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钱锋:人工智能——经济发展的新引擎

2019-09-22 16:00:06 通讯员:宣传部通讯员 来源:宣传部 点击: 字号:TT

  钱锋:中国工程院院士,教育部“长江学者”特聘教授,过程控制和过程系统工程专家。现任华东理工大学副校长、博士生导师,化工过程先进控制与优化技术教育部重点实验室主任,过程系统工程教育部工程研究中心主任,国务院学位委员会控制科学与工程学科评议组成员,中国石油和化工自动化应用协会副理事长;全国政协第十一届、十二届、十三届委员会委员。
 

  演讲精选:


  什么是人工智能
  通常讲人工智能就是指人为合成的智能,而人工合成智能要靠机器来完成。这种机器小到我们的手机、翻译器,大到我们的超级计算机群。而这些都是由人类制造出来的一个系统控制的。小小的一个翻译器,就有着非常复杂的一个系统在操控。这种我们就称之为人工智能。
  我们讲智能,智能必须包含三个方面:思维、认知、执行。像人一样的行动就是执行,但有些机器人只能机械地行动,比如说机械手臂,这就谈不上是智能机器人,它无法思考、认知。所以总结人工智能机器人就用这三个方面:智能地感知、智能地认知、智能地决策。 如果具有了这三种功能,那我们就认为这个计算机、这台设备具备了智能。
  有了对人工智能的定义,我们再来看大概的人工智能的分类。其一,分为公用的智能系统和通用的智能系统。公用的智能系统中,人工智能和数据密切相关,没有大数据,人工智能无法建立,它要从数据中提取信息并建模。人工智能的核心能力就是运用算法加知识来建模, 这样才能形成一套系统而得以运用。 而通用的智能系统更高级,又叫做认知智能系统。这个系统要求比较高,要求其具有人一样的认知能力,这需要思维和思考,像人一样的感知、推理。其二,人工智能还能分为狭义智能系统和广义智能系统。那所谓的狭义智能系统就是比较狭窄的、特定的、专用的智能系统,就是使用特定的智能系统解决特定的问题,通常这样的系统没有认知的能力,没有自主的意识。而广义的智能系统则是可以自我学习、解决新问题的智能系统。也就是说,这样的系统在遇到问题时可以举一反三,在拥有一种解决问题的算法后,下次遇到类似的问题它也可以解决。比如Deepmind公司研究的下围棋的机器人阿尔法,它就既具有认知智能系统也具有通用智能系统的特点。总而言之,不能看到一个机器人就讲它是人工智能,判断是否真正是人工智能系统的标准就是它是否能比人类知道更多、体验更多,能够认知与思考并解决问题。
  人工智能的作用
  我们讲人工智能就需要先讲工业革命。第一次工业革命是机器取代了人,1784年瓦特发明了蒸汽机。原来由人力做的事情靠机器来做就好,那是非常伟大的一次进步。第二次工业革命是电气革命,用电来驱动生活生产。第三次工业革命是计算机的出现,最初出现的计算机非常庞大,不像今日所用的手机电脑那么小巧,但这意味着智能化水平的提高。很显然,在这些进程中,自动化的水平进步很快,使得我们的生活越来越便利,使得大规模的生产全部流水作业,生产效率显著提高。现在的4.0时代是什么呢?是互联网时代,是广泛的信息流传时代。在这个时代,我们的生活方式被极大地改变,包括生产的模式。所以在信息化时代走向智能化时代,今后的生活我们会发生深刻的变化。很多人在研究如何把人工智能,在智能化的今天,和我们传统制造业结合,提升创新。正如联想的董事长所言,我们正处于一个人工智能驱使的新时代,以人工智能驱动的资本化正在引发第四次工业革命。我们正在由数字化的生活迈向智能化的生活。我们处在这样一个人工智能的新时代,很显然我们要把握这个时代的特征、要顺应这个时代,所以同学们要努力学习,学习新的知识、新的技术。
  国外人工智能如美国,他们的人工智能研究发展计划是2016年出台的。 比我们国家早,我们国家2017年才完成人工智能发展规划。而且,美国新的阿波罗登月就是人工智能计划,而这是全球首家在国家层面上的人工智能发展规划,这个计划主要包含了技术研究,人机交互,以及安全等七大战略,这是美国的人工智能。这个战略包含三个层面,一个是宽领域研发技术的七大战略,以及技术研发与应用。英国紧跟着美国,2012年11月份,英国政府有一份报告叫《人工智能未来决策的机器与战略意义》。人的思维能力有限,人的各方面能力都有限,但是我们可以靠机器来辅助人的决策。我前面提到的人工智能三要素“感知认知决策”,就是为决策服务。我们每个人都有决策,我们每个人都规划自己的未来,这就是决策。 人工智能在决策方面是一个很好的工具,而且英国在对人工智能的道德问题、法律问题方面规划地很清楚,因为没有人能预知人工智能能发展到什么程度。而需要规范人工智能领域的法律方向和共性管理技术,这个我国想在前头。我们国家在2017年7月,也颁发了新的人工智能发展规划。这个规划颁布以后,全国各地都在召开世界人工智能大会。我们浙江最早的是互联网世界大会,今年九月份在上海也召开过非常庞大的世界人工智能大会。计划中预计到2030年我国的人工智能发展要走在世界前列,这需要大家一起来共同努力。这个计划部署了我们国家的人工智能发展,加快建设创新型国家和发展科技强国。我们有能力有基础去做站在世界前列的国家,因为互联网最多的国家就是中国。 我们可以采集大量的大数据,这些数据用好了,就能支撑我们国家的社会发展,是社会发展的加速器,可支撑我们经济领域的发展,是经济发展的新引擎。
  人工智能的背景
  人工智能的历史发展经历了三次浪潮,在人工智能的诞生过程中,图灵机、希尔弗特空想都与人工智能密切相关,促成了计算机的发明。还有一位叫哥德尔,也是很有名的数学家,他说希尔弗特的问题是错误的,而后提出了哥德尔定理,可以说人工智能科学的发展一直在不断地探索。发现问题,然后解决,发现漏洞,再进行创新。再讲图灵,计算机领域伟大的科学家,没有图灵就没有我们今天的计算机,图灵是计算机学家、数学家、密码分析学家,以及理论生物学家,各学科融合交叉于一身,被誉为计算机科学和人工智能之父。在国际上,计算机界除了诺贝尔奖以外,就是图灵奖,我们国家还未曾有人获得图灵奖。而图灵为什么伟大?图灵机是最早的计算机的一个原理模型。他模拟了人类计算的过程,同时促成其应用,为计算机的发明铺平了道路。图灵在1950年,发表了机器智能这篇文章,他是仿照人工智能中的人类思考机制,有了这个机制才有了智能。 是否具备智能这个关键有个图灵测试, 图灵机最有名的就是图灵测试,这个测试可区分机器是否智能。图灵理解了智能这个原始的理念,机器思考的理念。人工智能不断发展至今,中间有许多的科学家都贡献了重要的理念与实践,经过了好几代人的努力。
  人工智能第一次浪潮,有这样几个代表性的人物。1956年8月,多位科学家在美国的 Dart-mouth学院发起了一个由机器来模仿来学习人类以及智能的讨论。其中,代表人物有麦卡锡、米斯基等著名的科学家,他们争论,发表不同的看法。这个会议一直持续了两个月, 虽然多位科学家没有达成共识,但这场会议首次提出了“人工智能”这个名称,因此我们就认为1956年是人工智能的元年。而在1956年也正好模糊数学诞生了,模糊数学提出了模糊控制,简单地讲,洗衣机、空调、电冰箱、电饭煲,这些都与模糊控制有关。比如电饭煲,我们本不知道到放多少水煮多久饭会好吃,而模糊控制就能使得电饭煲控制好这个时间,到一定点水分正好蒸发干,这个就是模糊控制模糊逻辑,也是早期的人工智能——由模糊逻辑推动的人工智能的发展。
  那当时的人工智能有三大学问:符号主义、连接主义、行为主义。主要这三大块,代表了人工智能的研究。达特茅斯会议以后,人工智能在这个时代形成井喷式的发展。1956年,计算机推理系统化,被用来代替人证明数学推理。1958年,麦卡锡开发编程语言Lisp。1959 年,萨缪尔创造了“机器学习”一词。1959年,麦卡锡又提出“Advice Taker”概念。1961年,第一台工业机器人开始在新泽西州通用汽车工厂的生产线上工作。这些都代表了人工智能在这个时代井喷式的发展。黄金时代发展到最高峰的时候,纽厄尔和西蒙预言十年内,计算机将成为国际象棋世界冠军;十年内,计算机将要发现和证明重要的数学定理;十年内,计算机将能谱写出美妙的乐章;十年内,大多数心理学理论将在计算机上形成。当时这个预言比较激进。人工智能井喷式发展之后,好多瓶颈问题不能解决,四大预言实现遥遥无期,人工智能开始遭遇批判,政府和大学削减了人工智能项目经费,人工智能开始走向冬天。
  人工智能的第二次浪潮,属于神经网络区间化,在反思了人工智能需要哪些创新才能迎来春天,有一个代表人物费根鲍姆,美国计算机学家,开拓了专家系统,使传统的人工智能获得了具体的知识,从而提出了知识工程的概念:利用计算机化的知识进行自动推理,从而模仿领域专家解决问题的能力。这就是人工智能的早期。随着专家系统知识工程的创新,人工智能短暂的春天来了。代表性的是1980年日本早稻田大学研制出Wabot-2机器人。卡内基窑梅隆大学设计了一个名为XCON的专家系统。1986年,第一辆无人驾驶汽车。
  然而, 基于专家系统的早期计算机难以升级难以使用,Apple和IBM生产的台式机性能不断提升,打破了早期专家系统计算机的概念。专家系统的实用性仅仅局限于某些特定情景。人工智能的冬天再一次来临了。
  下一次高潮是摩尔定律的提出。摩尔定律是当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。换言之,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18-24个月翻一倍以上。具体事件是IBM的超级计算机深蓝战胜了人类国际象棋冠军。计算机能力的提升,人工智能基础的相关研究支撑,使得IBM深蓝战胜了国际象棋世界冠军。1997年的时候深蓝运算速度为每秒2亿步棋,这是何等之快的速度。
  现在是第三次浪潮的来临。人工智能具体的支撑技术就是大数据应用技术,以及深度学习和积极学习。其中最引人注目的是神经网络,神经网络是模仿人神经学习的机制,计算机构成的人工网络叫人工神经网络,可以进行深层次地学习。你不要看小小的这个网络,信息全部通过网络记忆进去,这边输入信号,这边就输出,三层网络可以对应任何一个复杂的非细节函数。深度学习的发展归功于计算机硬件性能的倍速提升。神经网络和深度学习目前在图像识别,语音识别和自然语言处理领域取得了出色的表现。
  人工智能涵盖了四个技术学科:脑认知基础、机器感知与模式识别、自然语言处理与理解、以及知识工程。第一个是阐明认知活动的脑机制,第二个学科有两个重要内核,一个代表图像视觉,一个代表语言听觉。第三个学科是智能语言处理和理解。第四个学科是研究如何用机器代替人。人工智能对未来的影响,一个是零售端的服务业,一个是传统制造的升级。
  人工智能作为经济发展的加速器,我从它基本的科学技术,从它发展开始经历的三个阶段、目前人工智能在各个领域的广泛应用,以及我国对人工智能的发展战略给大家进行了详细的介绍。我们现在已经从网络化时代,信息化时代走向智能化时代,希望大家在课余时间丰富知识,提高综合素质和综合能力,成为多学科交叉融合的人才。

演讲时间:2018年5月23日

 

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