人工智能（Artificial Intelligence，縮寫為AI）是對人的意識、思維過程的模擬?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+人工智能”是新一輪產業(yè)革命和科技革命的重要領域。2016年5月23日，國家發(fā)改委、科技部、工信部、網(wǎng)信辦等單位聯(lián)合發(fā)布了《“互聯(lián)網(wǎng)+人工智能”三年行動實施方案》。國務院在“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導意見中，將人工智能作為第11個重點行動單獨列出，足見國家對于人工智能產業(yè)的重視。

（一）人工智能的概念

人工智能是由約翰·麥卡錫（John Mc Carthy）等于1956年在達特茅斯大學的一次研討會上提出的。著名的美國斯坦福大學人工智能研究中心尼爾遜（Nilson）教授認為，人工智能是關于知識的學科——怎樣表示知識，以及怎樣獲得知識并使用知識的學科。

人工智能試圖了解智能的實質，并生產出一種新的、能以人類智能相似的方式做出反應的智能機器。該領域的研究包括機器人、圖像識別、自然語言處理、機器學習和計算機視覺等。人工智能從誕生以來，理論和技術日益成熟，應用領域也不斷擴大。可以設想，未來人工智能帶來的科技產品將會是人類智慧的“容器”。

（二）人工智能技術的發(fā)展歷程

1.小荷才露尖尖角

關于人工智能的起源，要追溯到公元前300多年的歷史偉人——古希臘偉大的哲學家、思想家亞里士多德，他的貢獻是為形式邏輯奠定了基礎。他雖沒有明確提出人工智能的概念，但在其著作中萌發(fā)了類似的思想。隨后，英國數(shù)學家艾倫·圖靈（Alan Turing）在1936年提出了一種理想計算機的數(shù)學模型（即圖靈機），并于1950年提出了圖靈測試，發(fā)表了計算機與智能的相關論文。圖靈測試指引了人們對人工智能定義的探索。

2.尚在學習人類階段

60多年來，人工智能技術的發(fā)展經(jīng)歷了多次起伏，可以分為如下五個階段。

圖5-25

第一階段：20世紀50年代。此階段的特點是重視問題求解的方法，忽視知識的重要性。1956年夏季，約翰·麥卡錫、馬文·明斯基、納撒尼爾·羅切斯特和克勞德·艾爾伍德·香農等科學家在一起聚會，共同研究和探討用機器模擬智能的一系列問題，并首次提出了“人工智能”這一術語，這標志著人工智能這門新興學科的正式誕生。

第二階段：20世紀60年代末到70年代。專家系統(tǒng)的出現(xiàn)，使人工智能研究出現(xiàn)第一次新高潮。DENDRAL化學質譜分析系統(tǒng)、MYCIN疾病診斷和治療系統(tǒng)、PROSPECTIOR探礦系統(tǒng)、Hearsay-II語音理解系統(tǒng)等專家系統(tǒng)的研究和開發(fā)，將人工智能引向了實用化。

第三階段：20世紀80年代。隨著第五代計算機研制計劃的啟動，人工智能得到了發(fā)展。1982年日本開始了“第五代計算機研制計劃”，即“知識信息處理計算機系統(tǒng)（KIPS）"，其目的是使邏輯推理達到數(shù)值運算那么快。雖然此計劃失敗了，但它推動形成了一股研究人工智能的熱潮。

第四階段：20世紀80年代末。神經(jīng)網(wǎng)絡技術飛速發(fā)展，為機器學習提供了新的方法和手段。1987年，美國召開第一次神經(jīng)網(wǎng)絡國際會議，宣告了這一新學科的誕生。此后，各國在神經(jīng)網(wǎng)絡方面的投資逐漸增加，神經(jīng)網(wǎng)絡迅速發(fā)展起來。

第五階段：20世紀90年代。人工智能出現(xiàn)新的研究高潮。由于網(wǎng)絡技術，特別是互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，人工智能開始由單個智能主體研究轉向基于網(wǎng)絡環(huán)境下的分布式人工智能研究。

3.不再是未來：機器人叛亂

《機械姬》為我們描述了一幅機器人智慧戰(zhàn)勝了人類的畫面：在一棟隱匿山林的別墅中有一位具有計算機天才的老板，邀請一位程序員對他研制的能獨立思考能力的機器人艾娃進行“圖靈測試”。影片最后，艾娃憑借著完善的心智，巧妙地利用人類擁有感情的弱點逃出了別墅，并混進了人類的世界，給人們留下了深深的危機感。

圖5-26 電影《機械公敵》海報

《機械公敵》則講述了在2035年，人類基于“機器人三大安全法則”設計、制造了高級機器人，并將他們應用在家庭生活中。故事的男主角警探戴爾·斯普納在調查機器人創(chuàng)造者阿爾弗萊德·朗寧博士死因的時候，漸漸發(fā)現(xiàn)機器人似乎學會了自我思考，并且曲解了三大安全法則。機器人誤認為人類間的戰(zhàn)爭會導致人類自我毀滅。為了保護人類，機器人要囚禁所有人。最終一場人與機器人間的大戰(zhàn)在所難免。

現(xiàn)在關于人工智能什么時候能達到人類普遍智能水平還有爭議。對數(shù)百位科學家的問卷調查顯示，他們認為強人工智能將出現(xiàn)在大約2040年——距今不到25年。這聽起來可能沒什么，但是很多這個領域的科學家認為，從強人工智能到超人工智能的轉化會快得多。以下的情景很可能會發(fā)生：人工智能系統(tǒng)花了幾十年時間才達到和一個四歲小孩相當?shù)闹悄芩?；在這節(jié)點后一個小時，計算機立即推導出了統(tǒng)一廣義相對論和量子力學的物理學理論；而在這之后一個半小時，這個強人工智能變成了超人工智能，智能達到了普通人類的17萬倍。

史蒂芬·霍金、比爾·蓋茨、埃隆·馬斯克、揚·塔里安以及尼克·博斯特倫等人一直對人工智能技術的發(fā)展表示擔憂。一旦他們所憂慮的事情不幸成為現(xiàn)實，人類恐將迎來滅頂之災。他們擔心人工智能技術的濫用有可能迎來“機器人叛亂”的局面，屆時，機器將通過不間斷的迭代自我提升，進而取得超越人類智力水平的智能。換而言之，最終機器有可能會失控。

（三）人工智能技術的智慧應用

對于我們現(xiàn)在的科技水平而言：

造一臺能在瞬間算出十位數(shù)乘法的計算機——非常簡單；

造一臺能分辨出一只動物是貓還是狗的計算機——極度困難；

造一臺能戰(zhàn)勝世界象棋冠軍的計算機——早就成功了；

造一臺能夠讀懂六歲小朋友的圖文書中的文字，并且了解那些詞匯意思的計算機——谷歌花了幾十億美元在做，還沒做出來；

一些我們覺得困難的事情——微積分、金融市場策略、翻譯等，對于計算機來說都太簡單了；

我們覺得容易的事情——視覺、動態(tài)、移動、直覺，對于計算機來說太難了。

有些對于我們來說很簡單的事情其實是很復雜的，看上去簡單是因為它們已經(jīng)在動物進化的過程中經(jīng)歷了幾億年的優(yōu)化了。當你舉手拿一件東西的時候，你肩膀、手肘、手腕里的肌肉、肌腱和骨頭，瞬間就進行了一組復雜的物理運作，這一切還配合著你眼睛的運作，使得你的手能在三維空間中進行直線運動。對你來說這一切輕而易舉，因為在你腦中負責處理這些的“軟件”已經(jīng)很完美了。我們現(xiàn)在談的還是靜態(tài)不變的信息，要想達到人類級別的智能，計算機必須要理解更高深的東西，比如微小的臉部表情變化，開心、放松、滿足、滿意、高興這些情緒之間的細微區(qū)別，這對于電腦而言很困難。

下面介紹人工智能技術在文藝、商業(yè)、健康、交通、生活等方面的應用。

1.文藝：下棋、畫畫

“阿爾法狗”（Alpha Go）是一款圍棋人工智能程序，由谷歌旗下Deep Mind公司的戴維·西爾弗、艾佳·黃和戴密斯·哈薩比斯及他們的團隊開發(fā)。2015年10月，Alpha Go以5:0完勝歐洲圍棋冠軍、職業(yè)二段選手樊麾；2016年3月，對戰(zhàn)世界圍棋冠軍、職業(yè)九段選手李世石，并以4:1的總比分獲勝？。

在Alpha Go出現(xiàn)之前，計算機的圍棋能力還停留在業(yè)余棋手的水平。專家預言，想擊敗世界上的精英選手，計算機技術至少還要再發(fā)展十年，但是Alpha Go做到了。

簡單來說，Alpha Go系統(tǒng)之所以可以玩轉圍棋，是因為它具有兩個大腦：一個叫“策略網(wǎng)絡”，負責選擇下一步走法；另一個叫“價值網(wǎng)絡”，負責預測比賽的獲勝概率，每走一步估算一次獲勝概率，而不是一直搜索到比賽結束，從而減少了運算量。兩個大腦配合工作，將圍棋巨大無比的搜索空間壓縮到可以控制的范圍之內。

不久前，谷歌在舊金山舉行了一場畫展，展示了計算機在人類指導下創(chuàng)作的畫作。此次展示的畫作包括迷幻的海景、梵高風格的森林以及城堡和狗組成的奇異景觀。

谷歌最初開發(fā)這項技術是為了識別照片中的物體。為了進行藝術創(chuàng)作，工程師又隨機為計算機算法提供各種形狀識別程序，計算機算法便會報告這些圖片像什么物體，如狗、人臉和樹木等。

圖5-27 Alpha Go與李世石對戰(zhàn)的場景圖

圖5-28 谷歌舉辦的人工智能畫展上的作品

2.商業(yè)：金融交易

人工智能擁有如此強大的計算能力，人類怎么會放過利用其賺錢的機會呢！將人工智能引入股市、銀行等代替人類做交易員，在最近幾年漸漸盛行。通過三個經(jīng)典的案例，你基本上就能體會到人工智能的強大了。

高頻程序化交易公司Virtu Financial LLC利用人工智能技術，在1238個交易日中，僅有1個交易日出現(xiàn)了虧損。

第一個以人工智能驅動的基金Rebellion預測了2008年的股市崩盤，并在2009年9月給希臘債券評級為F，而當時惠譽對其的評級仍然為A.通過人工智能手段，Rebellion比官方降級提前了一個月。

掌管900億美元的對沖基金Cerebellum也使用了人工智能技術，結果從2009年以來，沒有一個月是虧損的。

根據(jù)花旗銀行的最新研究報告，人工智能投資顧問管理的資產，2012年基本為0,2014年年底已經(jīng)達到了140億美元。在未來10年的時間里，它管理的資產還會呈現(xiàn)指數(shù)級增長的勢頭，總額將達到5萬億美元。

圖5-29 金融交易平臺Capitalico？正在利用人工智能進行股票分析

3.健康：醫(yī)療輔助

19年前發(fā)生了一件里程碑的事件——IBM的超級計算機“深藍”擊敗國際象棋大師卡斯帕羅夫。之后，“深藍”在國際象棋界打遍天下無敵手。除了棋力持續(xù)大增之外，超級計算機還在其他領域發(fā)揮著作用，比如為安德森癌癥中心工作。醫(yī)院借助IBM的另一臺超級計算機——Watson的認知計算能力，可以從豐富的病人病例和研究資料庫中尋找資料，為臨床醫(yī)生提供有價值的見解，從而幫助醫(yī)護人員找到最有效的治療方案。2015年，IBM推出了一個新的認知計算機健康平臺——Watson健康云平臺，目前IBM與生物制藥公司諾和諾德以及強生等已確立了合作關系。

在Alpha Go與李世石比賽前，谷歌就宣布這個創(chuàng)造出Alpha Go的Deep Mind實驗室將進軍醫(yī)療技術領域。他們成立了Deep Mind Health團隊，與英國倫敦帝國理工學院和倫敦皇家自由醫(yī)院展開合作，并推出了一款名為Streams的移動端應用程序，醫(yī)療人員可以利用Streams更快地觀察到醫(yī)療結果。

圖5-30 通過人工智能幫助醫(yī)療人員找到最有效的治療方案

4.交通：無人駕駛

想象一下，有一天我們出門打車，車上沒有司機，只要告訴汽車我們要去哪里，它就會自動搜索路線并出發(fā)。

谷歌、特斯拉、蘋果、寶馬等公司都在開發(fā)自己的無人駕駛汽車。谷歌的無人車已經(jīng)在公司附近的山景城測試了無數(shù)次，雖然交通事故也發(fā)生過十多起，不過基本上都屬于小摩擦，只有最近的一起事故造成了人員的傷亡。有人說，即使是發(fā)生了這些事故，無人駕駛汽車發(fā)生事故的概率也遠遠低于有人駕駛的汽車。當然，這同樣依靠的是人工智能強大而精準的計算能力。

關于這些無人駕駛汽車何時正式上路載人，業(yè)內普遍的說法是2020年，目前它們在物體識別以及遵守交通規(guī)則方面仍在學習過程中。

圖5-31 無人駕駛汽車

5.生活：個人助手

如果要詮釋人工智能個人助手，看電影《Her》就可以了，其中的人工智能操作系統(tǒng)薩曼莎不僅可以幫助主人公快速處理各種郵件、文件等，還能像朋友一樣與之交互并相互理解。

現(xiàn)實生活中，這樣的個人助手也正在成為現(xiàn)實，如蘋果公司的Siri、微軟公司的Cortana以及谷歌的Google Now，國內有科大訊飛的靈犀、圖靈的蟲洞語音助手等。這些語音助手現(xiàn)在一般存在于PC或手機之中，近年隨著服務機器人的發(fā)展，它們開始有了新的載體。機器人除有語音功能外，還具備自主行動的能力，因此有望在其他方面幫助人類。

圖5-32 生活小助手