通信导论(第2版)
上QQ阅读APP看书,第一时间看更新

1.5.2 人工智能技术的兴起

20世纪40年代,诞生了人工智能的概念。在那个时期的一些科幻小说、科幻电影里,经常有关于人工智能的描述,如超级机器人、超级计算机、光脑等。

1943年,Warren McCulloch和Walter Pitts两位科学家提出了“神经网络”的概念,正式开启了人工智能(AI)的大门。虽然在当时仅是一个数学理论,但是让人们了解到计算机可以如人类大脑一样进行“深度学习”,让人造神经元网络实现逻辑功能。

1950年,一位名叫马文·明斯基的大四学生与他的同学邓恩·埃德蒙一起,建造了世界上第一台神经网络计算机。这也被看作是人工智能的一个起点。同年,被称为“计算机之父”的阿兰·图灵提出了一个举世瞩目的想法——图灵测试。按照图灵的设想:如果一台机器能够与人类开展对话而不能被辨别出机器身份,那么这台机器就具有智能。这一年,图灵还大胆预言了真正具备智能机器的可行性。

1955年8月31日,John McCarthy、Marvin Minsky、Nathaniel Rochester和Claude Shannon四位科学家联名提交了一份《人工智能研究》的提案,首次提出了人工智能的概念,其中的John McCarthy被后人尊称为“人工智能之父”。

1956年,在达特茅斯学院举办的一次会议上,计算机专家约翰·麦卡锡提出了“人工智能”一词。后来,这被人们看作是人工智能正式诞生的标志。会后不久,麦卡锡从达特茅斯搬到了MIT,与明斯基共同创建了世界上第一座人工智能实验室,MIT AI LAB实验室。

20世纪60年代,麻省理工学院的一名研究人员发明了一个名为ELIZA的计算机心理治疗师,可以帮助用户和机器对话,缓解压力和抑郁,这是语音助手最早的雏形。语音助手可以识别用户的语言,并进行简单的系统操作,

某种程度上来说,语音助手赋予了人工智能“说话”和“交流”的能力。

20世纪50年代至70年代是人工智能的“推理时代”。这一时期,计算机被广泛应用于数学和自然语言领域,用来解决代数、几何和英语问题。一般认为只要机器被赋予逻辑推理能力就可以实现人工智能。有很多学者认为:“二十年内,机器将能完成人能做到的一切”。不过此后人们发现,只是具备了逻辑推理能力,机器还远远达不到智能化的水平。

1986年,出现了人工智能数学模型方面的重大发明,其中包括著名的多层神经网络和BP反向传播算法等。

1987年,美国召开第一次神经网络国际会议,宣告了这一新学科的诞生。

1989年,出现了能与人类下象棋的高度智能机器。此外,其他成果包括能自动识别信封上邮政编码的机器,就是通过人工智能网络来实现的,精度可达99%以上,已经超过普通人的水平。

20世纪80年代,卡耐基·梅隆大学为DEC公司制造出了专家系统,这个专家系统可帮助DEC公司每年节约4000万美元左右的费用,特别是在决策方面能提供有价值的内容。受此鼓励,很多国家包括日本、美国都再次投入巨资开发所谓第5代计算机,当时叫作人工智能计算机。

20世纪70年代至90年代是人工智能的“知识工程时代”。这一时期,人们认为要让机器变得有智能,就应该设法让机器学习知识,于是专家系统得到了大量的开发。后来人们发现,把知识总结出来再灌输给计算机相当困难。如想要开发一个疾病诊断的人工智能系统,首先要找许多有经验的医生总结出疾病的规律和知识,随后让机器进行学习,但是在知识总结的阶段已经花费了大量的人工成本,机器只不过是一台执行知识库的自动化工具而已,无法达到真正意义上的智能水平进而取代人力工作。

1993年,作家兼计算机科学家Vernor Vinge发表了一篇文章,首次提到了人工智能的“奇点理论”。他认为未来某一天人工智能会超越人类,并且终结人类社会,主宰人类世界,被其称为“即将到来的技术奇点”。Vernor Vinge是最早的人工智能威胁论提出者,后来者还有霍金和特斯拉CEO马斯克。

1997年,IBM的超级计算机“深蓝”战胜了当时的国际象棋冠军Garry Kasparov,引起了世界的轰动。虽然它还不能证明人工智能可以像人一样思考,但它证明了人工智能在推算及信息处理上要比人类更快。这是AI发展史上人工智能首次战胜人类。

2000年至今是人工智能的“数据挖掘时代”。随着各种机器学习算法的提出和应用,特别是深度学习技术的发展,人们希望机器能够通过大量数据分析,从而自动学习出知识并实现智能化水平。这一时期,随着计算机硬件水平的提升,大数据分析技术的发展,机器采集、存储、处理数据的水平有了大幅提高。特别是深度学习技术对知识的理解比之前浅层学习有了很大的进步。

2012年6月,谷歌研究人员Jeff Dean和吴恩达从YouTube视频中提取了1000万个未标记的图像,训练一个由16000个电脑处理器组成的庞大神经网络。在没有给出任何识别信息的情况下,人工智能通过深度学习算法准确地从中识别出了猫科动物的照片。这是人工智能深度学习的首次案例,它意味着人工智能开始有了一定程度的“思考”能力。

2013年,邢波研究小组在训练巨大模型的时候,需要把模型分解到不同机器上,每个机器完成一个子任务,子任务间必须有效通信,才能保证整体任务不失败。最后结果不仅可以保障大型模型程序在很细颗粒度下的正确性,有时候还能实现令人吃惊的加速收敛曲线效果,这是传统的完全同步运行程序无法达到的结果。同年,卡耐基·梅隆大学对这个分布式机器学习系统做了开源发布,并命名为Petuum。到2015年7月,一共发布了5个版本。现在只用5台Petuum机器就可在37小时内处理完了1亿个网络节点,而1000台Hadoop机群预期可能要跑400个小时。

2016年3月,谷歌的AlphaGo机器人以4∶1战胜围棋世界冠军李世石,此次人机大战,引起了全球前所未有的关注,开启了人工智能的新纪元。

2017年6月,全球人工智能企业总数达到2542家,其中美国拥有1078家,占据42.4%;中国其次,拥有592家,占据23.3%。

2018年3月,在平昌冬奥会火炬传递仪式上,全身有41个关节,每分钟能走65步的机器人HUBO,利用机械臂上的工具切割墙壁并接过火炬,此举也开创了奥运史上首次使用机器人传递圣火的新纪录。开幕式上,由1218架英特尔Shooting Star无人机展示的无人机灯光秀,让全世界观众感受到了科技的魅力,此举不但创造了奥运会历史上首次无人机灯光秀,同时也创造了“同时放飞数量最多无人机”的吉尼斯世界纪录。值得一提的是,这1218架无人机只需一名“飞手”进行控制。由平昌冬奥会的应用程序Genie Talk与韩国机器人公司Future robot共同打造的翻译机器人,利用人工智能技术,可自动对语音和图像进行识别和翻译,为那些沟通存在一定障碍的外国运动员、游客等提供高质量的翻译服务。