智能的極大關(guān)注，可能是2016年AI的最大進(jìn)展！

在半監(jiān)督/無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)、通用人工智能方面，人工智能具有舉一反三，并有常識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、記憶、知識(shí)學(xué)習(xí)、推理、規(guī)劃、決策，甚至還有動(dòng)機(jī)。這最后一點(diǎn)有點(diǎn)恐怖，人是有意識(shí)和動(dòng)機(jī)的，機(jī)器做事也有動(dòng)機(jī)，太可怕了。

智能學(xué)習(xí)進(jìn)步很快，AIpha Go八個(gè)月后就可以戰(zhàn)勝所有圍棋手，因?yàn)樗苊刻?4小時(shí)學(xué)習(xí)、不吃不喝地學(xué)習(xí)，比人強(qiáng)多了。

因此，在經(jīng)歷了60年“三起兩落”的發(fā)展后，以深度學(xué)習(xí)為主要標(biāo)志的人工智能正迎來(lái)第3次偉大復(fù)興，這次引起社會(huì)尤其是產(chǎn)業(yè)界高強(qiáng)度的關(guān)注。因?yàn)樯鲜兰o(jì)60年代和80年代，人工智能沒(méi)有達(dá)到這樣的水平。

硅谷精神教父、預(yù)言家凱文·凱利說(shuō)，未來(lái)人工智能會(huì)成為一種如同電力一樣的基礎(chǔ)服務(wù)。斯坦福大學(xué)推出了“人工智能百年研究”首份報(bào)告——《2030年的人工智能與生活》。

3人工智能上升為國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略

有人認(rèn)為第四次工業(yè)革命即將由人工智能與機(jī)器人等引爆。英國(guó)政府認(rèn)為，人工智能有望像19世紀(jì)的蒸汽機(jī)革命那樣徹底改變我們的生活，甚至人工智能給人類社會(huì)帶來(lái)的變革與影響，有可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)蒸汽機(jī)、電力和互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的前三次工業(yè)革命。

智能制造、無(wú)人駕駛汽車、消費(fèi)類智能機(jī)器人、虛擬助手、聊天機(jī)器人、智能金融、智能醫(yī)療、智能新聞寫(xiě)作、智能律師、智慧城市等可能被人工智能代替。人工智能將無(wú)處不在，可望替換人類的部分腦力勞動(dòng)，一些職業(yè)會(huì)被取代或補(bǔ)充，一些新的行業(yè)又會(huì)誕生，例如18世紀(jì)出現(xiàn)了紡織工人，之后汽車代替了馬車等。因此，我們將經(jīng)歷從“互聯(lián)網(wǎng)+”到“人工智能+”。

中國(guó)“互聯(lián)網(wǎng)+”與“中國(guó)制造2025”國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，對(duì)人工智能的巨大需求在迅速增長(zhǎng)。未來(lái)2-5年，人工智能應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)發(fā)展將迎來(lái)爆發(fā)期。

中國(guó)政府在《“互聯(lián)網(wǎng)+”人工智能3年行動(dòng)實(shí)施方案》提出：計(jì)劃在2018年形成千億級(jí)人工智能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用規(guī)模。201 7年1月10日，科技部部長(zhǎng)萬(wàn)鋼稱，將編制完成人工智能專項(xiàng)規(guī)劃，加快推進(jìn)人工智能等重大項(xiàng)目的立項(xiàng)論證。

美國(guó)政府在2016年10月13日出臺(tái)了《為人工智能的未來(lái)做好準(zhǔn)備》的報(bào)告，提出了23條建議措施。同一天，美國(guó)政府又出臺(tái)了《國(guó)家人工智能研發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃》，提出了7大重點(diǎn)戰(zhàn)略方向。美國(guó)參議院于2016年11月30日召開(kāi)了關(guān)于人工智能的首次國(guó)會(huì)聽(tīng)證會(huì)，主題是“人工智能的黎明”，認(rèn)為中國(guó)是對(duì)美國(guó)人工智能全球領(lǐng)導(dǎo)地位的一個(gè)真正威脅。在2016年12月20日美國(guó)白宮發(fā)布了《人工智能、自動(dòng)化與經(jīng)濟(jì)》報(bào)告，考察了人工智能驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)化將會(huì)給經(jīng)濟(jì)帶來(lái)的影響，并提出了國(guó)家的三大應(yīng)對(duì)策略方向?？梢?jiàn)，奧巴馬把人工智能看作其政治遺產(chǎn)之一（注：另一個(gè)是Cyber空間）。

英國(guó)政府2016年12月發(fā)布了《人工智能：未來(lái)決策的機(jī)遇與影響》的報(bào)告，關(guān)注人工智能對(duì)社會(huì)創(chuàng)新與生產(chǎn)力的促進(jìn)作用，論述如何利用英國(guó)人工智能的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)英國(guó)國(guó)力。

日本政府2017年開(kāi)始，要讓人工智能與機(jī)器人推動(dòng)第四次工業(yè)革命。

4 我國(guó)對(duì)策

應(yīng)以深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為核心，全面開(kāi)展計(jì)算機(jī)視覺(jué)、語(yǔ)音識(shí)別和自然語(yǔ)言等人工智能產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。這需要大數(shù)據(jù)、計(jì)算平臺(tái)/計(jì)算引擎、人工智能算法、應(yīng)用場(chǎng)景等飛速發(fā)展，另外還需要資源、資金、人才。在方法上，選定垂直細(xì)分領(lǐng)域最重要。

面向若干細(xì)分垂直領(lǐng)域，建立大數(shù)據(jù)中心。實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)采集、清洗、標(biāo)簽、存儲(chǔ)、管理與交易，建立大數(shù)據(jù)源公共基礎(chǔ)設(shè)施與垂直領(lǐng)域知識(shí)庫(kù)。專有大數(shù)據(jù)是人工智能產(chǎn)業(yè)制勝的關(guān)鍵和法寶。中國(guó)企業(yè)必須開(kāi)始特別關(guān)注大數(shù)據(jù)的采集與利用。其重要性如同原油—樣，跨國(guó)企業(yè)視之為戰(zhàn)略資源！

強(qiáng)力開(kāi)展人工智能芯片與硬件平臺(tái)的研發(fā)。包括基于FPGA的深度學(xué)習(xí)芯片；類腦芯片與憶阻器件；建立國(guó)家級(jí)人工智能超算中心。

布局通用人工智能與認(rèn)知智能前沿技術(shù)探索。加強(qiáng)與腦科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、心理學(xué)等的多學(xué)科交叉融合創(chuàng)新，推動(dòng)原創(chuàng)性基礎(chǔ)研究，為中國(guó)人工智能的應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供支撐。

創(chuàng)新體制機(jī)制，搶占人工智能戰(zhàn)略制高點(diǎn)。加強(qiáng)國(guó)家科技創(chuàng)新體系建設(shè)，改革學(xué)術(shù)與科研投入產(chǎn)出評(píng)估體系。面向國(guó)家重大戰(zhàn)略需求與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展急需，通過(guò)體系的創(chuàng)新來(lái)保障技術(shù)與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的實(shí)現(xiàn)，打通“政、產(chǎn)、學(xué)、研、用”各個(gè)環(huán)節(jié)。例如建立國(guó)家DARPA（美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局）和中國(guó)的阿拉莫國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。