新一代人工智能發(fā)展特點和主要應用領域

◎北京賽智時代信息技術咨詢有限公司 趙剛

2019年3月19日，中央全面深化改革委員會第七次會議審議通過了《關于促進人工智能和實體經濟深度融合的指導意見》。會議指出，促進人工智能和實體經濟深度融合，要把握新一代人工智能發(fā)展的特點，堅持以市場需求為導向，以產業(yè)應用為目標，深化改革創(chuàng)新，優(yōu)化制度環(huán)境，激發(fā)企業(yè)創(chuàng)新活力和內生動力，結合不同行業(yè)、不同區(qū)域特點，探索創(chuàng)新成果應用轉化的路徑和方法，構建數據驅動、人機協同、跨界融合、共創(chuàng)分享的智能經濟形態(tài)。在2019年的政府工作報告中也明確提出打造工業(yè)互聯網平臺，拓展“智能+”，為制造業(yè)轉型升級賦能?！爸悄?”上升成為國家戰(zhàn)略，推進“智能+”的發(fā)展將成為經濟高質量發(fā)展的一個重要拉動力。本文將分析新一代人工智能發(fā)展的特點和主要行業(yè)應用領域。

一、新一代人工智能的發(fā)展特點

以工業(yè)互聯網平臺為基礎，“智能+”將有效地賦能制造業(yè)的數字化轉型，“智能+”的內涵和作用域也隨著技術和業(yè)務的發(fā)展存在多種組合，其中人工智能技術的快速發(fā)展必將作為“智能+”核心作用力而存在。經初步研究，人工智能技術發(fā)展已進入新時代，其將引發(fā)認知、決策與執(zhí)行的新能力。新一代人工智能的發(fā)展具有如下特點：

（一）人類社會正在進入智能化時代

互聯網、移動通信、物聯網、云計算、大數據、人工智能、區(qū)塊鏈等信息技術正在引發(fā)新一輪科技革命，推動人類社會逐步進入智能化時代。智能化是信息化發(fā)展的高級階段，是繼數字化、網絡化后重要的人類社會發(fā)展趨勢。在智能化時代，人類社會將逐步轉向以智能網絡為新基礎設施、以數據資源為新生產要素、以“機器智能+人類智慧”為新型生產力、以智能經濟體為主要經濟形態(tài)、人機物融合發(fā)展的社會形態(tài)，將構建一個萬物互聯、數據驅動、人機協同、跨界融合、共創(chuàng)分享的生態(tài)系統。

（二）新一代人工智能正在實現從感知智能向認知智能的躍遷

自1956年人工智能技術提出以來，經歷了計算智能、感知智能和認知智能三個發(fā)展階段。計算智能階段重點突破大規(guī)模的邏輯計算，以機器代碼模擬人的思考過程。感知智能階段，重點突破機器采集與識別，主要特點是讓機器能看會認。認知智能階段，主要研究深度學習與智能機器人，主要特點是讓機器能想會做。目前，人工智能技術正在實現從感知智能向認知智能的躍遷。

（三）新一代人工智能本質上是基于深度神經網絡的認知智能

邏輯理性是可以通過物理計算過程實現的，這個觀念在20世紀艾倫·圖靈在理論上所證實，他提出“簡單的機器可以完成任何計算”。在20世紀80年代，神經網絡的研究者們進一步為該理念搭建起了模型——神經網絡學習模型，揭示出由簡單的神經元搭建而成的神經網絡可以實現很復雜的功能。但由于當時計算機運算速度很慢，只能模擬幾百個神經元模型。Geofrey Hinton在2006年提出了深度學習的算法，提出多隱層的人工神經網絡具有優(yōu)異的特征學習能力，學習得到的特征對數據有更本質的刻畫。深度神經網絡在訓練上的難度，可以通過“逐層初始化”來有效克服。輸入層和輸出層之間的隱藏單元層越多，從訓練數據中學習到的抽象特征就越多。隨著網絡規(guī)模和深度的增加，對計算機性能和訓練數據量有了更高的要求。近五年來，人工智能的快速發(fā)展得益于計算機計算能力的指數級提升、互聯網和物聯網所匯聚形成的海量數據資源。在算力和數據的支持下，當前神經網絡模型已經擴大到了12層的深度，有數十億個連接點，其優(yōu)異表現使得計算機視覺識別和語音識別準確率大幅提升，甚至超越了人類，并且深度學習算法也能大幅提升自然語言處理能力。

新一代人工智能的演變

（四）基于互聯網的全球性人工智能（超級大腦）正在形成

近年來，隨著互聯網、移動通信、物聯網、云計算、大數據等技術的發(fā)展，人工智能加速發(fā)展，呈現出深度學習、跨界融合、人機協同、群智開放、自主操控等新特征，大數據驅動知識學習、跨媒體協同處理、人機協同增強智能、群體集成智能、自主智能系統成為人工智能的發(fā)展重點，受腦科學研究成果啟發(fā)的類腦智能蓄勢待發(fā)，芯片化、硬件化、平臺化趨勢更加明顯，人工智能技術發(fā)展進入新階段。未來，全球性的人工智能網絡將形成，這是一個構建在萬物互聯、數據高速海量流動、大數據匯聚融合、高性能計算能力、深度學習算法基礎上的一種網絡化的全球性智能。第一是萬物互聯（AIoT），每一個物體被數字化、網絡化和智能化，具備自身的通信、感知和計算能力，連接到互聯網上。第二是數據高速海量流動，通過光纖網絡、5G移動通信網絡等構建起無處不在的連接。第三是大數據匯聚融合，對大數據量、復雜數據類型的快速分析。第四是高性能計算，通過量子計算、芯片級計算、內存計算、分布式集群計算、流計算等技術，在不同層級上指數級提升計算能力。第五是逐步加深的深度學習算法，構建起多隱層的人工神經網絡，大幅提升特征學習能力。這將構建起一個全球網絡下的“超級大腦”，新一代人工智能+應用將是在這個超級大腦基礎上的復雜大系統的自組織工程，是一個社會性的應用工程。

（五）新一代人工智能+應用的根本目的是解放人類“繁瑣或力所不及的勞動”

2016年，美國發(fā)布《國家人工智能研究與發(fā)展策略規(guī)劃》和實施計劃，認為人工智能有可能徹底改變人類生活、工作、學習、發(fā)現和溝通的方式，可以促進經濟繁榮、改善教育機會、提高生活質量、強化國土安全。新一代人工智能的應用根本目的是給人類“找?guī)褪帧?，讓人類從繁瑣的勞動中解放出來，或者提供人類生命力所不能及的勞動。從這個目的出發(fā)，新一代人工智能+的應用可以被分為四類。一是海量重復性認知工作替代，當前的人工智能技術在語音識別、圖像識別方面的準確率已經很高，完全可以替代海量的語音識別、圖像識別、視頻識別工作，通過人工智能算法已經可以對圖像自動添加標題。深度學習結合知識圖譜等技術，對自然語言理解的處理能力也將大幅提升，逐步替代繁瑣的文檔檢索、翻譯等手工工作。二是人類在空間維度上力所不及的勞動替代，如在微觀環(huán)境、危險環(huán)境、太空環(huán)境等應用場景下的工作。三是人類在時間維度上力所不及的勞動替代，如在微秒級、毫秒級等應用場景下的工作。四是承擔臨時性工作代理，以便于讓人類生活更輕松和幸福，如自動駕駛、智能服務等。但總體上，新一代人工智能+應用是幫助人類而不是取代人類。

二、新一代人工智能+的主要應用領域

新一代人工智能應用的浪潮才剛剛開始，這一輪人工智能技術變革所帶來的影響可能會持續(xù)30年以上。當前，圍繞著語音識別、計算機視覺識別和自然語言理解的突破，人工智能技術被廣泛應用在實體經濟和社會治理的各個領域。目前，取得較好應用的領域包括：智能+公安和安防、智能網聯汽車、智能機器人、智能+制造、智能+金融、智能+醫(yī)療、城市大腦等。

（一）智能+公安和安防

近些年，隨著“平安城市”建設工程的全面推進，視頻攝像頭遍布城市的各個角落。這些攝像頭采集了大量視頻數據，為智能+公安應用奠定了基礎。通過推動公共安全視頻監(jiān)控聯網整合，利用計算機視覺技術處理視頻數據，將實現視頻圖像快速檢索和定位，構建起智能化的科技防控網絡，提升偵查破案、治安防控、社會管理、服務群眾等能力。在安防領域，由于視頻識別和人像識別技術的準確率已經達到商業(yè)化水平，大量視頻識別、生物特征識別和人臉識別儀被公安部門、銀行、機場和大型公司等采用。隨著人工智能成熟度的進一步加強，很多智能+安防產品將逐步在更多政用、商用和民用領域進行應用，進入社區(qū)、學校、工業(yè)園區(qū)等。總之，智能+公安和安防是近期我國智能+應用的重要市場。

智能化時代

（二）智能網聯汽車

智能網聯汽車是車聯網與智能車的有機聯合，是搭載先進的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，并融合現代通信與網絡技術、語音識別、視覺識別、深度學習等技術，實現車與人、車、路、后臺等智能信息交換共享，實現安全、舒適、節(jié)能、高效行駛，并最終可替代人來操作的新一代汽車。2018年12月，工業(yè)和信息化部印發(fā)了《車聯網（智能網聯汽車）產業(yè)發(fā)展行動計劃》，大力推進智能網聯汽車的產業(yè)發(fā)展。2018年，我國新能源汽車產量突破100萬輛，進一步帶動智能網聯汽車發(fā)展。智能網聯汽車潛在市場價值巨大，將成為智能+應用最為活躍的領域，當前百度、小馬智行、初速度等企業(yè)基于人工智能的自動駕駛解決方案已經逐步啟動商用。

（三）智能機器人

工業(yè)機器人和服務機器人也是“智能+”的主要應用場景。在工業(yè)機器人領域，隨著機器人傳感系統、視覺系統等技術的發(fā)展，推動機器人本體、控制器、減速器、伺服電機等關鍵零部件產品研發(fā)和技術攻關，構建起自主可控的智能工業(yè)機器人的設計和制造能力。在服務型機器人領域，隨著語音和人機交互技術的發(fā)展，將推動迎客服務、家庭服務、教育、娛樂、醫(yī)療康復等特定場景的服務型機器人的發(fā)展。

（四）智能+制造

《中國制造2025》提出以工業(yè)互聯網為基礎，通過在設計、供應鏈、制造和服務各環(huán)節(jié)實現端到端無縫協作的智能工業(yè)生態(tài)系統，以推進信息化和工業(yè)化深度融合為主線，大力發(fā)展智能制造，構建信息化條件下的產業(yè)生態(tài)體系和新型制造模式。工業(yè)企業(yè)將基于新一代信息通信技術與先進制造技術深度融合，構建貫穿設計、生產、管理、服務等制造活動各個環(huán)節(jié)的具備自感知、自學習、自決策、自執(zhí)行、自適應等功能的新型生產方式。工業(yè)企業(yè)不斷加快智能制造技術的研發(fā)和應用，通過運用工業(yè)機器人、視頻識別系統等，建設智能生產線、智能工廠，發(fā)展智能設計、智能生產、智能服務和智能運營，打造“工業(yè)大腦”，全面提升工業(yè)企業(yè)生產效率。

（五）智能+金融

世界主要發(fā)達國家都把人工智能作為提升國家競爭力、維護國家安全的重大戰(zhàn)略，通過人工智能與金融的全面融合，將賦能金融機構，提升金融服務效率，拓展金融服務廣度和深度，使得全社會都能獲得平等、高效、專業(yè)的金融服務。人工智能技術在金融領域的不斷應用，推動了智能高頻交易、智能投顧、智能征信、智能風控等新型金融科技服務的發(fā)展。

（六）智能+醫(yī)療

醫(yī)療健康是人工智能應用的重要領域，基于計算機視覺、機器人、醫(yī)療大數據等技術，開發(fā)智能醫(yī)療影像、智能醫(yī)療問診和治療系統、智能醫(yī)療機器人、智能醫(yī)療設備、智能藥物挖掘、智能醫(yī)療可穿戴產品等方面的新業(yè)態(tài)和新產品，打造數字化的“醫(yī)療大腦”。首先是推進智能醫(yī)療影像應用，在醫(yī)學影像中應用圖像識別、機器學習等技術，提高醫(yī)學影像自動識別和診斷能力，提高早期病患的預報能力。第二，推進各類醫(yī)療服務機器人在醫(yī)療、助老助殘、康復等領域的應用。第三，在診斷治療方面，加快人工智能技術在醫(yī)療問診、臨床、科研和疑難疾病診斷等方面應用，開展人機協同臨床智能診療方案應用試點，推進基因芯片和測序技術在遺傳性疾病診斷、癌癥早期診斷和疾病預防檢測中的應用。第四是發(fā)展智能醫(yī)療可穿戴產品，推進智能血糖儀、智能血壓計、智能心電儀、智能胎心儀、智能溫度計、智能健康秤、智能孕表、智能肌膚檢測儀、智能腕帶、智能手表、智能手環(huán)等智能醫(yī)療可穿戴產品應用。第五是發(fā)展智能藥物挖掘，推進深度學習等技術應用于藥物臨床前研究，推動快速、準確地挖掘和篩選合適的化合物或生物，提高新藥研發(fā)成功率。

（七）城市大腦

城市大腦是群體智能發(fā)揮作用的重要場景。通過將城市各個角落的數據連接、分析和整合，對城市進行全域即時分析、指揮、調動、管理。通過加強新型智慧城市建設與各領域智能應用的協調推進、綜合集成，利用市民出行、交通流量、城市基礎設施等大數據資源分析和深度學習技術，推進城市綜合管理智能化，建設智能城市綜合管理與決策系統，構建城市大腦。

三、結語

人工智能是引領未來的戰(zhàn)略性技術，已成為國際競爭的新焦點。人工智能也是新一輪產業(yè)變革的核心驅動力，其相關學科發(fā)展、理論建模、技術創(chuàng)新、軟硬件升級等整體推進正在引發(fā)鏈式突破。人工智能的縱深發(fā)展將催生新技術、新產品、新產業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式，并實現社會生產力的整體躍升，推動經濟社會各領域從數字化、網絡化向智能化加速躍升。未來，隨著人工智能技術鏈和產業(yè)鏈的深度融合，新一代人工智能將全面支撐我國科技、經濟、社會發(fā)展和國家安全，有望形成技術、應用和產業(yè)的多贏局面。