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人工智能时代

西安交通大学第21届研究生支教团 胡博文 服务于鄂尔多斯市东胜区大兴中学

各位同学们大家好!

本节课的名字叫人工智能时代。有的同学可能会有疑问,人工智能不是一种技术吗,为什么要把它称为一个“时代”?事实上,人工智能也不仅仅只是一种技术。它其实是计算机科学在发展的过程中结合了多种学科交叉产生的一种复合性的技术概念。我们可以将其称为一个技术领域或者技术集合。这样的一个技术领域,正在影响我们每个人生活的方方面面,乃至于使人类社会迈入一个崭新的台阶。因此,本节课取名人工智能时代,是希望同学们能认识到一个事实:人工智能拥有着改变时代的技术力量。

相信,大部分同学或多或少都听说或者了解过人工智能这一名词,也同样会产生这些疑问:什么是人工智能?它有什么用?它对我们的生活产生了哪些影响?部分对计算机或者机器人感兴趣的同学可能还想知道,有朝一日我们可以掌握这样的技术吗?针对这些潜在的问题,我们将在此次团课中为同学们一一答疑解惑,让大家对人工智能建立起一个相对正确、全面的初步认识。

那么人工智能到底是什么呢?大家都在影视作品中看过这样的场景:机器人反叛了人类的指令,以势不可挡的武力推翻人类政府,让人类陷入灭绝的境地……本该机械性的服从指令,完成任务的机器人拥有了自我意识,乃至和人类产生感情……又或是机器人已经拥有和人类一样的自由意志与思想,成为人类的伙伴。我们惊叹于《终结者》中施瓦辛格强大的战斗力和《钢铁侠》中出现的人工智能管家“贾维斯”近乎无所不能的服务的同时,是否也怀疑过这样一个问题:机器真的可以拥有和人类相同的能力吗?

同学们是否在现实生活或媒体报道中见过这样一些场景:数千平米的厂房中,数不清的物流小车以不同的路线快速运送着货物,这些路线密密麻麻相互重叠,小车却能高速运行且互不干扰;工厂流水线上,一滩高温液态材料经过多个自动运行的车床,在短短十几分钟内变成一个成品玻璃瓶。这些都是机器具备自主运动或自主规划能力的体现,也是“智能”在机器上的体现。

一、人工智能的概念

事实上,人工智能的研究目的就是让机器具有人的智能。人工智能其实是起源于国外的概念,英文为“Artificial Intelligence”,意思是“人造的智能”。而这里的“智能”,指的是人类大脑所具有的一些诸如意识、思维、感知、学习等高级功能。所以人工智能就是指应用计算机的软硬件来模拟或实现人类的某些智能行为的技术。

通常情况下,我们判断一个物体是否具有智能应该考察它处理外部事件的四个过程:感知、计算、决策,以及执行。我们以伐木工人砍树为例来比较理解:

1. 首先,伐木工人需要看见一棵树。这个过程就名为“感知”,也就是接受外来信息的输入,对于人来说包括看(视觉)、听(听觉)、闻(嗅觉)、摸(触觉)等途径,对机器而言则是通过各种传感器收集这些外部信息;

2. 其次,伐木工人需要思考自己如何去砍这棵树。这个过程叫“计算”,也就是处理获取到的这些信息,即提取有用的部分以供自己进一步行动所需;

3. 然后,伐木工人得出了“朝XX位置砍下去”的结论。该过程是“决策”。也就是根据提取到的信息来决定如何行动;

4. 最后,伐木工人挥动手臂朝树砍了下去。这一过程是“执行”,也就是根据决策的结果做出行动或应对。这些行动可以体现为物理上的运动,也可以是某些计算机上针对数据的操作。

有了以上四个完整的过程,我们就可以认为该物体具备了一定的智能,也就是“有智慧”的处理事物的能力。

二、人工智能的应用

有了以上所说的这些功能,我们就可以说某件物体具有了“智能”。比如无人驾驶汽车,可以实现汽车的自主操控,智能驾驶;再比如智能手机搭载的人脸识别系统,通过摄像头“辨认”出用户身份,从而实现自动解锁的功能;还有淘宝、京东等电商网站的“猜你喜欢”推荐功能,也是实现了计算机自主学习用户喜好,从而自动推荐商品的功能。

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我们可以看到,人工智能技术已经应用于我们生活中的方方面面。工业领域,比较普遍的有无人机、智能车窗、智能电网(实现电网电力自主调度、自主检测);生活服务业领域,有扫地机器人、无人驾驶、人脸识别,以及语音助手等;医学领域,已经出现并初步得到应用的有医疗外骨骼(具有自主运动能力的机械装置,通过装在瘫痪或有运动障碍的患者肢体上从而再次赋予患者自主行走的能力)以及智能医疗辅助系统(计算机根据患者健康数据自动得出诊断结果或快速给予医生诊断参考意见)等;IT领域,作为人工智能快速发展的主阵地,自然有着更多人工智能方法的应用。人工智能技术对于现代社会的重要程度不言而喻,它逐渐应用在几乎每一个技术领域。

三、人工智能的发展与实现

人工智能的发展历程可以用一张图来概括:

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我们可以看到,这一技术概念也经历了较为曲折的发展道路。尤其是对于人工智能这种多学科交叉、融合的综合学科,它在发展过程中受到的是多方面的制约。那么人工智能究竟可以通过哪些技术手段实现呢?概括起来,主要还是依靠计算机科学,依托各类具备计算能力的机器(如个人电脑、智能手机、智能可穿戴设备等),通过计算机编程实现。当然,对于不同的目标任务,也要进行不同的具体分析。比如我们以人脸识别为例,如何实现一个简单的人脸识别程序呢?

根据我们之前讲过的智能体执行任务的顺序,第一步肯定是获取信息,也就是通过摄像头截取人员面部图像,获取面部图像的大量信息;第二步,我们要提取面部特征,也就是通过计算来得到能充分的代表人员面部个人特征的少量数据;第三步,建立模型,也就是计算机通过获取人员面部的特征数据来训练最贴近人员本人特征的脸部模型;第四步,判断,通过计算当前人员面部特征与已建立的本人面部模型之间的差异来判断当前人员是否为本人。可以看出,当我们掌握了人工智能的基本方法和一些计算机编程能力后,还是能够比较清晰的设计出一个简单的人工智能系统的。

四、人工智能的未来

对于人工智能的未来,首先会可预见的给我们带来许多的好处。在技术方面,它可以给我们带来更多的便捷,比如语音助手、自动驾驶、无人机等;在工业革命方面,“人工智能+”背景下的智能工业可以进一步解放生产力,从根本上提高社会发展水平。而人工智能这种使机器拥有“人性”成为可能的技术,也可能从根本上改变我们的生活方式与社会关系。但同时,它也有可能给我们带来许多不可忽视的问题与挑战。比如安全性问题,某些人工智能技术的应用在尚未成熟时会带来许多安全隐患,例如无人驾驶导致的车祸;

同时,人工智能技术的发展本身也存在障碍与局限,比如在模拟人类的情绪及创造性思维方面还很难攻克;还有其他技术对人工智能技术的制约,以及假如让机器拥有“人性”后带来的伦理性问题等等。这些问题就像关在潘多拉魔盒里的未知存在一样,究竟会给人类带来进步还是毁灭性的打击,还有待于我们不断地探索发现。

五、结语

最后我想说的是,我国的人工智能技术发展还处于起步阶段,相对薄弱,希望同学们可以学好自己眼前的科学文化知识,有兴趣的同学也可以提前接触计算机编程以及机器人模型等相关知识,有朝一日,为我国的人工智能的发展做出自己的贡献。相信每位同学都有着无穷的潜力与能量,重要的是我们要能把握时代的脉搏,跟上时代的脚步,为成为新时代对祖国建设有用的人才而不断努力、不断拼搏。

谢谢大家,本节课到此结束。

(鄂尔多斯市东胜区教体团工委供稿)
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