2018年人工智能研發(fā)熱點回眸

劉偉 倪桑

自2006年加拿大科學(xué)家Hinton提出深度學(xué)習(xí)技術(shù)，2012年ImageNet競賽在圖像識別領(lǐng)域帶來突破，如今迎來了人工智能的第三次發(fā)展浪潮。不同于20世紀 80年代隨著神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)而來的技術(shù)進步無法走進現(xiàn)實的困境，這一次人工智能的發(fā)展浪潮真正帶來了技術(shù)的落地，商業(yè)化道路也走得更加順暢。近來人工智能技術(shù)都在突飛猛進地發(fā)展，成果應(yīng)用如雨后春筍般涌現(xiàn)。海量的數(shù)據(jù)、不斷優(yōu)化的算法，以及與之匹配發(fā)展的計算機運算能力，都為更多的發(fā)展及應(yīng)用可能性提供了廣闊的舞臺。而隨著人工智能在越來越多的方面落地，人們越來越多地感受到人工智能對于生活的改變，接受程度逐漸提升。

1 人機融合智能

除技術(shù)產(chǎn)品化的道路拓寬以外，當(dāng)下的人工智能還有許多亟待發(fā)展和研究的方向。以下特點推動其在第三次發(fā)展浪潮中前往更具突破性的階段：從人工知識表達技術(shù)到大數(shù)據(jù)驅(qū)動知識學(xué)習(xí)；從處理單一的數(shù)據(jù)到跨媒體認識、學(xué)習(xí)和推理；從追求機器智能到邁向人機混合的增強智能；從聚焦個體智能到基于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的群體智能；從機器人到自主無人系統(tǒng)。

其中，人機混合的增強智能即為將人類智能與人工智能進行結(jié)合，邁向新的智能階段——人機融合智能。近年來，人機融合越來越成為人工智能領(lǐng)域的熱詞。2018年10月11日，美國“防務(wù)一號”網(wǎng)站發(fā)表文章稱，美國軍方高級情報員越來越擔(dān)心中國在人工智能等“提升人類效率”方面的研究。美國國防情報局局長Robert Ashley在美國陸軍協(xié)會年度會議上表示，人機融合是顛覆性技術(shù)的一個關(guān)鍵領(lǐng)域，將會影響美國的國家安全。他認為，“中國在研究神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和人工智能方面所作的努力是一個分階段的過程，希望最終達到‘人與機器的融合’的程度?！?/p>

在人工智能研究的領(lǐng)域，更快的計算并不是人們期望的最終目的，而讓計算機變得越來越與人融合，最終達到人機融合智能，才是最終的發(fā)展方向。當(dāng)前人工智能雖然普及了眾多的應(yīng)用形式，但是依然以計算為中心、難以突破意識壁壘，而能夠融合意識與計算特性的人類智能和人工智能融合智能體，即為人機融合智能。

人機融合智能研究是智能技術(shù)發(fā)展到一定程度的產(chǎn)物，它既包括人工智能的技術(shù)研究，也包括機器與人、機器與環(huán)境及人、機、環(huán)境之間關(guān)系的探索。人機融合智能研究不僅要考慮機器技術(shù)的高速發(fā)展，更要考慮交互主體—人類的思維與認知方式，讓機器與人類各司其職，互相促進，這才是人工智能真正的前景與趨勢。

2 群體智能

在人工智能發(fā)展的特點中，人工智能是從聚焦個體智能到基于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的群體智能。群體智能是源于對螞蟻、蜜蜂等為代表的社會性昆蟲的群體行為的研究，最早被用在細胞機器人系統(tǒng)的描述中。它具有分布式無中心的控制，并且群體自組織性。

在自然界中，集群的方式可以讓簡單的生物展現(xiàn)出驚人的復(fù)雜性、效率甚至創(chuàng)造力。在人工智能領(lǐng)域，可以通過這種方法產(chǎn)生一種新的智能，像超級專家一樣“共同思考”。通過隨機擴散搜索、蟻群優(yōu)化、粒子群優(yōu)化等算法，人工群體智能（artificial swarm intelligence，ASI）已應(yīng)用在了無線通信、醫(yī)療、無人駕駛、藝術(shù)創(chuàng)作等方面。

如今，Unanimous AI公司就在致力于研究群體智能，希望能夠?qū)?shù)百人的知識、智慧、洞察以及知覺通過算法連接起來。該公司研制的SWARM平臺等軟件可以通過實時閉環(huán)控制系統(tǒng)將分布式網(wǎng)絡(luò)組織成“人群”，能夠聚集人類參與者的集體智慧以得出意見。它成功預(yù)測了奧斯卡、超級碗比賽以及法國大選的結(jié)果。該系統(tǒng)對 2017—2018賽季 20周的NHL曲棍球比賽進行了預(yù)測，得到了 85%的成功率，超過了維加斯博彩市場預(yù)測結(jié)果的22%。除了比賽和票選等預(yù)測活動，該群體智能方法還應(yīng)用到醫(yī)療領(lǐng)域，其肺炎診斷的準確率比單獨工作的放射科醫(yī)生團隊高出22%。

3 認知計算

認知是人與世界交互的重要過程，認知計算旨在模仿人類大腦的計算系統(tǒng)，讓計算機像人一樣認知和思考。只有實現(xiàn)了認知計算，才能真正實現(xiàn)可以學(xué)習(xí)并與人類自然交互的系統(tǒng)。從20世紀開始，人們通過單一用途的機械系統(tǒng)指示機器的行動，此為“制表時代”；在 20世紀 50年代進入了“編程時代”，人們通過編程的方式控制計算設(shè)備；從2011年起，人們就將認知計算列為了人工智能發(fā)展的目標，開始進入“認知時代”。在群體智能方面，借鑒了螞蟻等生物的啟示。而在認知計算里，依然要聚焦于生物，研究認知的整個過程。在認知計算中，系統(tǒng)通過大規(guī)模的學(xué)習(xí)，有目的、理性、自然地與人類進行互動。認知計算讓機器不僅僅通過編程執(zhí)行指令，而是通過與人類的互動以及它們對環(huán)境的體驗學(xué)習(xí)和推理。它能夠模擬人類的思維過程，理解世界的模糊性和不確定性。通過權(quán)衡來自多個來源的信息和想法，進行推理并提供假設(shè)。

IBM公司的Watson系統(tǒng)是其中最有名的認知系統(tǒng)。它通過篩選大量的數(shù)據(jù)庫獲取信息，以問答的形式幫助用戶回答對復(fù)雜問題的見解。通過認知計算的方式，它可以不斷地從用戶互動中獲取數(shù)據(jù)，變得更加聰明。它目前已經(jīng)成為了一個具有認知計算能力的生態(tài)系統(tǒng)，可不斷地衍生出各種行業(yè)解決方案，被應(yīng)用于醫(yī)療、天氣預(yù)測法律顧問等方面。2018年，該平臺被用在了教育領(lǐng)域，瑞典的一個研究小組開發(fā)出了一個使用IBM Watson系統(tǒng)的學(xué)習(xí)并行編程的助手，在實際教學(xué)實驗中獲得了學(xué)生的好評。

認知計算的發(fā)展需要不斷地對人的認知過程進行研究。其中，態(tài)勢感知的研究也屬于認知計算領(lǐng)域。態(tài)勢感知將人的認知過程分為3個獨立的層次：對環(huán)境中元素的感知、對當(dāng)前形勢的理解、對未來狀況的預(yù)測。通過建模和結(jié)構(gòu)化的思想，可以將人的認知過程量化為態(tài)勢感知程度。除此之外，人們也在不斷地通過其他方式對人類的認知過程進行量化，試圖通過計算機來進行模擬和計算。認知學(xué)可能是人工智能下一步發(fā)展的突破口。

4 情感計算

在計算機的認知、學(xué)習(xí)、記憶和言語的水平都在逐漸提高的同時，也必須意識到，讓計算機具有能夠感知和理解人的情感，并且針對人的情感做出相應(yīng)合適反應(yīng)的能力，是讓計算機具有更高的、全面的、智能的必經(jīng)之路。2006年，Minsky在《情感機器》一書提出“人工智能=認知智能+情感智能”。情感計算的加入能夠大大拓寬人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域。根據(jù)手段的不同，情感計算研究主要分為基于視覺、基于語音、基于文本及基于腦補信息和多模態(tài)信息的情感分析。

許多研究機構(gòu)及情感計算工具公司都在不斷對情感計算領(lǐng)域進行探索。例如，麻省理工學(xué)院媒體實驗室、Microsoft VIBE團隊、Emotient公司等，他們力求達到更精準的情緒識別，并且不斷開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域。從研究設(shè)備上，由于得到更多樣的可穿戴設(shè)備支持，2018年有許多有關(guān)可穿戴設(shè)備進行情感測量的研究涌現(xiàn)。例如，通過可穿戴設(shè)備獲取運動心率進行情感評估，或進行壓力和睡眠評估；還有在皮膚布置傳感器的表皮機器人作為新的可穿戴設(shè)備。從技術(shù)上，深度學(xué)習(xí)也大量應(yīng)用在了情感計算上。例如，將 CaltureNet方法應(yīng)用于對自閉癥兒童的面部情感識別；將深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于語音頻譜圖上進行語音情感分析。從情緒的研究上，也有更多針對心理疾病的專門研究。例如，自殺沖動的數(shù)字化表征研究；能夠影響和參與自閉癥治療的機器人感知研究。更加多元化的研究方向、更加專門的應(yīng)用領(lǐng)域的研究，標志著情感計算的發(fā)展也在不斷走向成熟。

5 智能機器人

過去幾年，波士頓動力公司一直引領(lǐng)著機器人動作控制的發(fā)展。2017年，該公司的人形機器人Atlas已經(jīng)可以進行完美的后空翻，而2018年它又展示了令人驚嘆的跑酷特技表演。在該公司2018年新公布的視頻中，Atlas可以跳上多層的平臺，將重心從右腳移到左腳，在上臺階時又將重心移回左腳。此外，Atlas 2018年還可以走出倉庫，在草坪上進行跑步動作，這證明了該機器人在不平坦地面上的平衡性、穩(wěn)定型及導(dǎo)航能力。截止目前，Atlas已經(jīng)可以完成拿起和放下箱子，跳過障礙物，在人類的干擾推動中保持平衡等等高難度行為。

同樣產(chǎn)生于波士頓動力公司的SpotMini曾經(jīng)是機器人領(lǐng)域最火的四足機器人，而2018年，ANYbotics公司的 ANYmal吸引了人們的眼球。它具有很強的自動移動和操作能力，能夠安全地與環(huán)境交互，適用于室內(nèi)外場所的檢查操作，在自然地形等進行搜索或救援任務(wù)，還能進行舞臺娛樂活動。2018年，ANYmal在位于大西洋東北部的北海的海上配電平臺進行了為期 1周的檢查實驗，它能夠進行儀表、杠桿、油、水位，各種視覺和熱測量等檢查。隨著機器人技術(shù)的發(fā)展，機器人的職業(yè)功能實現(xiàn)的越來越好，越來越多的人類工作可能會被機器人取代。同時，機器人也能夠更加準確地模擬人類的動作，可以預(yù)見，未來將有更多的仿生機器人能夠被創(chuàng)造出來。人類與機器人共存，與機器人進行合作甚至融合的時代，總有一天會到來。

6 智慧城市

隨著城市體量變得越來越大，規(guī)劃和管理也變得越來越復(fù)雜，世界各地的許多城市規(guī)劃機構(gòu)都已經(jīng)開始將數(shù)字化作為解決城市問題的手段。因此，人工智能技術(shù)也具有了更多的應(yīng)用場景。智慧城市的普及和建設(shè)，能夠提升城市中資源的運用效率，優(yōu)化城市管理和服務(wù)，緩解“大城市病”，從整體上改善市民的生活質(zhì)量。目前，智慧城市技術(shù)和規(guī)劃已經(jīng)在新加坡、迪拜、阿姆斯特丹、巴塞羅那、紐約等國家和城市實現(xiàn)。而在中國，從 2017年黨的十九大報告中提出建設(shè)智慧社會以來，已有 290個城市入選了國家智慧城市試點。2017年底，雄安新區(qū)也與百度公司共同打造智能出行試點示范，希望共同將雄安新區(qū)打造為智能城市新標桿。

在迅速發(fā)展的浪潮中，智慧城市也存在著一些問題。根據(jù)文獻分析和調(diào)查顯示，在智慧城市的發(fā)展規(guī)劃討論中，人們更多關(guān)注于技術(shù)的使用和實施，對于城市居民的具體情況和他們?nèi)绾螀⑴c智慧城市的發(fā)展過程等問題考慮不足。在一些智慧城市的建設(shè)過程中，甚至?xí)捎趯鹘y(tǒng)的破壞而遭到當(dāng)?shù)鼐用竦姆磳?，例如墨西哥的托蘭特辛特拉。有一些問題可能會由于規(guī)劃者無視城市的實際發(fā)展造成，這可能導(dǎo)致發(fā)展計劃對公民缺少吸引力。在后續(xù)更多人工智能應(yīng)用落地的過程中，需要更加腳踏實地，加強對居民的溝通和宣傳，更多的讓技術(shù)的實際惠及者——城市公民參與進智慧城市的規(guī)劃和設(shè)計中，打造更高滿意度，真正提升城市效率的智慧城市。

7 人工智能醫(yī)療

在醫(yī)療領(lǐng)域，不斷進步的模式識別技術(shù)和深度學(xué)習(xí)算法催生出了許多輔助醫(yī)療設(shè)備及技術(shù)。在很多醫(yī)療場景下，人工智能的加入都帶來了效果的提升。這些設(shè)備有一些能夠獨立進行判斷輸出結(jié)果，有一些能夠輔助醫(yī)生進行決策和操作。在人工智能醫(yī)療預(yù)測場景，加拿大的一項針對前列腺切除術(shù)后康復(fù)情況的預(yù)測實驗中，機器學(xué)習(xí)算法比傳統(tǒng)的統(tǒng)計模型表現(xiàn)出更好的效果，預(yù)測更準確。在推行自動預(yù)測工具后，人工智能醫(yī)療可針對患者進行個性化治療。

人工智能的應(yīng)用越來越優(yōu)化，人們開始思考和探討醫(yī)生職業(yè)的可替代性。在輔助設(shè)備的效果評價上，眾多實驗開始將其與人類醫(yī)生的手法進行比較評價。不過在大部分的實驗結(jié)果中，人類醫(yī)生的表現(xiàn)依然優(yōu)于人工智能。在德國的一項實驗中，針對皮膚鏡黑瘤識別任務(wù)，包括30名專家在內(nèi)的 58位皮膚科醫(yī)生中，大部分醫(yī)生的表現(xiàn)均優(yōu)于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。但是無論醫(yī)生的經(jīng)驗如何，他們均能從人工智能輔助圖像分類設(shè)備中受益。

在診斷、治療、醫(yī)療流程輔助、健康管理、藥物研發(fā)等方面，人工智能均有很大的發(fā)展?jié)摿ΑＨ斯ぶ悄艿膮⑴c能夠減輕和優(yōu)化醫(yī)生的工作，讓更多的人享受到更高水平的醫(yī)療。

8 結(jié)論

越來越多人工智能應(yīng)用的落地，在諸多領(lǐng)域都在為人們的生活帶來可見的提升。人們對于新技術(shù)應(yīng)用的意識提高，構(gòu)建了一個更加以用戶創(chuàng)新、開放創(chuàng)新、大眾創(chuàng)新、協(xié)同創(chuàng)新為特征的創(chuàng)新生態(tài)。人工智能也依然處在飛速發(fā)展中，向著可知、可控、可用、可靠的方向發(fā)展。通過未來不斷研究，希望人與人工智能不斷融合，向著真正的強人工智能邁進一步。

（摘自《科技導(dǎo)報》2019年第1期）