全球人工智能發(fā)展的趨勢及挑戰(zhàn)課件

全球人工智能發(fā)展的趨勢及挑戰(zhàn)

（科普）專業(yè)：教育技術學全球人工智能發(fā)展的趨勢及挑戰(zhàn)全球人工智能發(fā)展的趨勢及挑戰(zhàn)人工智能技術發(fā)展概述1956年，在美國達特茅斯大學召開的學術會議上與會專家和學者共同提出人工智能的概念，多年后這場會議被認定為全球人工智能生的標志。2015年7月，人工智能被寫入《國務院關于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導意見》2016年3月，人工智能一詞被寫入“十三五”規(guī)劃綱要;2016年5月，國家發(fā)展改革委員會等四部門聯(lián)合下發(fā)《“互聯(lián)網(wǎng)+”人工智能三年行動實施方案》;李克強總理的政府工作報告中也提到了人工智能產業(yè)發(fā)展;2016年3月正值人工智能發(fā)展的60年節(jié)點，AlphaGo戰(zhàn)勝人類頂級圍棋高手李世石引起人們強烈關注，并再次對人工智能展開熱烈討論。中國科學技術部“科技創(chuàng)新2030—重大項目”近期或將新增“人工智能2.0”，人工智能將進一步上升為國家戰(zhàn)略。全球人工智能發(fā)展的趨勢及挑戰(zhàn)人工智能的定義人工智能可以使機器通過模擬人類意識、行為、思維等獲取人工智能功能，在生活中、工作中為人類高效率高質量去完成一些復雜化、機械性、高危性等的工作，提高效率、保證安全。從狹義上講，人工智能技術體系僅包括軟件層面的核心算法與通用工具技術。機器學習作為人工智能的核心算法，包含神經(jīng)網(wǎng)絡、深度學習、遷移學習、增強學習、生成式對抗學習等算法。深度學習算法在本輪人工智能產業(yè)浪潮中發(fā)揮了巨大作用。通用工具技術是人工智能核心算法的具體應用，包含識別、理解、交互方面的具體技術，如：人臉識別、語音識別、機器翻譯、文本分析、信息檢索、問答系統(tǒng)、VR/AR等技術，這些技術的發(fā)展加速了人工智能的產業(yè)化進程。廣義上講，人工智能技術體系還包括基礎軟硬件，如芯片、傳感器、大數(shù)據(jù)、云計算、存儲系統(tǒng)技術等均構成了人工智能的堅實支點，推動人工智能自主學習潛能迅速釋放。全球人工智能發(fā)展的趨勢及挑戰(zhàn)人工智能主流的研究方法（1）結構模擬

目前的AI熱潮則源于結構模擬方法方面的突破，即由于解決了深度神經(jīng)網(wǎng)絡的訓練問題，加上大數(shù)據(jù)的高性能計算平臺(云計算、GPU等)變成現(xiàn)實，使得深度神經(jīng)網(wǎng)絡的表達能力得到了充分的發(fā)揮，對AI的發(fā)展起到了推波助瀾的作用。（2）功能模擬（3）行為模擬（4）機制模擬全球人工智能發(fā)展的趨勢及挑戰(zhàn)人工智能技術體系一、以數(shù)據(jù)驅動的模型學習路徑，是以海量數(shù)據(jù)為基礎展開模型學習。該路徑通過對海量數(shù)據(jù)進行訓練，根據(jù)實際場景學習得出模型參數(shù)，并依據(jù)具體需求自適應動態(tài)調整參數(shù)。依據(jù)樣本數(shù)據(jù)是否進行標記為準則，基于模型的學習方法分為有監(jiān)督、半監(jiān)督、無監(jiān)督3種。當前的人工智能技術，主要以數(shù)據(jù)驅動的有監(jiān)督學習為主。二、以認知仿生驅動的類腦計算路徑，是以模擬大腦運行機制為基礎開展類腦芯片和類腦算法的研究，如神經(jīng)態(tài)計算等。美國、歐盟、韓國、中國等均在大力布局類腦研究。全球人工智能發(fā)展的趨勢及挑戰(zhàn)全球人工智能市場飛速發(fā)展２１世紀以來，大數(shù)據(jù)、云計算等信息技術給人工智能發(fā)展帶來了新機遇，成本低廉的大規(guī)模并行計算、大數(shù)據(jù)、深度學習算法、人腦芯片４大催化劑引領人工智能的發(fā)展出現(xiàn)上行趨勢，同時人工智能的發(fā)展也給新一代信息技術與工業(yè)各領域滲透融合提供了新的動力。人工智能的技術突破在多個領域催生了一批新興的細分行業(yè)，主要包括深度學習／機器學習、自然語言處理、計算機視覺／圖像識別、手勢控制、虛擬私人助手、智能機器人、推薦引擎和協(xié)助過濾算法、情境感知計算、語音翻譯、視頻內容自動識別等，機器學習成為研究和應用的核心領域。人工智能領域迎來創(chuàng)業(yè)和融資高潮，各國紛紛加快布局，美國領先優(yōu)勢明顯。全球人工智能發(fā)展的趨勢及挑戰(zhàn)全球科技企業(yè)谷歌作為科技界巨頭，從技術層和應用層全面布局人工智能。戰(zhàn)略上不斷積累AI底層技術，研發(fā)更高級深度學習算法，增強圖形識別和語音識別能力，人工智能技術的應用延伸到智能家居、無人駕駛以及醫(yī)療藥品研究等多個領域。IBM從2014年開始著重關注人工智能領域，在AI領域的布局圍繞Watson和類腦芯片展開，試圖打造AI生態(tài)系統(tǒng)。IBM通過Waston開啟了認知時代，可提供醫(yī)療、水資源管理、保險欺詐識別、環(huán)境保護、金融等行業(yè)解決方案，以及將Waston應用于數(shù)字顧問、虛擬助理、云計算、科學研究等多個領域。微軟一直非常重視AI技術的研發(fā)，其語音識別、自然語言和計算機視覺等技術處于業(yè)內領先水平未來，微軟AI領域將重點關注四大領域，即代理——利用Cortana語音助手等代理改變人機交互方式；應用——將人工智能注入到所有的產品中，比如photoapp、Skype、Office365等；服務——將微軟AI技術開放給開發(fā)者；基礎設施——利用Azure開發(fā)全球最強大的AI超級計算機。Facebook的AI布局主要圍繞其用戶社交關系和社交信息展開，集中在圖像識別、語音識別、自然語言處理等技術領域。蘋果加緊了人工智能領域的布局，致力于打造蘋果生態(tài)系統(tǒng)，提升用戶體驗。全球人工智能發(fā)展的趨勢及挑戰(zhàn)中國企業(yè)百度在AI的戰(zhàn)略布局方面主要包括三大實驗室：硅谷人工智能實驗室、深度學習實驗室和大數(shù)據(jù)實驗室，主要研究領域為圖像識別、語音識別、自然語言處理、機器人和大數(shù)據(jù)。2016年9月，百度發(fā)布了百度大腦，包括PaddlePaddle深度學習平臺、AI超級計算機以及大數(shù)據(jù)三大核心技術。2017年1月，推出了百度人工智能操作系統(tǒng)DuerOS。阿里巴巴則充分借助電商平臺的優(yōu)勢，在2015年7月就發(fā)布了虛擬人工智能客服“阿里小蜜”，據(jù)公司2016年10月的報告，其問題解決率已達到80%。在金融領域，螞蟻金服將人工智能技術運用于螞蟻微貸、保險、征信、風險控制、客戶服務等方面，螞蟻微貸和花唄的虛假交易率降低了10倍。2016年6月，阿里媽媽光學字符識別技術獲得文檔分析和識別國際會議（ICDAR）RobustReading比賽第一名。2016年8月，阿里云ET提出了一套綜合的人工智能解決方案套件，包括視頻、圖像和語音識別技術。騰訊2016年4月也成立了AI實驗室，提出了基于業(yè)務整合的四個研究領域：計算機視覺、語音識別、自然語言處理和機器學習以及四個研究方向：內容AI、社交AI、游戲AI以及工具類AI。2016年12月26日，騰訊云宣布向全球企業(yè)正式提供7項AI云服務，包括人臉檢測、五官定位、人臉對比與驗證、人臉檢索、圖片標簽、身份證OCR識別、名片OCR識別。全球人工智能發(fā)展的趨勢及挑戰(zhàn)美國人工智能報告理論局限戰(zhàn)略一：長期推動人工智能硬軟件系統(tǒng)演進升級數(shù)據(jù)分析感知通用人工智能可擴展的人工智能機器人硬件人機協(xié)同戰(zhàn)略二：探索開發(fā)增強人機協(xié)作能力的智能系統(tǒng)具備人類意識的人工智能增強人類能力自然語言處理界面和可視化外部環(huán)境戰(zhàn)略三~七：構建人工智能兩性研究與發(fā)展的環(huán)境基礎倫理、法律和社會影響戰(zhàn)略三安全與保障戰(zhàn)略四標準和基準戰(zhàn)略五數(shù)據(jù)集和環(huán)境戰(zhàn)略六有能力的從業(yè)人員戰(zhàn)略七全球人工智能發(fā)展的趨勢及挑戰(zhàn)全面搭建人工智能戰(zhàn)略實施框架：（1）推動軟硬件系統(tǒng)演進

●在軟件方面，提升人工智能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘能力、感知能力并探索其局限性，同時推動系統(tǒng)革新，包括可擴展、類人的、通用的人工智能系統(tǒng)的研發(fā)。

●在硬件方面，優(yōu)化針對人工智能算法和軟件系統(tǒng)硬件處理能力，并改進硬件體系架構，同時，推動開發(fā)更強大和更可靠的智能機器人。（2）開發(fā)人機協(xié)作智能系統(tǒng)

包括改進人工智能算法提升其可用性、開發(fā)可視化的人機用戶界面以及更為高效的自然語言識別與處理系統(tǒng)。另一方面，開發(fā)增強人類能力的智能產品。包括使用人工智能算法的計算機、可穿戴設備、植入裝置等硬件設備，以及記憶輔助系統(tǒng)、醫(yī)療診斷助手等智能系統(tǒng)。（3）構建良性研發(fā)的環(huán)境基礎

人工智能系統(tǒng)的友好性，推動人工智能系統(tǒng)的公平、透明與符合倫理。，確保人工智能系統(tǒng)的安全可靠，提高信任度、可驗證和可確認性，并可實現(xiàn)自我安全防御與優(yōu)化。優(yōu)化人工智能研發(fā)環(huán)境。開發(fā)用于人工智能訓練、測試的公共數(shù)據(jù)集和環(huán)境，制定用于測量、評估人工智能的標準和基準，了解學界、政府和行業(yè)中人工智能從業(yè)人員的需求，制定教育和培訓計劃。美國人工智能報告全球人工智能發(fā)展的趨勢及挑戰(zhàn)發(fā)展方向（長期）人工智能可以劃分為“弱人工智能”、“強人工智能”以及“超人工智能”?！叭跞斯ぶ悄堋敝粚Ｗ⒂谕瓿赡硞€特別設定的任務，例如語音識別、圖像識別和翻譯，也包括近年來出現(xiàn)的IBM的Watson和谷歌的AlphaGo，它們是優(yōu)秀的信息處理者，但卻無法真正理解信息?！皬娙斯ぶ悄堋毕到y(tǒng)包括了學習、語言、認知、推理、創(chuàng)造和計劃，目標是使人工智能在非監(jiān)督學習的情況下處理前所未見的細節(jié)，并同時與人類開展交互式學習?！俺斯ぶ悄堋笔侵竿ㄟ^模擬人類的智慧，人工智能開始具備自主思維意識，形成新的智能群體，能夠像人類一樣獨自地進行思維。全球人工智能發(fā)展的趨勢及挑戰(zhàn)發(fā)展方向（目前）

（1）深度學習現(xiàn)存一個根本的缺陷，就是缺乏完善的理論支撐，對于其結果缺乏解釋，包括網(wǎng)絡的設計、參數(shù)的設置和取得的效果。尋找理論上的深入解釋，是深度學習發(fā)展必須解決的一個重要問題。

（2）深度學習在訓練網(wǎng)絡中需要大量有標記的數(shù)據(jù)去學習輸入和輸出的映射關系，這樣獲得的模型往往無法將其泛化到與訓練時不同條件的數(shù)據(jù)集上。而現(xiàn)實應用中，我們遇到的數(shù)據(jù)集常常會包含很多新場景，許多數(shù)據(jù)是模型在訓練過程中沒出現(xiàn)過的，因此學習得到的模型可能無法很好地預測結果。將學習得到的知識遷移到新的條件和環(huán)境的能力通常被稱為遷移學習，這是今后一個重要的研究方向。

（3）目前深度學習一般需要大數(shù)據(jù)支持，但并不是所有的應用都具備大數(shù)據(jù)條件的。結合傳統(tǒng)知識表達和數(shù)據(jù)驅動知識學習，可以解決很多迫切的現(xiàn)實問題。這也是今后發(fā)展的一個重要方向。全球人工智能發(fā)展的趨勢及挑戰(zhàn)發(fā)展方向（領域）《人工智能戰(zhàn)略》提出了美國人工智能發(fā)展的三大領域的愿景，分別是：（1）促進經(jīng)濟發(fā)展，包括制造業(yè)、物流、金融、交通、農業(yè)、營銷、通信、科技；（2）改善教育機會與生活質量，包括教育、醫(yī)學、法律和個人服務；（3）增強國家和國土安全，包括安全與執(zhí)法、安全與預測等領域。全球人工智能發(fā)展的趨勢及挑戰(zhàn)規(guī)劃（中國）美麗前景全球人工智能發(fā)展的趨勢及挑戰(zhàn)規(guī)劃（中國）總體布局構建開放協(xié)同的人工智能科技創(chuàng)新體系，主要是針對我國人工智能原創(chuàng)性理論基礎薄弱、重大產品和系統(tǒng)缺失、人才儲備不足等重點難點問題提出的，這是我國發(fā)展新一代人工智能的重中之重。把握雙重屬性，主要考慮到人工智能既有技術屬性，也有很強的社會屬性，需要實現(xiàn)激勵發(fā)展與合理規(guī)制的協(xié)調，最大限度防范風險。堅持人工智能研發(fā)攻關、產品應用和產業(yè)培育“三位一體”推進，這是適應人工智能發(fā)展特點和趨勢，強化創(chuàng)新鏈和產業(yè)鏈深度融合，確保理論上走在前面、技術上占領制高點、應用上安全可控的客觀要求。強調全面支撐科技、經(jīng)濟、社會發(fā)展和國家安全，這是突出人工智能作為戰(zhàn)略性技術，在面向國家戰(zhàn)略需求、塑造引領型發(fā)展、服務全局中的重要作用。全球人工智能發(fā)展的趨勢及挑戰(zhàn)規(guī)劃（中國）科學技術發(fā)展人工智能是科技的核心前沿和制高點，具有多學科綜合、高度復雜的特征。智能化并不是數(shù)字化、網(wǎng)絡化階段的線性延伸和擴展，而是一個嶄新的發(fā)展階段?；ヂ?lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、超級計算、傳感網(wǎng)等一大批新一代信息技術的集中式成熟，以及腦科學、認知科學等新理論新技術的深度融入，共同推動數(shù)字化、網(wǎng)絡化向智能化加速躍升，并將引發(fā)鏈式突破。系統(tǒng)布局新一代人工智能，不僅有利于實現(xiàn)我國在人工智能領域的超越和引領型發(fā)展，也將在新的起點上帶動其他領域科技創(chuàng)新能力快速提升。社會建設人工智能在教育、醫(yī)療、養(yǎng)老、環(huán)保、家居、交通、城市運行、司法服務等領域廣泛應用，將極大提高公共服務精準化水平，全面提升人民生活品質。經(jīng)濟發(fā)展人工智能技術的快速突破和廣泛應用，將重構生產、分配、交換、消費等經(jīng)濟活動各環(huán)節(jié)，催生新經(jīng)濟、新產業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式，成為推動產業(yè)變革的核心驅動力量，對人類生產方式、生活方式乃至思維方式產生前所未有的影響全球人工智能發(fā)展的趨勢及挑戰(zhàn)規(guī)劃（中國）確立了“三步走”目標到2020年人工智能總體技術和應用與世界先進水平同步；到2025年人工智能基礎理論實現(xiàn)重大突破、技術與應用部分達到世界領先水平；到2030年人工智能理論、技術與應用總體達到世界領先水平，成為世界主要人工智能創(chuàng)新中心全球人工智能發(fā)展的趨勢及挑戰(zhàn)挑戰(zhàn)就業(yè)人工智能正以多種形式取代人的工作。首先，體力勞動和高危行業(yè)將加速“機器換人”。據(jù)21世紀宏觀研究院預計，我國未來10年體力勞動者適齡人口減少數(shù)量約為1億人，人口紅利消減，用工成本激增，必將迎來“機器換人”的高潮。此外，煤礦、金屬非金屬礦山、危險化學品和煙花爆竹等高危行業(yè)勞動力短缺，“機器換人”是大勢所趨。同時，服務業(yè)領域也會有越來越多的崗位被人工智能替代。比如送餐機器人替代餐飲業(yè)服務員，這已在某些新潮的餐廳出現(xiàn)；自動收銀系統(tǒng)的開發(fā)，將取代收銀員的工作；蘋果公司的Siri智能語音系統(tǒng)的發(fā)展成熟，也許會取代客服人員……此外，迅速發(fā)展的人工智能技術，已能夠從事越來越多的腦力勞動。如新華社已正式推出機器人寫稿項目，新加入的機器人員工被稱為“快筆小新”，只要有數(shù)據(jù)，它馬上就能成稿。冰冷的生產流水線和危險的工作環(huán)境，大量需要機器人作業(yè)，而具有創(chuàng)新、管理、戰(zhàn)略思考以及帶領團隊、需要情感交流的工作，機器都無法取代。人從流水線上下來，必須主動學習更多的知識和新的技能，從而轉換到其他新的工作崗位上。全球人工智能發(fā)