人工智能机器人是什么 未来如何发展

伤我心太深

　　走进人工智能

　　2016年3月，人工智能AlphaGo挑战人类围棋世界冠军李世石。比赛结果却出人意料地几乎一边倒，围棋高手李世石的智商几乎被Alpha Go碾压。曾经被视作人类智慧在棋类游戏上的最后堡垒——围棋，被人工智能彻底攻破，舆论一时哗然，人工智能也成为全世界关注的焦点。

　　人工智能是什么

　　那么问题来了，大家是否知道到底什么是“人工智能”?是计算机?是软件程序?还是机器人?

　　人工智能，全称为Artificial Intelligence，英文缩写为AI。其实从字面上我们就可以解读出两层含义：其一是“人工”;其二是“智能”。“人工”非常好理解，指的一定是经过人类活动创造出来的成果。但是“智能”是什么呢?这其实是一个非常难以准确描述的概念。事实上直至今日，人类对于到底什么是智能还知之甚少。





　　在人类智慧的范畴内，智能涉及到的意识、自我、思维等，仍然是自然科学、哲学乃至神学研究的焦点之一。因此，对于人工智能我们只能定义为研究、开发用于模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法、技术及应用系统的一门技术科学。而电子计算机、软件程序及机器人与人工智能之間的确存在着密切的关系。简单地说，电子计算机为人工智能提供了硬件基础，软件程序是人工智能实现的主要方式，而机器人则是人工智能的应用成果。


　　一路走来的人工智能


　　数千年来，人类对于人工智能的研究从未停止过，西方的《荷马史诗》中有关于大型三足机器人的描述，中国古代也有能工巧匠制造自动设备的记载。然而直到20世纪40年代，电子计算机的发明提供了硬件基础，真正意义上的人工智能才逐渐出现。


　　第一次高潮

　　20世纪50年代早期，人们开始注意到人工智能与机器之间的联系。1955年年末，第一个AI程序“逻辑专家”(Logic Theorist)诞生，对AI研究领域产生巨大影响，成为AI发展史中一个重要的里程碑。1956年，美国达特茅斯学院数学系助理教授麦卡锡(John McCarthy)等一批志同道合的年轻科学家们召开了一个研讨会，这次会议起了一个在当时看来别出心裁的名字——人工智能夏季研讨会。会议持续了一个月，以大范围的集思广益，催生了后来人所共知的人工智能革命，因此被公认为是现代人工智能研究的起源。




　　人工智能夏季研讨会后的10年，AI研究开始快速发展，因此这10年也被称为人工智能研究的第一次高潮。当时的研究多被称为机器学习(machine learning)，主要集中在利用统计与概率的方式协助处理数据。


　　1957年，美国计算机科学家罗森布拉特(F.Roseblatt)提出了感知器(Perceptron)概念，这是最早的人工神经网络，具有划时代的意义。单层感知器是一个具有一层神经元，采用阈值激活函数的前向网络。通过对网络权值的训练，可以使感知器对一组输入矢量的响应达到元素为0或1的目标输出，从而实现对输入矢量分类的目的。


　　第一次寒冬


　　但是在第一次高潮之后，人工智能的发展却远远滞后于当年的预测。一方面，人们发现人工智能所基于的数学模型和数学手段有一定的缺陷，如逻辑证明器、感知器、增强学习等只能做非常简单、专业且很窄的任务，稍微超出范围就无法应对。另一方面，有很多计算复杂度以指数程度增加，成了不可能完成的计算任务。1973年，《莱特希尔报告》用详实的数据说明，几乎所有的人工智能研究都远未达到早前承诺的水平。于是在1974年到1980年，人工智能的发展迈入第一次寒冬。


　　第二次高潮


　　20世纪80年代，随着第五代计算机的研制成功，人工智能获得了进一步的发展。误差反向传播算法(Error Back Propagation， BP)和Hopfield多层神经网络模型的提出，使人工神经网络研究与应用再度出现了欣欣向荣的景象，人工智能走出寒冬迎来第二次高潮。


　　然而，1987年到1993年，个人计算机的出现，却让人工智能的热潮降温。当时苹果、IBM公司开始推广第一代台式机，计算机开始进入寻常百姓家，其费用远远低于人工智能专家系统所使用的Symbolics和Lisp等机器。相比于个人计算机，专家系统被认为古老陈旧且难以维护。20世纪90年代中后期，人工智能走入一个平缓发展的时期。


　　近年来，随着科技的不断进步，特别是互联网的蓬勃发展与大数据概念的出现，极大地加速了人工智能的发展。不过，任何智能的发展都需要一个学习的过程，依赖于大量数据的训练。由于各类感应器和数据采集技术的发展，我们开始拥有以往难以想象的海量数据。同时，也开始在某一领域拥有深度、细致的数据。如果把人工智能看成一个婴儿，某一领域专业、海量、深度的数据就是喂养这个婴儿的奶粉。那么，奶粉的数量决定了婴儿是否能长大，而奶粉的质量则决定了婴儿后续的智力发育水平。


　　避免下一个寒冬


　　很多从事人工智能领域开发的科学家均乐观地认为，我们已经处于人工智能的第三次高潮期，且在未来相当长的一段时间内，人工智能的发展不会再遭遇新的寒冬。然而，在乐观预期的同时，困境和挑战也始终存在。


　　中国科学院副院长、中国科学院院士谭铁牛就提出，要警惕人工智能进入下一个寒冬。因为一方面，人工智能热门技术目前正处于“期望膨胀期”，接下来可能进入“幻灭期”;另一方面，当前的研究热点过于集中在深度学习，但是深度学习不等于AI，它只是人工智能领域机器学习方向的一种方法，也存在明显的局限性。如果不能找到新的更优模型的研究方向，那么将来必定会成为人工智能研发的新瓶颈。


　　人工智能走向未来


　　毋庸置疑，研发技术突飞猛进中的人工智能，正逐渐被应用于人类生产、生活的方方面面。从Windows10自带的人工智能小娜，到Google无人驾驶汽车，拜人工智能所赐，曾经科幻电影中的场景正在一步步走入我们的生活。


　　那么，将来人工智能的发展方向是什么呢?简单地说，就是人工智能会逐渐向人类的智慧水平看齐。而想实现这个目的，人工智能就需要从目前比较成熟的监督学习，更多地向无监督学习发展。




　　这两者有什么区别呢?学习的过程，用一个成语来概括就是举一反三。以高考为例，高考的题目在上考场前我们从来没有做过，但在高中我们做过很多题目，懂得解题方法，因此在考场上面对陌生问题也能获解。人工智能的学习思路也类似：利用一些训练数据，找到方法分析未知数据。最简单也是最普遍的一类人工智能学习算法，就是分类。

　　对于分类，输入的训练数据有特征，有标签。所谓的学习，其本质就是找到特征和标签间的关系。这样，当有特征而无标签的未知数据输入时，我们就可以通过已有的关系得到未知数据的标签。在上述的分类过程中，如果所有训练数据都有标签，则为有监督学习。如果数据没有标签，显然就是非监督学习了，即聚类。目前，分类算法的效果还是不错的，但相对而言，聚类算法就有些惨不忍睹了。正如我们做题时，答案(标签)是非常重要的。假设两个智力完全相同的人参加高考，一人正常答题，另一人做的所有题目都没有答案，那么想必第一个人会取得较好的高考成绩，第二个人则会发疯。


　　因此，在监督学习的模式下，人工智能会表现出很好的分类与预测能力。而非监督学习本身的特点使其难以得到如分类一样近乎完美的结果。但是对人工智能来说，只有在非监督学习下，才有可能实现如人类一样自主思考，实现知识的表示与推理。


　　人工智能的美妙未来


　　人与机器的关系本来是非常简单的，人类制造机器，机器代替人类完成一些不可能的任务。机器时代完美展示了工业革命的巨大成就，成为人类进步与文明的显著标志。自从迈入智能化时代之后，面对人工智能的研究、开发与生产，人类便开始有了不小的“纠结”。原本不会说话、不会思考的冷冰冰的机器一下子变了样，不仅成为了人类生产生活的帮手，而且逐渐演化成长为一个“活生生的人”了。人工智能开始向着有思想、有情感的超级机器人“进化”了。智能化是全球制造业发展的强劲趋势，更是《中国制造2025》的主攻方向，数字化、信息化、智能化迭代交替发展，孕育着新一代技术与产业革命，展示着美妙的前景。


　　2016年，媒体与公众最为关注的科技热点之一，应该是AlphaGo与李世石的人机围棋大战，二度登上《Nature》杂志的封面。围棋号称最复杂的棋盘游戏，具有超级智慧玩法，但4比1的总比分，人类在这只被戏称为“阿尔法狗”的面前，低下了高傲的头颅。最激动人心的是，AlphaGo 在博弈过程中所表现出来的创造力和一些招数，对古老的围棋智慧已构成挑战，彰显了人工智能巨大的可能性或不可知性。自从Google DeepMind围棋计算程序问世后，AlphaGo与当今众多职业围棋高手对弈，已连胜60局，几乎是横扫对手。人们开始担心，下一步该如何和它“玩下去”，“让子”还是车轮战?有人甚至想到了扩大围棋棋盘的险招。






　　同样，最热门的科技元素也同样在影视剧中呈现。《西部世界》这部HBO剧，集人工智能与影视艺术的巨大能量，掀起了一股视觉风暴。脑洞大开的剧情、多线叙事的视角，混搭了科幻与美国西部风光，使得该剧一上映便爆棚，好评如潮。剧中的机器人已是一种新崛起的“物种”，它们不再顺从主人设定的程序，已经有自己的思想和情感，甚至会自己“活过来”。“智能机器人何时可以超越人类”、“何时会接管人类的世界”等一系列敏感的话题，成为编导们留给观众的最大悬念。


　　早在1920年就有人断言：“机器人能够并肯定会超越它们的设计者的某些局限性，它们可能既高效又危险。” 这在当时而言还有点异想天开，甚至是杞人忧天。而在今日，这早已不是爱丽丝梦游仙境般的虚幻了。日本已经成功制造了一款情感机器人叫“珮珀”，能够像人一样拥有喜怒哀乐的丰富情感，在网上迅速售出1000多台。人类的情感丰富多彩，具有不可知性的特点，情感机器人却可能只是程序设计的产物，但人们已经确信，情感机器人虽远而必至!

　　人工智能的广泛运用，无人驾驶、智能服务、智能生产、智能医疗等各式各样的人工智能产品的出现，预示着未来生活将更加丰富多彩。最近，人工智能系统Libratus与4名美国得克萨斯州扑克顶尖高手过招，获得完胜。有媒体惊呼：“人类输掉了最后一项优势项目。”而Libratus的設计者则表示：“能够对非完整信息进行策略推理的最好人工智能已经超越最好的人脑。这项技术可应用在任何信息不完整的情境下，包括商业协商、军事策略、网络安全、医疗诊断等领域。”人们有理由乐观地设想，人工智能极有可能成为改变人与环境关系的一种重要变量。

　　也许有一天，坐在你对面一起工作或聊天的同事，或者在上课的老师，就是一位超级机器人;当然，在你家里做饭、扫地、搞卫生，甚至铺床、叠被的那一位，也有可能是情感真切、温婉可人、贴心细致的“珮珀”哦!

　　我们可以输掉一场围棋比赛，但是不能输掉永恒的想象力和一切美好的期待!