算法改變世界

唐蘇妍　唐雪琴　王炯

在2022年11月舉行的第十四屆中國(guó)航展上，一款名為FH-97A的“忠誠(chéng)僚機(jī)”首次公開亮相。憑借著顛覆傳統(tǒng)有人機(jī)空戰(zhàn)模式的先進(jìn)作戰(zhàn)理念，“忠誠(chéng)僚機(jī)”吸引了眾多關(guān)注的目光。這是一款新型自主無人機(jī)編隊(duì)系統(tǒng)，可以與有人作戰(zhàn)飛機(jī)密集編隊(duì)、高效協(xié)同，執(zhí)行協(xié)同偵察、制空作戰(zhàn)、防空壓制等任務(wù)?？梢哉f，在未來空戰(zhàn)中，“忠誠(chéng)僚機(jī)”既是傳感器，也是彈藥庫(kù)，更是飛行員的智能助手。

據(jù)介紹，每架“忠誠(chéng)僚機(jī)”都可以成為空戰(zhàn)體系的智能節(jié)點(diǎn)，獲取局部的作戰(zhàn)信息，并且進(jìn)行篩選融合，以形成全局的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，輔助飛行員作出決策。而這一篩選融合、輔助決策的過程，終端顯示為類似人腦的智能化處理，其背后，則有一系列先進(jìn)算法的支持。事實(shí)上，未來戰(zhàn)場(chǎng)上的智能化武器裝備，都需要前期大量訓(xùn)練數(shù)據(jù)的輸入和不斷糾錯(cuò)，也就是智能算法的持續(xù)學(xué)習(xí)及優(yōu)化。

跨越千年

很多人認(rèn)為，算法是計(jì)算機(jī)時(shí)代的產(chǎn)物，其實(shí)不然，其發(fā)展歷史遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的歷史。公元前的一天，希臘數(shù)學(xué)家埃拉托色尼試圖識(shí)別質(zhì)數(shù)。他先把1～100的數(shù)字分為10行，先劃掉1；然后圈出2，劃掉2的倍數(shù)；再圈出3，劃掉3的倍數(shù)……輸入，處理，輸出——這就是由他創(chuàng)造的一個(gè)簡(jiǎn)單的算法。

算法，除卻廣義上對(duì)計(jì)算方法的統(tǒng)稱，現(xiàn)在一般特指通過一系列計(jì)算步驟，將輸入數(shù)據(jù)或信息轉(zhuǎn)換成輸出結(jié)果或決策方案。從計(jì)算程序的角度看，算法是解決方案的準(zhǔn)確而完整的描述，是一系列解決問題的清晰指令。

跨越千年，算法一直與人類社會(huì)和文明同步?？v觀歷史，算法常常被用來解決各種各樣的問題，或天文計(jì)算，或制作密碼。很長(zhǎng)一段時(shí)間，算法都處于非常簡(jiǎn)單的狀態(tài)，沒有受到過多的關(guān)注。然而，隨著計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)有“預(yù)言家”意識(shí)到了算法的重要性。

早在2006年3月，全球知名中文IT技術(shù)交流平臺(tái)CSDN里，有程序員預(yù)言：“今天可以肯定地說，未來的互聯(lián)網(wǎng)，將被算法所主宰統(tǒng)治?！?/p>

2016年，人工智能機(jī)器人阿爾法圍棋（AlphaGo）連勝世界各路圍棋冠軍。以深度學(xué)習(xí)為代表的人工智能算法，從此變得廣為人知。近年來，算法已然成為諸多領(lǐng)域的核心技術(shù)和核心競(jìng)爭(zhēng)力。人們對(duì)于算法的關(guān)注度，顯然已經(jīng)超越了以往任何一個(gè)時(shí)期。

由數(shù)學(xué)家約翰·馮·諾依曼發(fā)明的歸并排序算法，是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代最重要的算法之一。其次還有快速排序算法、堆積排序算法等。有了這些算法，才有了今天的數(shù)據(jù)挖掘、人工智能、鏈接分析和一些網(wǎng)頁(yè)計(jì)算工具。

快速傅里葉變換算法，被稱為“數(shù)字信號(hào)處理的基石”。因特網(wǎng)、Wi-Fi、電腦、路由器、衛(wèi)星等，或多或少都與之相關(guān)，在電子技術(shù)、圖像處理、聲學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用極其廣泛……

在“互聯(lián)網(wǎng)+”“人工智能+”的時(shí)代，大數(shù)據(jù)、計(jì)算力和人工智能技術(shù)的發(fā)展，更使算法走向復(fù)雜、多項(xiàng)和多能。然而，算法按照大的分類依然可以“一分為三”：第一類是基礎(chǔ)算法，這是開發(fā)其他算法的工具；第二類是通用算法，比如人臉識(shí)別算法，可以在多個(gè)領(lǐng)域運(yùn)用；第三類是針對(duì)特定場(chǎng)景的應(yīng)用算法，如智慧城市管理時(shí)用到的算法。這三類算法，在人類社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步中發(fā)揮著日益重要的作用。

規(guī)則的核心

圖靈獎(jiǎng)得主巴特勒·蘭普森（Butler?Lampson）曾說，“一切皆可計(jì)算”。在當(dāng)今時(shí)代，這句話被不少人奉為圭臬。毫無疑問，算法正在深刻地影響著人類社會(huì)的方方面面。

出門旅游，導(dǎo)航軟件可以自動(dòng)規(guī)劃最合理的路徑；打開淘寶，買家需要的商品一應(yīng)俱全；閱讀資訊，App會(huì)將用戶感興趣的內(nèi)容推送到主頁(yè)……“算法，比你還懂你自己”的說法由此而生。

算法正在改變著人類的生產(chǎn)和生活方式?？梢哉f，人類已經(jīng)從互聯(lián)網(wǎng)社會(huì)進(jìn)入算法社會(huì)。在大數(shù)據(jù)和計(jì)算力的助力下，算法設(shè)計(jì)的思維逐漸由“合理解決問題”向“精確化和優(yōu)化”方向轉(zhuǎn)變。這也引發(fā)了不少人對(duì)算法的恐懼。他們認(rèn)為“算法利維坦”近在眼前。

1818年，詩(shī)人雪萊的妻子瑪麗·雪萊創(chuàng)作了一本名為《弗蘭肯斯坦——現(xiàn)代普羅米修斯的故事》的小說。小說中，一位名叫弗蘭肯斯坦的年輕科學(xué)家創(chuàng)造出一個(gè)類人生物，并由此帶來痛苦和災(zāi)難。100多年后，科幻作家阿西莫夫?qū)⑷祟悜峙聶C(jī)器的心理，取名為弗蘭肯斯坦情結(jié)。隨著算法的不斷演進(jìn)和人工智能技術(shù)應(yīng)用帶來的不確定性，人們的弗蘭肯斯坦情結(jié)越來越嚴(yán)重。

近期，AI繪畫再一次掀起狂潮。2022年8月，美國(guó)科羅拉多州舉辦藝術(shù)博覽會(huì)，游戲設(shè)計(jì)師杰森·艾倫的AI繪畫作品《太空歌劇院》獲得數(shù)字藝術(shù)類別的冠軍。AI繪畫發(fā)展到今天，已經(jīng)相對(duì)成熟了。任何人都可以獲得AI繪畫的算法，只需要輸入關(guān)鍵詞，便可迅速生成不輸于人類一般畫手的作品。

然而，令畫手們恐懼的是，AI繪畫算法是接受“投喂訓(xùn)練”的。即可以通過將他之前的作品“投喂”給算法，算法便可以生成帶有這個(gè)畫手獨(dú)特風(fēng)格的作品。這對(duì)畫手們作品的原創(chuàng)性提出了挑戰(zhàn)，更是對(duì)年輕的畫家們帶來了巨大的沖擊。

算法過度追求效率，也讓“科技倫理”成為社會(huì)各界關(guān)注的重點(diǎn)。除此之外，大數(shù)據(jù)殺熟、過度干預(yù)、誘導(dǎo)沉迷、制造信息繭房等，正在對(duì)人們的日常生活造成負(fù)面影響。這讓許多人擔(dān)憂，最懂人心的算法正在“算計(jì)”用戶。

耶魯大學(xué)教授杰克·巴爾金提出一種觀點(diǎn)：在算法社會(huì)，規(guī)則的核心問題不是算法，而是使用算法的人及允許自己被算法支配的人。算法本身也存在著一定缺陷。比如，對(duì)象復(fù)雜、數(shù)據(jù)偏差、模型誤差、黑客攻擊等手段可能造成算法失效甚至失控，從而使得輸出結(jié)果偏離實(shí)際。另外，由于目前人類依然無法理解部分新型人工智能算法的認(rèn)知模式，會(huì)導(dǎo)致這些缺乏可解釋性的算法很難在某些關(guān)鍵領(lǐng)域應(yīng)用和推廣。

可見，算法在應(yīng)用過程中，通常需要人類執(zhí)行糾錯(cuò)、更新數(shù)據(jù)集、調(diào)整參數(shù)等操作，才能確保算法運(yùn)行的可靠性。實(shí)現(xiàn)可信算法、可信智能的落地才是最終的目的。目前來看，人類智能與計(jì)算機(jī)算法的融合和互補(bǔ)，將在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)成為改變世界的主流。

不對(duì)稱作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)

早在古代，算法就被用于軍事密碼的編譯。情報(bào)人員往往通過特定的加密算法，將明文信息轉(zhuǎn)換為密文信息以便于信息的偽裝和傳遞。20世紀(jì)中葉以來，隨著信息論的發(fā)展，出現(xiàn)了對(duì)稱加密算法、非對(duì)稱加密算法、哈希算法等現(xiàn)代加密算法，使得軍事密碼更加科學(xué)有效。

在戰(zhàn)爭(zhēng)推演方面，1811年，普魯士宮廷戰(zhàn)爭(zhēng)顧問馮·萊斯維茨發(fā)明了一款戰(zhàn)爭(zhēng)游戲，可以利用基于規(guī)則的算法推演戰(zhàn)爭(zhēng)進(jìn)程。后來，世界各軍事強(qiáng)國(guó)陸續(xù)開發(fā)出基于搜索算法、圖形仿真算法等算法的作戰(zhàn)仿真推演系統(tǒng)來輔助作戰(zhàn)決策。

先進(jìn)的算法也被廣泛應(yīng)用于研發(fā)各型武器裝備。例如，導(dǎo)彈的航跡規(guī)劃算法、地形匹配算法、防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的指揮決策優(yōu)化算法及控制算法等，對(duì)于裝備效能的發(fā)揮至關(guān)重要。很長(zhǎng)一段時(shí)間以來，作戰(zhàn)領(lǐng)域的不對(duì)稱作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)大多來自高技術(shù)支撐下的撒手锏武器裝備。然而，數(shù)據(jù)、人工智能算法及計(jì)算力資源，或?qū)⑼ㄟ^“以軟制硬”的方式來謀求新的不對(duì)稱作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)。

在情報(bào)偵察領(lǐng)域，隨著信息化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，戰(zhàn)場(chǎng)中的情報(bào)數(shù)據(jù)量激增。同時(shí)，先進(jìn)的加密算法在軍事領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，使得情報(bào)挖掘過程中通常存在的大量復(fù)雜問題難以得到有效求解。以深度學(xué)習(xí)為代表的新型人工智能算法，能夠在較短時(shí)間內(nèi)挖掘出更多有用的信息，從而助力增強(qiáng)偵察情報(bào)分析領(lǐng)域的不對(duì)稱優(yōu)勢(shì)。

在指揮決策領(lǐng)域，以高超聲速武器為代表的全球快速打擊系統(tǒng)的發(fā)展，將使人類進(jìn)入“讀秒戰(zhàn)爭(zhēng)”時(shí)代。這也對(duì)指揮員決策效率和效果提出較高要求。面對(duì)不同作戰(zhàn)決策問題，通過開發(fā)相應(yīng)的戰(zhàn)爭(zhēng)算法體系，并在長(zhǎng)期訓(xùn)練中不斷調(diào)整和優(yōu)化算法模塊，將大大提高決策能力。

在作戰(zhàn)樣式方面，當(dāng)前被廣泛認(rèn)可的分布式作戰(zhàn)概念，其作戰(zhàn)能力達(dá)成的關(guān)鍵在于“如何在正確的時(shí)間、正確的地點(diǎn)，以正確的方式與正確的作戰(zhàn)要素展開協(xié)同，以執(zhí)行正確的作戰(zhàn)任務(wù)”。廣泛應(yīng)用于多無人機(jī)協(xié)同、多彈編隊(duì)、作戰(zhàn)任務(wù)規(guī)劃、體系對(duì)抗等問題中的定位算法、分布式?jīng)Q策算法、防御算法、控制算法、路徑優(yōu)化算法、碰撞檢測(cè)算法等，其本質(zhì)與分布式作戰(zhàn)相似，研究成果也可用于輔助分布式作戰(zhàn)算法體系構(gòu)建，從而實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)樣式方面的不對(duì)稱優(yōu)勢(shì)。

算法帶來了更快的速度、更高的效率、更持續(xù)的“耐力”和更優(yōu)化的結(jié)果?？梢韵胂?，未來，推進(jìn)優(yōu)質(zhì)算法在軍事領(lǐng)域更廣泛的應(yīng)用，將成為算法體系的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)。新的作戰(zhàn)樣式都將以算法為基礎(chǔ)，統(tǒng)稱之為“算法戰(zhàn)”也許并不過分。

（文章轉(zhuǎn)載自《解放軍報(bào)》2022-11-18第16版。責(zé)編：楊思玄）