走进人工智能:从原理到应用

寻琴观看商业 2024-10-30 01:16:55
一、 人工智能发展历程

人工智能并非新兴概念,古已有之。20世纪30至50年代,神经科学、生物学、计算机科学和数学等学科的蓬勃发展,使人工智能首次进入科学家的视野。

1950年,英国计算机科学家图灵提出“机器会思考吗?”这一划时代的问题,并设计了图灵测试:如果人类无法区分与之对话的是人还是计算机,则可认为该计算机通过了测试。

图灵预言,到2000年,计算机经过5分钟的对话就能使30%的人类相信它是真人。

这一预言在2014年由人工智能软件“尤金·古斯特曼”实现,它成功伪装成一个13岁男孩,骗过了33%的测试者。

值得一提的是,计算机领域的最高奖项——图灵奖,正是以这位杰出科学家的名字命名。图灵在二战期间协助英国制造计算机并破译德军密码,对盟军胜利贡献卓著,这段经历也被改编成电影《模仿游戏》。

1956年,达特茅斯会议召开,由美国计算机科学家马文明斯基、约翰·麦卡锡以及信息论奠基人香农等人共同创造了“人工智能”一词,标志着人工智能进入快速发展阶段。

明斯基和麦卡锡后来都因在人工智能领域的杰出贡献而荣获图灵奖,而香农的名字则被用于命名通信理论领域的最高奖项——香农奖。

此后的几十年,受算法和算力限制,人工智能发展几经波折。直到1997年,IBM的“深蓝”战胜了国际象棋冠军卡斯帕罗夫,人工智能才迎来第三次发展浪潮。

在过去的20多年里,人工智能算法领域涌现出许多杰出人物,例如“深度学习之父”杰弗里·辛顿、卷积神经网络CNN的提出者杨立昆,以及约书亚·本吉奥,他们三人共同获得了2018年图灵奖。

在众多科学家的努力下,人工智能在图像识别、语音识别和智能翻译等特定领域取得了显著成果,识别率甚至超越了人类。

如今,我们可以在线轻松翻译外文,出国旅游时也可以借助人工智能软件进行无障碍交流。

二、 损失函数与机器学习

人工智能的核心是如何让计算机像人类一样思考?从本质上讲,这是一个数学问题,其目标是建立一个函数关系,能够从输入值尽可能准确地获得输出值。以预测房价为例,我们可以根据经验判断,大城市、市中心、学区房通常价格更高。

为了用数学关系表达,可以从最简单的线性关系入手,假设房价与面积正相关,即 y = wx + b,其中w是斜率,b是截距。通过已知的房价和面积数据,我们可以绘制散点图,并寻找一条最佳拟合直线。

由于实际数据不可能完全落在直线上,因此需要引入损失函数来衡量预测值与真实值之间的差异。通过最小二乘法,我们可以找到最佳的参数w和b,使损失函数最小化。

对于更复杂的场景,例如房价还受地段、房龄、楼层等多种因素影响,我们可以构建多元线性回归模型,并使用梯度下降算法逐步逼近最优解。这个通过不断调整参数、最小化误差函数的过程,就是机器学习或训练。

三、 神经网络:模拟人脑的智慧

为了解决更加复杂的现实问题,科学家们设计了神经网络算法。神经网络的灵感来源于人脑结构,每个神经元都是一个多输入单输出系统,输出值0或1代表是否向下一级传递信号。

1943年,沃尔特·皮茨和沃伦·麦卡洛克提出了最早的人工神经元模型——MP模型。通过激活函数,可以将输入参数的线性组合转换为0到1之间的值,模拟神经元传递信号的概率。

以图像识别为例,计算机将图像转换为数字矩阵,输入神经网络进行处理,最终输出0或1,表示是否识别为特定目标。为了处理更复杂的问题,例如翻译文章或理解语义,需要构建多层神经网络,即深度学习。

然而,全连接网络的复杂度过高,参数优化难度巨大。辛顿引入的反向传播算法解决了这一难题,通过逐层优化参数,极大地提高了训练效率。

四、 人工智能的未来与中国机遇

每一次工业革命都源于科学技术的突破。第一次工业革命以蒸汽机为代表,第二次工业革命以电力和通信技术为代表,第三次工业革命以电子和计算机技术为代表。

如今,我们正处于以人工智能、新材料、生物技术等为代表的第四次工业革命浪潮之中。中国在5G、人工智能、新材料和生物科技等领域取得了显著进展,并在许多方面处于世界领先地位。

北京市海淀区作为科技创新中心,拥有雄厚的科研实力和产业基础,尤其在人工智能领域更是汇聚了众多顶尖人才和机构,例如清华大学、北京大学、智源研究院、通研院和科研智能研究院等。

中关村论坛人工智能主题日活动将为全球人工智能领域的专家学者和企业家提供一个交流合作的平台,共同探讨人工智能的未来发展趋势。

结语:

人工智能的发展历程,如同人类对自身智慧的不断探索和模拟。从简单的线性模型到复杂的神经网络,从机械的规则到自主的学习,人工智能正在逐步逼近人类的认知能力。

然而,人工智能的未来并非一帆风顺,伦理、安全、公平等问题仍需我们认真思考和应对。在第四次工业革命的浪潮中,中国正扮演着越来越重要的角色,我们期待着中国的人工智能技术能够为人类社会带来更多福祉。

0 阅读:0

寻琴观看商业

简介:感谢大家的关注