王啟睿

摘 要 智能科學(xué)與技術(shù)作為計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的衍生領(lǐng)域，近年來(lái)的發(fā)展勢(shì)不可擋。為了探析智能科學(xué)的發(fā)展歷史和智能技術(shù)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的狀況，本文借助現(xiàn)有的前沿應(yīng)用對(duì)智能科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用的不同領(lǐng)域進(jìn)行深入探討，并在最后對(duì)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)作出預(yù)測(cè)，希望可以可以給予人們一些啟迪，為加快智能科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】智能科學(xué) 人工智能 計(jì)算機(jī)

近年來(lái)，以人工智能為代表的智能科學(xué)與技術(shù)行業(yè)以迅猛的速度發(fā)展著，從日常生活中的無(wú)人駕駛汽車到智能技術(shù)前沿的AlphaGo，不斷地吸引著人們的目光。智能技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越貼近人們的生活。那么，智能技術(shù)到底是什么，有哪些應(yīng)用，未來(lái)會(huì)為我們提供哪些便利。本文將通過(guò)具體的應(yīng)用情況對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行深入的探析。

1 智能科學(xué)與技術(shù)的概念闡釋和發(fā)展歷史

1.1 智能科學(xué)與技術(shù)的概念

智能科學(xué)與智能技術(shù)是21世紀(jì)發(fā)展的新型研究領(lǐng)域，由計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展衍變而來(lái)，是計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息論、自動(dòng)化技術(shù)、腦科學(xué)以及生物智能等多種學(xué)科的交叉領(lǐng)域。其主要目的是要在不斷精進(jìn)與發(fā)達(dá)的計(jì)算機(jī)等高技術(shù)機(jī)器上實(shí)現(xiàn)類似人類的思維和認(rèn)知活動(dòng)，并且爭(zhēng)取在計(jì)算等方面最終改善并超出人的能力。智能科學(xué)與技術(shù)中的智能科學(xué)，在于揭示智能的本質(zhì)和發(fā)展規(guī)律，而智能技術(shù)的目的則在于對(duì)客觀世界的利用、控制和改造。并且其所涵蓋的人工智能領(lǐng)域與納米技術(shù)、基因工程是二十一世紀(jì)三大尖端科技?？傮w來(lái)說(shuō)，智能科學(xué)與技術(shù)就是讓機(jī)器實(shí)現(xiàn)智能化，去完成一些只有人類才能完成的復(fù)雜工作，從而大大提高社會(huì)生產(chǎn)效率。

1.2 智能科學(xué)與技術(shù)的歷史進(jìn)程和歷史應(yīng)用

智能科學(xué)與技術(shù)最先從人工智能延伸而來(lái)，從二十世紀(jì)三四十年代丘奇、圖靈等人提出關(guān)于計(jì)算本質(zhì)的思想為人工智能產(chǎn)生重要影響開(kāi)始，先后經(jīng)歷了1956年人類歷史上第一次人工智能研討會(huì)——達(dá)特茅斯會(huì)議，1969年第一次人工智能聯(lián)合會(huì)議，1966到1974年的暗淡時(shí)期，二十世紀(jì)末的AI知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用等歷史進(jìn)程，最終進(jìn)入二十一世紀(jì)的飛速發(fā)展時(shí)期。在1984年的集成發(fā)展時(shí)期，由約翰·霍普菲爾德在1982年發(fā)明的Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供了模擬人類記憶的模型，并且較好的解決了著名的“旅行推銷員問(wèn)題”。在1986年，由Rumelhart等人提出的多層感知機(jī)與反向傳播學(xué)習(xí)算法克服了感知器非線性不可分問(wèn)題，給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究帶來(lái)了新的希望。

2 智能科學(xué)與技術(shù)在當(dāng)下社會(huì)中的應(yīng)用

智能科學(xué)與技術(shù)作為21世紀(jì)發(fā)展最迅猛的領(lǐng)域之一，已經(jīng)在當(dāng)下社會(huì)各個(gè)方面得以應(yīng)用。無(wú)人駕駛汽車、CBD（計(jì)算機(jī)輔助診斷）、指紋和虹膜識(shí)別技術(shù)等等，各種智能產(chǎn)品的應(yīng)用不僅便利了我們的生活，還大大提高了安全保障和醫(yī)療手段。

2.1 智能科學(xué)與技術(shù)在交通行業(yè)的應(yīng)用

智能科學(xué)與技術(shù)最初的應(yīng)用就是在交通行業(yè)，原因之一是這方面的應(yīng)用比較簡(jiǎn)單，而在駕駛時(shí)將自己的雙手解放也一直是人類的夢(mèng)想和期盼，智能科學(xué)與技術(shù)的應(yīng)用正將這一夢(mèng)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。RoadBotics 公司研發(fā)的一款用于提高修路效率的手機(jī)APP，用戶只需把手機(jī)架在擋風(fēng)玻璃后方，手機(jī)陀螺儀就會(huì)記錄機(jī)車的顛簸狀況，再利用人工智能算法，精準(zhǔn)判斷應(yīng)該修復(fù)路段。利用人工智能技術(shù)解決城市道路修復(fù)問(wèn)題，堪薩斯城的“智慧城市計(jì)劃”也曾使用，用智能技術(shù)從降水量、溫度變化、路面交通壓力等方面全方位預(yù)測(cè)和分析道路的破碎程度。然而這種利用AI進(jìn)行的修路計(jì)劃還有些不足。在一些較陡的路面起伏處，因?yàn)槠囆旭傒^快和行駛路面較窄等因素，智能識(shí)別系統(tǒng)的準(zhǔn)確率較低，僅有76%，不能較好的區(qū)分破碎路面和陡峭路面的區(qū)別。

智能科學(xué)與技術(shù)目前在交通上的應(yīng)用正日趨成熟，其成果也逐漸得到具體應(yīng)用，無(wú)人駕駛汽車就是其中之一。無(wú)人駕駛汽車是計(jì)算機(jī)科學(xué)、智能控制技術(shù)和模式識(shí)別技術(shù)相互交融的產(chǎn)物，其視覺(jué)系統(tǒng)通過(guò)車載攝像機(jī)、雷達(dá)傳感器、激光測(cè)距儀等來(lái)采集數(shù)據(jù)，通過(guò)人工智能技術(shù)作為主導(dǎo)的軟件系統(tǒng)進(jìn)行分析來(lái)確定路況。美國(guó)已經(jīng)成功把這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于微型汽車駕駛中，可以實(shí)現(xiàn)汽車自主行駛約2000公里，其中98%的時(shí)間必須借助視覺(jué)系統(tǒng)來(lái)控制。在汽車行駛中，視覺(jué)系統(tǒng)會(huì)對(duì)汽車進(jìn)行導(dǎo)向，選取最佳行駛方向，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的科學(xué)控制。但無(wú)人汽車仍存在一些問(wèn)題。無(wú)人駕駛技術(shù)仍不具有人類對(duì)緊急情況的判斷力和處理手段，比如在前方有一輛自行車駛過(guò)，旁邊行人正在過(guò)馬路，而無(wú)人汽車會(huì)智能識(shí)別阻力較小的部分而選擇撞向行人。這種不完善也是無(wú)人駕駛汽車遲遲不能得到推廣的原因之一。智能科學(xué)與技術(shù)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用正越來(lái)越廣泛和重要，相信在不遠(yuǎn)的未來(lái)智能科學(xué)將變得更加完善。

2.2 智能科學(xué)與技術(shù)在安全領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著智能技術(shù)的不斷發(fā)展，其在安全領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。在快節(jié)奏的信息社會(huì)中，以往笨重緩慢的安全手段已經(jīng)不再適合，而利用智能技術(shù)改進(jìn)安防手段是安全領(lǐng)域發(fā)展的一大趨勢(shì)。與過(guò)去利用物理的鑰匙進(jìn)行解鎖，應(yīng)用智能技術(shù)中的生物識(shí)別技術(shù)的人臉、指紋和虹膜識(shí)別會(huì)更加安全與便利。其中的虹膜識(shí)別技術(shù)在安全領(lǐng)域中可以稱得上是最可靠的生物識(shí)別技術(shù)，其錯(cuò)識(shí)率不超過(guò)0.0001%。生物識(shí)別技術(shù)是通過(guò)機(jī)器模擬人的智能，對(duì)采集的人體生物特征及行為特征與注冊(cè)信息進(jìn)行匹配，從而實(shí)現(xiàn)身份識(shí)別和鑒定。相比傳統(tǒng)的身份識(shí)別技術(shù)，生物識(shí)別更具安全、保密和方便性。在虹膜識(shí)別中，虹膜識(shí)別算法是必不可少的軟件部分，而在保證高準(zhǔn)確率的前提下，智能采集和匹配數(shù)據(jù)就顯得尤為麻煩。假如使用虹膜識(shí)別技術(shù)進(jìn)行手機(jī)解鎖和汽車啟動(dòng)，一些等待匹配的時(shí)間就顯得尤為繁瑣。另外，采集與計(jì)算系統(tǒng)的硬件部分很難將尺寸小型化，這也是導(dǎo)致高精確度的虹膜識(shí)別無(wú)法廣泛應(yīng)用的重要原因。智能科學(xué)與技術(shù)在安全領(lǐng)域的應(yīng)用是信息化社會(huì)安全發(fā)展的必要手段，只有利用智能技術(shù)才能進(jìn)行更加安全的防范措施，才能更好的完善安全保障。

2.3 智能科學(xué)與技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用

在智能科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展中，雖然在安全領(lǐng)域上更顯得火熱一點(diǎn)，但其在醫(yī)療行業(yè)的具體應(yīng)用上卻可能最先得到實(shí)現(xiàn)。首先，在生活質(zhì)量不斷提高的今天，健康問(wèn)題的解決迫在眉睫，人們對(duì)于醫(yī)療技術(shù)的提高、人類壽命延續(xù)的需求也更加急迫。這種對(duì)于醫(yī)療水平進(jìn)步的需求極大地刺激了以人工智能技術(shù)推動(dòng)醫(yī)療行業(yè)變革的興起。與過(guò)去以專家知識(shí)為主的醫(yī)療診斷手段相比，智能技術(shù)應(yīng)用下的醫(yī)療診斷會(huì)大大提高診斷疾病的準(zhǔn)確性。例如在1991年美國(guó)哈佛醫(yī)學(xué)院Barnett等開(kāi)發(fā)的“解釋”軟件，包含有2200種疾病和5000種癥狀，這是用以往專家知識(shí)進(jìn)行手動(dòng)診斷所不具備的。另外，伴隨著智能科學(xué)與技術(shù)中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、醫(yī)療圖像的重大突破，醫(yī)療上更加復(fù)雜與重要的分支上面也得到了具體應(yīng)用，例如醫(yī)療圖像，檢驗(yàn)報(bào)告等人工智能手段已經(jīng)可以幫助醫(yī)師進(jìn)行判斷和處理病癥。在醫(yī)療圖像監(jiān)控上，目前應(yīng)用的有“達(dá)芬奇機(jī)器人”，這個(gè)機(jī)器人應(yīng)用了醫(yī)療圖像技術(shù)，在手術(shù)的過(guò)程中，終端控制端可將整個(gè)手術(shù)二維影響過(guò)程高清還原成三維圖像，由醫(yī)生進(jìn)行監(jiān)控整個(gè)過(guò)程。并且在其操作過(guò)程中，智能系統(tǒng)會(huì)準(zhǔn)確分析手術(shù)的進(jìn)程和醫(yī)療患者的情況，綜合各種數(shù)據(jù)做出判斷。對(duì)比純?nèi)斯みM(jìn)行的手術(shù)，利用智能機(jī)器的高精確性和人的應(yīng)變能力進(jìn)行的新型手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)率顯然更低。然而類似這種醫(yī)療機(jī)器人，仍缺乏對(duì)緊急情況的處理能力和精確判斷，仍離不開(kāi)必要的人工輔助操作，例如在手術(shù)時(shí)發(fā)現(xiàn)病癥惡劣程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)預(yù)測(cè)，這時(shí)機(jī)器的手術(shù)程序就無(wú)法及時(shí)像人類一樣隨機(jī)應(yīng)變了。而與醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等純數(shù)據(jù)和理論操作方面的顯著成果向?qū)Ρ?，智能科學(xué)與技術(shù)在臨床實(shí)踐階段確實(shí)還有待改善。

3 智能科學(xué)與技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展前景

智能科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域所包含的生物識(shí)別技術(shù)、人工智能技術(shù)、智能機(jī)器人等技術(shù)是在當(dāng)下信息社會(huì)中是最熱門和最有發(fā)展前景的幾個(gè)領(lǐng)域之一，將智能科學(xué)與技術(shù)稱為二十一世紀(jì)最重要的學(xué)問(wèn)并不為過(guò)。

3.1 智能工業(yè)化

在當(dāng)下信息化社會(huì)發(fā)展的時(shí)期，未來(lái)會(huì)是信息與智能為主題的世界，而智能工業(yè)化將會(huì)繼三次科技革命之后成為第四次科技革命，再次給人類技術(shù)帶來(lái)質(zhì)的飛躍。在未來(lái)，大數(shù)據(jù)時(shí)代必不可少的就是信息，而這些信息僅憑人腦處理是不現(xiàn)實(shí)的，只有通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的滲透和應(yīng)用，并與先進(jìn)制造技術(shù)相結(jié)合，形成新的智能化工業(yè)體系才能幫助人類合理利用信息數(shù)據(jù)，大幅提高制造效率和社會(huì)生產(chǎn)力。如果還像現(xiàn)在一樣利用傳統(tǒng)方法操控計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)利用，將不能適應(yīng)高速發(fā)展的信息社會(huì)，最終拖慢人類進(jìn)步的速度。

智能工業(yè)化是未來(lái)發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)，利用智能技術(shù)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)不僅會(huì)緩解人類的腦力勞動(dòng)，更會(huì)大幅提高社會(huì)生產(chǎn)力，提供足夠的資源和時(shí)間使人類進(jìn)行更多技術(shù)突破，從而實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)。

3.2 人機(jī)結(jié)合技術(shù)

人機(jī)結(jié)合是人工智能的進(jìn)一步發(fā)展和完善，其發(fā)展前景無(wú)比廣闊。在未來(lái)一個(gè)世紀(jì)甚至更遠(yuǎn)，人機(jī)結(jié)合技術(shù)的實(shí)現(xiàn)將會(huì)變得尤為重要。在教育方面，人機(jī)結(jié)合技術(shù)能使學(xué)習(xí)知識(shí)變得極其容易。例如在人類身上安裝USB接口，所有外界知識(shí)都可通過(guò)電子信息自由轉(zhuǎn)換為人腦中的信息，甚至人與人之間進(jìn)行聯(lián)機(jī)，進(jìn)行知識(shí)的共享。人機(jī)結(jié)合技術(shù)將會(huì)完全改變現(xiàn)有的知識(shí)教育體系，任何理論性知識(shí)都可簡(jiǎn)單獲取。在醫(yī)學(xué)方面，人機(jī)結(jié)合技術(shù)將有望大大延長(zhǎng)人類壽命，人造器官將更換成以更堅(jiān)硬和多功能的精密器械，從而使人類生命不再那么脆弱。讓航空航天、潛水等復(fù)雜活動(dòng)不借助任何笨重工具就可實(shí)現(xiàn)，讓人類在極地、高山、沙漠等惡劣氣候下生存難度大大降低。甚至在外星探索方面，利用人機(jī)結(jié)合技術(shù)在外星球上建造人工生命的機(jī)器人將會(huì)是最可靠和有效的技術(shù)，使人類開(kāi)辟外星家園成為可能。

3.3 未來(lái)軍事應(yīng)用

人工智能武器是繼火藥、核武器后的“軍事領(lǐng)域第三次革命”，未來(lái)的軍事體系中，以智能技術(shù)為主導(dǎo)的軍事武器將會(huì)成為主流。在戰(zhàn)場(chǎng)指揮上，以人工智能為參謀的作戰(zhàn)將會(huì)反應(yīng)更快、局面把握更準(zhǔn)確并且不受時(shí)空和體力限制。在瞬息萬(wàn)變的戰(zhàn)場(chǎng)上，一個(gè)不知?jiǎng)诶鄄⑶夷馨盐沾缶值膮⒅\是可以決定戰(zhàn)爭(zhēng)走勢(shì)的。另外，當(dāng)智能技術(shù)應(yīng)用到戰(zhàn)爭(zhēng)機(jī)器上，一群不知疲倦、作戰(zhàn)能力超強(qiáng)且永遠(yuǎn)忠誠(chéng)的機(jī)器部隊(duì)會(huì)遠(yuǎn)勝于人類部隊(duì)。智能技術(shù)還可應(yīng)用于反導(dǎo)系統(tǒng)上，其超強(qiáng)的計(jì)算能力和不遜于人類的預(yù)判將大大提高反導(dǎo)系統(tǒng)的準(zhǔn)確度，是僅憑人腦操控計(jì)算機(jī)進(jìn)行防范所不可比的。

當(dāng)然，人工智能技術(shù)與歷史上其他任何新興技術(shù)應(yīng)用一樣，在給人類活動(dòng)帶來(lái)巨大進(jìn)步的同時(shí)，也必然會(huì)對(duì)人類社會(huì)現(xiàn)有秩序帶來(lái)一定沖擊。比如人工智能在工業(yè)上的大規(guī)模應(yīng)用可能會(huì)造成部分人失業(yè)，在軍事領(lǐng)域可能會(huì)強(qiáng)化軍備競(jìng)賽，人機(jī)結(jié)合技術(shù)甚至?xí)?duì)人類傳統(tǒng)社會(huì)倫理道德帶來(lái)挑戰(zhàn)。這些問(wèn)題必須引起我們的高度重視和戒備，在大力研究和發(fā)展人工智能的同時(shí)，把其可能存在的副作用控制在最小范圍之內(nèi)。

4 結(jié)語(yǔ)

智能科學(xué)與技術(shù)是當(dāng)前信息化社會(huì)催生下的新型領(lǐng)域，其最適合發(fā)展的方向也應(yīng)是未來(lái)新型的信息社會(huì)，兩者相輔相成。在數(shù)據(jù)時(shí)代信息的飛速增長(zhǎng)下，人腦越來(lái)越滿足不了信息的及時(shí)處理和應(yīng)用，那么就需要智能科學(xué)與技術(shù)的崛起來(lái)輔助人類更好的走進(jìn)信息社會(huì)。不僅如此，隨著人類社會(huì)的不斷進(jìn)步和技術(shù)上的不斷突破，人類自身基礎(chǔ)的提升已經(jīng)迫在眉睫，隨之而來(lái)的智能科學(xué)與技術(shù)也必定會(huì)成為推動(dòng)未來(lái)社會(huì)發(fā)展最主要的動(dòng)力，不斷促進(jìn)人類技術(shù)水平的提高，最終會(huì)對(duì)人類文明產(chǎn)生巨大的影響。

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作者單位

萊蕪市第一中學(xué) 山東省萊蕪市 271100