人工智能（AI）到底是什么？對當(dāng)前產(chǎn)業(yè)升級有什么作用？與人類的關(guān)系將如何發(fā)展？這些問題眾說紛紜，莫衷一是。
通過對AI的科學(xué)基礎(chǔ)、科學(xué)內(nèi)涵、科學(xué)成果和實(shí)際應(yīng)用四方面的梳理發(fā)現(xiàn)，科學(xué)實(shí)踐中的AI主要是經(jīng)典人工智能，它將在15年內(nèi)推動大面積、顛覆性創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)落地。
經(jīng)典人工智能的科學(xué)基礎(chǔ)和科學(xué)內(nèi)涵
通常認(rèn)為，AI是人類智能的機(jī)器模擬。然而AI奠基人、創(chuàng)始人艾倫·圖靈創(chuàng)立的經(jīng)典人工智能的基本原理是“功能模仿”。
1931年，哥德爾證明了遞歸函數(shù)的計(jì)算可以“模仿”形式算術(shù)的某些推理，這是科學(xué)史上第一次嚴(yán)格證明了計(jì)算可以模仿推理。1936年形成、后被普遍接受的丘奇—圖靈論題主張：圖靈機(jī)可以“模仿”任何計(jì)算。綜合上述兩項(xiàng)成果得出哥德爾—圖靈引理：用圖靈機(jī)可以“模仿”某些推理。
丘奇—圖靈論題中的“模仿”和哥德爾證明中的“模仿”具有相同的數(shù)學(xué)定義，同時(shí)積累了大量研究成果，并不斷產(chǎn)生新的模仿方式。“符號主義” “連接主義” “行為主義”分別模仿了智能的不同功能，都屬于經(jīng)典人工智能。
一個學(xué)科的科學(xué)內(nèi)涵主要包括該學(xué)科的科學(xué)問題和實(shí)證準(zhǔn)則，而科學(xué)問題往往表現(xiàn)為科學(xué)假說。將哥德爾—圖靈引理加以推廣，就得到經(jīng)典人工智能的“圖靈假說”：用圖靈機(jī)可以模仿人的部分思維功能，如推理、學(xué)習(xí)、理解、決策和創(chuàng)造。圖靈并未使用“假說”這個術(shù)語，他認(rèn)為用自然語言表達(dá)假說不夠嚴(yán)格，所以他提出“圖靈測試”作為經(jīng)典人工智能的實(shí)證準(zhǔn)則，通過圖靈測試意味著圖靈假說得到了科學(xué)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。在圖靈假想的一次圖靈測試中，AI寫了一首十四行詩，然后人類裁判與AI進(jìn)行了如下問答：
人類裁判：你的詩里說，“我能把你比作夏天嗎？”如果把“夏天”替換為“春天”，是否更好？
AI：替換以后不押韻。
人類裁判：換成“冬天”如何？
AI：這樣押韻了，但沒人想被比作冬天。
為了回答人類裁判的第一個問題，AI要能理解自然語言，其中“把夏天改為春天”屬于意向性語義替換。第二個問題在字面表達(dá)之外隱晦地涉及常識、情感和因果推理，否則AI就無法答出“沒人想被比作冬天”。圖靈相信，經(jīng)過大約50年研究，依靠“功能模仿”的AI將能夠通過這樣的檢驗(yàn)，讓人類認(rèn)為“有智能”。
經(jīng)典人工智能的科學(xué)成果和實(shí)際應(yīng)用
70余年來，雖然尚未達(dá)到圖靈的預(yù)期，但AI領(lǐng)域取得了顯著成就。最有代表性的兩大類成果是基于模型的強(qiáng)力法（如知識圖譜）和基于元模型的訓(xùn)練法（如深度學(xué)習(xí)），它們都是“模仿”的產(chǎn)物。強(qiáng)力法又分為推理法、概率法、規(guī)劃法和因果法，它們的工作原理都有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)定義，所以是可解釋的。訓(xùn)練法的元模型主要包括學(xué)習(xí)對象、訓(xùn)練目標(biāo)、數(shù)據(jù)標(biāo)注、訓(xùn)練方法和網(wǎng)絡(luò)表示等；然后通過訓(xùn)練，得到一個參數(shù)被調(diào)節(jié)好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。訓(xùn)練法的工作原理尚未得到嚴(yán)格的數(shù)學(xué)定義，因而不具有可解釋性。
圍棋“阿爾法狗”包含強(qiáng)力法的兩項(xiàng)技術(shù)（新型決策論規(guī)劃模型、蒙特卡洛樹搜索）和訓(xùn)練法的兩項(xiàng)技術(shù)（強(qiáng)化學(xué)習(xí)、深層殘差網(wǎng)絡(luò)），其中深層殘差網(wǎng)絡(luò)屬于深度學(xué)習(xí)。因此，認(rèn)為“阿爾法狗”僅僅使用了深度學(xué)習(xí)技術(shù)，是嚴(yán)重背離科學(xué)事實(shí)的。
“阿爾法狗”的棋力令人類望塵莫及，但其核心技術(shù)的工作原理與人類圍棋博弈的思維原理差別極大，“阿爾法狗”還對圍棋問題進(jìn)行了封閉化，而人類圍棋和“阿爾法狗”之前的圍棋AI都沒有進(jìn)行封閉化。實(shí)踐證明，“只有模擬人類思維原理，AI才能具備人類思維能力”的常規(guī)看法并不成立，局限于模擬人類思維原理有時(shí)反而嚴(yán)重阻礙AI進(jìn)步。
計(jì)算科學(xué)的問題都是封閉的，即所有“變元”是已知的、可解的；而AI問題一般不是封閉的，但有可能轉(zhuǎn)換為封閉的。經(jīng)典人工智能的科學(xué)挑戰(zhàn)是發(fā)展新理論新方法，以解決不可封閉化的問題，如家庭、養(yǎng)老院等環(huán)境中的機(jī)器人服務(wù)；工程挑戰(zhàn)是場景封閉化，用現(xiàn)有AI技術(shù)解決實(shí)際問題。
下列戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的封閉化或半封閉化條件已經(jīng)成熟，將在15年內(nèi)實(shí)現(xiàn)顛覆性創(chuàng)新。
智能制造。近年來，我國高端裝備制造領(lǐng)域取得可喜進(jìn)展，但制造業(yè)“中下游”和“中低端”被混淆了。隨著AI、機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的快速發(fā)展，通過場景封閉化，可以實(shí)現(xiàn)制造業(yè)中下游的智能化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的高端化，確保制造業(yè)的立國之本地位。
智慧農(nóng)業(yè)。我國將于2022年建成10億畝高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田，這些農(nóng)田基本滿足半封閉化要求，使得AI、機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)能夠大規(guī)模應(yīng)用。我國智慧農(nóng)業(yè)將成為全球最大的單一AI工程，徹底顛覆農(nóng)業(yè)、農(nóng)村和農(nóng)民的傳統(tǒng)形態(tài)，產(chǎn)生難以估量的巨大、深遠(yuǎn)影響。
智能駕駛。通過車路協(xié)同等半封閉化措施，包括無人工干預(yù)的L4在內(nèi)，駕駛自動化有望于3至5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化落地。這將顛覆公路運(yùn)輸和出行方式，并顛覆相當(dāng)規(guī)模人群的居住和工作形態(tài)，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的巨大改變。
智能家電、醫(yī)療健康、AI加速的科研和研發(fā)等行業(yè)和領(lǐng)域也正在發(fā)生顛覆性創(chuàng)新。
經(jīng)典人工智能與社會
經(jīng)典人工智能已初步形成較完整的學(xué)科體系，成為一個獨(dú)立的科學(xué)分支。然而人們對經(jīng)典人工智能存在著普遍誤解。
有哲學(xué)家提出“強(qiáng)人工智能”和“弱人工智能”概念，前者是機(jī)器載體上的人腦和人心，后者是腦和心理過程的計(jì)算模擬，并認(rèn)為經(jīng)典人工智能是弱人工智能。經(jīng)典人工智能顯然不是強(qiáng)人工智能，但也不是弱人工智能，因?yàn)榻?jīng)典人工智能不立足于腦和心理過程的模擬，否則就不可能產(chǎn)生“阿爾法狗”。可見“強(qiáng)/弱人工智能”概念脫離、誤解了科學(xué)實(shí)踐中的AI。
經(jīng)典人工智能的產(chǎn)物（產(chǎn)品、服務(wù)）既不是人，也不是傳統(tǒng)機(jī)器，而是人類根據(jù)自身需要創(chuàng)造的似人非人、似物非物的第三種存在物。這個定性具有重大科學(xué)、哲學(xué)和社會意義。例如，法學(xué)界有種觀點(diǎn)認(rèn)為，AI不具備法律主體地位但可被賦予某些權(quán)利；還有一種立法主張，要求所有AI產(chǎn)物必須明確標(biāo)示不是人。經(jīng)典人工智能為這些法學(xué)判斷和主張?zhí)峁┝丝茖W(xué)依據(jù)；同時(shí)，經(jīng)典人工智能與人類法律體系之間也不存在根本性沖突。可是，強(qiáng)人工智能、通用人工智能等設(shè)想隱含著巨大的倫理風(fēng)險(xiǎn)和法律沖突。
著名未來學(xué)家凱文·凱利預(yù)測，AI將越來越多地與人類發(fā)生關(guān)系，人類期望與AI的關(guān)系將不再是朋友、親人、同事、戀人等傳統(tǒng)關(guān)系，而是與寵物、外星人、精靈、傭人等角色的關(guān)系。經(jīng)典人工智能可以把這些角色變成“現(xiàn)實(shí)”，即第三種存在物。因此，經(jīng)典人工智能符合人類的某些未來期望，也為研判人類與AI的未來關(guān)系提供了科學(xué)依據(jù)。
AI與其他事物一樣有利有弊，但其發(fā)展?jié)摿Ω螅⒕哂斜举|(zhì)不同的新特點(diǎn)，正帶來從生產(chǎn)到生活、從現(xiàn)實(shí)到理念的巨大變遷。因此，有必要對這種變遷進(jìn)行全面、深入的預(yù)研預(yù)判，厘清其本質(zhì)特征和發(fā)展規(guī)律。
來源:《中國科學(xué)報(bào)》
