出品 | 新浪科技《科學大家》

撰文 | 鄧誌東  清華大學 計算機係 教授 博士生導師、中國自動化學會智能自動化專業委員會主任

、中國人工智能產業創新聯盟專家委主任委員。

“人工智能”這個被一時間帶火的“熱詞”，已成為當下最火熱的產業之一，從蘋果Siri到穀歌的AlphaGo等，AI的大規模運用，將給當下的社會生產力帶來爆炸式的增長，我們曾經憧憬的未來世界，都在人工智能的撬動下，已悄然掀開了序幕。

人工智能的核心：深度卷積神經網絡&深度強化學習

什shen麼me叫jiao人ren工gong智zhi能neng？迄qi今jin有you許xu多duo定ding義yi。智zhi能neng這zhe個ge詞ci已yi經jing變bian得de很hen大da眾zhong化hua隨sui處chu可ke見jian，那na什shen麼me是shi真zhen正zheng的de人ren工gong智zhi能neng？這zhe個ge問wen題ti比bi較jiao大da，但dan還hai是shi可ke以yi說shuo清qing楚chu。

人工智能也就是人造的智能。意識不是人造的，其中的自我意識可感知整體的自我，並與自我之外的環境清晰分隔
，是“生命存在”的主要體感。意識的物質基礎仍然是生物神經元及其脈衝編碼
，是遍曆整合大腦中各功能模塊
、皮層各通道之巨量神經回路集體投射的結果。

換句話說，現在複興的人工智能更多僅限於最底層的
，比如說視覺、聽覺的目標分割（定位）與識別部分，而且還完全有別於生物智能
，是一種“大數據智能”。超人類水平的AlphaGo屬於博弈類決策
，但也隻是模擬了人與動物的強化學習方法
，並且依舊是建基於大數據深度學習之上的。其他更高級的“認知智能”和“創造性智能”，人類大腦是怎麼做到的，有什麼原理？我們現在還知之甚少，就更別提模仿了。

如果說人工智能接近於人類水平——dadaohuochaoguojiugengbuyongshuole
，nawomenjiukeyishuotashizhenzhengjuyouzhinengde。bajiandandeluojipanduanchengzhiweizhinengxianranshibukexuede。bijingjiejinyurenleishuipingderengongzhinengjishugengjuyingyongyushangyejiazhi。danzaixianjieduandesuoyousuanfazhong，zhiyoudashujuqudongdeshendujuanjishenjingwangluo，haiyoushenduqianghuaxuexi，jiumouge“點”的de特te定ding應ying用yong場chang景jing來lai說shuo，確que確que實shi實shi達da到dao了le人ren類lei水shui平ping，甚shen至zhi超chao過guo了le人ren類lei水shui平ping。這zhe兩liang部bu分fen目mu前qian是shi人ren工gong智zhi能neng的de核he心xin，可ke以yi做zuo產chan品pin開kai發fa和he產chan業ye發fa展zhan，但dan同tong樣yang這zhe兩liang部bu分fen本ben身shen也ye有you許xu多duo缺que陷xian。

深度卷積神經網絡現在湧現出許多極其成功的例子，包括人臉識別等；基於深度強化學習的 AlphaGo 也打敗了人類最強圍棋冠軍；Facebook發fa布bu的de神shen經jing機ji器qi翻fan譯yi係xi統tong僅jin用yong了le純chun粹cui的de深shen度du卷juan積ji神shen經jing網wang絡luo，不bu僅jin翻fan譯yi準zhun確que度du進jin一yi步bu提ti高gao
，而er且qie翻fan譯yi的de速su度du還hai大da幅fu度du提ti高gao了le九jiu倍bei。第di三san次ci人ren工gong智zhi能neng的de複fu興xing不bu是shi虛xu幻huan、bushipaomo，ershishishizaizaidejinbu
，zhishaoyoushendujuanjishenjingwangluoheshenduqianghuaxuexizhelianggegemingxingdejinzhan
，jinguansuanfarengbuwanmei。qitadeqianyanjishumuqianhaizaitansuozhizhong。

人工智能那些未來發展之路

展(zhan)望(wang)前(qian)沿(yan)技(ji)術(shu)探(tan)索(suo)
，未(wei)來(lai)三(san)到(dao)五(wu)年(nian)最(zui)有(you)可(ke)能(neng)出(chu)現(xian)突(tu)破(po)的(de)就(jiu)是(shi)半(ban)監(jian)督(du)的(de)學(xue)習(xi)方(fang)法(fa)。現(xian)在(zai)深(shen)度(du)卷(juan)積(ji)神(shen)經(jing)網(wang)絡(luo)很(hen)好(hao)
，但(dan)是(shi)它(ta)有(you)缺(que)點(dian)
，即(ji)依(yi)賴(lai)於(yu)帶(dai)標(biao)簽(qian)的(de)完(wan)備(bei)大(da)數(shu)據(ju)
，沒(mei)有(you)大(da)數(shu)據(ju)喂(wei)食(shi)就(jiu)不(bu)可(ke)能(neng)達(da)到(dao)人(ren)類(lei)水(shui)平(ping)
，但(dan)是(shi)要(yao)獲(huo)得(de)完(wan)備(bei)的(de)大(da)數(shu)據(ju)，需(xu)要(yao)付(fu)出(chu)的(de)資(zi)源(yuan)代(dai)價(jia)太(tai)大(da)，很(hen)多(duo)應(ying)用(yong)場(chang)景(jing)甚(shen)至(zhi)得(de)不(bu)到(dao)，比(bi)如(ru)把(ba)全(quan)世(shi)界(jie)的(de)火(huo)車(che)照(zhao)片(pian)都(dou)搜(sou)集(ji)起(qi)來(lai)
，這(zhe)是(shi)不(bu)可(ke)能(neng)的(de)事(shi)。我(wo)們(men)希(xi)望(wang)能(neng)夠(gou)做(zuo)一(yi)些(xie)小(xiao)數(shu)據(ju)、小樣本的半監督學習
，訓練數據不大
，但是還能夠達到人類水平。

我們做過很多實驗
，人為地去掉一半甚至去掉1/4的(de)標(biao)簽(qian)數(shu)據(ju)去(qu)訓(xun)練(lian)深(shen)度(du)卷(juan)積(ji)神(shen)經(jing)網(wang)絡(luo)
，希(xi)望(wang)網(wang)絡(luo)能(neng)夠(gou)具(ju)有(you)舉(ju)一(yi)反(fan)三(san)的(de)能(neng)力(li)，通(tong)過(guo)小(xiao)樣(yang)本(ben)或(huo)小(xiao)數(shu)據(ju)的(de)學(xue)習(xi)同(tong)樣(yang)能(neng)夠(gou)達(da)到(dao)人(ren)類(lei)水(shui)平(ping)。這(zhe)方(fang)麵(mian)的(de)研(yan)究(jiu)不(bu)管(guan)是(shi)利(li)用(yong)生(sheng)成(cheng)式(shi)對(dui)抗(kang)網(wang)絡(luo)
，還(hai)是(shi)與(yu)傳(chuan)統(tong)統(tong)計(ji)機(ji)器(qi)學(xue)習(xi)方(fang)法(fa)相(xiang)結(jie)合(he)
，或(huo)者(zhe)是(shi)與(yu)認(ren)知(zhi)計(ji)算(suan)方(fang)法(fa)的(de)結(jie)合(he)
，證(zheng)明(ming)難(nan)度(du)都(dou)挺(ting)大(da)。比(bi)如(ru)我(wo)們(men)看(kan)到(dao)了(le)土(tu)狗(gou)的(de)照(zhao)片(pian)，從(cong)來(lai)沒(mei)見(jian)過(guo)藏(zang)獒(ao)
、chongwugou

，dantongguojuyifansanjiunenggoushibiechulai。zhekaoshenme？kaotuili。renleibuwanquanshijiyutezhengtiqu，haikaozhishituilihuodegengqiangdefanhuanengli。erxianzaideshendujuanjishenjingwangluoshikaoduojiduocengdetezhengtiqu，ruguotezhengtiqubuhao，shibiejieguojiubuhao，jiudabudaorenleishuiping。zongzhi，tezhengtiquyaohaojiubixuyaoyouwanbeidedashuju。danbuguanzenyang

，xiangxinjuyou“特征提取+知識推理”的de半ban監jian督du或huo者zhe無wu監jian督du的de深shen度du卷juan積ji神shen經jing網wang絡luo三san到dao五wu年nian會hui有you突tu破po，而er且qie還hai是shi基ji於yu端duan到dao端duan學xue習xi的de，其qi中zhong也ye會hui融rong入ru先xian驗yan知zhi識shi或huo模mo型xing。相xiang對dui而er言yan，通tong用yong人ren工gong智zhi能neng的de突tu破po可ke能neng需xu要yao的de時shi間jian更geng長chang，三san到dao五wu年nian能neng不bu能neng突tu破po還hai是shi未wei知zhi，但dan是shi意yi義yi非fei常chang重zhong大da。

在半監督、無監督深度學習方法突破之後，很多行業應用包括人工智能場景研發都會快速推進。實際應用時我們一般都通過數據迭代、算法迭代向前推進。從這個角度來說
，AlphaGo中體現的深度強化學習代表著更大的希望。因為它也是基於深度卷積神經網絡的，包括以前用的13層網絡

，現在用的40層卷積神經網
，替代了以前的淺層全連接網絡
，帶來的性能提升是很顯著的。

為什麼深度強化學習更有意義
？首先它有決策能力，決策屬於認知
，這已經不僅僅是感知智能了。其次AlphaGo依賴的僅僅是小數據的監督學習。3000萬的6-9duanrenleizhiyeqishoudeqiju
，duirenleilaishuoyijingshidashujule
，danduiweiqibenshendesousuokongjianlaijiangzeshiyigexiaoshuju。buguankejiehaishinieweiping，douwufajizhu3000萬個棋局，但19x19的棋盤格上，因每個交叉點存在黑子
、白子或無子三種情況，其組合數或搜索空間之巨大

，超過了全宇宙的粒子數。對具有如此複雜度的棋局變化
，人類的3000萬個已知棋局真的就是一個小數據，AlphaGo首先通過深度監督學習，學習人類的3000萬個棋局作為基礎，相當於站在巨人的肩膀上，然後再利用深度強化學習，通過自我對弈、左右互搏搜索更大的棋局空間
，是人類3000萬棋局之外的棋局空間，這就使AlphaGo 2.0下出了很多我們從未見過的棋譜或者棋局。

總(zong)的(de)來(lai)說(shuo)，深(shen)度(du)強(qiang)化(hua)學(xue)習(xi)有(you)兩(liang)大(da)好(hao)處(chu)，它(ta)尋(xun)找(zhao)最(zui)優(you)策(ce)略(lve)函(han)數(shu)，給(gei)出(chu)的(de)是(shi)決(jue)策(ce)，跟(gen)認(ren)知(zhi)聯(lian)係(xi)起(qi)來(lai)。第(di)二(er)，它(ta)不(bu)依(yi)賴(lai)於(yu)大(da)數(shu)據(ju)。這(zhe)就(jiu)是(shi)前(qian)麵(mian)說(shuo)的(de)小(xiao)數(shu)據(ju)半(ban)監(jian)督(du)學(xue)習(xi)方(fang)法(fa)。因(yin)為(wei)在(zai)認(ren)知(zhi)層(ceng)麵(mian)上(shang)進(jin)行(xing)探(tan)索(suo)

，而(er)且(qie)不(bu)完(wan)全(quan)依(yi)賴(lai)於(yu)大(da)數(shu)據(ju)

，因(yin)此(ci)意(yi)義(yi)重(zhong)大(da)，魅(mei)力(li)無(wu)窮(qiong)。相(xiang)信(xin)深(shen)度(du)強(qiang)化(hua)學(xue)習(xi)非(fei)常(chang)有(you)潛(qian)力(li)繼(ji)續(xu)向(xiang)前(qian)發(fa)展(zhan)，將(jiang)大(da)大(da)擴(kuo)展(zhan)其(qi)垂(chui)直(zhi)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)。但(dan)是(shi)它(ta)本(ben)身(shen)並(bing)不(bu)是(shi)一(yi)個(ge)通(tong)用(yong)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)。AlphaGo隻能下圍棋不能同時下中國象棋
、國際象棋，因此還隻是專注於一個“點”上麵的
，仍屬於弱人工智能。

實shi現xian通tong用yong人ren工gong智zhi能neng
，把ba垂chui直zhi細xi分fen領ling域yu變bian寬kuan或huo者zhe實shi現xian多duo任ren務wu而er不bu是shi單dan任ren務wu學xue習xi，對dui深shen度du神shen經jing網wang絡luo而er言yan
，沿yan什shen麼me樣yang的de技ji術shu途tu徑jing往wang前qian走zou現xian在zai還hai未wei知zhi，但dan是shi肯ken定ding要yao與yu基ji於yu學xue習xi的de符fu號hao主zhu義yi結jie合he起qi來lai。通tong用yong人ren工gong智zhi能neng現xian在zai沒mei有you找zhao到dao很hen好hao的de線xian索suo往wang前qian走zou
，原yuan因yin一yi是shi因yin為wei神shen經jing網wang絡luo本ben身shen是shi黑hei箱xiang式shi的de，內nei部bu表biao達da不bu可ke解jie析xi
，二er是shi因yin為wei傳chuan統tong的de卷juan積ji神shen經jing網wang絡luo本ben身shen不bu能neng完wan成cheng多duo任ren務wu學xue習xi。可ke以yi考kao慮lv跟gen知zhi識shi圖tu譜pu、知(zhi)識(shi)推(tui)理(li)等(deng)符(fu)號(hao)主(zhu)義(yi)的(de)方(fang)法(fa)結(jie)合(he)，但(dan)必(bi)須(xu)是(shi)在(zai)新(xin)的(de)起(qi)點(dian)上(shang)，即(ji)在(zai)已(yi)有(you)大(da)數(shu)據(ju)感(gan)知(zhi)智(zhi)能(neng)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)，利(li)用(yong)更(geng)高(gao)粒(li)度(du)的(de)自(zi)主(zhu)學(xue)習(xi)而(er)非(fei)以(yi)往(wang)的(de)規(gui)則(ze)設(she)計(ji)來(lai)進(jin)行(xing)。另(ling)外(wai)從(cong)神(shen)經(jing)科(ke)學(xue)的(de)角(jiao)度(du)去(qu)做(zuo)也(ye)是(shi)可(ke)能(neng)的(de)途(tu)徑(jing)之(zhi)一(yi)。

前(qian)麵(mian)說(shuo)過(guo)，我(wo)們(men)可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)從(cong)隱(yin)含(han)特(te)征(zheng)的(de)學(xue)習(xi)邁(mai)向(xiang)隱(yin)含(han)規(gui)則(ze)的(de)學(xue)習(xi)。對(dui)於(yu)經(jing)驗(yan)性(xing)規(gui)則(ze)人(ren)類(lei)是(shi)通(tong)過(guo)自(zi)主(zhu)學(xue)習(xi)獲(huo)得(de)的(de)
，不(bu)是(shi)靠(kao)人(ren)工(gong)設(she)計(ji)。例(li)如(ru)一(yi)名(ming)司(si)機(ji)從(cong)駕(jia)校(xiao)畢(bi)業(ye)到(dao)開(kai)了(le)幾(ji)十(shi)萬(wan)公(gong)裏(li)裏(li)程(cheng)變(bian)成(cheng)很(hen)有(you)經(jing)驗(yan)的(de)老(lao)師(shi)傅(fu)
，整(zheng)個(ge)過(guo)程(cheng)其(qi)實(shi)是(shi)通(tong)過(guo)“試錯式”的de長chang期qi實shi踐jian或huo強qiang化hua學xue習xi得de到dao的de
，駕jia駛shi技ji巧qiao或huo規gui則ze被bei模mo糊hu分fen割ge得de越yue來lai越yue細xi，對dui極ji端duan與yu緊jin急ji情qing況kuang的de處chu理li


，也ye拿na捏nie得de越yue來lai越yue細xi膩ni與yu及ji時shi，但dan是shi這zhe些xie代dai表biao經jing驗yan或huo知zhi識shi的de規gui則ze顯xian然ran是shi隱yin含han的de，隻zhi可ke意yi會hui不bu可ke言yan傳chuan，很hen難nan被bei人ren為wei地di總zong結jie成cheng基ji於yu顯xian式shi規gui則ze的de專zhuan家jia係xi統tong。而er我wo們men希xi望wang基ji於yu深shen度du卷juan積ji神shen經jing網wang絡luo和he深shen度du強qiang化hua學xue習xi
，與yu知zhi識shi工gong程cheng、概(gai)率(lv)圖(tu)模(mo)型(xing)或(huo)與(yu)傳(chuan)統(tong)機(ji)器(qi)學(xue)習(xi)方(fang)法(fa)相(xiang)結(jie)合(he)，在(zai)更(geng)高(gao)的(de)粒(li)度(du)上(shang)進(jin)行(xing)學(xue)習(xi)，實(shi)現(xian)隱(yin)含(han)規(gui)則(ze)的(de)自(zi)動(dong)學(xue)習(xi)以(yi)及(ji)更(geng)高(gao)知(zhi)識(shi)粒(li)度(du)的(de)學(xue)習(xi)推(tui)理(li)。從(cong)某(mou)種(zhong)意(yi)義(yi)上(shang)說(shuo)，認(ren)知(zhi)水(shui)平(ping)的(de)推(tui)理(li)機(ji)製(zhi)或(huo)能(neng)獲(huo)得(de)更(geng)強(qiang)的(de)泛(fan)化(hua)能(neng)力(li)。例(li)如(ru)
，我(wo)們(men)倒(dao)車(che)入(ru)庫(ku)的(de)時(shi)候(hou)不(bu)是(shi)都(dou)靠(kao)視(shi)覺(jiao)感(gan)知(zhi)，如(ru)果(guo)後(hou)麵(mian)因(yin)盲(mang)區(qu)看(kan)不(bu)見(jian)

，我(wo)們(men)就(jiu)靠(kao)隱(yin)含(han)規(gui)則(ze)推(tui)理(li)
，看(kan)車(che)的(de)後(hou)視(shi)鏡(jing)跟(gen)側(ce)方(fang)泊(bo)車(che)差(cha)不(bu)多(duo)平(ping)行(xing)，不(bu)用(yong)感(gan)知(zhi)智(zhi)能(neng)，靠(kao)認(ren)知(zhi)智(zhi)能(neng)也(ye)能(neng)把(ba)車(che)停(ting)得(de)很(hen)好(hao)。

被人工智能取代？ 你恐懼嗎？

在這個“人工智能”爆(bao)發(fa)的(de)時(shi)代(dai)，有(you)很(hen)多(duo)人(ren)表(biao)現(xian)出(chu)對(dui)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)發(fa)展(zhan)的(de)恐(kong)懼(ju)

，人(ren)們(men)最(zui)為(wei)普(pu)遍(bian)的(de)憂(you)慮(lv)以(yi)及(ji)最(zui)為(wei)熱(re)門(men)的(de)話(hua)題(ti)始(shi)終(zhong)是(shi)
，它(ta)是(shi)否(fou)會(hui)造(zao)成(cheng)大(da)規(gui)模(mo)失(shi)業(ye)，是(shi)否(fou)會(hui)搶(qiang)奪(duo)人(ren)類(lei)的(de)飯(fan)碗(wan)？

過去20多年
，我們已經先後感受過PC、互hu聯lian網wang和he移yi動dong互hu聯lian網wang對dui我wo們men社she會hui的de衝chong擊ji
，其qi實shi人ren工gong智zhi能neng的de衝chong擊ji可ke能neng會hui更geng大da。現xian在zai我wo們men人ren手shou一yi台tai智zhi能neng手shou機ji，相xiang當dang於yu人ren手shou一yi台tai高gao性xing能neng電dian腦nao
，隨sui時shi隨sui地di就jiu可ke跟gen地di球qiu上shang的de另ling一yi個ge人ren聯lian係xi，現xian金jin都dou不bu用yong帶dai就jiu可ke上shang街jie，這zhe個ge變bian化hua已yi經jing很hen大da而er且qie已yi經jing成cheng為wei現xian實shi。人ren工gong智zhi能neng極ji有you可ke能neng給gei我wo們men的de社she會hui帶dai來lai更geng大da的de改gai變bian，一yi些xie工gong種zhong或huo職zhi業ye可ke能neng會hui消xiao失shi，但dan同tong時shi也ye會hui產chan生sheng一yi些xie新xin的de職zhi業ye。

那些很短時間內能夠完成
、不bu需xu要yao深shen思si熟shu慮lv或huo者zhe僅jin依yi靠kao人ren類lei視shi聽ting覺jiao與yu簡jian單dan腦nao力li勞lao動dong就jiu能neng完wan成cheng的de工gong種zhong，確que實shi很hen有you可ke能neng會hui被bei取qu代dai，比bi如ru電dian話hua客ke服fu或huo者zhe前qian台tai谘zi詢xun員yuan等deng
，也ye有you可ke能neng是shi長chang途tu貨huo車che司si機ji，出chu租zu車che司si機ji，快kuai遞di員yuan，產chan線xian工gong人ren，金jin融rong從cong業ye者zhe
，翻fan譯yi
，會hui計ji，稅shui務wu人ren員yuan，審shen計ji人ren員yuan，醫yi生sheng，傳chuan媒mei從cong業ye者zhe，教jiao師shi
，司si法fa從cong業ye者zhe等deng。在zai移yi動dong互hu聯lian網wang時shi代dai，人ren工gong智zhi能neng掌zhang握wo的de資zi料liao和he知zhi識shi又you多duo又you快kuai
，它ta每mei天tian收shou集ji與yu“閱讀”海量湧現的大數據，而人類由於精力的限製隻能看到少量的碎片化信息，能及時消化的信息就更少；而人工智能則可以每天24小時不吃飯不睡覺，快速進行大量的基於深度學習的數據自動化處理，其時效性、規模性和實際產出等，肯定比人類好很多。

按an我wo的de說shuo法fa就jiu是shi，在zai馬ma車che時shi代dai，突tu然ran汽qi車che問wen世shi了le，你ni不bu用yong恐kong懼ju

，新xin時shi代dai來lai臨lin，也ye會hui產chan生sheng很hen多duo新xin的de工gong種zhong。你ni當dang不bu了le馬ma車che夫fu，但dan你ni可ke以yi去qu當dang汽qi車che司si機ji，也ye可ke以yi當dang個ge汽qi車che售shou票piao員yuan
，還hai可ke以yi修xiu馬ma路lu、造zao汽qi車che，這zhe些xie都dou是shi全quan新xin的de職zhi業ye機ji會hui。隨sui著zhe人ren工gong智zhi能neng的de不bu斷duan發fa展zhan，由you於yu算suan法fa的de自zi主zhu性xing與yu環huan境jing適shi應ying性xing提ti高gao，很hen多duo較jiao複fu雜za的de體ti力li勞lao動dong以yi及ji更geng多duo的de簡jian單dan腦nao力li勞lao動dong

，不bu需xu要yao人ren去qu做zuo，這zhe其qi實shi是shi對dui人ren類lei生sheng產chan力li的de大da解jie放fang。

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