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人工智能为什么在今天“才”爆发?

(2017-10-16 14:04:20)
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人工智能

刘锋,《互联网进化论》作者,《人工智能学家》主编

从科学史来看,人类社会每一次重大的技术变革都会引发科学的突破,包括今天的互联网革命,以及人工智能的热潮。对整个人类科学史和社会思想产生过很大影响的《进化论》,也是源于当时大航海技术的突破,达尔文和华莱士才有机会跟随远洋航船去发现生物进化的现象。


17、18世纪,以瓦特的蒸汽机的发明为代表的工业革命爆发,无论在动力还是人类本身的观察能力,都得到了极大延伸。这为此后物理学上很多重大突破奠定了基础,无论是牛顿的万有引力、爱因斯坦的相对论,还有后来众多科学家搭建的量子力学大厦,都与“力”和“观察”有关。


我们这个时代的人有幸见证的最大的技术变革,是以1969年互联网诞生为代表的互联网革命。工业革命增强的是人类的力量与视野,而互联网则极大增强了人类的智慧,丰富了人类的知识。今天,可能一个小学生就比过去学富五车的读书先生的知识还要渊博,因为互联网提供的知识远远超越了过去的很多专家。而智慧与知识恰恰和人脑的联系最为密切。


 

人工智能为什么在今天“才”爆发?

1997-2012年,东亚各国家、地区历年来的网络扩散。 © Hanteng / wikipedia.org


近几十年来,互联网为人类社会带来了很多新的应用和功能,观察这些新事物,可以发现互联网与人类大脑的结构有越来越多的相似性。2007年,我们为水利部门做了一套系统,在水域的土壤里安装传感器,然后把信息传送到水利部门的计算机,形成数据、报告,供防汛抗旱使用。就像人类的感觉神经系统。2008年,谷歌发布“街景”系统,在世界范围内安装了很多摄像头,很多汽车也载着摄像头到处跑,互联网用户就可以实时观看这些摄像头拍下来的城市影像。这又类似于人类的视觉神经系统。


不断出现的与互联网相关的有趣现象,也给了我一些思考——互联网的发展是否与脑科学有关?所以在2008年,我们和科学院的相关研究团队发表了一篇论文,提出了互联网未来会沿着与人类大脑结构类似的趋势发展,具备它自己的视觉、听觉、触觉,最终形成类似于人的神经系统。


另一方面,我们还得出了第二个猜想——人类的神经学和脑科学能不能从互联网的发展得到启发。因为互联网和脑科学其实是镜子的两面,如果能将互联网和脑科学这两个“巨系统”做交叉对比,那么它会延伸到很多的思考领域。不断发展的互联网,也许能够帮人类揭开大脑的秘密。


国外的相关专家也试图将互联网与脑科学做交叉对比研究。2010年,美国加州大学神经系统科学专家拉里·斯旺森和理查德·汤普森在《美国国家科学院院刊》(PNAS)发表论文,用互联网路由机制解释老鼠的大脑信号如何绕过破坏区域到达目标区域。科学家们发现了大脑神经元交互的一些特征,与互联网社交网络的属性非常相似。



▌互联网云脑能做什么?


今天反过头来看,在这十几年的时间里,涌现出了非常多新概念、新架构——云计算、物联网、大数据、工业互联网、机器人、人工智能、虚拟现实等等互联网新事物。但因为这些概念往往是国外最先启动的,所以它们与互联网云脑架构的关系需要分析和厘清。


比如说时常有这样的舆论,说物联网是超出互联网的一个组成部分;认为互联网已经死掉了,人工智能才是永生的;也有人说移动互联网会把传统互联网覆盖掉……其实这些概念是比较割裂的,下面我将尝试用互联网云脑的架构做一些解释。


▌物联网


物联网是IBM提出“智慧地球”的时候,科学界和产业界忽然火热的一个概念。物联网其实是互联网发展到一定阶段后,向物理世界的延伸,其结果就是互联网云脑要生长出自己的运动神经系统、感觉神经系统、视听神经系统。也就是说它连接了物,这些物也并不只是孤立连接的,它其实是互联网世界诸多神经系统的一个萌芽。


大概在物联网概念出现的四年之后,德国政府在汉诺威工业博览会上提出了“工业4.0”战略。随后,美国的GE公司提出了“工业互联网”。它们都旨在充分结合“信息通讯技术”和“网络空间虚拟系统-信息物理系统(Cyber-PhysicalSystem)”两种手段,把网络、人、数据和机器链接起来,将制造业向智能化转型。


“工业4.0”“工业互联网”,本质上都是互联网运动神经系统的萌芽。包括经常被提到的“云机器人”、“3D打印”、“自动驾驶”都是互联网运动神经系统的一个分支,都是互联网的触角跟各个产业的结合。


 

人工智能为什么在今天“才”爆发?

新互联网现象分别具备了运动神经系统、躯体感觉神经系统、视觉神经系统的萌芽,基于以上互联网新现象,从2008年开始,科学院相关研究团队发表论文,提出互联网向类大脑架构进化的观点,并绘制了互联网云脑的示意图。


▌云计算


云计算是以亚马逊、谷歌为代表的互联网巨头所提出的一个概念。


随着互联网的发展,新兴的应用数据储存量越来越大,但互联网又不可能总是分散的,也不可能去建立无数个服务器。与此同时,像谷歌、IBM、亚马逊、阿里巴巴这些互联网巨头公司,不但拥有强大的计算能力,而且硬件资源还有大量的冗余,所以他们就将自己冗余的资源开放出来。自此,互联网从企业各自分散的服务器向集中式的云计算转换。这就是云计算的起源,从技术演进的角度讲,也是一种必然。


云计算在互联网云脑的架构中就像是中枢神经系统的萌芽,将互联网的核心硬件层、核心软件层和互联网信息层统一起来,为互联网各虚拟神经系统提供支持和服务。


▌大数据


因为有了云计算,有了储存在网络中的大量信息,所以才有了大数据产生的根源。


在大数据这个概念火热之前,像谷歌、亚马逊、腾讯等企业就已经在做大数据的工作了,等到他们成功以后,大家发现原来他们背后控制了很多数据,大数据的概念才被正式提出来。


随着互联网云脑的不断发展,互联网上储存的数据也在以前所未有的速度不断增长,其中一个体现就是大社交网络,例如QQ、微信、微博、Facebook……大社交网络是非常重要的一个互联网云脑结构,它类似我们大脑里面的神经网络和神经元。在互联网的发展趋势里面,谁掌握了数据,掌握了互联网的神经元,谁就掌握了人工智能的未来。


 

人工智能为什么在今天“才”爆发?

facebook可能是中国网友“最熟悉的陌生人”,其中文登陆界面是一幅世界地图,还没有头像驻足中国版图。 © facebook.com


 

▌人工智能为什么在今天“才”爆发?


人工智能是现在互联网领域最热门的话题,不论是在科技界还是产业界都有广泛的关注。人工智能作为一个概念,最早是在1956年夏季,麦卡塞、明斯基、罗切斯特和香农为首的一批年轻的科学家在一起聚会,共同研究和讨论用机器模拟智能一系列有关问题时提出的。


“人工智能”概念提出后的五六十年里,它的发展经历了数次高峰和低谷。人工智能的热潮也不是在今天才产生的,早在1960年代,就出现过一次人工智能的热潮,当时的人们就认为人工智能、机器人的发展,可能会在某一天替代人类。


到80年代,神经网络的热潮已经过去,大家发现人工智能找不到用武之处,虽然在算法上有所改进,但是始终没有办法去影响产业界。而人工智能在学术上的发现,如果不能应用在产业界,就不会爆发。人工智能经历的数次高峰和低谷,和它的发展是否与产业界有效结合是有关系的。


最近一次人工智能的低谷发生在1990年代,随着日本第五代计算机计划的无果而终,人工神经网络也随之退烧,人工智能领域再次进入“Ai之冬”。这个人工智能的冬天持续了将近10年的时间,直到2006年加拿大多伦多的教授Geoffrey Hinton提出“深度学习”算法,人工智能才逐渐从这个寒冬走出来。


这个算法是对1940年代诞生的人工神经网络理论的一次升级,它最大的革新在于与互联网的大数据相关联,可以有效处理庞大的数据。终于在2010年,它的威力爆发出来,引发了人工智能领域新的高潮。“深度学习”算法在提高图像、声音识别能力上都具有极强的能力,而且这一轮的浪潮是与互联网产业相结合的,所以本质上还是互联网进化过程中的又一次波浪式高峰,它的产生离不开互联网之前的应用,也离不开技术发展所奠定的基础。


所以从整体上看,互联网云脑在进化过程中形成的类似大脑的结构,并非一开始就是成熟和完善的,而是在科学的探索和商业的创新中逐步发育。在这个发育的过程中,出现了web2.0、物联网、云计算、工业互联网、大数据、人工智能……这些也并不是脱离互联网而出现的新鲜事物,而是在互联网云脑的发展过程中,由于各个神经系统发展的不均匀,所导致的波浪式的高峰。往往是一个技术或模式成熟后,下一个技术或模式才有爆发的基础。


 

人工智能为什么在今天“才”爆发?

当物联网,工业4.0,工业互联网与社交网络融合时,每一栋大楼,每一辆汽车,每一个景区,每一个商场,每一个电器都会在SNS网站上开设账号,自动的发布自己实时的信息,并与其他”人“,和“物”进行交互。社交网络的定义将不再仅仅是人与人的社交,而是人与人,人与物,物与物的范围更大的社交网络。我们可以称为“大社交网络”(Big SNS)。


▌人工智能与产业的结合


人工智能技术与互联网的中枢神经系统结合以后,会诞生很多的互联网“巨系统”。例如人工智能系统与互联网听觉神经系统相结合,就产生了类似科大讯飞、云之声这样的声音识别类的企业和产品;当它与互联网云脑的视觉神经系统结合,就出现了像格林森童、face++、桑迅科技这类的图像识别公司;当它与互联网云脑的运动神经系统相结合,就产生了无人驾驶、无人机……


当人工智能和“大社交网络”相结合,就产生了我们非常熟悉的像百度的度秘、微软的小冰这样的系统,而人工智能和社交网络的结合,在将来会产生更多的应用。


人工智能在互联网整个的运行当中,在各个部分都起到了作用,无论是与操作系统,还是与核心的服务器相结合,都增强了互联网云脑的智慧程度,是非常好的催化剂和润滑剂。但是人工智能不代表一切,它需要整个的互联网云脑作为支撑,如果互联网云脑不完善、不成熟,人工智能也就没有用武之地。



▌人工智能与人类未来


互联网的进化,有一部分涉及到人类的未来,可能还会涉及到比较深层次的东西,它可能跟科学、文化有关系,也可能跟哲学有关系。达尔文的《进化论》认为生命的进化是没有方向的,这种世界观和生命观对科学和人工智能领域也产生了很大的影响。


但是在进化到底有没有方向、有没有等级之分这一点上,基于我们的研究,仍有谈论的余地。互联网就像是刚从猴子进化到人类,然后又沿着互联网云脑的架构,进一步加强和人的联系。人甚至会走出地球,向宇宙深处探索。最终也会实现互联网、大脑和人类三者的结合。这就是方向。在互联网的帮助下,现代人会比以前的人类更聪明,掌握更丰富的知识。


另一方面就是人类大脑的问题,诺贝尔奖获得者澳大利亚科学家在其著作《脑的进化》中提到,人类的大脑是分层的,每一层都包裹了过去生物进化的痕迹。当生物进化成鱼的时候,在向前进化,就在鱼的大脑上包裹了一层,就产生了两栖动物的大脑。每一次进化大脑都有一次新的变化,当互联网为我们带来巨量的知识时,可能就会引起我们大脑皮层的又一次爆发。


最后,当互联网会进化到无穷的时间点后,互联网,大脑和宇宙会合而为一,那就是智慧宇宙、智慧大脑。如果用数学公式去描述,这也是一个有趣的现象,这个公式就是输入、输出、掌握的知识、知识的创造,这其实就是进化的过程。人类在过去几千年里,不断积累知识、创造知识,如果在时间无限延续的情况下,人类的输入无穷大,那么输出也会无穷大,掌握的知识和创造力也会无穷大,甚至最终会进化到“全知全能”的地步。


人工智能与人类的关系需要解决这三个方面的问题:生物进化的放向、进化的速度和进化的动力。在这些问题没有形成共识,在科学上没有实现路径的时候,任何人工智能恐惧论只是杞人忧天。


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