淺談人工智能與機器人情感獲得

馬文翔

摘 要：近年來由于機器學習和深度學習的長足發(fā)展，人工智能又一次掀起高潮。特別是其在圖像識別、大數(shù)據(jù)處理、自動駕駛等領(lǐng)域取得的卓越成績，引起了人們廣泛的關(guān)注。本文回顧了人工智能的發(fā)展歷程，分析其核心技術(shù)，并討論了智能機器人情感獲得的可能性、利弊以及規(guī)避風險的方法，對深入理解人工智能及其發(fā)展前景有重要意義。

關(guān)鍵詞：人工智能 機器學習 機器人情感獲得 發(fā)展綜述

中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082 （2017） 04-0234-01

引言

人類自從工業(yè)革命結(jié)束之后，就已然開始了對人工智能的探索，究其本質(zhì)，實際上就是對人的思維進行模仿，以此代替人類工作。人工智能的探索最早可以追溯到圖靈時期，那時圖靈就希望未來的智能系統(tǒng)能夠像人一樣思考。在20世紀五十年代，人工智能被首次確定為一個新興的學科，并吸引了大批的學者投入到該領(lǐng)域的研究當中。經(jīng)過長時間的探索和嘗試，人工智能的許多重要基本理論已經(jīng)形成，如模式識別、特征表示與推理、機器學習的相關(guān)理論和算法等等。進入二十一世紀以來，隨著深度學習與卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，人工智能再一次成為研究熱點。人工智能技術(shù)與基因過程、納米科學并列為二十一世紀的三大尖端技術(shù)， 并且人工智能涉及的學科多，社會應(yīng)用廣泛，對其原理和本質(zhì)的理解也更為復雜。 一、人工智能的發(fā)展歷程

回顧人工智能的產(chǎn)生與發(fā)展過程 ，可以將其分為：初期形成階段，綜合發(fā)展階段和高潮應(yīng)用階段。

1.初期形成階段

人工智能這一思想最早的提出是基于對人腦神經(jīng)元模型的抽象。其早期工作被認為是由美國的神經(jīng)學家和控制論學者 Warren McCulloch與Walter Pitts共同完成的。在1951年，兩名普林斯頓大學的研究生制造出了第一臺人工神經(jīng)元計算機。而其真正作為一個新的概念被提出是在1956年舉行的達茅斯會議上。由麥卡錫提議并正式采用了“人工智能”（Artificial Intelligence）來描述這一研究如何用機器來模擬人類智能的新興學科。1969年的國際人工智能聯(lián)合會議標志著人工智能得到了國際的認可。至此，人工智能這一概念初步形成，也逐漸吸引了從事數(shù)學、生物、計算機、神經(jīng)科學等相關(guān)學科的學者參與該領(lǐng)域的研究。

2.綜合發(fā)展階段

1.7 7年， 費根鮑姆在第五屆國際人工智能聯(lián)合會議上正式提出了“知識工程”這一概念。而后其對應(yīng)的專家系統(tǒng)得到發(fā)展，許多智能系統(tǒng)紛紛被推出，并應(yīng)用到了人類生活的方方面面。20世紀80年代以來，專家系統(tǒng)逐步向多技術(shù)、多方法的綜合集成與多學科、多領(lǐng)域的綜合應(yīng)用型發(fā)展。大型專家系統(tǒng)開發(fā)采用了多種人工智能語言、多種知識表示方法、多種推理機制和多種控制策略相結(jié)合的方式， 并開始運用各種專家系統(tǒng)外殼、專家系統(tǒng)開發(fā)工具和專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境等等。在專家系統(tǒng)的發(fā)展過程中，人工智能得到了較為系統(tǒng)和全面的綜合發(fā)展，并能夠在一些具體的任務(wù)中接近甚至超過人類專家的水平。

3.高潮應(yīng)用階段

進入二十一世紀以后，由于深度人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的提出，并在圖像分類與識別的任務(wù)上遠遠超過了傳統(tǒng)的方法，人工智能掀起了前所未有的高潮。2006年，由加拿大多倫多大學的Geoffery Hinton及其學生在《Science》雜志上發(fā)表文章，其中首次提到了深度學習這一思想，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分級表達，降低了經(jīng)典神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓練難度。并隨后提出了如深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Convolutional Neural Network， CNN），以及區(qū)域卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Region-based Convolutional Neural Network， R-CNN），等等新的網(wǎng)絡(luò)訓練結(jié)構(gòu)，使得訓練和測試的效率得到大幅提升，識別準確率也顯著提高。

二、人工智能核心技術(shù)

人工智能由于其涉及的領(lǐng)域較多，內(nèi)容復雜，因此在不同的應(yīng)用場景涉及到許多核心技術(shù)，這其中如專家系統(tǒng)、機器學習、模式識別、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等是最重要也是發(fā)展較為完善的幾個核心技術(shù)。

1.專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)是一類具有專門知識和經(jīng)驗的計算機智能程序系統(tǒng)，通過對人類專家的問題求解能力建模，采用人工智能中的知識表示和知識推理技術(shù)來模擬通常由專家才能解決的復雜問題，達到具有與專家同等解決問題能力的水平。對專家系統(tǒng)的研究，是人工智能中開展得較為全面、系統(tǒng)且已經(jīng)取得廣泛應(yīng)用的技術(shù)。許多成熟而先進的專家系統(tǒng)已經(jīng)被應(yīng)用在如醫(yī)療診斷、地質(zhì)勘測、文化教育等方面。

2.機器學習

機器學習是一個讓計算機在非精確編程下進行活動的科學，也就是機器自己獲取知識。起初，機器學習被大量應(yīng)用在圖像識別等學習任務(wù)中，后來，機器學習不再限于識別字符、圖像中的某個目標，而是將其應(yīng)用到機器人、基因數(shù)據(jù)的分析甚至是金融市場的預測中。在機器學習的發(fā)展過程中，先后誕生了如凸優(yōu)化、核方法、支持向量機、Boosting算法等等一系列經(jīng)典的機器學習方法和理論。機器學習也是人工智能研究中最為重要的核心方向。

3.模式識別

模式識別是研究如何使機器具有感知能力 ，主要研究圖像和語音等的識別。其經(jīng)典算法包括如k-means，主成分分析（PCA），貝葉斯分類器等等。在日常生活各方面以及軍事上都有廣大的用途。近年來迅速發(fā)展起來應(yīng)用模糊數(shù)學模式、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式的方法逐漸取代傳統(tǒng)的基于統(tǒng)計學習的識別方法。圖形識別方面例如識別各種印刷體和某些手寫體文字，識別指紋、癌細胞等技術(shù)已經(jīng)進入實際應(yīng)用。語音識別主要研究各種語音信號的分類，和自然語言理解等等。模式識別技術(shù)是人工智能的一大應(yīng)用領(lǐng)域，其非常熱門的如人臉識別、手勢識別等等對人們的生活有著十分直接的影響。

4.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是在研究人腦的結(jié)構(gòu)中得到啟發(fā)， 試圖用大量的處理單元模仿人腦神經(jīng)系統(tǒng)工程結(jié)構(gòu)和工作機理。而近年來發(fā)展的深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Convolutional neural networks， CNNs）具有更復雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，與經(jīng)典的機器學習算法相比在大數(shù)據(jù)的訓練下有著更強的特征學習和表達能力。含有多個隱含層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)斎朐紨?shù)據(jù)有更抽象喝更本質(zhì)的表述，從而有利于解決特征可視化以及分類問題。另外，通過實現(xiàn)“逐層初始化”這一方法，實現(xiàn)對輸入數(shù)據(jù)的分級表達，可以有效降低神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓練難度。目前的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在圖像識別任務(wù)中取得了十分明顯的進展，基于CNN的圖像識別技術(shù)也一直是學術(shù)界與工業(yè)界一致追捧的熱點。

三、機器人情感獲得

1.智能機器人現(xiàn)狀

目前智能機器人的研究還主要基于智能控制技術(shù)，通過預先定義好的機器人行動規(guī)則，編程實現(xiàn)復雜的自動控制，完成機器人的移動過程。而人類進行動作、行為的學習主要是通過模仿及與環(huán)境的交互。從這個意義上說，目前智能機器人還不具有類腦的多模態(tài)感知及基于感知信息的類腦自主決策能力。在運動機制方面，目前幾乎所有的智能機器人都不具備類人的外周神經(jīng)系統(tǒng)，其靈活性和自適應(yīng)性與人類運動系統(tǒng)還具有較大差距。

2.機器人情感獲得的可能性

人腦是在與外界永不停息的交互中，在高度發(fā)達的神經(jīng)系統(tǒng)的處理下獲得情感。智能機器人在不斷的機器學習和大數(shù)據(jù)處理中，中樞處理系統(tǒng)不斷地自我更新、升級，便具備了獲得情感的可能性及幾率。不斷地更新、升級的過程類似于生物的進化歷程，也就是說，智能機器人有充分的可能性獲得與人類同等豐富的情感世界。

3.機器人獲得情感的利弊

機器人獲得情感在理論可行的情況下，伴之而來的利弊則眾說紛紜。一方面，擁有豐富情感世界的機器人可以帶來更多人性化的服務(wù)，人機合作也可進行地更加深入，可以為人類帶來更為逼真的體驗和享受。人類或可與智能機器人攜手共創(chuàng)一個和諧世界。但是另一方面，在機器人獲得情感時，機器人是否能徹底貫徹人類命令及協(xié)議的擔憂也迎面而來。

4.規(guī)避機器人情感獲得的風險

規(guī)避智能機器人獲得情感的風險應(yīng)預備強制措施。首先要設(shè)計完備的智能機器人情感協(xié)議，將威脅泯滅于未然。其次，應(yīng)控制智能機器人的能源獲得，以限制其自主活動的能力，杜絕其建立獨立體系的可能。最后，要掌控核心武器，必要時強行停止運行、回收、甚至銷毀智能機器人。

三、總結(jié)

本文梳理了人工智能的發(fā)展歷程與核心技術(shù)，可以毋庸置疑地說，人工智能具有極其廣闊的應(yīng)用前景，但也伴隨著極大的風險?；仡櫰浒l(fā)展歷程，我們有理由充分相信，在未來人工智能的技術(shù)會不斷完善，難題會被攻克。作為世界上最熱門的領(lǐng)域之一，在合理有效規(guī)避其風險的同時，獲得情感的智能機器人會造福人類，并極大地幫助人們的社會生活。

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