人工智能在智慧城市中的研究應用和發展前景

建設智慧城市是一項龐大、復雜的系統工程，需要互聯網、物聯網、大數據、云計算、移動互聯網、人工智能等現代信息技術的有力支撐。當前，人工智能技術的快速研發和廣泛應用，將促進智慧城市建設和人類世界進入一個全新時代。

一、人工智能的定義和研究內容

人工智能（Artificial Intelligence），英文縮寫為AI。它是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。也是正處在發展中的綜合性學科，涉及數學、語言學、人體科學、哲學、心理學、邏輯學、計算機學等多門學科。

人工智能技術的研發內容主要包括：自然語言理解；知識表達與模式識別；規劃生成與問題求解；機器翻譯與語言合成；定理證明與歸納推理；學習系統與發現系統；認知模型與專家系統；機器視覺與智能機器人；智能語言與自動編程等。人工智能系統，是一種基于知識的邏輯推理系統。人工智能技術廣泛地應用于工業、農業、文教衛生、氣象、地質勘探、交通運輸以及社會科學等智慧城市各領域，尤其大量應用于軍事和國防科學技術研究與軍工生產。

二、人工智能的發展過程

人工智能技術是在20世紀50年代產生的。當時世界的科學技術已經進入一個新的發展階段，信息量急劇增加，信息傳遞日益加快，人類的自然智能已經無法迅速處理如此巨大數量的信息，人們便開始探索通過計算機來執行需要使用人的智能才能完成的任務。60年代，人工智能技術主要用于弈棋、定理證明和簡單的人工智能專家系統研究。70年代，隨著微型電子計算機技術和集成電路技術的迅猛發展，人工智能專家系統的研究進入應用開發階段，一些初級商品化的專家系統在市場上出現。專家系統是從人類專家頭腦中獲取較為先進和準確的知識，并編寫成軟件存儲到計算機中去的。專家系統作為一種特殊的軟件系統，在它與計算機組合成一個完整的綜合系統之后，就可以向人們提供知識、建議、推理、判斷或決策意見。既可以作為一種完整、獨立的智能化工具，從事人工智能技術相關的系統開發；又可以直接作為新一代智能機的部件和開發工具。80年代以來，人工智能技術得到了迅速的發展，應用于遺傳工程、化學合成、業務管理、石油勘探、法律斷案及軍事領域中的專家系統相繼研制成功。日本、美國、前蘇聯和西歐某些國家均以政府支持的方式，大力資助和領導人工智能技術的研究與開發工作。中國于60年代開始進行人工智能技術的開發研究，目前中國與美國在人工智能技術的開發研究方面已旗鼓相當，并駕齊驅。

三、人工智能在眾多領域的深入滲透

人工智能就是用機器來模擬和實現人的智能。目前人工智能大概分為四個級別：沒有學習能力；具有固定的學習能力，且習得的技能有上限值；技能增長沒有極限，但因為它的學習能力是事先設定的，所以被認為不會成長為超級人工智能；具有無限的學習能力，可以成長為超級人工智能。所涉及的領域大致包括以下幾個方面：

一是“種”。以日本的一家生態公司為例，他們開發出來一個人工智能的培養基地，一天可以生產3萬棵生菜，完全高科技沒有人工，全部是智能控制溫度、控制養分、控制生產環境等等。

二是“食”。機器人可以幫我們烤面包、做饅頭，如果你輸入一些程序，它會幫你切菜，然后炒出來。

三是“住”。智能家居可以更好的提升現代住房的安全性、舒適性和整潔性。比如說我們可以采用人工智能技術來控制門窗的開合，這樣就可以讓我們更加方便的調節自己的家居環境，從而為我們的生活和休息提供一個更加清新和舒適的環境；基于人工智能技術的無線傳感器裝置可以實現通過各類集成化的微型傳感器協作地實時監測、感知和采集各種環境或監測對象的信息的功能，從而保證住房的安全；通過聯網等方式解決用戶在異地對家庭智能系統的遠程查詢和控制問題。人工智能技術的應用在很大程度上可以解決生活中的很多問題，智能家居的發展是一個不可逆轉的趨勢。

四是“行”。無人駕駛技術獲得美國國家公路安全交通管理局（NHTSA）的認可，NHTSA表示根據聯邦政府現行法律規定，谷歌的無人駕駛汽車采用的人工智能系統可以被視為“司機”。2016年1月，美國聯邦政府計劃在未來10年撥款40億美元支持無人駕駛汽車發展，推進監管者與相關企業起草相關的政策法規。五家日系品牌包括本田、豐田、日產、斯巴魯以及三菱均有涉及研發人工智能技術，其中本田、豐田和日產三家更是投資重金打造，足以叫板在人工智能領域強勢發展的谷歌和百度公司。在我國，百度公司于2015年12月完成首次無人駕駛汽車的公開上路測試。圍繞著輸入感知系統、控制決策系統、交通地理信息等，國內企業展開針對性的攻關和合作，具有很大的潛力。

五是“醫”。萬一你的穿戴設備或者人工汽車發現你發燒了，它可以自動幫你預約掛號，然后自動送你去醫院，之后有一個智能醫生幫你診療，這可以說是非常高科技的一個步驟。

六是“教”。通常小孩子上學回來之后，功課都由父母親來輔導，父母親實在沒有時間就會找個家庭教師來輔導，但這一切全部可以由智能機器人來完成。比如2011年，日本已經開發出這種所謂的智能教育機器人，經過四年的學習，它的高考分數已經超過了平均分數，可以考上64%的日本大學。我國部分重點大學均已開設了“人工智能技術”專業課程，加快培養這方面的專業人才。

認識技術的潛在商業收益遠大于自動化帶來的成本節約，這在智慧城市主要體現是：

更快的行動與決策（比如，自動欺詐檢測，計劃和調度）；更好的結果（比如，醫學診斷、石油探測、需求預測）；更高的效率（亦即，更好的利用高技能人才和昂貴設備）；

更低的成本（比如，自動電話客服減少了勞動成本）；更大的規模（亦即，開展人力無法執行的大規模任務）；產品與服務創新（從增加新功能到創造新產品）。

四、人工智能技術的發展階段及未來趨勢。

人工智能研究的近期目標；使現有的計算機不僅能做一般的數值計算及非數值信息的數據處理，而且能運用知識處理問題，能模擬人類的部分智能行為。按照這一目標，根據現行的計算機的特點研究實現智能的有關理論、技術和方法，建立相應的智能系統。人工智能的發展正如《科學畫報》所預測的一樣，將在未來三個階段不斷發展進步：

2010—2020年的融合階段：一是在某些智慧城市，立法機關將主要采用人工智能專家系統來制定新的法律；二是人們可以用語言來操縱和控制智能化計算機、互聯網、收音機、電視機和移動電話，遠程醫療和遠程保健等遠程服務變得更為完善；三是智能化計算機和互聯網在教育中扮演了重要角色，遠程教育十分普及；四是隨著信息技術、生物技術和納米技術的發展，人工智能科學逐漸完善；五是許多植入了芯片的人體組成了人體通信網絡（以后甚至可以不用植入任何芯片）。比如，將微型超級計算機植入人腦，人們就可通過植入的芯片直接進行通信；六是量子計算機和DNA計算機會有更大發展，能夠提高智能化水平的新型材料會不斷問世；七是抗病毒程序可以防止各種非自然因素引發災難；八是隨著人工智能的加速發展，新制定的法律不僅可以用來更好地保護人類健康，而且能大幅度提高全社會的文明水準。

2020—2030年的自我發展階段：一是智能化計算機和互聯網既能自我修復，也能自行進行科學研究，還能自己生產產品；二是一些新型材料的出現，促使智能化向更高層次發展；三是用可植入芯片實現人類、計算機和鯨目動物之間的直接通信，在以后的發展中甚至不用植入芯片也可實現此項功能；四是制定“機器人法”等新的法律來約束機器人的行為，使人們不受機器人的侵害；五是高水準的智能化技術可以使火星表面環境適合人類居住和發展。

在2030—2040年的升華階段：一是以智慧城市為主的信息化世界進一步發展成全息模式的世界；二是人工智能系統可從環境中采集全息信息，身處某地的人們可以更容易地了解和知曉其他地方的情況；三是人們對一些目前無法解釋的自然現象會有更清楚的認識和更完善的解釋，并將這些全新的知識應用在醫療、保健和安全等領域；四是人工智能可以模仿人類的智能，因此會出現有關法律來規范這些行為。

人工智能一旦擁有長足的進步，必將帶動計算機技術和有關技術的發展。網絡化將智慧城市變得科學而方便，屆時，人們足不出戶可辦一切事情。人工智能必將帶動人類社會和智慧城市的發展，起到決定性作用。人工智能的繁榮景象和光明前景已展示出其誘人的魅力，讓我們一起期待未來全新的智慧城市和人工智能世界吧！