徐波：新一代人工智能正在崛起

    以深度學習為代表的新一代人工智能正在深刻影響著一個國家的國際競爭力和國際產(chǎn)業(yè)競爭格局。在全球競爭壓力下，我們站在人工智能新時代的懸崖頂端發(fā)問：人工智能到底是什么？人工智能如何改變社會？中國的人工智能應(yīng)該做怎樣的探索？在今天的文章中，全國政協(xié)委員、自動化所所長徐波將從專業(yè)角度解析人工智能，洞察人工智能發(fā)展趨勢，探索我國人工智能健康發(fā)展的正確路徑。

    人工智能模擬、延伸和擴展人類智力。自1956年達特茅斯研討會上，科學家們設(shè)想研發(fā)一種擁有與人類相媲美的機器智能，首先提出“人工智能”概念后，這一新興學科引得無數(shù)的科學家為之奮斗，涌現(xiàn)出Wiener、Simon、Hinton等大師級代表性人物。研究者們在尋找答案的過程中導致了深刻的分歧，形成了連接主義、符號主義和行為主義等流派，同時也推動了人工智能與各學科領(lǐng)域的深入融合。

    人工智能的發(fā)展歷程絕非一帆風順，歷經(jīng)幾榮幾衰后，此輪以深度學習為代表的新一代人工智能的崛起，正在深刻影響一個國家的國際競爭力和國際產(chǎn)業(yè)競爭格局。當前，世界主要發(fā)達國家紛紛將人工智能作為國家戰(zhàn)略，力爭搶占新一輪科技革命的制高點。在全球競爭壓力下，我們站在人工智能新時代的懸崖頂端，再次問自己這個引發(fā)了一切的問題：人工智能到底是什么？人工智能如何改變社會？中國的人工智能應(yīng)該做怎樣的探索？

    人工智能：是否具備強大學習能力

    歷經(jīng)60多年起起落落，人工智能在深度學習、大數(shù)據(jù)和計算能力三大發(fā)展力量碰撞下重獲新生，數(shù)據(jù)智能成為這次人工智能浪潮最重要的技術(shù)特征。在具體應(yīng)用場景下，人工智能基于場景大數(shù)據(jù)進行學習，發(fā)現(xiàn)知識，創(chuàng)造價值，并為智能系統(tǒng)合理的決策和行動提供支撐。在這一背景下，這種初級階段的“人工智能”需要大量的數(shù)據(jù)作為“思考”和“決策”的基礎(chǔ)，大數(shù)據(jù)也需要人工智能技術(shù)進行數(shù)據(jù)價值化操作。

    人工智能與自動化也有著明顯區(qū)別。自動化是建立在確定的模型和流程基礎(chǔ)上的，能自動反饋控制，也具有對環(huán)境中確定性參數(shù)變化的調(diào)整能力。數(shù)學家也可以提出判定這些自動化系統(tǒng)調(diào)整能力穩(wěn)定性的判斷依據(jù)。而人工智能的研究對象則存在模型嚴重的不確定性，即模型未知或知之甚少，模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)變動范圍較大。人工智能如果具備對非結(jié)構(gòu)化環(huán)境變化系統(tǒng)的適應(yīng)能力，則就具備了自主性，這是自動化的高級階段。而自主性是基于信息甚至知識驅(qū)動的，系統(tǒng)根據(jù)任務(wù)需求自主完成“感知—判斷—決策—執(zhí)行”的動態(tài)過程，并能夠應(yīng)對意外情形。

    這種建立在大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的靜態(tài)學習和自動化基礎(chǔ)上的動態(tài)自主學習目前還大多是弱人工智能。靜態(tài)的學習是通過與大數(shù)據(jù)標注等結(jié)合構(gòu)成閉環(huán)，從而不斷提高性能，例如語音識別、圖像識別、機器翻譯等任務(wù)。而動態(tài)學習能力，則是與環(huán)境建立實時化的學習和反饋機制，不斷適應(yīng)交互需求，例如進入物質(zhì)世界的機器人和自主無人系統(tǒng)�，F(xiàn)有大多人工智能算法在現(xiàn)實數(shù)據(jù)或者環(huán)境下性能進步只是線性的，而通過虛擬環(huán)境則有可能實現(xiàn)超實時、指數(shù)級性能提升，這有待于人工智能基礎(chǔ)理論突破。

    智能的玄妙之處在于沒有一個明確的標準。但真正的人工智能無疑應(yīng)該具備強大的學習能力。對環(huán)境的理解、推理、對結(jié)果的可解釋性等都是達到認知、決策階段人工智能必不可少的重要特征。我們正處在真正人工智能的起步階段，這意味著巨大的發(fā)展空間，也正是人工智能的魅力所在。這些問題只要有一點兒進步和解決，就會對人類社會和人們生活發(fā)生巨大的改變。

    人工智能：處于改變社會的初級階段

    自20世紀50年代發(fā)展至今，根據(jù)人工智能解決問題的不同階段，大致可以將其歸納為感知智能、認知智能和決策智能等三個階段。

    第一階段是感知智能，以語音識別、圖像理解、文字識別等為主要任務(wù)，表現(xiàn)為“能聽會說、能看會認”，單一任務(wù)已接近或超越人類水平。就人工智能取得最大進展的語音識別領(lǐng)域而言，在幾萬乃至幾十萬小時標注語音數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，深度學習可以達到甚至超過我們?nèi)祟惖穆爩懰�平。當前人工智能在感知智能層的技術(shù)已經(jīng)進入了一個成熟的階段。

    第二階段是認知智能，以推理、決策、學習等為主要任務(wù)，表現(xiàn)為“能理解、會思考、有認知。以讓機器回答“明天這個天氣狀況會造成航班延誤嗎？”為例，機器不但需要了解現(xiàn)在的天氣狀況是什么、還需要知道什么樣的天氣會造成航班延誤等常識，也需要知道具體到某個航空公司或機場飛機起飛基本準則等。語言理解的背后是常識和推理，而文字只是人類認知空間的冰山一角。認知智能的研究才剛起步，目前人工智能的認知天花板還很低。

    隨著機器認知水平越來越高，其“自主性”進一步增強，具備了應(yīng)對更多樣態(tài)勢和功能的能力，人類無可避免地會將越來越多的問題交給機器決策。但機器的決策就一定比人的決策正確嗎？這就需要加強復雜問題下，提升人機信任度，增強人類與智能系統(tǒng)交互協(xié)作智能的研究，即決策智能。

    但感知智能、認知智能和決策智能絕非涇渭分明。當前人工智能只解決了專用場景的識別、分類、跟蹤、檢測等感知智能，但當這些感知智能走向通用場景時，就邁入了認知智能和決策智能邊界。當我們試圖把語音識別系統(tǒng)放置于背景嘈雜的雞尾酒會環(huán)境時，現(xiàn)有系統(tǒng)就基本分不清東南西北了。機器就需要跟人類大腦一樣，調(diào)用人類的知識、常識等記憶并不斷進行選擇決策，才能有效區(qū)分不同信號源并加以正確處理。目前人工智能距離認知智能和決策智能還有較遠的距離，存在大量“無人區(qū)”亟須探索。

    人工智能技術(shù)正在塑造數(shù)據(jù)極其豐富的商業(yè)和社會場景，但目前推動業(yè)務(wù)爆炸式增長的人工智能往往并不復雜。事實上，只需要一個計算機系統(tǒng)就能完成傳統(tǒng)上由專業(yè)人士來完成的特定任務(wù)——這通常被稱為“弱人工智能”。

    人工智能作為社會發(fā)展的引擎，必須與各行業(yè)深度結(jié)合，而人工智能平臺至關(guān)重要。平臺就像人類工業(yè)文明的蒸汽機，可以適配到不同的應(yīng)用領(lǐng)域，形成不同的AI社區(qū)幫助解決氣候變化、改善生產(chǎn)和管理流程、提供醫(yī)療輔助診斷、到改變?nèi)祟惖慕虒W方式等。在人工智能時代，我們需要新的思維邏輯，數(shù)據(jù)和算法已經(jīng)成為整個世界的底層，也是我們理解未來的關(guān)鍵。但受人工智能技術(shù)和商業(yè)推動的約束，這種改變目前僅僅處于初級階段。

    我國人工智能：健康發(fā)展的正確路徑

    首先，人工智能技術(shù)發(fā)展首先需要一個務(wù)實的環(huán)境。只有清醒客觀的判斷和勤勤懇懇的努力，這項技術(shù)才會真正地便捷人們的工作和生活。過去幾年把后臺人工作業(yè)當做人工智能，刻意拔高人工智能水平以獲取投資，以及把預(yù)設(shè)程序的自動化當做智能等偽人工智能的行為層出不窮。再加上媒體不嚴謹?shù)膱蟮�，如把OpenAI的GPT-2生成文章的能力、對人工智能替代放射科醫(yī)生的預(yù)測、DeepMind論文缺乏潛在局限性的討論、Elon Musk曾承諾2020年實現(xiàn)無人駕駛等新聞。在擾亂人工智能市場的同時，也給決策者和公眾帶來困惑。實踐證明，即使在更簡單、更具體的智能放射學案例中，將實驗室演示用于現(xiàn)實也非常困難，而實現(xiàn)更加復雜的全自動駕駛，比大多數(shù)人預(yù)期的要困難得多。

    第二，人工智能學習能力的基礎(chǔ)科學問題需要長期探索。真正人工智能核心體現(xiàn)在能指數(shù)級提升性能的卓越學習能力上，目前機器學習無論從機理還是能力都與此相差甚遠。從人類大腦結(jié)構(gòu)、功能和可塑性學習機制上探索智能本質(zhì)、研究相應(yīng)學習算法，將為了解并定量化描述人工智能技術(shù)的性能預(yù)期和局限性奠定基礎(chǔ)。人工智能不同于人類智能，研究把數(shù)據(jù)和知識相結(jié)合，開發(fā)能充分利用觀測數(shù)據(jù)、模擬數(shù)據(jù)和先驗知識的人工智能算法體系，設(shè)計并測試基于真實物理環(huán)境的學習算法等基礎(chǔ)性工作也十分重要。

    第三，需要堅持把應(yīng)用場景落地作為推動新一代人工智能發(fā)展的抓手。人工智能作為一項通用性賦能型技術(shù)，對人類經(jīng)濟和社會發(fā)展產(chǎn)生了深刻的影響，隨著我國《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》加緊實施，充分發(fā)揮我國得天獨厚的海量數(shù)據(jù)資源、巨大應(yīng)用需求和深厚市場潛力，以此促進推動關(guān)鍵核心技術(shù)形成以及應(yīng)用模式的推廣，建立起我國人工智能健康發(fā)展的創(chuàng)新高地，是當前人工智能發(fā)展的最重要發(fā)力點。

    第四，需要加快建立連接人工智能創(chuàng)新鏈的人工智能平臺生態(tài)。如同所有創(chuàng)新性的信息技術(shù)，人工智能正在快速走向開源化、平臺化、生態(tài)化。在過去幾年，PyTorch和TensorFlow 等深度學習框架流行，極大地優(yōu)化了模型性能和提供更加高效的開發(fā)模式。從中短期來看，我國要充分發(fā)揮應(yīng)用優(yōu)勢，從應(yīng)用、芯片和基礎(chǔ)算法協(xié)同入手，依托現(xiàn)有優(yōu)勢企業(yè)、聯(lián)盟等開源平臺和社區(qū)，集中力量發(fā)展開源開放的人工智能平臺，奠定良好的人工智能底層應(yīng)用生態(tài)；從中長期看，要通過算法的原始創(chuàng)新，形成從基礎(chǔ)理論、算法、芯片、核心軟件到應(yīng)用生態(tài)的完整創(chuàng)新鏈，研究建立基于知識產(chǎn)權(quán)共享的開源激勵機制和大規(guī)模群體協(xié)同共享機制，促進基礎(chǔ)算法、行業(yè)數(shù)據(jù)、典型應(yīng)用方面的開放共享，推動形成具有國際影響力的標準規(guī)范和準則，占據(jù)人工智能制高點。

    習近平總書記在主持中共中央政治局第九次集體學習時強調(diào)，“人工智能是新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重要驅(qū)動力量，加快發(fā)展新一代人工智能是事關(guān)我國能否抓住新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革機遇的戰(zhàn)略問題�！敝袊�在這一輪的人工智能浪潮中發(fā)揮著不可替代的作用，并且第一次有可能站在領(lǐng)跑的位置上，新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革已曙光可見。

    在此背景下，圍繞人工智能重大問題，探索新型舉國體制在重大基礎(chǔ)理論突破和關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)中的作用，加快構(gòu)建引領(lǐng)型資源集聚性的創(chuàng)新體制就顯得極為必要。一方面從國家層面完善人才政策和評價體系，從上到下構(gòu)建吸引人才、適合人才成長的、穩(wěn)定支持的環(huán)境，組織頂尖科學家和工程師長期穩(wěn)定地進行團隊式研究攻關(guān)，并鼓勵自由探索。另一方面，加快布局國家級的人工智能研究中心和實驗室，橫向吸納各領(lǐng)域頂尖人才和資源，碰撞智慧火花，縱向串聯(lián)整條人工智能創(chuàng)新鏈條。

    在這場關(guān)乎前途命運的大賽場上，我們必須搶抓人工智能發(fā)展的重大戰(zhàn)略機遇，構(gòu)筑先發(fā)優(yōu)勢，把握新一輪科技革命戰(zhàn)略主動，以期實現(xiàn)我國在人工智能馬拉松賽式國際競爭中始終占據(jù)有利地位，為建設(shè)創(chuàng)新型國家奠定堅實基礎(chǔ)。

    徐波

    全國政協(xié)委員，中科院自動化研究所所長、中國科學院大學人工智能學院院長，兼任國家新一代人工智能戰(zhàn)略咨詢委員會委員，中國人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟副理事長，中國人工智能技術(shù)標準總體組副組長等。長期從事智能語音處理和人工智能技術(shù)的研究和應(yīng)用。