智能(Intelligence)是指人类通过感觉、知觉、记忆、思维、想象等认知活动,对客观事物进行分析、综合、判断和推理,从而形成对事物的认知和理解能力。显然,这是人类的一种自然能力,只是每个人具有的这种能力有所差异,这与每个人的先天条件与后续努力直接相关,尤其是后续努力。智能是人们认识世界和改造世界的基础,也是人类文明发展的重要驱动力。而人工智能(AI,Artificial Intelligence)则指计算机、机器等(可统称“智能体”)模仿人类来处理信息、解决问题的能力。具体来说,它通常被描述为一种使系统能够感知环境、理解信息、作出决策并采取行动的能力,这种能力可以从感知能力、理解能力、决策能力和执行能力等方面来衡量,其能力的发挥主要依靠的是其学习能力。显然,人工智能有助于人类的自然智能,乃至于强大地推动了人类文明的发展、人类社会的进步。
一、概述
1、AI的定义
关于人工智能的定义,在我国的不同标准中有不同的表述,下表1-1汇集了我国相关标准中对人工智能的定义,以助于对人工智能概念的理解。其中,在GB/T 5271.28-2001《信息技术 词汇 第28部分 人工智能 基本概念与专家系统》中是这样表述的:人工智能是一门交叉学科,通常视为计算机学科的分支,研究表现出有人类智能(如推理和学习)相关的各种功能的模型和系统。而在GB/T 41867-2022《信息技术 人工智能 术语》中则从工程学角度给出了人工智能的定义:人工智能是指人工智能系统相关机制和应用的研究和开发。人工智能系统则是指针对人类定义的给定目标,产生诸如内容、预测、推荐或决策等输出的一类工程系统。事实上,该工程系统使用人工智能相关的多种技术或方法,开发表征数据、知识、过程等的模型,用于执行任务。由上定义可知,人工智能是一个高度跨学科的领域,广泛基于计算机科学、数据科学、数学、自然科学、人文科学、哲学、社会科学、语言学和认知学等学科。
表 1-1:相关人工智能的术语与定义
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2、AI的发展历史
人工智能(AI)的发展历史可以追溯到上世纪中叶,但首次提出“人工智能”这一概念的是在1956年的达特茅斯会议上,才标志着人工智能学科的诞生(下附录1-2是对达特茅斯会议的简介)。然而,至此,人工智能(AI)的发展起起伏伏,经历了漫长的岁月。首先,得益于计算机技术的支撑,使得AI具备了真正的发展基础。接着,发展过程中又受到了各种制约因素的羁绊,诸如策略、技术、硬件、算力、资源、资金、伦理等等因素。直到进入二十一世纪,人工智能(AI)的发展才进入了快车道,由于各种支撑技术的出现(如语音处理技术、视觉处理技术、多模态处理技术、硬件技术(GPU等)、编程(算法)技术、互联网技术、数据中心及云技术、等等)和AI基础技术的出现(如机器学习、深度学习、强化学习、专家系统等等),具有了明显的应用效果和成果,如非具身式的人工智能(AI)有生成式大模型等;具身式的人工智能(AI)有各类实用型机器人、智能驾驶汽车等。另外,生成式AI大模型正在由专用型AI向通用人工智能(AGI)迈进,等等。下表1-2汇总了人工智能(AI)的发展相关过程,以供参考。
表 1-2:人工智能(AI)的发展相关过程
附录 1-2:达特茅斯会议的简介
3、AI的分类
根据表1-1中的人工智能(AI)的定义,事实上人工智能是一个相对宽泛的概念,这是因为,只要人类通过创意能使机器或装置(统称“智能体”)产生如学习、推理、决策等相关功能,表现出智能的,均应成为人工智能的范畴。鉴于此,由于随着AI的发展进程,AI在技术、能力、应用等诸方面的表现,使得就AI系统的分类方法是相当繁杂多维。结合目前AI的演进与呈现,下表1-3汇总了AI比较常用的分类方法,并重点反映出了AI技术领域的主要概貌。
表 1-3:人工智能(AI)比较常用的分类方法
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二、人工智能(AI)系统的功能视图
由表1-1可知,将人工智能系统定义为一种工程系统,它能够为人类定义的一系列目标生成输出,如内容、预测、建议或决策。而人工智能是指人工智能系统相关机制和应用的研究和开发。AI系统并不具备理解能力,它们需要人类的设计选择、工程实施和监督。鉴于此,对于人工智能系统,从功能的视角,其功能视图可如下图2-0所示,是一个输入和输出的过程流,它包括基于人类设计选择、工程实施和监督下的输入、处理和输出部分。其中输入通过模型进行处理以产生输出,该模型可以直接构建,也可以通过训练数据进行学习来构建,如图中用虚线绘制的部分是针对基于机器学习的AI系统。此视图的目的是提供AI系统如何实现结果的非技术性描述。总而言之,AI系统包含一个模型,用来产生预测,而这些预测又被用来连续地做出建议、决策和行动,全部或部分地由系统本身或人类来完成。
图 2-0:人工智能系统的功能视图
1、关于AI系统的输入
数据可以作为输入进入生产中的AI系统,这种情况下,它被称为生产数据。在将数据呈现给AI系统之前,可能需要对输入数据进行预处理,比如提取相关特征。数据在AI系统中占据核心地位,下表2-1详细阐述了AI系统中数据(data)的概念,同时包括数据参与AI系统的形式和过程。AI系统的输入也可以是信息而不是数据,这通常用于优化任务,其中唯一需要的输入是关于要优化内容的信息。有些AI系统根本不需要任何输入,而是按需执行给定任务(例如生成一些合成图像)。对于机器学习,会使用训练数据来获取关于感兴趣领域和待解决任务的一些信息。
表 2-1:AI系统中“数据”的阐述
2、关于AI系统的输出
AI系统对输入的处理结果可以有不同的性质,这取决于系统的自动化水平。根据用例,AI系统可以仅产生原始的、技术性的输出(如预测),或者它可以采取更有效的步骤来提出或应用自己对环境的行动(如建议、决策和最终行动)。关键的一点是,AI输出是容易出错的;输出正确是概率性的,而非绝对真实。AI系统的设计者和用户都需要了解,这样的系统可能产生错误的输出,以及使用这种错误输出所带来的责任问题。关于AI系统输出的预测(prediction)→决策(decision)→行动(action)的含义及关系详见下表2-2的描述。
表 2-1-2:AI系统输出:预测→决策→行动的含义及关系
3、关于知识与学习
图 2-0中虚线部分涉及到AI系统的知识与学习。AI系统用于处理和解决问题的模型是知识的机器可读表示。这类知识主要有陈述性知识和程序性知识两种类型。下表2-3详细阐述了AI系统中知识(knowledge)的概念,包括知识与数据、信息的关系与区别等。学习主要是指机器学习(Machine Learning),它是指一个使用计算技术使系统能够从数据或经验中学习的过程。
表 2-3:AI系统中“知识”的阐述
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三、人工智能(AI)的关键技术
人工智能(AI)正在以前所未有的速度重塑人类社会的运行方式,促进着人类社会文明的巨大进步,而其核心技术构成AI系统的“大脑”,鼎立AI的快速发展与演进。由于当今AI技术的高速发展,其AI相关技术层出不穷,但推动AI发展的关键技术,是AI最基础、最根本的技术,包括AI的学习能力技术和AI的处理能力技术,进而构成AI的核心技术,即感知类技术、认知类技术和生成类技术。
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四、AI技术的生态构成系统
大型的AI系统并不依赖于单一的技术,而是依赖于随时间发展而积累的一系列技术组合。这样的系统可以同时使用不同的技术,例如神经网络、符号模型和概率推理。下图4从AI的技术功能角度展示了AI技术的生态系统的构成。图中,每一层都利用下层资源来实现其功能,其中颜色较浅的方框表示某一层或功能的子组件;图层和子组件的大小并不代表它们的重要性。该生态系统从上至下共包括:应用、AI系统、AI功能、机器学习、工程、大数据与数据源、云计算与边缘计算、资源池等不同的模块。下表4是对各模块的简述。
图 4:AI的技术生态系统构成
表 4:AI技术生态系统构成模块的简述
五、人工智能(AI)的挑战
人工智能(AI)技术有别于传统的信息通信技术,尤其是生成式AI技术正以前所未有的速度重塑人类社会的知识生产和信息交互方式。从文本生成到图像创作,从代码编写到视频合成,这项技术展现出的创造力已超越传统工具的边界。但伴随着AI技术能力的指数级增长,其引发的伦理困境、合规难题、安全风险和社会冲击等正在形成复杂的挑战矩阵,需要从技术研发、法律规制、伦理建设等多维度构建应对体系。下表5具体给出了人工智能(AI)技术带来的相关挑战的描述。
表 5:人工智能(AI)技术带来的相关挑战的描述
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