在經歷了蠻荒的PC互聯(lián)網時代，混戰(zhàn)的移動互聯(lián)網時代，到現(xiàn)今最火的人工智能時代。大數(shù)據(jù)、云計算、機器學習的技術應用，已經使得IT從業(yè)者的門檻越來越高。套用一句樊登讀書會的宣傳口號“keep learning”，保持對新鮮技術的好奇心，保持對技術應用的責任心，持續(xù)關注、學習是每個IT從業(yè)者的必備技能。
一、什么是人工智能？
人工智能（Artificial Intelligence），英文縮寫為AI。
它是一個融合計算機科學、統(tǒng)計學、腦神經學和社會科學的前沿綜合學科。
它使得計算機像人一樣擁有智能能力，可以代替人類實現(xiàn)識別、認知，分析和決策等多種功能。
比如當你說一句話時，機器能夠識別成文字，并理解你話的意思，進行分析和對話等。
二、人工智能發(fā)展簡史
1956年，幾個計算機科學家相聚在達特茅斯會議（Dartmouth Conferences），提出了“人工智能”的概念。其后，人工智能就一直縈繞于人們的腦海之中，并在科研實驗室中慢慢孵化。
之后的幾十年，人工智能一直在兩極反轉，或被稱作人類文明耀眼未來的預言；或者被當成技術瘋子的狂想扔到垃圾堆里。坦白說，直到2012年之前，這兩種聲音還在同時存在。
上世紀90年代，國際象棋冠軍卡斯帕羅夫與'深藍' 計算機決戰(zhàn)，'深藍'獲勝，這是人工智能發(fā)展的一個重要里程碑。而 2016 年，Google 的 AlphaGo 贏了韓國棋手李世石，再度引發(fā) AI 熱潮。
過去幾年，尤其是2015年以來，人工智能開始大爆發(fā)。很大一部分是由于GPU的廣泛應用，使得并行計算變得更快、更便宜、更有效。
當然，無限拓展的存儲能力和驟然爆發(fā)的數(shù)據(jù)洪流（大數(shù)據(jù)）的組合拳，也使得圖像數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)、交易數(shù)據(jù)、映射數(shù)據(jù)全面海量爆發(fā)。
三、人工智能發(fā)展條件
1、硬件發(fā)展：AI 不斷爆發(fā)熱潮，是與基礎設施的進步和科技的更新分不開的，從 70 年代 personal 計算機的興起到 2010 年 GPU、異構計算等硬件設施的發(fā)展，都為人工智能復興奠定了基礎。
2、數(shù)據(jù)發(fā)展：互聯(lián)網及移動互聯(lián)網的發(fā)展也帶來了一系列數(shù)據(jù)能力，使人工智能能力得以提高。
3、運算發(fā)展：計算機的運算能力從傳統(tǒng)的以 CPU 為主導到以 GPU 為主導，這對 AI 有很大變革。
4、算法發(fā)展：算法技術的更新助力于人工智能的興起，最早期的算法一般是傳統(tǒng)的統(tǒng)計算法，如 80 年代的神經網絡，90 年代的淺層，2000 年左右的 SBM、Boosting、convex 的 methods 等等。隨著數(shù)據(jù)量增大，計算能力變強，深度學習的影響也越來越大。尤其是2011 年之后，深度學習的興起，帶動了現(xiàn)今人工智能發(fā)展的高潮。
四、機器學習：一種實現(xiàn)人工智能的方法
機器學習(Machine Learning, ML)是一門多領域交叉學科，涉及概率論、統(tǒng)計學、逼近論、凸分析、算法復雜度理論等多門學科。
機器學習是人工智能的核心，是使計算機具有智能的根本途徑，其應用遍及人工智能的各個領域，它主要使用歸納、綜合而不是演繹。
機器學習最基本的做法，是使用算法來解析數(shù)據(jù)、從中學習，然后對真實世界中的事件做出決策和預測。
與傳統(tǒng)的為解決特定任務、硬編碼的軟件程序不同，機器學習是用大量的數(shù)據(jù)來“訓練”，通過各種算法從數(shù)據(jù)中學習如何完成任務。
機器學習最成功的應用領域是計算機視覺，雖然也還是需要大量的手工編碼來完成工作。人們需要手工編寫分類器、邊緣檢測濾波器，以便讓程序能識別物體從哪里開始，到哪里結束；寫形狀檢測程序來判斷檢測對象是不是有八條邊；寫分類器來識別字母“STOP”。使用以上這些手工編寫的分類器，人們總算可以開發(fā)算法來感知圖像，判斷圖像是不是一個停止標志牌。
【機器學習有三類】：
第一類是無監(jiān)督學習，指的是從信息出發(fā)自動尋找規(guī)律，并將其分成各種類別，有時也稱'聚類問題'。
第二類是監(jiān)督學習，監(jiān)督學習指的是給歷史一個標簽，運用模型預測結果。如有一個水果，我們根據(jù)水果的形狀和顏色去判斷到底是香蕉還是蘋果，這就是一個監(jiān)督學習的例子。
最后一類為強化學習，是指可以用來支持人們去做決策和規(guī)劃的一個學習方式，它是對人的一些動作、行為產生獎勵的回饋機制，通過這個回饋機制促進學習，這與人類的學習相似，所以強化學習是目前研究的重要方向之一。
五、深度學習：一種實現(xiàn)機器學習的技術
值得一提的是機器學習同深度學習之間還是有所區(qū)別的，機器學習是指計算機的算法能夠像人一樣，從數(shù)據(jù)中找到信息，從而學習一些規(guī)律。雖然深度學習是機器學習的一種，但深度學習是利用深度的神經網絡，將模型處理得更為復雜，從而使模型對數(shù)據(jù)的理解更加深入。
深度學習是機器學習中一種基于對數(shù)據(jù)進行表征學習的方法。深度學習是機器學習研究中的一個新的領域，其動機在于建立、模擬人腦進行分析學習的神經網絡，它模仿人腦的機制來解釋數(shù)據(jù)，例如圖像，聲音和文本。
同機器學習方法一樣，深度機器學習方法也有監(jiān)督學習與無監(jiān)督學習之分．不同的學習框架下建立的學習模型很是不同．例如，卷積神經網絡（Convolutional neural networks，簡稱CNNs）就是一種深度的監(jiān)督學習下的機器學習模型，而深度置信網（Deep Belief Nets，簡稱DBNs）就是一種無監(jiān)督學習下的機器學習模型。
如上圖，人工智能是最早出現(xiàn)的，也是最大、最外側的同心圓；其次是機器學習，稍晚一點；最內側，是深度學習，當今人工智能大爆炸的核心驅動。
六、人工神經網絡：一種機器學習的算法
人工神經網絡（Artificial Neural Networks）是早期機器學習中的一個重要的算法，歷經數(shù)十年風風雨雨。神經網絡的原理是受我們大腦的生理結構——互相交叉相連的神經元啟發(fā)。但與大腦中一個神經元可以連接一定距離內的任意神經元不同，人工神經網絡具有離散的層、連接和數(shù)據(jù)傳播的方向。
例如，我們可以把一幅圖像切分成圖像塊，輸入到神經網絡的第一層。在第一層的每一個神經元都把數(shù)據(jù)傳遞到第二層。第二層的神經元也是完成類似的工作，把數(shù)據(jù)傳遞到第三層，以此類推，直到最后一層，然后生成結果。
每一個神經元都為它的輸入分配權重，這個權重的正確與否與其執(zhí)行的任務直接相關。最終的輸出由這些權重加總來決定。
我們以“停止（Stop）標志牌”為例，將一個停止標志牌圖像的所有元素都打碎，然后用神經元進行“檢查”：八邊形的外形、消防車般的紅顏色、鮮明突出的字母、交通標志的典型尺寸和靜止不動運動特性等等。神經網絡的任務就是給出結論，它到底是不是一個停止標志牌。神經網絡會根據(jù)所有權重，給出一個經過深思熟慮的猜測——“概率向量”。
回過頭來看這個停止標志識別的例子。神經網絡是調制、訓練出來的，時不時還是很容易出錯的。它最需要的，就是訓練。需要成百上千甚至幾百萬張圖像來訓練，直到神經元的輸入的權值都被調制得十分精確，無論是否有霧，晴天還是雨天，每次都能得到正確的結果。
只有這個時候，我們才可以說神經網絡成功地自學習到一個停止標志的樣子；或者在Facebook的應用里，神經網絡自學習了你媽媽的臉；又或者是2012年吳恩達（Andrew Ng）教授在Google實現(xiàn)了神經網絡學習到貓的樣子等等。
吳教授的突破在于，把這些神經網絡從基礎上顯著地增大了。層數(shù)非常多，神經元也非常多，然后給系統(tǒng)輸入海量的數(shù)據(jù)，來訓練網絡。在吳教授這里，數(shù)據(jù)是一千萬YouTube視頻中的圖像。吳教授為深度學習（deep learning）加入了“深度”（deep）。這里的“深度”就是說神經網絡中眾多的層。
現(xiàn)在，經過深度學習訓練的圖像識別，在一些場景中甚至可以比人做得更好：從識別貓，到辨別血液中癌癥的早期成分，到識別核磁共振成像中的腫瘤。Google的AlphaGo先是學會了如何下圍棋，然后與它自己下棋訓練。它訓練自己神經網絡的方法，就是不斷地與自己下棋，反復地下，永不停歇。
七、人工智能的研究領域和分支
人工智能研究的領域主要有五層：
1、最底層是基礎設施建設，包含數(shù)據(jù)和計算能力兩部分，數(shù)據(jù)越大，人工智能的能力越強。
2、往上一層為算法，如卷積神經網絡、LSTM 序列學習、Q-Learning、深度學習等算法，都是機器學習的算法。
3、第三層為重要的技術方向和問題，如計算機視覺，語音工程，自然語言處理等。還有另外的一些類似決策系統(tǒng)，像 reinforcement learning（編輯注：增強學習），或像一些大數(shù)據(jù)分析的統(tǒng)計系統(tǒng)，這些都能在機器學習算法上產生。
4、第四層為具體的技術，如圖像識別、語音識別、機器翻譯等等。
5、最頂端為行業(yè)的解決方案，如人工智能在金融、醫(yī)療、互聯(lián)網、交通和游戲等上的應用，這是我們所關心它能帶來的價值。
八、人工智能的應用場景
1、計算機視覺
2000年左右，人們開始用機器學習，用人工特征來做比較好的計算機視覺系統(tǒng)。如車牌識別、安防、人臉等技術。而深度學習則逐漸運用機器代替人工來學習特征，擴大了其應用場景，如無人車、電商等領域。
2、語音技術
2010 年后，深度學習的廣泛應用使語音識別的準確率大幅提升，像 Siri、Voice Search 和 Echo 等，可以實現(xiàn)不同語言間的交流，從語音中說一段話，隨之將其翻譯為另一種文字；再如智能助手，你可以對手機說一段話，它能幫助你完成一些任務。與圖像相比，自然語言更難、更復雜，不僅需要認知，還需要理解。
3、自然語言處理
目前一個比較重大的突破是機器翻譯，這大大提高了原來的機器翻譯水平，舉個例子，Google 的 Translation 系統(tǒng)，是人工智能的一個標桿性的事件。2010 年左右， IBM 的'Watson'系統(tǒng)在一檔綜藝節(jié)目上，和人類冠軍進行自然語言的問答并獲勝，代表了計算機能力的顯著提高。
4、決策系統(tǒng)
決策系統(tǒng)的發(fā)展是隨著棋類問題的解決而不斷提升，從 80 年代西洋跳棋開始，到 90 年代的國際象棋對弈，機器的勝利都標志了科技的進步，決策系統(tǒng)可以在自動化、量化投資等系統(tǒng)上廣泛應用。
5、大數(shù)據(jù)應用
可以通過你之前看到的文章，理解你所喜歡的內容而進行更精準的推薦；分析各個股票的行情，進行量化交易；分析所有的像客戶的一些喜好而進行精準的營銷等。機器通過一系列的數(shù)據(jù)進行判別，找出最適合的一些策略而反饋給我們。
九、人工智能的未來之路
1、在計算機視覺上，未來的人工智能應更加注重效果的優(yōu)化，加強計算機視覺在不同場景、問題上的應用。
2、在語音場景下，當前的語音識別雖然在特定的場景(安靜的環(huán)境）下，已經能夠得到和人類相似的水平。但在噪音情景下仍有挑戰(zhàn)，如原場識別、口語、方言等長尾內容。未來需增強計算能力、提高數(shù)據(jù)量和提升算法等來解決這個問題。
3、在自然語言處理中，機器的優(yōu)勢在于擁有更多的記憶能力，但卻欠缺語意理解能力，包括對口語不規(guī)范的用語識別和認知等。人說話時，是與物理事件學相聯(lián)系的，比如一個人說電腦，人知道這個電腦意味著什么，或者它是能夠干些什么，而在自然語言里，它僅僅將'電腦'作為一個孤立的詞，不會去產生類似的聯(lián)想，自然語言的聯(lián)想只是通過在文本上和其他所共現(xiàn)的一些詞的聯(lián)想， 并不是物理事件里的聯(lián)想。所以如果要真的解決自然語言的問題，將來需要去建立從文本到物理事件的一個映射，但目前仍沒有很好的解決方法。因此，這是未來著重考慮的一個研究方向。
4、當下的決策規(guī)劃系統(tǒng)存在兩個問題，第一是不通用，即學習知識的不可遷移性，如用一個方法學了下圍棋，不能直接將該方法轉移到下象棋中，第二是大量模擬數(shù)據(jù)。所以它有兩個目標，一個是算法的提升，如何解決數(shù)據(jù)稀少或怎么自動能夠產生模擬數(shù)據(jù)的問題，另一個是自適應能力，當數(shù)據(jù)產生變化的時候，它能夠去適應變化，而不是能力有所下降。所有一系列這些問題，都是下一個五或十年我們希望很快解決的。
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