作者：國務(wù)院發(fā)展研究中心國際技術(shù)經(jīng)濟研究所
出版社：中國人民大學(xué)出版社
出版時間：2019年9月
遙想1969年，ARPANET（由ARPA創(chuàng)建）剛剛成立的時候，還只是美國國防部防止蘇聯(lián)打擊的冷戰(zhàn)產(chǎn)物，誰曾想在隨后的半個世紀，由ARPANET轉(zhuǎn)變而來的Internet竟掀起了如此巨大的波瀾。2001年，全球市值最高的前五家公司中，只有微軟一家科技公司，而且當時的微軟并非是一家互聯(lián)網(wǎng)公司。
但到了2016年，全球市值最高的前五家公司均是互聯(lián)網(wǎng)公司。在這期間，搜索引擎、社交網(wǎng)絡(luò)、移動互聯(lián)網(wǎng)和移動支付等技術(shù)一次又一次改變了人們的生活，互聯(lián)網(wǎng)也成就了一個又一個商業(yè)傳奇。
估計美國國防部在成立ARPANET項目的時候，也難以想象互聯(lián)網(wǎng)在未來會給人類社會帶來多么大的變革。同樣地，人工智能技術(shù)的潛力大家都有目共睹，但未來人工智能可以用來做什么，將會給人類社會帶來多大的變革，也在考驗我們的想象力。
盡管人工智能技術(shù)還處在初級發(fā)展階段，但它現(xiàn)有的能力也足以改變眾多領(lǐng)域，尤其是那些有著大量數(shù)據(jù)卻無法有效利用的領(lǐng)域。
一、人工智能推動基礎(chǔ)科學(xué)理論突破
縱覽歷史，每一次重大的基礎(chǔ)科學(xué)理論突破，都必將帶來人類社會的巨大變革。例如，牛頓的經(jīng)典力學(xué)為第一次工業(yè)革命奠定了基礎(chǔ)，法拉第的電磁感應(yīng)理論和麥克斯韋方程直接引發(fā)了第二次工業(yè)革命，愛因斯坦、馮·諾依曼等科學(xué)家無疑是第三次工業(yè)革命的“幕后推手”。
人類一旦認識了新世界，就必然會創(chuàng)造工具來改造舊世界，社會就會沿著“基礎(chǔ)科學(xué)理論突破→新工具誕生→生產(chǎn)效率極大提升”的模式產(chǎn)生變革。
但被很多人詬病的是，近幾十年來基礎(chǔ)科學(xué)理論沒有像樣的重大突破。例如，核電技術(shù)在60年代就商業(yè)運營了，核聚變卻仍然遙遙無期；登月火箭和高鐵60年代就造出來了，但相關(guān)材料科學(xué)卻沒有重大進展；粒子物理和弦理論等物理學(xué)的理論發(fā)展幾乎停滯；在醫(yī)學(xué)上，癌癥、艾滋病和帕金森等疾病仍然難以治療。
雖然最近幾十年應(yīng)用物理的發(fā)展很快，比如手機一代一代更新、汽車一代一代進步，但基礎(chǔ)科學(xué)理論都是在“吃老本”。
隨著人工智能的發(fā)展，基礎(chǔ)科學(xué)研究仿佛又有了的新希望。在瀏覽Phys.org和EurekAlert!網(wǎng)站（全球最著名的科技新聞網(wǎng)站）的時候，可以發(fā)現(xiàn)2016年以來出現(xiàn)了很多關(guān)于人工智能促進新材料、化學(xué)和物理研究的新聞。2018年12月，僅“人工智能+新材料”領(lǐng)域的消息就有4條，這足以說明學(xué)術(shù)界對人工智能工具的重視。
仔細瀏覽一遍，還可以發(fā)現(xiàn)美國幾乎主導(dǎo)了這方面的研究。美國學(xué)術(shù)界一直對利用大數(shù)據(jù)加速科學(xué)研究抱有濃厚的興趣，例如“材料基因組”就是由美國發(fā)起的，美國人對大數(shù)據(jù)在科學(xué)研究中的作用有著更深刻的認識，繼續(xù)引領(lǐng)“人工智能+材料/化學(xué)/物理”領(lǐng)域的研究也不足為奇。
2018年12月關(guān)于人工智能變革新材料研發(fā)方式的幾則消息
實際上，材料、化學(xué)、物理等基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域的研究過程中充滿了“大數(shù)據(jù)”，從設(shè)計、實驗、測試到證明等環(huán)節(jié)，科學(xué)家們都離不開數(shù)據(jù)的搜集、選擇和分析。由于物理、化學(xué)或力學(xué)規(guī)律的存在，這些領(lǐng)域的數(shù)據(jù)往往都是結(jié)構(gòu)化的、高質(zhì)量的以及可標注的。
人工智能技術(shù)（機器學(xué)習(xí)算法）擅長在海量數(shù)據(jù)中尋找“隱藏”的因果關(guān)系，能夠快速處理科研中的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，因此得到了科研工作者的廣泛關(guān)注。人工智能在材料、化學(xué)、物理等領(lǐng)域的研究上展現(xiàn)出巨大優(yōu)勢，正在引領(lǐng)基礎(chǔ)科研的“后現(xiàn)代化”。
以物理領(lǐng)域為例，人工智能的應(yīng)用給粒子物理、空間物理等研究帶來了前所未有的機遇。為尋找希格斯玻色子（上帝粒子），進一步理解物質(zhì)的微觀組成，歐洲核子研究中心（CERN）主導(dǎo)開發(fā)了大型強子對撞機（LHC）。LHC是目前世界上最大的粒子加速器，它每秒可產(chǎn)生一百萬吉字節(jié)（GB）的數(shù)據(jù)，一小時內(nèi)積累的數(shù)據(jù)竟然與Facebook一年的數(shù)據(jù)量相當。
有一些研究人員就想到，利用專用的硬件和軟件，通過機器學(xué)習(xí)技術(shù)來實時決定哪些數(shù)據(jù)需要保存，哪些數(shù)據(jù)可以丟棄。事實證明，機器學(xué)習(xí)算法可以至少做出其中70%的決定，能夠大大減少人類科學(xué)家的工作量。
盡管人工智能商業(yè)化發(fā)展更容易受關(guān)注，但人工智能在基礎(chǔ)科研中的應(yīng)用，卻更加激動人心。因為社會生產(chǎn)力的變革，歸根結(jié)底在于基礎(chǔ)科研的進一步突破。我們或許再也回不到有著牛頓、麥克斯韋和愛因斯坦等科學(xué)“巨人”的時代。
在那個時代，“巨人”們可以憑借著超越時代的智慧，在紙張上書寫出簡潔優(yōu)美的定理，或者設(shè)計出轟動世界的實驗。像這樣做出偉大工作的機會或許不多了，在這個時代，更多需要的是通過大量實驗數(shù)據(jù)來獲取真理的工作。
大到宇宙起源的探索，小到蛋白質(zhì)分子的折疊，都離不開一批又一批科學(xué)家們前赴后繼、執(zhí)著探索。人工智能技術(shù)的應(yīng)用，或許能幫助藍色星球的科學(xué)家們擺脫無窮無盡實驗的痛苦，加速重大科學(xué)理論的發(fā)現(xiàn)，將人類文明提升到新的臺階。
二、人工智能推動社會生產(chǎn)效率快速提升
人工智能無疑是計算機應(yīng)用的最高目標和終極愿景：徹底將人類從重復(fù)機械勞動中解放出來，讓人們從事真正符合人類智能水平、充滿創(chuàng)造性的工作。
在60年的人工智能發(fā)展史中，已經(jīng)誕生了機器翻譯、圖像識別、語音助手和個性推薦等影響深遠的應(yīng)用，人們的生活在不知不覺中已經(jīng)發(fā)生了巨大變化。未來，人工智能應(yīng)用場景進一步延伸，是否能夠帶來社會生產(chǎn)效率的極大提升，引領(lǐng)人類進入新時代？
為了探索這一問題，曾在谷歌和百度擔任高管的吳恩達于2017年成立了一家立足于解決 AI 轉(zhuǎn)型問題的公司 Landing.ai。吳恩達通過一篇文章和一段視頻在個人社交網(wǎng)站上宣布了該公司的成立，并表示希望人工智能能夠改變?nèi)祟惖囊率匙⌒械确椒矫婷娴纳睿屓藗儚闹貜?fù)性勞動的精神苦役中解脫。
Landing的中文含義是“落地”，這家公司的目標是幫助傳統(tǒng)企業(yè)用算法來降低成本、提升質(zhì)量管理水平、消除供應(yīng)鏈瓶頸等等。截至目前，Landing.ai已經(jīng)選擇了兩個落地領(lǐng)域，分別是制造業(yè)和農(nóng)業(yè)。
Landing.ai官網(wǎng)頁面
Landing.ai最先與制造業(yè)巨頭富士康達合作。Landing.ai嘗試利用自動視覺檢測、監(jiān)督式學(xué)習(xí)和預(yù)測等技術(shù)，幫助富士康向智能制造、人工智能和大數(shù)據(jù)邁進，提升制造過程中AI應(yīng)用的層次。吳恩達認為，人工智能對制造業(yè)帶來的影響將如同當初發(fā)明電力般強大，人工智能技術(shù)很適合解決目前制造業(yè)面臨的一些挑戰(zhàn)，如質(zhì)量和產(chǎn)出不穩(wěn)定、生產(chǎn)線設(shè)計彈性不夠、產(chǎn)能管理跟不上以及生產(chǎn)成本不斷上漲等。
目前，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造和工業(yè)4.0等概念已經(jīng)深入人心，傳統(tǒng)企業(yè)都在向智能化、數(shù)據(jù)化轉(zhuǎn)型，但生產(chǎn)過程中獲取的大量數(shù)據(jù)如何應(yīng)用又成了新的問題。Landing.ai與富士康的合作，或許將給傳統(tǒng)制造的從業(yè)者帶來新的啟示。
繼富士康之后，Landing.ai又與農(nóng)業(yè)機械制造商中聯(lián)重科達成了戰(zhàn)略合作協(xié)議。雙方聯(lián)姻后，攜手研發(fā)由人工智能技術(shù)驅(qū)動的農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品，這些設(shè)備利用機器學(xué)習(xí)將具備在作業(yè)現(xiàn)場自我智能決策的能力，從而將產(chǎn)品的智能控制提升到一個新的高度。
吳恩達表示，“由人工智能技術(shù)驅(qū)動的農(nóng)業(yè)，將會減輕農(nóng)民的勞動強度，同時也使整個作業(yè)更加環(huán)保，這樣人們將更容易獲取更安全、更健康的食物。”
Landing.ai與中聯(lián)重科的合作是“智慧農(nóng)業(yè)”發(fā)展的一個縮影，未來人工智能+農(nóng)業(yè)的發(fā)展還有著更多想象空間。當農(nóng)業(yè)進入了大數(shù)據(jù)時代，機器作業(yè)時可以利用產(chǎn)量、氣候、溫度、濕度和土壤等各方面的數(shù)據(jù)進行調(diào)整，進一步提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。
當然，制造業(yè)的核心競爭力還在于制造業(yè)本身，比如車床的精度、熱處理爐的溫度控制能力等等，農(nóng)業(yè)的核心競爭力也在于農(nóng)業(yè)本身，比如育種技術(shù)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)等等。人工智能技術(shù)的主要價值在于提升決策能力，進一步提升生產(chǎn)效率，以及降低人的重復(fù)性勞動等方面，這就是人工智能為什么可以“賦能”各個行業(yè)的原因。
三、人工智能將有效改善人類的生存空間
自第一次工業(yè)革命以來，人類活動對自然界造成的影響越來越大，日益增長的資源需求使得土地利用情況產(chǎn)生巨大變化，污染愈發(fā)嚴重，生物多樣性銳減，人類的生存空間變得越來越惡劣。
從1850年開始，全球氣候變暖開始越來越嚴重，由此引發(fā)的水資源供應(yīng)、氣溫反常、沙漠化等問題接踵而至，人類與自然生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)平衡被擾亂。近年來，全球氣候變暖問題已經(jīng)受到全球范圍內(nèi)的高度重視，節(jié)能、環(huán)保、綠色和可持續(xù)發(fā)展已成為世界各國政策的落腳點。
根據(jù)聯(lián)合國的預(yù)測，2050年世界人口將從現(xiàn)在的76億增長至98億，2100年更將達到112億，其中一半以上的人口增長量將來自南亞和非洲地區(qū)。隨著人口的迅速增長和經(jīng)濟的不斷發(fā)展，全球能源消費需求將會呈直線上升的趨勢，現(xiàn)有高污染、高能耗的發(fā)展模式將難以為繼。
在這種大背景下，全世界都在大力發(fā)展太陽能、風(fēng)能以及核能等清潔能源，并積極研發(fā)可降解的生物質(zhì)材料來替換石化的產(chǎn)品。進入人工智能時代后，怎樣更好地利用大數(shù)據(jù)和機器學(xué)習(xí)等前沿技術(shù)，為環(huán)保和綠色產(chǎn)業(yè)賦能，成為了政府、科學(xué)家、公眾以及企業(yè)的關(guān)注焦點。
在能源利用方面，谷歌旗下的DeepMind無疑走在了最前面。2016年開始，DeepMind將人工智能工具引入到谷歌數(shù)據(jù)中心，幫助這家科技巨頭節(jié)省能源開支。DeepMind利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的識別模式系統(tǒng)來預(yù)測電量的變化，并采用人工智能技術(shù)操控計算機服務(wù)器和相關(guān)散熱系統(tǒng)，成功幫助谷歌節(jié)省了40%的能源，將谷歌整體能效提升了15%。
2018年后，DeepMind更是將“觸手”伸向了清潔能源領(lǐng)域。我們都知道，風(fēng)力發(fā)電因為有較大的波動性和不可預(yù)測性，因而難以并入電網(wǎng)，無法有效利用。DeepMind利用天氣預(yù)報、氣象觀測等數(shù)據(jù)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，可以提供36小時后的風(fēng)力預(yù)測，從而讓農(nóng)場的風(fēng)力發(fā)電變得能夠預(yù)測。一旦風(fēng)力發(fā)電可以預(yù)測，電廠就能有充裕的時間啟動需要較長時間才能上線的發(fā)電手段，與風(fēng)力互補。如此一來，風(fēng)電并網(wǎng)難的問題就可輕松解決。
DeepMind預(yù)測的風(fēng)力發(fā)電量和實際發(fā)電量對比
在自然環(huán)境保護方面，微軟的“人工智能地球計劃（AI of Earth）”則為大家做出了表率。這一計劃于2017年7月啟動，旨在借助云計算、物聯(lián)網(wǎng)和AI技術(shù)，保護和維持地球及其自然資源，通過資助、培訓(xùn)和深入合作的方式，向水資源、農(nóng)業(yè)、生物多樣性和氣候變化等領(lǐng)域的個人和組織機構(gòu)提供支持。
例如，“SilviaTerra”項目通過使用Microsoft Azure、高分辨衛(wèi)星圖像和美國林務(wù)局的現(xiàn)場數(shù)據(jù)來訓(xùn)練機器學(xué)習(xí)模型，實現(xiàn)對森林的監(jiān)測；“WildMe”項目通過使用計算機視覺和深度學(xué)習(xí)算法，可對瀕臨滅絕的動物進行識別；“FarmBeats”項目在戶外環(huán)境下可以通過傳感器、無人機以及其它設(shè)備改進數(shù)據(jù)采集，進而提高農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性。
微軟“AI for Earth”計劃頁面
在前三次工業(yè)革命中，科學(xué)技術(shù)進步給人們帶來極大生活便利的同時，也帶來了氣候變化、生物多樣性退化、大氣與海洋污染等棘手的自然環(huán)境問題，人類的生存環(huán)境正逐漸變得惡劣。從表面上看，似乎發(fā)達經(jīng)濟體的自然環(huán)境已經(jīng)改善了，但這種改善是以轉(zhuǎn)移污染、破壞發(fā)展中國家自然環(huán)境為代價的，世界整體的自然環(huán)境狀況依然不容樂觀。
一直以來，人們寄希望于未來的科學(xué)技術(shù)進步能夠解決當下的自然環(huán)境問題，而人工智能技術(shù)的出現(xiàn)點燃了這一希望。一旦人工智能技術(shù)可以加速基礎(chǔ)科學(xué)理論的突破，實現(xiàn)生產(chǎn)效率的大幅提升，有效改善人類的生存空間，一切發(fā)展與自然環(huán)境的問題也就迎刃而解。
四、總結(jié)
站在2019年看人工智能，不免感到幾絲寒意。人工智能算法沒有明顯突破，魯棒性差、算法黑箱等問題依然突出，部分商業(yè)化落地也不及預(yù)期，一些專家學(xué)者開始擔心人工智能將迎來新的“寒冬”。
但若站在未來回顧人工智能，當前所有的擔憂將僅僅是一個個小插曲。即便是目前，人工智能技術(shù)的潛力也遠遠未終結(jié)。人工智能即將帶來的變革，仍將會超乎大部分人的想象。近年來，許多行業(yè)都已切實感受到人工智能帶來的顛覆，包括金融、制造、教育、醫(yī)療和交通等等。
但人工智能的價值維度還有很多，加速基礎(chǔ)科學(xué)研究、提升社會生產(chǎn)效率和改善人類生存空間也只是其中的幾個方面，我們不妨先提升一下自己的想象力。人工智能將為人類帶來怎樣的變革，讓我們拭目以待。
【鈦媒體作者介紹：本文來自《人工智能全球格局》的作者，國務(wù)院發(fā)展研究中心國際技術(shù)經(jīng)濟研究所。成立于1985年，是隸屬于國務(wù)院發(fā)展研究中心的非營利性研究機構(gòu)，主要職能是研究我國經(jīng)濟、科技、社會發(fā)展中的重大政策性、戰(zhàn)略性、前瞻性問題，跟蹤和分析世界科技、經(jīng)濟發(fā)展態(tài)勢，為中央和有關(guān)部委提供決策咨詢服務(wù)?！?/p>
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從這幾年的人工智能發(fā)展進程來看，如今是人工智能剛剛萌芽的最初級階段，人工智能的初期屬于匯聚期，需要更多的人才和企業(yè)、政府進入來搭建人工智能平臺，多點開花，然后再一起形成平臺發(fā)散開來，輻射到廣大的人群以及物種族群當中去，將智慧思維聚集在一起才能在科技領(lǐng)域再次突破，下一次的科技革命必將是來自于技術(shù)團隊，而并非個人。。。