人工智能的那些事兒

也許你并不是很了解人工智能（AI），但即使你沒有從事科學(xué)領(lǐng)域的工作，人工智能的大名也可能早已如雷貫耳。本期的“科技廣角”，我們將與讀者一起去揭開人工智能這個“目前科學(xué)界的頭號‘網(wǎng)紅”的神秘面紗，同時了解中國在人工智能領(lǐng)域的發(fā)展戰(zhàn)略層面下的AI圖景。

尋找新粒子、發(fā)現(xiàn)自閉癥基因、提出分子合成配方……

看人工智能如何玩轉(zhuǎn)科研

人工智能（AI）可謂目前科學(xué)界的頭號“網(wǎng)紅”，從沃森（Waston）機器人不到10分鐘診斷出白血病，到“阿爾法狗”擊敗世界排名第一的圍棋選手；從戰(zhàn)場到太空，隨處都可見其身影。美國《科學(xué)》雜志在近日的報道中指出，人工智能也已滲透進科研領(lǐng)域，正以各種方式玩轉(zhuǎn)科研。

尋找新粒子的蹤跡

早在20世紀(jì)80年代末，粒子物理學(xué)家就開始“擺弄”人工智能。當(dāng)然，他們的領(lǐng)域很適合人工智能和機器學(xué)習(xí)算法“大展拳腳”，因為幾乎每項實驗都需要在粒子探測器獲取的海量類似數(shù)據(jù)中找出微小的空間模式，而這正是人工智能的強項。在無數(shù)科學(xué)家的努力下，人工智能已“躋身”物理學(xué)研究的必備工具之列。

粒子物理學(xué)家力圖使帶有巨大能量的亞原子粒子相互碰撞以釋放出獨特的新物質(zhì)微粒，從而理解宇宙的內(nèi)在運行邏輯。例如，2012年，科學(xué)家們利用大型強子對撞機（LHC）發(fā)現(xiàn)了希格斯玻色子，這種粒子可以解釋所有其他基本粒子如何獲得質(zhì)量。

不過，這些奇異粒子并非自帶標(biāo)簽。在LHC，約10億次對撞才出現(xiàn)1個希格斯玻色子。與此同時，它會在十億分之一皮秒（1皮秒=萬億分之一秒）內(nèi)衰變成光子對或μ介子等其他粒子。而且，碰撞中會產(chǎn)生很多不相關(guān)粒子，使得“重現(xiàn)”希格斯玻色子愈發(fā)艱難。

費米國家實驗室物理學(xué)家普西帕拉薩·巴特介紹說，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法的優(yōu)勢就在于從背景中篩選出信號。在粒子探測器中，光子通常會在電磁量能器中創(chuàng)建粒子束，電子和強子雖也如此，但它們的束流與光子的稍有不同。機器學(xué)習(xí)算法可通過發(fā)現(xiàn)描述束流的多個變量之間的相關(guān)性，將它們區(qū)別開來。此類算法還能將希格斯玻色子衰變產(chǎn)生的光子對與隨機光子對區(qū)別開來。

當(dāng)然，目前物理學(xué)家仍然主要依靠對基礎(chǔ)物理的理解來發(fā)現(xiàn)新粒子和現(xiàn)象的“蛛絲馬跡”，但勞倫斯伯克利國家實驗室的計算機專家保羅·卡拉費拉表示，人工智能的重要性與日俱增。到2024年，研究人員將升級LHC，使其碰撞率提高10倍，屆時，機器學(xué)習(xí)將在應(yīng)對數(shù)據(jù)洪流方面發(fā)揮重要作用。

探尋自閉癥的基因根源

對于遺傳學(xué)家們來說，自閉癥是一項棘手的挑戰(zhàn)。遺傳定律表明，它擁有強大的遺傳因素。然而，已知在自閉癥中起作用的基因變體只能解釋約20%的病例，尋找可能導(dǎo)致自閉癥的其他變體，需要從與2.5萬個其他人類基因及周圍DNA有關(guān)的數(shù)據(jù)中尋找線索。對于研究人員來說，這是一項艱巨的挑戰(zhàn)。有鑒于此，普林斯頓大學(xué)計算生物學(xué)家奧爾加·特洛楊斯卡婭與紐約西蒙斯基金會合作，希望從人工智能那兒獲取支持。

特洛楊斯卡婭將上百個數(shù)據(jù)集結(jié)合在一起，數(shù)據(jù)涉及哪些基因在特定人類細胞中活躍、蛋白如何相互作用、轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點以及其他關(guān)鍵基因組特征位于何處等。隨后，她的團隊利用機器學(xué)習(xí)構(gòu)建了基因相互作用的圖譜，并將已確認的自閉癥風(fēng)險基因，同數(shù)千個與自閉癥有關(guān)的未知基因進行比對，希望找出它們的相似性。此項研究標(biāo)記出了另外2 500個可能與自閉癥相關(guān)的基因，相關(guān)成果2016年發(fā)表在《自然—神經(jīng)科學(xué)》雜志上。

不過，正如遺傳學(xué)家最近所意識到的，基因并非“單打獨斗”。它們的行為受附近數(shù)百萬個非編碼堿基的影響。這些非編碼堿基同DNA結(jié)合蛋白以及其他因素相互作用。確認哪些非編碼變體可能影響附近的自閉癥基因是一個更棘手的問題。特洛楊斯卡婭的研究生周健（音譯）正利用人工智能解決這一難題。

洞悉化學(xué)合成的秘密

德國明斯特大學(xué)的馬金·澤格勒和其他人則正在將人工智能引入他們的“分子廚房”。他們希望，人工智能可以幫助他們應(yīng)對分子制造過程中的一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)——從數(shù)百個潛在的基本模塊和數(shù)千種組合方法中找出最合適的方法。

于是，澤格勒和導(dǎo)師馬克·沃爾勒博士以及計算機學(xué)家麥克·普瑞斯博士求助人工智能。他們并沒有對化學(xué)反應(yīng)規(guī)則編程，而是設(shè)計了一個深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)程序，可自學(xué)化學(xué)反應(yīng)如何進行。隨著時間的推移，這個網(wǎng)絡(luò)學(xué)會了如何預(yù)測合成過程中某個特定步驟的最佳反應(yīng)，最終它提出了從頭合成分子的“配方”。

這三位科學(xué)家利用40種不同的目標(biāo)分子對程序進行了測試，并與傳統(tǒng)的分子設(shè)計程序進行比較。在兩個小時內(nèi)，傳統(tǒng)方法提出了合成22.5%的分子合成方案；人工智能則完成了95%。澤格勒即將前往倫敦的一家制藥企業(yè)工作，他希望用這一方法改進藥物的生產(chǎn)過程。

美國斯坦福大學(xué)的有機化學(xué)家保羅·文德博士表示，現(xiàn)在判斷澤格勒的方法是否有效還為時過早，但他認為，這一方法“可能會產(chǎn)生深遠的影響”。

澤格勒說，人工智能就像化學(xué)領(lǐng)域的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，善于尋找路線，但不能自行設(shè)計并實現(xiàn)完整的合成過程，因而不會很快取代有機化學(xué)家。

（來源：《科技日報》 劉 霞/文）

大智能時代的關(guān)鍵之舉

——五問AI國家戰(zhàn)略

如同工業(yè)時代的蒸汽機和信息時代的互聯(lián)網(wǎng)，人工智能（AI）在“大智慧”時代扮演著越來越重要的角色。新一代人工智能技術(shù)的發(fā)展，正顛覆你我的生活，深刻改變世界。

我國首部國家級人工智能發(fā)展規(guī)劃——《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》近日出臺，將新一代人工智能發(fā)展提高到國家戰(zhàn)略層面。

如何描繪人工智能發(fā)展的新藍圖？中國怎樣建設(shè)世界人工智能創(chuàng)新中心？如何讓人工智能“揚其所長，避其所短”，為人類造福？

蘊含科技創(chuàng)新的“因子”、破解時代前進的“密碼”，記者為您獨家勾勒“大智能”時代的AI圖景。endprint

新一代人工智能有多火

人工智能到底有多火？

2016年全球科技巨頭人工智能投資已達300億美元！2015至2016年，人工智能的媒體關(guān)注度暴漲632%！2017年上半年在此基礎(chǔ)上再增長45%……重視人工智能已經(jīng)成為全球的共識。

什么是人工智能？人類會被機器取代嗎？當(dāng)新事物撲面而來，人們內(nèi)心總是會充滿迷茫與不安。

“隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、超級計算、傳感器等技術(shù)的加速突破和廣泛應(yīng)用，人工智能發(fā)展進入新階段，這一階段呈現(xiàn)出深度學(xué)習(xí)、跨界融合、人機協(xié)同、群智開放和自主操控等新特征。”科技部部長萬鋼說。

在中國工程院院士潘云鶴看來，中國人工智能正進入升級時代。未來，人工智能與人的智能相結(jié)合，在各自擅長的領(lǐng)域發(fā)揮作用，能介入的產(chǎn)業(yè)規(guī)模非常巨大。

科技界和產(chǎn)業(yè)界普遍認為，新一代人工智能技術(shù)，會帶來顛覆性的影響，具有多學(xué)科的綜合、高度復(fù)雜的特性，它將引發(fā)科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生“鏈?zhǔn)健钡耐黄疲瑤印懊嫔稀钡陌l(fā)展，幫助各領(lǐng)域創(chuàng)新能力快速躍升。

連珠的妙語、閃爍的字幕……通過智能語音識別技術(shù)，演講者的內(nèi)容能夠?qū)崟r以中英文在大屏幕上呈現(xiàn)出來，反應(yīng)迅速、幾乎沒錯。科大訊飛開啟了一場“以語音和語言為入口的‘認知革命”。過去6年中，他們的語音識別技術(shù)準(zhǔn)確率從60.2%提升到95%以上。

“人工智能的關(guān)鍵是把復(fù)雜的世界簡單化。”百度公司董事長兼首席執(zhí)行官李彥宏表示，未來30至50年，人工智能將成為推動人類歷史進步的最大動力。

未來中國AI有多強

人工智能是新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的核心驅(qū)動力，世界各國紛紛搶灘布局。

力爭到2030年實現(xiàn)把我國建設(shè)成為世界主要人工智能創(chuàng)新中心的“新目標(biāo)”——這份具有里程碑意義的《規(guī)劃》對中國人工智能發(fā)展進行了戰(zhàn)略性部署，描繪了我國新一代人工智能發(fā)展的藍圖，提出“三步走”的目標(biāo)，明確以提升新一代人工智能科技創(chuàng)新能力為主攻方向，以加快人工智能與經(jīng)濟社會國防深度融合為主線。

“規(guī)劃的發(fā)布是我國科技發(fā)展史上的一件大事。這份我國在人工智能領(lǐng)域的首份戰(zhàn)略規(guī)劃，重點對2030年前我國新一代人工智能發(fā)展的總體思路、戰(zhàn)略目標(biāo)、主要任務(wù)和保障措施進行了系統(tǒng)部署。”科技部副部長李萌說。

以人工智能技術(shù)突破帶動國家創(chuàng)新能力全面提升，為我國未來經(jīng)濟繁榮創(chuàng)造一個新的增長周期。李萌認為，中國人工智能的發(fā)展，不僅支撐中國經(jīng)濟社會轉(zhuǎn)型發(fā)展，也能為世界人工智能發(fā)展做出貢獻。

語音識別、機器視覺、機器翻譯領(lǐng)域全球領(lǐng)先；人工智能創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)非常活躍，影響力不斷增強，我國在人工智能多個領(lǐng)域取得一系列突破。

“應(yīng)該清醒看到，與發(fā)達國家相比我們?nèi)杂卸贪濉Ｑ邪l(fā)上，基礎(chǔ)理論、核心算法、高端芯片等方面原始創(chuàng)新成果還比較少；產(chǎn)業(yè)生態(tài)上，還沒有形成有國際影響力的生態(tài)圈和產(chǎn)業(yè)鏈。”潘云鶴表示，希望通過加強人工智能技術(shù)的研究和應(yīng)用，來加速我國建設(shè)世界科技強國的進程。

有AI的世界怎么變

人工智能有多強？它就像傳說中“別人家的小孩”一樣：記性比你好、算算術(shù)比你快、體力還比你強……

人工智能，這一火爆的詞匯其實誕生至今已有60多年，正在互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的聯(lián)合推動下深刻改變?nèi)祟惿睢?/p>

“作為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的核心驅(qū)動力，新一代人工智能也將改變世界，推動經(jīng)濟社會各領(lǐng)域從數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化向智能化加速躍升。”中國工程院院士李伯虎說。

大數(shù)據(jù)驅(qū)動知識學(xué)習(xí)、跨媒體協(xié)同處理、人機協(xié)同增強智能、群體集成智能、自主智能系統(tǒng)成為人工智能的發(fā)展重點，受腦科學(xué)成果啟發(fā)的類腦智能蓄勢待發(fā)，人工智能發(fā)展進入新階段。

“今天的人工智能，往往流于讓機器模仿人，讓機器去做人做的事。這是對‘智能的膚淺理解。”阿里巴巴董事局主席馬云認為，發(fā)展機器人，更應(yīng)讓機器做人類做不到的事情，中國有機會走出獨特的發(fā)展之路。

新一代人工智能將重構(gòu)生產(chǎn)、分配、交換、消費等經(jīng)濟活動各環(huán)節(jié)，形成從宏觀到微觀各領(lǐng)域的智能化新需求，催生新技術(shù)、新產(chǎn)品、新產(chǎn)業(yè)，引發(fā)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)重大變革。

同時，新一代人工智能也將帶來社會建設(shè)的新機遇，人工智能在教育、醫(yī)療、養(yǎng)老、環(huán)境保護、城市運行、司法服務(wù)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，將提高公共服務(wù)精準(zhǔn)化水平，全面提升人民生活品質(zhì)。

中國AI路如何闖

“發(fā)展人工智能是一項事關(guān)全局的復(fù)雜系統(tǒng)工程。”李萌表示，新一代人工智能重大科技項目已被列入“科技創(chuàng)新2030-重大項目”，國家“十三五”規(guī)劃中此前明確提出的15個重大項目，現(xiàn)在加上就有16個了。

據(jù)悉，新一代人工智能重大科技項目，將和已經(jīng)安排的項目任務(wù)，共同形成國家人工智能研發(fā)的總體布局，形成“1+N”的人工智能項目群。“1”就是新一代人工智能重大科技項目，專門針對新一代人工智能特有的基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵共性技術(shù)進行攻關(guān)。“N”就是圍繞人工智能相關(guān)的基礎(chǔ)支撐、領(lǐng)域應(yīng)用形成的各類研發(fā)任務(wù)布局。

李萌介紹，“科技創(chuàng)新2030-重大項目”是動態(tài)的、開放的，將根據(jù)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的前沿趨勢及時調(diào)整。此外，新一代人工智能重大科技項目的實施將充分調(diào)動中央政府、地方政府、企業(yè)、社會資本等各方積極性，多渠道出資、共同發(fā)力。

專家建議，我國人工智能發(fā)展應(yīng)注重：把握發(fā)展新階段，重點發(fā)展以深度學(xué)習(xí)、跨界融合、人機協(xié)同、群智開放、自主操控為基本特征的新一代人工智能；突出創(chuàng)新能力建設(shè)，推動建立基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵共性技術(shù)體系；形成前瞻系統(tǒng)布局，堅持研發(fā)攻關(guān)、產(chǎn)品應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)培育“三位一體”。

“新一代人工智能科技重大項目，主要瞄準(zhǔn)人工智能技術(shù)前沿，結(jié)合國家重大需求進行設(shè)計。”科技部高新技術(shù)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化司司長秦勇介紹，大數(shù)據(jù)智能、跨媒體混合智能、群體智能、自主智能系統(tǒng)，這些恰恰是新一代人工智能技術(shù)發(fā)展的重要方向。endprint

中國AI之路如何“控”

高技術(shù)有時會像“脫了韁的野馬”肆意奔騰。既要讓馬兒跑，也不能讓它“脫韁妄為”。

有不少科技界產(chǎn)業(yè)界知名人士在支持人工智能發(fā)展的同時，也對人工智能發(fā)展可能帶來的就業(yè)、倫理、安全等方面的挑戰(zhàn)高度關(guān)注。

與所有的顛覆性技術(shù)一樣，新一代人工智能具有高度的不確定性，可能帶來改變就業(yè)結(jié)構(gòu)、沖擊法律與社會倫理、侵犯個人隱私等問題。因此需要統(tǒng)籌謀劃、科學(xué)引導(dǎo)。

如何確保人工智能安全、可靠、可控？李萌表示，人工智能具有技術(shù)屬性和社會屬性高度融合的特征。既要加強人工智能研發(fā)和應(yīng)用力度，又要預(yù)判人工智能的挑戰(zhàn)，協(xié)調(diào)產(chǎn)業(yè)政策、創(chuàng)新政策與社會政策，實現(xiàn)支持發(fā)展與合理規(guī)制的協(xié)調(diào)，最大程度防范風(fēng)險。

“建設(shè)創(chuàng)新型國家和世界科技強國并不簡單是一個技術(shù)研發(fā)的問題，還包括技術(shù)體系、人才隊伍、社會治理水平。”科技部創(chuàng)新發(fā)展司司長許倞表示，規(guī)劃的核心不僅是推動人工智能技術(shù)進步，同時最大限度降低風(fēng)險，確保人工智能走上安全、可靠、可控的發(fā)展軌道。

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看看國外的人工智能都能干什么？

據(jù)日本媒體報道，日本政府為了讓旅行更加安全，宣布將通過在火車站部署機器人來幫助用戶出行，以此推進機器人的實用化。目前，東日本旅客鐵路公司成立了JRE Robotics Station，負責(zé)設(shè)計機器人在火車站引導(dǎo)旅客并幫助他們準(zhǔn)時坐上火車。公司設(shè)計了多款機器人，其中部分機器人能夠幫助旅客尤其是有身體障礙的人運輸行李，部分機器人能夠和外國人進行交互，提供導(dǎo)航等各種服務(wù)。還有一部分機器人設(shè)計清理火車站，此外還有安防機器人能夠檢測扒手等。

另據(jù)外媒報道，澳大利亞墨爾本迪金大學(xué)的智能系統(tǒng)研究所，近日研發(fā)出一款具有觸感的醫(yī)療機器人。即使身處遠至1 000公里外的醫(yī)生，也可通過它為病人照超聲波，進行病情診斷。

據(jù)報道，這款醫(yī)療機器人可以為病人進行腹部超聲波掃描檢查，機器人掃描病人腹部時，會量度病人的不適程度。一旦病人覺得不舒服，實時經(jīng)電訊公司的網(wǎng)絡(luò)，將這種感覺傳送給遠方的超聲波檢查醫(yī)生或放射治療師，讓他們了解病人的情況，從而判斷病人內(nèi)臟是否有異樣。

這款觸感機器人除可免卻醫(yī)生和病人舟車勞頓外，對一些偏遠地區(qū)或經(jīng)濟資源不足的國家尤其適合，因為可省去運載醫(yī)生和病人的金錢，以及代替訓(xùn)練醫(yī)護人員。endprint