第一节 什么是人工智能

在过去的很长一段时间里，“人机对战”一直都被认为是用来衡量人工智能进步程度的重要途径之一。

在过去的十多年里，随着人工智能的不断发展，传统智力游戏领域涌现出了更多的挑战者，人工智能已经在众多游戏、竞技比赛中超越了人类，例如：国际象棋、中国象棋、西洋双陆棋、跳棋等。在过去的2018年里，人工智能再一次凭借“人机大战”竞技场上的良好表现引发了全球对人工智能的持续关注。

1．什么是人工智能

人工智能（Artificial Intelligence），英文缩写为AI。如今，在计算机领域内，人工智能已经得到了广泛重视；同时，它还被应用于机器人、经济政治决策、控制系统和仿真系统中。

著名的美国斯坦福大学人工智能研究中心尼尔逊教授认为：“人工智能是关于知识的学科——怎样表示知识以及怎样获得知识并使用知识的科学。”而温斯顿教授认为：“人工智能就是研究如何使计算机去做过去只有人类才能做的智能工作。”这些说法都揭示了人工智能学科的基本思想和基本内容，即人工智能是研究人类智能活动规律、构造具有一定智能的人工系统，主要研究内容是如何让计算机完成以往只有人的智力才能胜任的工作，如何应用计算机的软硬件来模拟人类某些智能行为的基本理论、方法和技术。

人工智能是计算机科学的一个分支，从诞生以来，经过多年的发展，其理论和技术已经逐渐成熟，应用领域也不断扩大，未来人工智能带来的科技产品必然会成为人类智慧的“容器”。人工智能可以模拟人的意识、思维的信息过程，既可以像人一样思考，也能超越人的智能。

人工智能研究的一个主要目标是，使机器能够胜任通常需要人类智能才能完成的复杂工作，只不过，不同的时代、不同的人对其理解不同。2017年12月，人工智能成为“2017年度中国媒体十大流行语”。

2. AI的应用领域

人工智能的应用领域异常广泛，主要涉及以下各个领域：

（1）视觉系统

人工智能系统理解、解释了计算机上的视觉输入，例如，间谍飞机拍摄照片、计算空间信息或区域地图；医生使用临床专家系统来诊断患者；警方使用的计算机软件可以识别数据库里存储的肖像，继而识别犯罪者的脸部等。

（2）智能机器人

机器人能够执行人类给出的任务，具有传感器，可以检测到来自现实世界的光、热、温度、运动、声音、碰撞和压力等数据。其拥有高效的处理器，多个传感器和巨大的内存，能够展示出它的智能，能够从错误中吸取教训。

（3）专家系统

为了传授推理和建议，人工智能的一些应用程序集成了机器、软件和特殊信息，为用户提供了解释和建议，比如：分析股票行情、进行量化交易等。

（4）语音识别

智能系统能够与人类对话，可以通过句子及其含义来听取和理解人类的语言，可以处理不同的重音、俚语、背景噪声、人类声调变化等。

（5）游戏

人工智能在国际象棋、扑克、围棋等游戏中发挥着重要作用，可以根据启发式知识来思考众多可能的位置，计算出最优的下棋落子。

（6）自然语言处理

人工智能可以与理解人类自然语言的计算机进行交互，比如：机器翻译系统、人机对话系统。

（7）手写识别

通过笔在屏幕上写的文本，手写识别软件可以识别字母的形状，并将其转换为可编辑的文本。

3．人工智能未来将实现的重大突破

不论是可以跟人类对话的智能音箱，还是能够自己作画的虚拟艺术家；不论是能够帮农民准确判断种植和施肥时间的农场管理系统，还是能够在演唱会现场快速识别罪犯的人脸识别程序，都已经开始使用人工智能技术。那么，未来的人工智能又会向哪个方向发展呢？医疗、能源、制造、网络安全等行业，以及我们的工作、生活、生命健康又将产生怎样的影响？

（1）引发新的非人类模式识别和智能成果

AlphaGo Zero是一个机器学习程序，主要功能是训练复杂的围棋游戏。2017年，它以100∶0击败了上一代程序AlphaGo。2016年AlphaGo击败人类围棋世界冠军，被世人所关注。

AlphaGo Zero不是从人类游戏中学习，而是通过与自身的对抗或“自学”等方式来进行训练，是一种强化学习的方法。从头开始构建自己的知识，AlphaGo Zero都展示了一种全新的创造方式。更具突破性的是，这种人工智能模式识别还允许机器在几个小时内快速将数千年的知识积累起来。

虽然这些系统不能回答“什么是橙汁”，更不能与一个五年级学生进行智力竞争，但定然会越来越具有战略复杂性，并与其他形式的弱人工智能融合在一起。

在接下来的日子里，虽然我们不知道AlphaGo Zero的“继承者”会以怎样的形式出现，但可以肯定的是，新的人工智能将不仅能增强商业上的功能，还能为人类的日常生活提供更多的便利。

（2）用机器学习进行诊断和治疗

据说，一些中美研究人员已经建立了一个人工智能系统，可以对从流感到脑膜炎等常见的儿童疾病进行诊断。通过对近60万名患者、130万次门诊就诊的电子病历进行分析，得到了史无前例的诊断结果。此外，加州大学圣地亚哥分校眼科遗传学主任张康博士还创建了一种人工智能工具，能够用来精确诊断致盲性视网膜疾病与肺炎，同样也展示出了极高的准确率。

我们有理由相信，在不久的将来定然能够看到一个转折点，医生会觉得在日常实践中不使用机器学习和人工智能是危险的，很可能会错过重要的诊断信号。

（3）对安全系统脆弱性和防御造成影响

随着人工智能对生活的渗透，网络攻击会越来越具有威胁性，而“深度攻击”却能通过利用人工智能生成的内容来避免人类和人工智能的控制。不进行适当的保护，人工智能系统就可能被操纵来达到某些破坏性目的，比如：破坏名誉、转移自动驾驶汽车。

现实中，建筑物、家庭、医疗保健系统、空中交通管制、金融组织、军事和情报部门都有安全系统，但这些系统已经受到周期性的黑客攻击，而且速度也会越来越快。因此，这里有很多商业机会，而且在它对我们造成影响之前，很多机会都会超越这条曲线。

（4）量子优势将加速药物的设计和测试

如今，为了预测药物，化学家必须考虑到受分子结构影响的性质，然后合成变体来测试他们的假设。量子计算可以将这个耗时的、成本高昂的过程转成一个高效的、改变生命的药物发现新机制。笔者认为，量子计算会对产业造成重大影响，不是通过破坏加密，而是通过大规模并行处理进入设计领域，该处理可以将量子叠加、量子干涉和量子纠缠等充分利用起来，大大超越经典计算。

（5）推动原子精确制造的突破

现代计算机改变了我们与比特和信息的关系，人工智能也将重新定义和革新我们与分子和材料的关系。目前，人工智能已经被用来发现清洁技术创新领域的新材料，比如：太阳能电池板、电池，以及可以进行人工光合作用的装置。

如今，制造一种新材料需要15～20年，随着人工智能设计系统的飞速发展，材料的发现过程必然会逐渐加快，我们也能以创纪录的速度解决各类紧迫问题，比如：气候变化。