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）學(xué)院：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院主講人：嚴(yán)聰專業(yè)：教育技術(shù)學(xué)1

1發(fā)展趨勢2挑戰(zhàn)3建議25/7/2024人工智能技術(shù)發(fā)展概述1956年，在美國達(dá)特茅斯大學(xué)召開的學(xué)術(shù)會(huì)議上與會(huì)專家和學(xué)者共同提出人工智能的概念，多年后這場會(huì)議被認(rèn)定為全球人工智能生的標(biāo)志。2015年7月，人工智能被寫入《國務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)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(huì)等四部門聯(lián)合下發(fā)《“互聯(lián)網(wǎng)+”人工智能三年行動(dòng)實(shí)施方案》;李克強(qiáng)總理的政府工作報(bào)告中也提到了人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展;2016年3月正值人工智能發(fā)展的60年節(jié)點(diǎn)，AlphaGo戰(zhàn)勝人類頂級(jí)圍棋高手李世石引起人們強(qiáng)烈關(guān)注，并再次對人工智能展開熱烈討論。中國科學(xué)技術(shù)部“科技創(chuàng)新2030—重大項(xiàng)目”近期或?qū)⑿略觥叭斯ぶ悄?.0”，人工智能將進(jìn)一步上升為國家戰(zhàn)略。35/7/2024人工智能的定義人工智能可以使機(jī)器通過模擬人類意識(shí)、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(zhì)量去完成一些復(fù)雜化、機(jī)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(shù)體系僅包括軟件層面的核心算法與通用工具技術(shù)。機(jī)器學(xué)習(xí)作為人工智能的核心算法，包含神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度學(xué)習(xí)、遷移學(xué)習(xí)、增強(qiáng)學(xué)習(xí)、生成式對抗學(xué)習(xí)等算法。深度學(xué)習(xí)算法在本輪人工智能產(chǎn)業(yè)浪潮中發(fā)揮了巨大作用。通用工具技術(shù)是人工智能核心算法的具體應(yīng)用，包含識(shí)別、理解、交互方面的具體技術(shù)，如：人臉識(shí)別、語音識(shí)別、機(jī)器翻譯、文本分析、信息檢索、問答系統(tǒng)、VR/AR等技術(shù)，這些技術(shù)的發(fā)展加速了人工智能的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。廣義上講，人工智能技術(shù)體系還包括基礎(chǔ)軟硬件，如芯片、傳感器、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、存儲(chǔ)系統(tǒng)技術(shù)等均構(gòu)成了人工智能的堅(jiān)實(shí)支點(diǎn)，推動(dòng)人工智能自主學(xué)習(xí)潛能迅速釋放。45/7/2024人工智能主流的研究方法（1）結(jié)構(gòu)模擬

目前的AI熱潮則源于結(jié)構(gòu)模擬方法方面的突破，即由于解決了深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練問題，加上大數(shù)據(jù)的高性能計(jì)算平臺(tái)(云計(jì)算、GPU等)變成現(xiàn)實(shí)，使得深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的表達(dá)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(jī)制模擬55/7/2024人工智能技術(shù)體系一、以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的模型學(xué)習(xí)路徑，是以海量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)展開模型學(xué)習(xí)。該路徑通過對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，根據(jù)實(shí)際場景學(xué)習(xí)得出模型參數(shù)，并依據(jù)具體需求自適應(yīng)動(dòng)態(tài)調(diào)整參數(shù)。依據(jù)樣本數(shù)據(jù)是否進(jìn)行標(biāo)記為準(zhǔn)則，基于模型的學(xué)習(xí)方法分為有監(jiān)督、半監(jiān)督、無監(jiān)督3種。當(dāng)前的人工智能技術(shù)，主要以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的有監(jiān)督學(xué)習(xí)為主。二、以認(rèn)知仿生驅(qū)動(dòng)的類腦計(jì)算路徑，是以模擬大腦運(yùn)行機(jī)制為基礎(chǔ)開展類腦芯片和類腦算法的研究，如神經(jīng)態(tài)計(jì)算等。美國、歐盟、韓國、中國等均在大力布局類腦研究。65/7/2024全球人工智能市場飛速發(fā)展２１世紀(jì)以來，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等信息技術(shù)給人工智能發(fā)展帶來了新機(jī)遇，成本低廉的大規(guī)模并行計(jì)算、大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)算法、人腦芯片４大催化劑引領(lǐng)人工智能的發(fā)展出現(xiàn)上行趨勢，同時(shí)人工智能的發(fā)展也給新一代信息技術(shù)與工業(yè)各領(lǐng)域滲透融合提供了新的動(dòng)力。人工智能的技術(shù)突破在多個(gè)領(lǐng)域催生了一批新興的細(xì)分行業(yè)，主要包括深度學(xué)習(xí)／機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語言處理、計(jì)算機(jī)視覺／圖像識(shí)別、手勢控制、虛擬私人助手、智能機(jī)器人、推薦引擎和協(xié)助過濾算法、情境感知計(jì)算、語音翻譯、視頻內(nèi)容自動(dòng)識(shí)別等，機(jī)器學(xué)習(xí)成為研究和應(yīng)用的核心領(lǐng)域。人工智能領(lǐng)域迎來創(chuàng)業(yè)和融資高潮，各國紛紛加快布局，美國領(lǐng)先優(yōu)勢明顯。75/7/2024全球科技企業(yè)谷歌作為科技界巨頭，從技術(shù)層和應(yīng)用層全面布局人工智能。戰(zhàn)略上不斷積累AI底層技術(shù)，研發(fā)更高級(jí)深度學(xué)習(xí)算法，增強(qiáng)圖形識(shí)別和語音識(shí)別能力，人工智能技術(shù)的應(yīng)用延伸到智能家居、無人駕駛以及醫(yī)療藥品研究等多個(gè)領(lǐng)域。IBM從2014年開始著重關(guān)注人工智能領(lǐng)域，在AI領(lǐng)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(rèn)知時(shí)代，可提供醫(yī)療、水資源管理、保險(xiǎn)欺詐識(shí)別、環(huán)境保護(hù)、金融等行業(yè)解決方案，以及將Waston應(yīng)用于數(shù)字顧問、虛擬助理、云計(jì)算、科學(xué)研究等多個(gè)領(lǐng)域。微軟一直非常重視AI技術(shù)的研發(fā)，其語音識(shí)別、自然語言和計(jì)算機(jī)視覺等技術(shù)處于業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平未來，微軟AI領(lǐng)域?qū)⒅攸c(diǎn)關(guān)注四大領(lǐng)域，即代理——利用Cortana語音助手等代理改變?nèi)藱C(jī)交互方式；應(yīng)用——將人工智能注入到所有的產(chǎn)品中，比如photoapp、Skype、Office365等；服務(wù)——將微軟AI技術(shù)開放給開發(fā)者；基礎(chǔ)設(shè)施——利用Azure開發(fā)全球最強(qiáng)大的AI超級(jí)計(jì)算機(jī)。Facebook的AI布局主要圍繞其用戶社交關(guān)系和社交信息展開，集中在圖像識(shí)別、語音識(shí)別、自然語言處理等技術(shù)領(lǐng)域。蘋果加緊了人工智能領(lǐng)域的布局，致力于打造蘋果生態(tài)系統(tǒng)，提升用戶體驗(yàn)。85/7/2024中國企業(yè)百度在AI的戰(zhàn)略布局方面主要包括三大實(shí)驗(yàn)室：硅谷人工智能實(shí)驗(yàn)室、深度學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)室和大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室，主要研究領(lǐng)域?yàn)閳D像識(shí)別、語音識(shí)別、自然語言處理、機(jī)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(xué)習(xí)平臺(tái)、AI超級(jí)計(jì)算機(jī)以及大數(shù)據(jù)三大核心技術(shù)。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(tái)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(bào)告，其問題解決率已達(dá)到80%。在金融領(lǐng)域，螞蟻金服將人工智能技術(shù)運(yùn)用于螞蟻微貸、保險(xiǎn)、征信、風(fēng)險(xiǎn)控制、客戶服務(wù)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(xué)字符識(shí)別技術(shù)獲得文檔分析和識(shí)別國際會(huì)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(shí)別技術(shù)。騰訊2016年4月也成立了AI實(shí)驗(yàn)室，提出了基于業(yè)務(wù)整合的四個(gè)研究領(lǐng)域：計(jì)算機(jī)視覺、語音識(shí)別、自然語言處理和機(jī)器學(xué)習(xí)以及四個(gè)研究方向：內(nèi)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(xiàng)AI云服務(wù)，包括人臉檢測、五官定位、人臉對比與驗(yàn)證、人臉檢索、圖片標(biāo)簽、身份證OCR識(shí)別、名片OCR識(shí)別。95/7/2024美國人工智能報(bào)告理論局限戰(zhàn)略一：長期推動(dòng)人工智能硬軟件系統(tǒng)演進(jìn)升級(jí)數(shù)據(jù)分析感知通用人工智能可擴(kuò)展的人工智能機(jī)器人硬件人機(jī)協(xié)同戰(zhàn)略二：探索開發(fā)增強(qiáng)人機(jī)協(xié)作能力的智能系統(tǒng)具備人類意識(shí)的人工智能增強(qiáng)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(gòu)建人工智能兩性研究與發(fā)展的環(huán)境基礎(chǔ)倫理、法律和社會(huì)影響戰(zhàn)略三安全與保障戰(zhàn)略四標(biāo)準(zhǔn)和基準(zhǔn)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)略七105/7/2024全面搭建人工智能戰(zhàn)略實(shí)施框架：（1）推動(dòng)軟硬件系統(tǒng)演進(jìn)

●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(shí)推動(dòng)系統(tǒng)革新，包括可擴(kuò)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(jìn)硬件體系架構(gòu)，同時(shí)，推動(dòng)開發(fā)更強(qiáng)大和更可靠的智能機(jī)器人。（2）開發(fā)人機(jī)協(xié)作智能系統(tǒng)

包括改進(jìn)人工智能算法提升其可用性、開發(fā)可視化的人機(jī)用戶界面以及更為高效的自然語言識(shí)別與處理系統(tǒng)。另一方面，開發(fā)增強(qiáng)人類能力的智能產(chǎn)品。包括使用人工智能算法的計(jì)算機(jī)、可穿戴設(shè)備、植入裝置等硬件設(shè)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(gòu)建良性研發(fā)的環(huán)境基礎(chǔ)

人工智能系統(tǒng)的友好性，推動(dòng)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(yàn)證和可確認(rèn)性，并可實(shí)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(xùn)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(biāo)準(zhǔn)和基準(zhǔn)，了解學(xué)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(xùn)計(jì)劃。美國人工智能報(bào)告115/7/2024發(fā)展方向（長期）人工智能可以劃分為“弱人工智能”、“強(qiáng)人工智能”以及“超人工智能”?！叭跞斯ぶ悄堋敝粚Ｗ⒂谕瓿赡硞€(gè)特別設(shè)定的任務(wù)，例如語音識(shí)別、圖像識(shí)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。“強(qiáng)人工智能”系統(tǒng)包括了學(xué)習(xí)、語言、認(rèn)知、推理、創(chuàng)造和計(jì)劃，目標(biāo)是使人工智能在非監(jiān)督學(xué)習(xí)的情況下處理前所未見的細(xì)節(jié)，并同時(shí)與人類開展交互式學(xué)習(xí)。“超人工智能”是指通過模擬人類的智慧，人工智能開始具備自主思維意識(shí)，形成新的智能群體，能夠像人類一樣獨(dú)自地進(jìn)行思維。125/7/2024發(fā)展方向（目前）

（1）深度學(xué)習(xí)現(xiàn)存一個(gè)根本的缺陷，就是缺乏完善的理論支撐，對于其結(jié)果缺乏解釋，包括網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、參數(shù)的設(shè)置和取得的效果。尋找理論上的深入解釋，是深度學(xué)習(xí)發(fā)展必須解決的一個(gè)重要問題。

（2）深度學(xué)習(xí)在訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)中需要大量有標(biāo)記的數(shù)據(jù)去學(xué)習(xí)輸入和輸出的映射關(guān)系，這樣獲得的模型往往無法將其泛化到與訓(xùn)練時(shí)不同條件的數(shù)據(jù)集上。而現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，我們遇到的數(shù)據(jù)集常常會(huì)包含很多新場景，許多數(shù)據(jù)是模型在訓(xùn)練過程中沒出現(xiàn)過的，因此學(xué)習(xí)得到的模型可能無法很好地預(yù)測結(jié)果。將學(xué)習(xí)得到的知識(shí)遷移到新的條件和環(huán)境的能力通常被稱為遷移學(xué)習(xí)，這是今后一個(gè)重要的研究方向。

（3）目前深度學(xué)習(xí)一般需要大數(shù)據(jù)支持，但并不是所有的應(yīng)用都具備大數(shù)據(jù)條件的。結(jié)合傳統(tǒng)知識(shí)表達(dá)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)知識(shí)學(xué)習(xí)，可以解決很多迫切的現(xiàn)實(shí)問題。這也是今后發(fā)展的一個(gè)重要方向。135/7/2024發(fā)展方向（領(lǐng)域）《人工智能戰(zhàn)略》提出了美國人工智能發(fā)展的三大領(lǐng)域的愿景，分別是：（1）促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，包括制造業(yè)、物流、金融、交通、農(nóng)業(yè)、營銷、通信、科技；（2）改善教育機(jī)會(huì)與生活質(zhì)量，包括教育、醫(yī)學(xué)、法律和個(gè)人服務(wù)；（3）增強(qiáng)國家和國土安全，包括安全與執(zhí)法、安全與預(yù)測等領(lǐng)域。145/7/2024規(guī)劃（中國）美麗前景155/7/2024規(guī)劃（中國）總體布局構(gòu)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(chǔ)薄弱、重大產(chǎn)品和系統(tǒng)缺失、人才儲(chǔ)備不足等重點(diǎn)難點(diǎn)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(shù)屬性，也有很強(qiáng)的社會(huì)屬性，需要實(shí)現(xiàn)激勵(lì)發(fā)展與合理規(guī)制的協(xié)調(diào)，最大限度防范風(fēng)險(xiǎn)。堅(jiān)持人工智能研發(fā)攻關(guān)、產(chǎn)品應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)培育“三位一體”推進(jìn)，這是適應(yīng)人工智能發(fā)展特點(diǎn)和趨勢，強(qiáng)化創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈深度融合，確保理論上走在前面、技術(shù)上占領(lǐng)制高點(diǎn)、應(yīng)用上安全可控的客觀要求。強(qiáng)調(diào)全面支撐科技、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展和國家安全，這是突出人工智能作為戰(zhàn)略性技術(shù)，在面向國家戰(zhàn)略需求、塑造引領(lǐng)型發(fā)展、服務(wù)全局中的重要作用。165/7/2024規(guī)劃（中國）科學(xué)技術(shù)發(fā)展人工智能是科技的核心前沿和制高點(diǎn)，具有多學(xué)科綜合、高度復(fù)雜的特征。智能化并不是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化階段的線性延伸和擴(kuò)展，而是一個(gè)嶄新的發(fā)展階段?；ヂ?lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、超級(jí)計(jì)算、傳感網(wǎng)等一大批新一代信息技術(shù)的集中式成熟，以及腦科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)等新理論新技術(shù)的深度融入，共同推動(dòng)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化向智能化加速躍升，并將引發(fā)鏈?zhǔn)酵黄?。系統(tǒng)布局新一代人工智能，不僅有利于實(shí)現(xiàn)我國在人工智能領(lǐng)域的超越和引領(lǐng)型發(fā)展，也將在新的起點(diǎn)上帶動(dòng)其他領(lǐng)域科技創(chuàng)新能力快速提升。社會(huì)建設(shè)人工智能在教育、醫(yī)療、養(yǎng)老、環(huán)保、家居、交通、城市運(yùn)行、司法服務(wù)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，將極大提高公共服務(wù)精準(zhǔn)化水平，全面提升人民生活品質(zhì)。經(jīng)濟(jì)發(fā)展人工智能技術(shù)的快速突破和廣泛應(yīng)用，將重構(gòu)生產(chǎn)、分配、交換、消費(fèi)等經(jīng)濟(jì)活動(dòng)各環(huán)節(jié)，催生新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式，成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)變革的核心驅(qū)動(dòng)力量，對人類生產(chǎn)方式、生活方式乃至思維方式產(chǎn)生前所未有的影響175/7/2024規(guī)劃（中國）確立了“三步走”目標(biāo)到2020年人工智能總體技術(shù)和應(yīng)用與世界先進(jìn)水平同步；到2025年人工智能基礎(chǔ)理論實(shí)現(xiàn)重大突破、技術(shù)與應(yīng)用部分達(dá)到世界領(lǐng)先水平；到2030年人工智能理論、技術(shù)與應(yīng)用總體達(dá)到世界領(lǐng)先水平，成為世界主要人工智能創(chuàng)新中心185/7/2024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(dòng)和高危行業(yè)將加速“機(jī)器換人”。據(jù)21世紀(jì)宏觀研究院預(yù)計(jì)，我國未來10年體力勞動(dòng)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(jī)器換人”的高潮。此外，煤礦、金屬非金屬礦山、危險(xiǎn)化學(xué)品和煙花爆竹等高危行業(yè)勞動(dòng)力短缺，“機(jī)器換人”是大勢所趨。同時(shí)，服務(wù)業(yè)領(lǐng)域也會(huì)有越來越多的崗位被人工智能替代。比如送餐機(jī)器人替代餐飲業(yè)服務(wù)員，這已在某些新潮的餐廳出現(xiàn)；自動(dòng)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(huì)取代客服人員……此外，迅速發(fā)展的人工智能技術(shù)，已能夠從事越來越多的腦力勞動(dòng)。如新華社已正式推出機(jī)器人寫稿項(xiàng)目，新加入的機(jī)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(chǎn)流水線和危險(xiǎn)的工作環(huán)境，大量需要機(jī)器人作業(yè)，而具有創(chuàng)新、管理、戰(zhàn)略思考以及帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)、需要情感交流的工作，機(jī)器都無法取代。人從流水線上下來，必須主動(dòng)學(xué)習(xí)更