探索人工智能的真谛

人工智能的发展历程、背后推力

一群小朋友在草地上追着哪吒，问道：“哪吒哥哥，城里的大人现在天天都说人工智能，人工智能到底是什么啊？它是从哪里来的呢？”哪吒摸了摸一个小朋友的头，拍了拍旁边的草地，说道：“大家坐到我旁边来，我来给你们讲讲人工智能的故事。先从人工智能从哪儿来的说起吧！”

关于人工智能的起源，要从著名的图灵测试开始说起。20世纪40年代，有一个伟大的科学家图灵，他首次提出了一种测试机器是否具备人类智能的方法，掀起了关于“机器智能”的讨论热潮。

知识点

一个人在不接触对方的情况下，通过一种特殊的方式和对方进行一系列问答，如果在相当长的时间内，他无法根据这些问题判断对方是人还是计算机，那么就可以认为这台计算机具有与人相当的智力，即这台计算机是能思考的，是具备人类智能的。

20世纪50年代末期，美国达特茅斯学院的专家组织召开了一个夏季讨论班，用长达一个月的时间对人工智能的方方面面进行了精确的定义与描述，这也标志着人工智能正式成为一门学科，开始蓬勃发展。

一个小朋友站了起来，迫不及待地问道：“人工智能的‘出生’这么坎坷，那之后的发展怎么样呢？”哪吒点了点头，回答道：“是啊，每一次伟大的技术变革都要历经长期、不知疲倦的探索和追求，人工智能亦是如此。”

人工智能的发展大致经历了三个阶段：计算智能、感知智能和认知智能。

在计算智能时期，机器只具备快速计算和记忆、存储的能力，人们重点关注计算机的运算能力和存储能力的提升。例如，1997年，一台名为“深蓝”的计算机横空出世，一举击败了国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫，靠的就是其强大的运算和存储能力。这台计算机由美国IBM公司生产，重1270公斤，有32个微处理器，每秒可以计算2亿步。该计算机里保存了100多年来优秀棋手的200多万个对局，其计算能力是人类所不可比拟的。至此，人类在这种强运算型的比赛方面就不能战胜机器了。

在感知智能时期，机器已经具备视觉、听觉、触觉等感知能力，能够通过这些感知能力与自然界进行交互，如自动驾驶汽车就是通过激光雷达等感知设备和人工智能算法实现这样的感知智能的。机器在感知世界方面比人类有优势。人类都是被动感知的，但是机器可以使用激光雷达、微波雷达和红外雷达等实现主动感知。机器在感知智能方面已越来越接近于人类。

在认知智能时代，机器可以做到“能理解，会思考”，具备自己的“大脑”，能够定制化完成推理、规划、联想、创作等复杂任务。当前社会正处于从感知智能向认知智能迈进的阶段，我们可以大胆想象，如果有一天机器具备了认知智能，那么我们的周围就会出现很多电影里才能看到的智能机器，比如《超能陆战队》里的大白、《人工智能》中的大卫以及《超能查派》里的查派，这些智能机器有意识、有情感，并且有自己的善恶观。

小朋友们不由得瞪大了双眼，惊叹道：“哇，那也太好了！到时候我一定要交一个机器人朋友！”“咦？为什么人工智能能在短短半个世纪的时间里发展得如此迅速啊？是有什么魔法吗？”一直在旁边沉思的小明突然发问道。哪吒笑着说：“你问到了关键！”

数据、算力和算法称为人工智能发展的三要素。数据就是我们日常使用电子设备看新闻、购物、发微博、发微信时，产生的图像、视频、声音、文本等。算力指的是计算机的运算能力，类似于你每小时能做多少道数学题。算法指的是解决某些具体问题的方法模型，比如你想设计一个可以踢足球的机器人，那如何设计呢？其内在逻辑是什么呢？得益于近年来科学技术的快速发展，在数据、算力和算法三要素齐头并进的情况下，人工智能才得到如此迅猛的发展。

近年来，人工智能的研究与应用越来越受到人们的重视，国内外的科研机构、高校、企业纷纷投入大量的人力、财力、物力开展人工智能相关的研究，人工智能技术也在蓬勃发展中。

人工智能的技术方向及运转原理

小朋友们听完哪吒的讲解，对人工智能充满了好奇和向往。一个圆头的小朋友问道：“哪吒哥哥，那人工智能是怎么工作的呢？”哪吒笑了笑说：“我刚到师父那里学习的时候也问过这个问题，我给你讲讲。”

众所周知，人类之所以能够进行推理、学习、思考、规划等复杂的思维活动，主要依赖于我们的大脑。而人工智能就是研究怎样使用计算机来模拟人类大脑，去解决需要人类专家才能处理的复杂问题，其主要目的是将人的思考过程、智能活动通过计算机或机器实现。

一个小朋友一脸疑惑地问道：“模拟人类大脑？人作为万物之灵，大脑这么厉害，怎么模拟啊？”哪吒沉思了一下，回答道：“还记得咱们上次一起去乾元山玩，我发现小明同学对有些蛇视而不见，对有些蛇却避而远之，小明你是如何分辨哪个是毒蛇，哪个是无毒蛇的呢？”

小明哈哈大笑道：“这还不简单嘛！小时候我爹上山采药常带着我，我打小就见识过各种各样的蛇，后来我通过颜色、头部形状、头部姿势就可以判断出一条蛇是不是毒蛇了。毒蛇一般色彩比较鲜艳，无毒的蛇颜色比较黯淡；毒蛇的头部小，一般呈三角形，而无毒的蛇头部都是椭圆形或熨斗状；毒蛇头部通常保持攻击姿态，高高昂起，无毒的蛇则正好相反。”

哪吒听罢满意地笑了：“非常好！这就是人类分辨毒蛇的方法，主要从蛇的颜色、头部形状、头部姿势三种特征综合判断。大家想一想，如果把这三种特征分别赋值，用1到10之间的数值来分别表示蛇身颜色的亮度、蛇头像三角形的程度、蛇头坚挺的程度，那么计算机学习了100条蛇的特征数据后，它就能分辨出毒蛇了。这种方法就叫作机器学习（machine learning）。”

“选取特征需要大量的经验，像我这种根本不知道毒蛇和无毒蛇区别的人，岂不是无法炼制辨蛇法宝了？”小胖抓耳挠腮，有点沮丧地问道。

哪吒听罢，忙安慰道：“不不不，可以利用深度学习（deep learning），你只需要向机器提供少量的毒蛇和无毒蛇的照片，它就可以自动学习出蛇身颜色、蛇头部的状态和姿势等特征，从而自动分辨出毒蛇。”

哪吒喝了口水，接着讲道：“我们首先思考一下，人是怎么知道一张图片里面画的是蛇呢？肯定是因为我们的眼睛首先看到了一张图片，这个信息会被迅速地传到大脑皮层里的视觉神经元，视觉神经元就会接收到信号，然后我们会先根据宏观边缘特征确定图片里是一条蛇，再根据微观的形状或者颜色等特征确定这条蛇是毒蛇还是无毒蛇。整个过程与视觉神经元联动，分层次地获取特征，才能达到辨识毒蛇的目的。”

深度学习就是借鉴了人类大脑识别物体这一过程，并对这个过程进行建模。深度学习模型在底层接收到图片的像素级特征，学习到图片中的边缘特征，再深一层学习到物体边缘特征，并在更高层学习到物体的局部特征，最后识别出整个物体。其核心思想就是堆叠多个层，每一层的输出是下一层的输入，通过这种方式就可以实现对输入信息进行分层、分级的表达。

小胖恍然大悟，连连点头道：“原来如此，那人工智能、机器学习、深度学习之间是什么关系呢？”

“关于它们之间的关系嘛，机器学习和深度学习都属于人工智能学科体系，人工智能是一个宏大的愿景，机器学习只是实现人工智能的手段之一，深度学习是一种实现机器学习的技术。”哪吒解释道。

“原来人工智能是一个这么庞大的学科，那它都有哪些研究内容啊？”圆头的小朋友若有所思地问道。

哪吒站起来说：“人工智能主要是对我们日常生活中产生的数据进行分析。大家想想，我们平时都会产生哪些数据？”

“文字？图片？视频？语音？”大家七嘴八舌地议论起来。

“对，人工智能的研究领域主要包括自然语言处理、计算机视觉、语音技术等，分别是针对大家所说的语言、文字、图像/视频、语音进行研究的。”

“那到底如何上手呢？需要用什么工具或平台呢？”大家纷纷问道。

哪吒急忙解释：“当然有，那就是深受广大深度学习开发者喜爱的百度PaddlePaddle平台。PaddlePaddle的中文名是‘飞桨’，这个名字出自朱熹的诗句‘闻说双飞桨，翩然下广津’，可解释为‘疾速划动的桨，亦借指飞快的船’，寓意PaddlePaddle将与广大开发者一同飞速成长。飞桨能助力开发者快速实现AI想法，高效上线AI业务，帮助越来越多的行业完成AI赋能，实现产业智能化升级。”

哪吒话音刚落，小朋友们就激动地鼓起了掌，个个踌躇满志，纷纷表示：“人工智能这么厉害，我也要学会它！”哪吒感慨道：“青衿之志，履践致远。行而不辍，未来可期。”