老程序員眼中的簡明AI

AI, Artificial Intelligence, 人工智能。

就像每個人眼中都有一個自己的哈姆雷特一樣,每一個看AI 都是不一樣的。作為一個老程序員,也只是一個工作時間長一些的程序員而已,本沒有什么資格定義AI,但是面對問題, 還是強(qiáng)作鎮(zhèn)定,從一個工程師角度闡述一下,“什么是AI?”以及AI 和 大數(shù)據(jù),機(jī)器學(xué)習(xí),神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),自然語言處理等諸多名詞到底有什么關(guān)系呢?

什么是AI?

AI,來自于維基百科的解釋是這樣的:

Artificial intelligence is intelligence exhibited by machines, rather than humans or other animals . In computer science, the field of AI research defines itself as the study of "intelligent agents": any device that perceives its environment and takes actions that maximize its chance of success at some goal. Colloquially, the term "artificial intelligence" is applied when a machine mimics "cognitive" functions that humans associate with other human minds, such as "learning" and "problem solving". ---- wikipedia

人工智能中的智能如何定義呢?如何解釋智能呢?或許, 用圖靈測試來理解人工智能更加方便。1950年, 阿蘭圖靈提出了圖靈測試:如果一臺機(jī)器能夠與人類展開對話(通過電傳設(shè)備)而不能被辨別出其機(jī)器身份,那么稱這臺機(jī)器具有智能。具體地,指測試者與被測試者(一個人和一臺機(jī)器)隔開的情況下,通過一些裝置(如鍵盤)向被測試者隨意提問。進(jìn)行多次測試后,如果有超過30%的測試者不能確定出被測試者是人還是機(jī)器,那么這臺機(jī)器就通過了測試,并被認(rèn)為具有人類智能。

圖靈測試.jpg

因此,人工智能就是讓機(jī)器具有了和人難以區(qū)分的能力,簡單的說, AI 是機(jī)器所提供的一些能力,這些能力與人的能力類似甚至更高。

AI 的 結(jié)構(gòu)

AI 的載體是機(jī)器,在計算機(jī)無所不在的今天(作為一個通信專業(yè)的學(xué)生,大學(xué)讀書的時候,老師說過“通信技術(shù)計算機(jī)”),在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)無所不在的今天(網(wǎng)絡(luò)對生活的影響巨大,以至于有了“互聯(lián)網(wǎng)+”等概念),AI 的載體離不開計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)。

談到計算機(jī)的體系結(jié)構(gòu),就離不開馮諾伊曼體系結(jié)構(gòu)。馮·諾依曼提出的計算機(jī)體系結(jié)構(gòu),奠定了現(xiàn)代計算機(jī)的結(jié)構(gòu)理念,即計算機(jī)由控制器、運(yùn)算器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五部分組成。

馮諾伊曼結(jié)構(gòu).jpg

馮·諾依曼理論的要點(diǎn)是:數(shù)字計算機(jī)的數(shù)制采用二進(jìn)制;計算機(jī)應(yīng)該按照程序順序執(zhí)行。根據(jù)馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)構(gòu)成的計算機(jī),必須具有如下功能:把需要的程序和數(shù)據(jù)送至計算機(jī)中。必須具有長期記憶程序、數(shù)據(jù)、中間結(jié)果及最終運(yùn)算結(jié)果的能力。能夠完成各種算術(shù)、邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送等數(shù)據(jù)加工處理的能力。能夠根據(jù)需要控制程序走向,并能根據(jù)指令控制機(jī)器的各部件協(xié)調(diào)操作。能夠按照要求將處理結(jié)果輸出給用戶。

馮諾伊曼體系結(jié)構(gòu)真是一個神奇的結(jié)構(gòu),我理解是自洽的,局部和整體的結(jié)構(gòu)是一致的。小到代碼中的一個函數(shù),大到一個計算機(jī)乃至整個軟件系統(tǒng)都可以用這樣一個結(jié)構(gòu)來描述。而網(wǎng)絡(luò)的存在是將結(jié)構(gòu)中的模塊作為功能團(tuán)在空間上的拉伸, 就是它們可以不在同一個物理空間的點(diǎn)上。

AI 在物理上是基于計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的一種體系結(jié)構(gòu)。

AI 的 能力

AI 有了計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的身體骨骼,表現(xiàn)出來的種種能力。

我們自己面對輸入的能力有視覺、聽覺、嗅覺、味覺和觸覺五種基本能力,相應(yīng)地,AI 也具有這樣的能力:視覺——圖像的檢測與識別,視頻分析等等,人臉識別和指紋識別都是AI視覺能力的一種而已;聽覺——聲音的檢測與識別,超聲分析等,語音識別只是AI聽覺能力的一種而已,嗅覺、味覺、觸覺都可能是具有傳感器的,AI通過傳感器可以具備這樣的能力。

對于輸出而言,我們可以是語言,動作,文字等, 相應(yīng)地,AI也具有聲音合成,圖像合成,文字合成等輸出能力。

存儲、計算和控制都在我們的大腦中,相應(yīng)地,AI 同樣可以具有存儲、計算和控制的能力,甚至可能比人做的更好。業(yè)界有很多“智腦”的項目,以及基于AI的存儲、計算和控制能力的應(yīng)用,例如大名鼎鼎的alpha狗。

因此, AI 基于計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的能力大概是這樣的:

ai_a.jpeg

AI 的 技術(shù)

AI 是如何具備這些能力的呢? 這才涉及到當(dāng)今熱門的種種技術(shù)。

嚴(yán)格來講,人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)沒有直接關(guān)系,只不過目前機(jī)器學(xué)習(xí)的方法被大量的應(yīng)用于解決人工智能的問題而已。目前機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能的一種實現(xiàn)方式,也是最重要的實現(xiàn)方式之一,例如提供計算機(jī)視覺的能力等等。

深度學(xué)習(xí)是一種實現(xiàn)機(jī)器學(xué)習(xí)的技術(shù),源于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究。

機(jī)器學(xué)習(xí)都是基于數(shù)據(jù)的,而所謂的“大數(shù)據(jù)”技術(shù)為機(jī)器學(xué)習(xí)乃至深度學(xué)習(xí)提供了源泉。

他們之間的關(guān)系大致是這樣的:

ai_re.jpeg

AI 中所采用的各種技術(shù)都是為解決某些問題,進(jìn)而提供或者提高某些能力。

總的來說, 一個老程序員眼中的AI 大致是這樣的:

AI_all.jpeg
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