人工智能在1956年作为一门新兴学科被正式提出后,备受世界关注。自此之后,伴随着数学、物理学、计算机科学、生物医学等多个学科的发展,人工智能取得了惊人的成就,获得了飞速的发展。谷歌DeepMind的AlphaGo在2016年击败人类围棋冠军之后,人工智能获得了全社会的广泛关注。基于人工智能技术的初创企业纷纷涌现,传统产业巨头也纷纷布局人工智能技术及相关应用。我们的日常生活中出现了越来越多基于人工智能技术的重要应用。人工智能与各行业的结合成为未来社会发展的重要趋势。
人工智能发展中经历了三次大的浪潮,如图1-4所示。人工智能第一次浪潮始于20世纪50年代人工智能诞生。在算法方面,著名的感知器数学模型被提出用于模拟人的神经元反应过程,并能够使用梯度下降法从训练样本中自动学习,完成分类任务。人工智能的第二次浪潮始于20世纪80年代。反向传播(Back Propagation,BP)算法被提出,用于多层神经网络的参数计算,以解决非线性分类和学习的问题。专家系统也在商业上获得成功应用,人工智能迎来了又一轮高潮。但是在理论上,人工神经网络的设计一直缺少相应的严格的数学理论支持,BP算法本身存在梯度消失等问题,专家系统也暴露出应用领域狭窄、知识获取困难等问题。随之而来的,人工智能的研究进入第二次低谷。人工智能的第三次浪潮始于2010年,深度学习的出现引起了广泛的关注。多层神经网络学习过程中的梯度消失问题被有效地抑制,网络的深层结构也能够自动提取并表征复杂的特征,避免传统方法中通过人工提取特征所带来的问题。深度学习被应用到语音识别以及图像识别中,取得了非常好的效果。人工智能也进入了第三次发展高潮。
图1-4 人工智能发展三次浪潮
目前,我们正身处人工智能第三次浪潮之中。人工智能的发展离不开三大基础要素:数据、算法与算力。随着大数据、云计算的快速发展,基础的数据和算力问题得到快速的解决,更多复杂的模型和算法也层出不穷。这些因素综合构成了人工智能第三次大发展的基础。当前,人工智能快速发展以深度学习为代表,依托复杂的神经网络对复杂问题进行计算与求解。目前人工智能相关各种技术与算法还处于快速发展之中。无论是以机器学习、图像处理、自然语言处理等为代表的传统AI领域,还是以自动驾驶、智能制造、智慧城市为代表的新兴领域,人工智能均取得越来越多的优秀成果。以机器学习为代表的人工智能技术与各行业的深度融合,将给未来的生产与生活带来巨大改变。