08.20 人工智能定義、發展史及應用場景研究總結

一、什麼是人工智能

人工智能(Aritificial Intelligence, AI)是一門融合了計算機科學、統學、腦神經學和社會科學的前沿綜合性學科。它的目標是希望計算機擁有像人一樣的智力能力,可以替代人類實現識別、認知、分類和決策等多種功能。

人工智能定義、發展史及應用場景研究總結

二、人工智能發展史

人工智能在發展過程中產生了很多的流派,符號主義、連接主義和行為主義。這些流派的相輔相成推進了人工智能的發展。

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(1)符號主義

符號主義又稱邏輯主義、心理學派或計算機學派。符號主義認為,人工智能源於數學邏輯,人的認知基源是符號,認知過程即符號操作過程,通過分析人類認知系統所具備的功能和機能,然後通過計算機來模擬這些功能,從而實現人工智能。符號主義的發展大概經歷了幾個階段:推理期(20世紀50年代–20世紀70年代),知識期(20世紀70年代)。“推理期”人們基於符號知識表示、通過演繹推理技術取得了很大的成就;“知識期”人們基於符號表示、通過獲取和利用領域知識來建立專家系統取得了大量的成果。

(2)連接主義

連接主義又稱仿生學派或生理學派。連接主義認為,人工智能源於仿生學,特別是對人腦模型的研究,人的思維基元是神經元,而不是符號處理過程。20世紀60~70年代,連接主義,尤其是對以感知機(perceptron)為代表的腦模型的研究出現過熱潮,由於受到當時的理論模型、生物原型和技術條件的限制,腦模型研究在20世紀70年代後期至80年代初期落入低潮。直到Hopfield教授在1982年和1984年發表兩篇重要論文,提出用硬件模擬神經網絡以後,連接主義才又重新抬頭。1986年,魯梅爾哈特(Rumelhart)等人提出多層網絡中的反向傳播算法(BP)算法。進入21世紀後,連接主義捲土重來,提出了“深度學習”的概念。

(3)機器學習

二十世紀80年代,機器學習成為一個獨立的科學領域,各種機器學習技術百花初綻。E.A.Feigenbaum等人在著名的《人工智能手冊》中,把機器學習劃分為“機械學習”、“示教學習”、“類比學習”和“歸納學習”。機械學習將外界的輸入信息全部存儲下來,等到需要時原封不動的取出來;示教學習和類比就是“從指令中學習”和“通過觀察和發現學習”;歸納學習就是從樣例中學習。二十世紀80年代以來研究最多的就是歸納學習,它包括:監督學習、無監督學習、半監督學習、強化學習等。歸納學習有兩大主流:一、符號主義學習,其代表包括決策樹和基於邏輯的學習(事實上,機器學習在20世紀80年代正是被視為“解決公式工程瓶頸問題的關鍵”而走上人工智能主舞臺的)。二、基於神經網絡的連接主義學習。二十世紀90年代中期,統計學習閃亮登場,並迅速佔據主流舞臺,代表性技術是支持向量機以及更一般的“核方法”。我們目前所說的機器學習方法,一般認為是統計機器學習方法。

(3)研究領域與應用場景

1)研究領域

人工智能的研究領域主要有5層,最底層是基礎設施建設,包括數據和計算能力兩部分,數據越大人工智能的能力越強。往上一層是算法,比如機器學習、深度學習等算法。再上一層是主要的技術方向,如計算機視覺、語音工程、NLP等。第二層是各個技術方向中的技術。 最上層為人工智能的應用領域。

2)應用場景

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計算機視覺:車牌識別、人臉識別、無人車等;

語音工程:2010 年後,深度學習的廣泛應用使語音識別的準確率大幅提升,像 Siri、Voice Search 和 Echo 等,可以實現不同語言間的交流,從語音中說一段話,隨之將其翻譯為另一種文字;再如智能助手,你可以對手機說一段話,它能幫助你完成一些任務。 自然語言處理:問答系統、機器翻譯、對話系統等;

決策系統:決策系統的發展是隨著棋類問題的解決而不斷提升,從 80 年代西洋跳棋開始,到 90 年代的國際象棋對弈,再到AlphaGo,機器的勝利都標誌了科技的進步。決策系統可以在自動化、量化投資等系統上廣泛應用。

大數據應用:分析客戶的喜好進行個性推薦,精準營銷;分析各個股票的行情,進行量化交易。

(4)AI面臨的挑戰

1)計算機視覺:未來的人工智能應該更加註重效果的優化,加強計算機視覺在不同場景、問題上的應用。

2) 語音工程:當前的語音工程在安靜環境下,已經能夠取得和人類相似的水平。但在噪音情景下仍有挑戰,如原場識別、口語、方言等長尾識別。

3) 自然語言處理:機器欠缺對語意理解能力,包括對口語不規範的用於識別和認知等。

4) 決策系統:目前存在的兩個問題,第一是不通用,即學習知識的不可遷移性,如用一個方法學習下象棋,不能直接將其遷移到下圍棋上;第二是大量模擬數據。

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