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報告總體分為四個部分,分別從市場環(huán)境、產業(yè)格局、商業(yè)模式、機遇與挑戰(zhàn)等方面對中國醫(yī)療人工智能產業(yè)進行分析。
無論是對中國還是對世界來說,人口老齡化加劇、慢性病患者群體增長、優(yōu)質醫(yī)療資源緊缺、公共醫(yī)療費用攀升等都是必須要面對的問題。而隨著技術的發(fā)展,人們逐漸開始寄希望于通過人工智能來解決醫(yī)療行業(yè)的痛點。此前,美國咨詢公司弗羅斯特- 沙利文公司就曾提到,“人工智能可將醫(yī)療效果提高30% 到40%,減少多達50% 的醫(yī)療成本”。
在中國,醫(yī)療人工智能有著先天的發(fā)展優(yōu)勢。一方面,中國人口數(shù)量龐大,有充足的醫(yī)療數(shù)據(jù),為醫(yī)療人工智能的發(fā)展提供了基石。另一方面,中國足夠大的醫(yī)療市場也為人工智能企業(yè)創(chuàng)新提供了動力。
不負人們所期,近年來中國醫(yī)療人工智能市場正如火如荼地發(fā)展著。數(shù)據(jù)顯示,自2013年到2017 年,中國醫(yī)療人工智能行業(yè)共獲得241 筆融資。其中,2017 年國內醫(yī)療人工智能行業(yè)公布的融資事件近30 起,融資總額超過18 億元。
2018 年,醫(yī)療人工智能市場火熱依舊。一方面,資本熱情不減,大額融資頻發(fā),醫(yī)療人工智能融資總額再創(chuàng)新高,僅2018 上半年就有18 家公司獲投,總金額超過31 億元。另一方面,已然成熟的互聯(lián)網(wǎng)巨頭,如BAT 等,以及傳統(tǒng)醫(yī)療相關企業(yè),如飛利浦等也早已重金布局醫(yī)療人工智能,大手筆向產業(yè)鏈擴展業(yè)務。
作為一種提高效率的工具,目前,醫(yī)療人工智能已經(jīng)覆蓋了醫(yī)療產業(yè)鏈條上的四大環(huán)節(jié)。其中,醫(yī)療環(huán)節(jié)以服務患者為主,針對患者提供一系列更精準、更高效的醫(yī)療服務。而醫(yī)藥、醫(yī)保、醫(yī)院環(huán)節(jié)則更多是為B 端的醫(yī)療機構、企業(yè)等服務。并且,醫(yī)療人工智能在經(jīng)歷過火熱的發(fā)展后,迎來了商業(yè)化的關鍵期,目前絕大多數(shù)醫(yī)療人工智能的公司尚未實現(xiàn)盈利,且其產品多在醫(yī)院進行試用,但他們已經(jīng)通過不同的業(yè)務模式實現(xiàn)了付費收入。
人工智能(Artificial Intelligence,縮寫AI)是一門研發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的人類智能的理論、方法、技術及應用系統(tǒng)的新的技術科學。人工智能早在1956年就已被提及。隨著近幾十年來計算方法的革新、硬件水平的提高和云計算大數(shù)據(jù)的共同驅動,人工智能得到了各行業(yè)的廣泛關注和研究。尤其是在2016年Google的Alpha Go戰(zhàn)勝李世石,隨后Alpha Go升級版Master持續(xù)挑戰(zhàn)人類頂尖圍棋高手,保持了60場不敗的紀錄,使得人工智能名噪一時。
根據(jù)艾媒咨詢的《2017中國人工智能產業(yè)報告》顯示,2016年中國人工智能產業(yè)規(guī)模以43.3%的增長率達到100.6億元,預計2017年將達到152.1億元,并于2019年增至344.3億元。
二、人工智能在金融領域的變革情況
一直以來,金融行業(yè)差別化的服務都是基于“人”的服務。然而,近年來,機器人的出現(xiàn)在一定程度上模擬了人的功能,批量而且更個性化的服務正嘗試取代人的位置。依托互聯(lián)網(wǎng)金融的興起,計算機視覺、自然語音處理、機器人、語音識別等人工智能技術在金融行業(yè)中得到了廣泛的應用。在“第二屆中國金融科技大會”中,百度高級副總裁朱光指出金融是人工智能最好的落地場景,因為它的核心就在于數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理。
(一)人工智能在銀行服務領域中的應用
第一,征信助手。從傳統(tǒng)金融到“互聯(lián)網(wǎng)+金融”,無論是傳統(tǒng)的信貸審批還是互聯(lián)網(wǎng)產品,如P2P、現(xiàn)金貸等征信的搜集,風險防控一直是銀行類金融機構的重要課題。在過去,對貸款人貸前識別、貸中監(jiān)控、貸后反饋,一般會單純地依靠大量的信貸工作人員的實地考察,這就極大地增加了信用風險評估的片面性和失誤性。目前,借助人工智能和大數(shù)據(jù)搜集和認證客戶信息。通過多渠道、多維度地獲取客戶信息數(shù)據(jù),實現(xiàn)智能化征信和審批,可極大地加快銀行信貸速度和限制增量風險,減少信息不對稱。傳統(tǒng)銀行信貸風控模型中,變量覆蓋只有20~30個,而基于用戶數(shù)據(jù)累計和人工智能技術建立的智能化風險控制體系模型可超過萬級單位。澳大利亞證券及投資委員會(ASIC)、新加坡貨幣當局(MAS)、美國證券交易委員會等多家機構已將AI引入風險管理。
第二,客戶服務。在銀行客戶服務中,用戶的咨詢問題具有重復性特征。人工智能利用深度學習系統(tǒng),通過前端客戶數(shù)據(jù)搜集,如用戶信息、行為動態(tài)等方面進行捕捉,而后結合客戶性別、年齡、愛好等進行多維度、標準化營銷。首先,各大銀行通過推出可互動的高科技機器人代替大堂經(jīng)理,提升客戶體驗,降低成本。例如,交通銀行的“嬌嬌”、民生銀行的“ONE”、農業(yè)銀行的“智慧小達人”。其次,近年來建設銀行、中國銀行等多家銀行先后建立“智慧銀行”,顛覆了傳統(tǒng)的銀行模式??蛻魧⒃谥悄軝C器人的引導下辦理各項業(yè)務,增強銀行的科技感和服務的體驗感。
(二)人工智能在投資顧問中的應用
相比傳統(tǒng)的投資顧問,智能顧問通過機器學習與神經(jīng)網(wǎng)絡技術,能夠通過數(shù)據(jù)分析處理、構建和完善模型,利用采集的經(jīng)濟數(shù)據(jù)提供更加快速、可信、客觀、可靠的投資方案。同時,人工智能還可以通過搜集資料,進行數(shù)據(jù)分析,自動撰寫各類報告。比如,招股說明書、行業(yè)研究報告、盡調報告和投資意向書等。投資顧問先行者Ken-sho能夠在兩分鐘內基于歷史數(shù)據(jù)判斷歷年來美聯(lián)儲加息前,標準普爾和道瓊斯指數(shù)的趨勢,判斷利好行業(yè)和潛力公司,而過去依靠人類分析師幾天幾夜都是很難達到的?;ㄆ煦y行數(shù)據(jù)顯示2012―2015年年底,智能顧問管理資產規(guī)模從0發(fā)展到290億美元,未來將高達5萬億美元。北京資配易投資顧問公司人工智能系統(tǒng)(SIAI)可根據(jù)市場信號判斷買賣時機和倉位規(guī)模。除此之外,國內外還有京東金融推出的智投、小金所的機器人投資顧問。2016年下半年,全球最大的資產管理公司――萊德基金(Black Rock)花費1.5億~2億美元收購理財初創(chuàng)公司“未來顧問”(Future Advisor)、德意志銀行推出的機器人投顧“Anlage Finder”等。
(三)人工智能在保險行業(yè)的應用
近年來,隨著大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新技術的發(fā)展和應用,保險業(yè)進入了一個更高效、更快捷的時代。首先,一直以來在傳統(tǒng)保險行業(yè)中,如何存儲大量的紙質或者影像的保單、證照、票據(jù)等數(shù)據(jù)是保險公司的一大難題。據(jù)統(tǒng)計,一個100人的數(shù)據(jù)錄入團隊一年的人力成本在200萬元~600萬元。然而,人工智能通過參與大數(shù)據(jù)和深度算法,數(shù)據(jù)構造后,存儲空間可節(jié)約90%。其次,如何對存儲數(shù)據(jù)進行傳輸、搜索和剖析的問題也日益突出。而人工智能通過數(shù)據(jù)積累和算法迭代,就可以為保險公司的產品定價提供精確數(shù)據(jù)。同時,通過機器識別參與保險理賠,可降低風險。目前,國內外多家保險公司已經(jīng)開始布局人工智能。例如,泰康人壽保險智能機器人“TKer”、平安人壽“智能機器人”、合眾人壽人工智能“小Ai”、太平洋保險智能運維機器人、弘康人壽引入“人臉識別技術”、日本富國生命保險人工智能平臺“Watson Explorer”、臺灣國泰人壽的“Pepper”等。
(四)人工智能在互聯(lián)網(wǎng)金融領域的應用
互聯(lián)網(wǎng)金融作為傳統(tǒng)金融的補充,通過依托互聯(lián)網(wǎng)技術和工具提供資金融通和支付結算等業(yè)務行為。目前,我國互聯(lián)網(wǎng)金融發(fā)展經(jīng)歷了兩個階段。最初階段,互聯(lián)網(wǎng)金融僅僅只是為傳統(tǒng)金融業(yè)務提供網(wǎng)絡化服務,即把保險、理財、基金、信托等金融產品搬到網(wǎng)絡進行營銷?,F(xiàn)在,互聯(lián)網(wǎng)金融則覆蓋第三方支付、P2P網(wǎng)絡借貸、大數(shù)據(jù)金融、眾籌和第三方金融服務平臺等多種模式。首先,人工智能提高了互聯(lián)網(wǎng)金融的效率。通過自動問答機器人實現(xiàn)智能客服,在過去兩年的“雙十一”期間,螞蟻金服95%的客服均由智能機器人通過語音識別完成了遠程客戶服務、業(yè)務咨詢和辦理。其次,隨著《關于促進互聯(lián)網(wǎng)健康發(fā)展的指導意見》《非銀行支付機構網(wǎng)絡支付業(yè)務管理辦法》和《最高人民法院關于審理民間借貸案件適用法律若干問題的規(guī)定》等一系列政策的出臺,不難發(fā)現(xiàn),互聯(lián)網(wǎng)金融在理財顧問、征信助手、智能風控和防范金融系統(tǒng)風險等方面被逐步規(guī)范化和法制化。例如,長期以來,由于缺乏有效的管理,信息安全、風險控制、資金調節(jié)等問題日益突出。根據(jù)《2016年全國P2P網(wǎng)貸行業(yè)快報》,僅2016年12月,“跑路”的平臺就有69家。人工智能的出現(xiàn)可有效地進行監(jiān)管,規(guī)避風險。根據(jù)阿里巴巴螞蟻金服的數(shù)據(jù)顯示,網(wǎng)上銀行在花唄和微貸業(yè)務中,將虛假信貸交易降低了10倍。利用OCR系統(tǒng),支付寶證件審批由1天降低到1秒。百度利用大數(shù)據(jù)和人工智能實現(xiàn)教育信貸秒批。
涂序彥曾任中國人工智能學會理事長、學術指導委員會主席,是中國人工智能學會的主要創(chuàng)建人、我國“人工智能”學科的奠基人之一,他提出的“廣義智能信息系統(tǒng)論”為“人工智能”學科提供了統(tǒng)一的理論架構,他倡導的多學派兼容、多層次結合、多智體協(xié)同的“廣義人工智能”學科體系,為現(xiàn)代“人工智能”學科的全面、協(xié)調、持續(xù)發(fā)展,提供了研究開發(fā)策略,他提出的“廣義智能學”促進了“智能科學技術”新學科的誕生。1988年,他編著的高等學校教材《人工智能及其應用》電子工業(yè)出版社,獲電子工業(yè)部優(yōu)秀教材一等獎。
1977年,他在中國科學院自動化研究所工作,主持“控制論組”,與北京市中醫(yī)院合作,研究開發(fā)我國第一個中醫(yī)專家系統(tǒng)“關幼波中醫(yī)肝炎診斷治療程序”,這也是世界第一個中醫(yī)專家系統(tǒng)。1985年,主持“國家經(jīng)濟信息專家系統(tǒng)關鍵技術”研究,提出大型“多級專家系統(tǒng)”新方法,獲國家“七,五”攻關重大成果獎。
1960年,在第一屆國際自動控制聯(lián)合會IFAC世界大會,創(chuàng)立多變量控制系統(tǒng)的新原理:“協(xié)調控制”理論,他提出的升船機多電機同步的“協(xié)調控制”方法應用于三峽工程。1981年,在《科技管理與科學學》發(fā)表“論協(xié)調”,提出創(chuàng)建“協(xié)調學”新學科。
1977年,涂序彥發(fā)表我國“大系統(tǒng)理論及應用”首篇論文,1985年,創(chuàng)立“大系統(tǒng)控制論”,1994年,撰寫出版《大系統(tǒng)控制論》專著,發(fā)展“控制論”的新學科。
1979年,根據(jù)國情,他創(chuàng)立具有中國特色的“最經(jīng)濟控制”理論,提出天文科學衛(wèi)星“最經(jīng)濟姿態(tài)控制”新方法,在《自動化學報》發(fā)表了關于“最經(jīng)濟控制”多篇論文。
1980年,總結有關“生物控制論”的科研成果,主持編著我國第一本《生物控制論》專著,由科學出版社出版,重點研究“人體控制論”,他提出“針麻-多級協(xié)調控制過程”,“經(jīng)絡-人體控制系統(tǒng)”新學說。
1977年,涂序彥發(fā)表我國“智能控制及其應用”首篇論文,開拓“智能控制”新技術,1985年,提出“多級自尋優(yōu)、自協(xié)調控制”新方法,1990年,參與發(fā)起主辦“全球華人智能控制與智能自動化”大會,任大會主席之一。2004年,在國際“人工生命與機器人”AROB學術會議宣讀論文“Intelligent Control System based onArtificial Life”。
1985年,在IFAC/IFORS/IFIP國際學術會議,涂序彥提出“智能管理”(Intelligent Management)新概念,開拓我國“智能管理”新方法、新技術,1995年,撰寫《智能管理》專著,由清華大學出版社出版。2010年,他和馬忠貴博士撰寫《協(xié)調智能調度》專著,由國防工業(yè)出版社出版。
1995年,在“人工智能”與計算機“仿真技術”相結合的基礎上,涂序彥提出“智能仿真”的概念與系統(tǒng)架構,2009年,應邀在中國計算機仿真高層論壇作“協(xié)同智能仿真”大會報告。
2000年,開發(fā)“智能信息推拉”技術、“基于公共知識庫的智能通信”系統(tǒng),2004年,在中國人工智能學會智能信息網(wǎng)絡學術會議,作大會報告“智能通信與智能網(wǎng)絡”,2005年,提出“互動智能通信”的概念,2008年,他和馬忠貴博士撰寫《智能通信》專著,由電子工業(yè)出版社出版。
2002年,涂序彥發(fā)起并主持中國人工智能學會首屆“人工生命及應用”學術會議,提出“廣義人工生命”的概念和類譜,2003年,在國際“人工生命與機器人”AROB學術會議宣讀論文“Generalized Artificial LifeRace&Model”,2004年,主編《人工生命及應用》論文集,2005年,北京郵電大學出版社。
2002年,涂序彥與曾廣平教授等合作,提出“軟件人”的新概念,2003年,獲國家自然科學基金項目“計算機網(wǎng)絡環(huán)境中的虛擬機器人一軟件人”支持,2004年,提出“廣義軟件人”,2007年,總結相關研究開發(fā)成果,撰寫《“軟件人”研究及應用》專著,由科學出版社出版。2008年,主持InternationalConference on Humanized Systems,作大會主題報告“Advanced Intelligence,Humanics,SoftMan”。
2002年,涂序彥與韓力群教授合作,提出“多中樞自協(xié)調人工腦”的新概念,2004年,在AROB國際學術會議“Study of ArtificialBrain based on Multi-Centrum Self-Coordination Mechanism”,2009年,總結相關研究開發(fā)成果,撰寫《多中樞自協(xié)調人工腦》專著,由科學出版社出版。
2003年,他在中國人工智能學會第十屆全國人工智能學術大會報告中,提出“人工智能”的姐妹學科:“人工情感”的新學科架構。2004年,在北京主持召開中日國際學術會議,作大會報告“Artificial Emotionand its Applications”,提出“IntelligentAnimation,Intelligent Game,IntelligentFilm&Television”。
1991年,在全國“智能控制”學術會議的大會報告中,涂序彥提出“智能控制論”新學科架構,2010年,他與王樅教授等合作,撰寫出版《智能控制論》專著,在科學出版社出版。
2004年,在“智能系統(tǒng)”國際學術會議,涂序彥提出“擬人系統(tǒng)”新概念,2005年,在中國武漢,發(fā)起并主持第一屆“擬人系統(tǒng)”國際學術會議,他提出創(chuàng)建“擬人學”新學科,2008年,在中國北京,主持召開“擬人系統(tǒng)”國際學術大會。
2005年,他的詩集《糊涂集》包括:理智篇、山水篇、情感篇等涂詩四百首,由北京郵電大學出版社出版。
在業(yè)內人士看來,人工智能不是一項單一的科技產業(yè),而是將其他行業(yè)進行融合的工具,例如將機器人和保姆結合產生的“看家機器人”,將導航和汽車結合產生的“車聯(lián)網(wǎng)”等。在人工智能技術逐步成熟的當下,誰率先在應用上實現(xiàn)突破,誰就有可能在智能時代的競爭中占據(jù)優(yōu)勢,“人工智能”有望成為可觸摸的新增長點之一。
發(fā)展迅猛
身體不舒服,想要打開手機淘寶問問醫(yī)生,但是怎么樣才能從幾千個在線等待咨詢的醫(yī)生中間找到最匹配的那一個?
阿里健康已經(jīng)開發(fā)并在手機淘寶上線了健康小蜜――醫(yī)藥健康智能問答引擎。這個類似于智能問答機器人的引擎,可以回答普通用戶的一般性醫(yī)藥健康問題,然后根據(jù)用戶的需求進行選擇,將用戶自動匹配給相應的醫(yī)生或者藥師。
事上,目前,從醫(yī)療健康的監(jiān)測診斷、智能醫(yī)療設備,到教育領域的智能評測、個性化輔導、兒童陪伴,從電商零售領域的倉儲物流、智能導購和客服,到應用在智能汽車的自駕技術,都能看到人工智能的身影。
人工智能等技術是助推自動駕駛發(fā)展的關鍵技術。例如,人工智能在幫助汽車解讀傳感器數(shù)據(jù)時起決策作用,通過閱讀駕駛者的駕駛行為和表情,能及時提醒駕駛員在疲勞駕駛時切換至自動駕駛模式。
“人工智能”一詞,通常被認為是1955年8月31日在達特茅斯(美國一所院校)會議上誕生的,61年來,人工智能的研究和實踐一直處于不斷增長的趨勢。當今,人工智能技術的突破帶來了席卷全球的技術革命風暴,創(chuàng)造出了一個無比廣闊的市場,中國的很多公司在這股大潮中抓住機遇,表現(xiàn)亮眼。有觀察者認為,中國的人工智能已成為一張令世界矚目的閃亮名片。
過去的一年里,長虹、TCL、創(chuàng)維等中國家電企業(yè)都紛紛人工智能家電產品,希望借助人工智能打破家電行業(yè)的銷售難題。
不久前,搜狗公司2016全年財報,搜狗借助人工智能技術實現(xiàn)了較大的業(yè)績增長。未來會把人工智能應用到更多的產品中,讓用戶表達和獲取信息更簡單,讓人工智能真正惠及人類。
全球人工智能研發(fā)的腳步正在加快,中國也不甘示弱。近年來,百度先后成立了大數(shù)據(jù)實驗室、深度學習實驗室和硅谷人工智能實驗室,并通過架構調整全面發(fā)力人工智能。2016年百度世界大會上,“百度大腦”推出,該項目將對語音、圖像、自然語言處理和用戶畫像、無人駕駛等領域進行重點關注和研發(fā)。
在騰訊,人工智能研究項目包括WHAT LAB(微信-香港科技大學人工智能聯(lián)合實驗室)、優(yōu)圖實驗室、微信模式識別中心、智能計算與搜索實驗室等多個部門。
人工智能猶如新的科技革命,為長期低迷的世界經(jīng)濟注入新的活力。去年諸多關鍵技術突飛猛進,無疑是人工智能發(fā)展史上濃墨重彩的一年。誕生半個多世紀以來,它終于走到了從科技研發(fā)到行業(yè)應用的臨界點,蓄勢待發(fā)。
為發(fā)展更新“發(fā)動機”
人工智能技術的重大突破必將帶來新一輪科技革命和產業(yè)革命,對人類生活的方方面面將產生深遠的影響。大力發(fā)展人工智能技術是中國經(jīng)濟轉型升級的重要動力。
眾多研究表明,人工智能是對傳統(tǒng)行業(yè)商業(yè)模式、產業(yè)鏈和價值鏈的全面顛覆,將為全球經(jīng)濟、社會生活的方方面面帶來質的變化。
發(fā)展人工智能的最大意義在于為現(xiàn)代化發(fā)展更換“發(fā)動機”。咨詢公司埃森哲研究了美國、芬蘭、英國等12個發(fā)達國家并作出預測,到2035年,人工智能將幫助這些國家的生產率提高40%左右。
對于中國而言,人工智能帶來的好處將是多方面的。就經(jīng)濟來說,借助人工智能新技術實現(xiàn)自動化,將極大提高生產率,節(jié)省勞動成本;優(yōu)化行業(yè)的現(xiàn)有產品和服務,提升其質量和勞動生產率;通過創(chuàng)造新市場、新就業(yè)等,將促進市場更加繁榮,開拓更廣闊的市場空間。
而在產業(yè)升級方面,中國的傳統(tǒng)制造業(yè)大而不強的問題亟待克服,人工智能恰恰為制造業(yè)轉型升級提供了便利和動力,一是這些企業(yè)擁有行業(yè)海量的數(shù)據(jù)和大量資金;二是在生產力水平急需提升、傳統(tǒng)人口紅利逐漸消失的情況下,傳統(tǒng)企業(yè)有迫切的意愿來改造升級自己的工廠、業(yè)務,提高收益,降低企業(yè)成本。因此,制造業(yè)既是人工智能可以大有作為的領域,也是中國發(fā)展人工智能的優(yōu)勢領域。
《全球人工智能發(fā)展報告2016》顯示,中國人工智能專利申請數(shù)累計達到15745項,列世界第二;人工智能領域投資達146筆,列世界第三。
據(jù)艾瑞咨詢預計,2020年全球人工智能市場規(guī)模將達到1190億元,年復合增速約19.7%;同期中國人工智能市場規(guī)模將達91億元,年復合增速超50%。人工智能發(fā)展前景極為廣闊。
就制造業(yè)而言,“中國制造2025”計劃的實現(xiàn)就需要很多人工智能。比如過去在技術上難以克服的問題,就可以通過深度學習,在工程上快速地取得一些新的突破。人工智能技術的發(fā)展與應用,對于有效實現(xiàn)“中國制造2025”目標至關重要。
面向未來長遠布局
在人工智能這場科技浪潮中,中國與其他國家已經(jīng)站在了同一起跑線上。針對未來產業(yè)競爭,中國政府已在多個方面對人工智能產業(yè)做出布局,“人工智能+”的發(fā)展,需要面向未來,做出長遠布局。
未來5到10年,人工智能將像水和電一樣無所不在,可以進入到教育、醫(yī)療、金融、交通、智慧城市等幾乎所有行業(yè)。
目前,在駕駛領域,通過依靠人工智能、視覺計算、雷達、監(jiān)控裝置和全球定位系統(tǒng)協(xié)同合作,電腦可以在無人主動操作下,自動進行操作;在個人助理領域,通過智能語音識別、自然語言處理和大數(shù)據(jù)搜索、深度學習神經(jīng)網(wǎng)絡,可以實現(xiàn)人機交互;在金融領域,通過分析、預測、辨別交易數(shù)據(jù)、價格走勢等信息,人工智能可以為客戶提供投資理財、股權投資等服務;在電商零售領域,主要是利用大數(shù)據(jù)分析技術,智能的管理倉儲與物流、導購等方面,用以節(jié)省倉儲物流成本、提高購物效率、簡化購物程序。此外,在安防、教育、醫(yī)療健康等眾多領域,人工智能都有著廣泛的用途。
2016年1月,美國佐治亞理工學院計算機學院的教授AshokGoel,借助IBM的Watson人工智能系統(tǒng)創(chuàng)建了一個在線機器人JillWatson,并將其作為課程教學助理。其目的是幫助教師回答學生通過在線論壇提出的大量課程問題。通過幾個月的反復調試,JillWatson的回答已經(jīng)能夠達到97%的正確率。現(xiàn)在,機器人助教已經(jīng)可以直接與學生溝通,不需要真人助教的幫助。這項人工智能在教育中的使用,解決了AshokGoel教授的助教人數(shù)不夠,難以及時回答學生提問的困境,增加了學生參與在線學習的興趣,提高了在線學習的留存率。
這只是人工智能在教育領域的小試牛刀。雖然有專家預測在未來十年內不會看到人形機器人替代教師進入課堂,不過地平線報告2016年基礎教育版和2107年高等教育版都預測未來五年內人工智能將會在教育行業(yè)普及。
教育行業(yè)已有的人工智能研究和應用
Woolf等人在2013年提出了人工智能在教育領域應努力解決“五大挑戰(zhàn)”:①為每一個學習者提供虛擬導師:無處不在地支持用戶建模、社會仿真和知識表達的整合。②解決21世紀技能:協(xié)助學習者自我定位、自我評估、團隊合作等。③交互數(shù)據(jù)分析:對個人學習、社會環(huán)境、學習環(huán)境、個人興趣等大量數(shù)據(jù)的匯集。④為全球課堂提供機會:增加全球教室的互聯(lián)性與可訪問性。⑤終身學習技術:讓學習走出課堂,進入社會。
過去十年,一些研究者對人工智能在教育領域中的應用做了大量的探索。相關的研究成果包括:①跟蹤學習者的思維步驟和解決問題的潛在目標結構(Anderson等,1995);②診斷誤解和評估學習者的理解域(VanLehn,1988);③提供及時的指導、反饋和解釋(Shute,2008);④促進高效學習的行為,如自我調節(jié)、自我監(jiān)控和自我解釋(Azevedo&Hadwin,2005);⑤以合適的難度水平和最適當?shù)膬热輥硪?guī)劃學習活動(VanLehn,2006)。
這些研究,基本上使用到了人工智能的每一項技術——自然語言處理、不確定性推理、規(guī)劃、認知模型、案例推理、機器學習等。“智能導師系統(tǒng)”就是基于這些研究和技術而開發(fā)的人工智能教育應用。類似的成熟產品包括Tabtor(hellothinkster.com)、CarnegieLearning(carnegielearning.com)和FrontRow(frontrowed.com)。2014年,加拿大西蒙弗雷澤大學的一項試驗發(fā)現(xiàn)用智能導師系統(tǒng)的學習者比使用其他教學方法的學習者獲得的成績更高。
人工智能在教育行業(yè)的新發(fā)展
教育行業(yè)的三種類型(內容、平臺和評估)的服務商都在經(jīng)歷著一場變革。內容出版商面臨紙質印刷到數(shù)字出版和開放教育內容的挑戰(zhàn)。學習平臺正試圖區(qū)分自適應、個性化和數(shù)據(jù)分析的功能。評估供應商則繼續(xù)探尋從多項選擇題測試轉向更具創(chuàng)新性的問題類型。人工智能將為這三種類型教育服務商帶來新的發(fā)展思路和契機,同時也惠及教育生態(tài)系統(tǒng)中的所有利益相關者。學生通過即時反饋和指導提高學習效率,教師將獲得豐富的學習分析和個性化指導經(jīng)驗,父母能夠低成本地為孩子改進職業(yè)前景,學校能夠規(guī)?;岣呓逃|量,政府能夠提供負擔得起的教育。2017年,人工智能將在以下領域發(fā)揮其效益。
1.人工智能批改作業(yè)
批改作業(yè)和試卷是一件乏味的工作,這通常會占據(jù)教師大量的時間,而這些時間本可以更多地用于與學生互動、教學設計和專業(yè)發(fā)展。
目前,人工智能批改作業(yè)已經(jīng)相當接近真人教師了,除了選擇題、填空題外,作文的批改能力已經(jīng)大幅提高。美國斯坦福大學已經(jīng)成功開發(fā)出一種機器學習程序,能夠批改8~10年級的作文。隨著圖像識別能力的大幅提高,手寫答案的識別也接近可能。就連占有美國標準化考試60%市場份額的全球最大教育企業(yè)——培生公司也認為,人工智能已經(jīng)可以出現(xiàn)在教室并提供足夠可信的評估。據(jù)培生公司近期的報告IntelligenceUnleashed推測,人工智能軟件所具有的廣泛的、定制的反饋能夠最終淘汰傳統(tǒng)測試。
2.人工智能實現(xiàn)一對一輔導
自適應學習軟件已經(jīng)能為學生提供個性化學習支撐。據(jù)2011年VanLehn的一項研究發(fā)現(xiàn),人工智能在某些特定主題和方法上比未經(jīng)訓練的導師更具有效性。進一步的研究發(fā)現(xiàn),人工智能導師能在學生出錯的具體步驟上給予實時干預,而不是就整個問題的答案給予反饋(Corbett&Anderson,2001;Shute,2008)。
自適應學習在拉美地區(qū)正在興起。AndréUrani市政學校的學生使用人工智能軟件Geekie觀看在線課程(視頻和練習)。Geekie為學生提供每一步的實時反饋,并隨著學習的進展來傳授更為精細的課程內容。
早在1984年,本杰明·布盧姆的研究就提出一對一輔導能帶來更好的學習效果。而人工智能技術可以模擬一對一輔導,以更好地跟蹤、適應和支持個體學習者。這將是人工智能在教育中更高層次的個性化學習應用。例如,比爾·蓋茨看好的人工智能聊天機器人或個人虛擬導師,能在學生面臨挑戰(zhàn)時提供強有力的支持,隨時隨地回答學生的提問;還可以為學生訂制學習方案和規(guī)劃職業(yè)發(fā)展路徑,并引導學生走向成功。更重要的是,人工智能可以匹配聊天機器人或虛擬導師的面孔和聲音來滿足學生個人喜好。對比網(wǎng)頁界面的自適應學習系統(tǒng),這才是真正做到了一人一導師。
3.人工智能關注學生情感
2016年地平線報告高等教育版把情感計算列為教育技術發(fā)展普及的重要方向。也就是說,人工智能不僅限于模擬人類傳遞知識,還能通過生物監(jiān)測技術(皮膚電導、面部表情、姿勢、聲音等)來了解學生在學習中的情緒,適時調整教育方法和策略。例如,機器人導師捕捉到學生厭煩的面部表情時,就可以立即改變教學方式努力激發(fā)他們的興趣。這種關注情感的人機交流為學生營造一個更真實的個性化學習環(huán)境,更好地維持了學習者的動機。美國匹茲堡大學開發(fā)的AttentiveLearner智能移動學習系統(tǒng)就能通過手勢監(jiān)測學生的思想是否集中。突尼斯蘇斯國家工程學院的研究人員正在研究開發(fā)基于網(wǎng)絡的人工智能教學系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠識別學生在任何地方開展科學實驗的面部表情,以優(yōu)化遠程虛擬實驗室的教學過程。
進一步的研究發(fā)現(xiàn),人工智能還可以關注學生的心理健康。當前已經(jīng)有使用人工智能來為自閉癥兒童提供有效支持的案例。例如,倫敦知識實驗室在Topcliffe小學開展試驗,讓自閉癥學生與半自動虛擬男孩安迪開展互動交流,研究人員發(fā)現(xiàn)患有自閉癥的學生在社交能力方面有進步。
4.人工智能改進數(shù)字出版
教科書等課程材料并非總是完美,傳統(tǒng)印刷出版讓課程的修訂變得過于緩慢。這不僅是生產工藝的問題,更主要的是紙質課程材料無法快速獲取使用者的反饋來識別缺陷所在。而數(shù)字化出版在人工智能的支撐下能徹底改變這一現(xiàn)狀。
人工智能可幫助使用者快速識別課程缺陷。大規(guī)模網(wǎng)絡開放課程Coursera的提供者已經(jīng)將這一想法付諸實踐。當發(fā)現(xiàn)大量學生的作業(yè)提交了錯誤的答案時,系統(tǒng)會提示課程材料的缺陷,進而有助于彌補課程的不足。
另一項人工智能在數(shù)字化出版的應用是自動化組織和編寫教材。這是基于深度學習系統(tǒng)能模仿人類的行為進行讀和寫。ScottR.Parfitt博士的內容技術公司CTI就依據(jù)這項技術幫助教師定制教科書——教師導入教學大綱,CTI的人工智能引擎能自動填充教科書的核心內容。
隨著自然用戶界面和自然語言處理在人工智能領域的成熟應用,課程材料的數(shù)字化出版也會有更新的形態(tài)——不再局限于書本或網(wǎng)頁的形式,聊天機器人和虛擬導師將成為內容表達的更好的方式。
5.人工智能作為學生
多年的研究表明,教會別人才是更好的學習,即learning-by-teaching。美國斯坦福大學教育學教授DanielSchwartz正基于這一理念來開發(fā)新的人工智能產品。他聯(lián)合了多個領域的專家一起開發(fā)了人工智能應用——貝蒂的大腦(Betty’sBrain),讓學生來教貝蒂學習生物知識。試點研究發(fā)現(xiàn),使用這一方法來學習的學生比其他學生成績更好,且在科學推理上也更勝一籌。
類似的研究和開發(fā)還有瑞典隆德大學的TimeElf和美國卡內基梅隆大學的SimStudent,這兩個人工智能產品也是基于learning-by-teaching而開發(fā),讓學生在教會機器人知識的過程中深化對知識的理解。
另外,人工智能還推動其他教育方法和技術更好實現(xiàn)。如讓虛擬現(xiàn)實學習環(huán)境更具沉浸感;給學生帶來更多動手實踐的機會;提供基于豐富學習分析的仿真和游戲化學習場景等。
一份來自于斯坦福大學的研究報告概述了人工智能的發(fā)展趨勢,暢想了2030年人工智能將如何融合并影響我們的生活。
除了現(xiàn)在市場上推出的智能恒溫冰箱、智能電飯煲,在未來,太陽能也能與智能家居相結合。WindowSocket,這是一款能吸在窗戶上的太陽能插座,自帶吸盤,需要的時候將之吸在玻璃上面,內置的太陽能電池就能開始工作――這個設計不算新鮮,真正新鮮的是,它背面提供標準的三孔插座,任何現(xiàn)有的電器,幾乎都可以接入它進行工作??此坪推胀ㄗ雷觿e無二致,不同之處在于帶有花紋的玻璃桌面里面,嵌有太陽能電池板,可以將太陽能轉化為電能存儲在桌子里面。和普通太陽能電池的不同之處在于這種電池即便沒有太陽直射,也可以在燈光的照射下發(fā)電。
這些太陽能智能家居聽起來都很酷炫,讓我們接下來看看其他將要融入我們生活的智能應用。
人工智能醫(yī)生
人工智能助手能夠通過特殊的語音識別技術、閃電般的文獻檢索能力幫助醫(yī)生診斷、治療患者,并洞悉患者的喜好和習慣,從而更好地提供個性化醫(yī)療和服務。
盡管醫(yī)療技術發(fā)展迅速,但是醫(yī)生的問診過程依然沒有改變:患者呈述病癥或者不適,醫(yī)生根據(jù)他們的描述開各類化驗單或處方。
人工智能助手的工作流程是讓患者對著計算機描述癥狀,并快速縮小發(fā)病原因,從而讓醫(yī)生集中精力診斷。通過先進的語音識別技術、獨立從數(shù)據(jù)庫中匹配病癥的能力,人工智能助手能夠加快醫(yī)生的預約、減少誤診的概率。將來某一天,手機上的一個APP或許能夠在家里對患者進行診斷。
智能交通信號燈
“智能交通信號燈”利用照相機、道路傳感器、人工智能系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)、獨立決策,以便適應車流量的隨機性并調整工作時間表,從而更優(yōu)化地處理交通堵塞、行人安全通行等問題。據(jù)了解,這一方式不僅僅可以減少交通壓力,還能夠減少汽車因空轉帶來的空氣污染和汽油消耗。
目前,卡內基梅隆大學的研究團隊已經(jīng)在賓夕法尼亞州、洛杉磯、加利福尼亞、華盛頓等多地測試了智能信號燈的實用性。也許,2030年它們將出現(xiàn)于每一條街道上。
機器人助教
機器人的發(fā)展將能夠讓其成為教師或者助理,從而根據(jù)學生不同的優(yōu)缺點實現(xiàn)“因材施教”。2030年,學校里的助教可能不是人類。人工智能可以快速應對大學生的困擾,同時可以協(xié)助教授對學生進行評分。計算機程序,甚至于人形機器人,可以掌握不同學生的優(yōu)勢和劣勢,促使他們的個性化發(fā)展。
今年,亞特蘭大佐治亞理工學院利用智能助教運行一個在線課程,幾乎沒有學生意識到回答他們問題的竟然是一個計算機程序。機器人可以成為能夠交流的伙伴,而不僅僅局限于電子教科書。
預測罪犯
電影《少數(shù)派報告》講述人類利用“先知”預測罪犯,并在其犯罪之前對其進行逮捕。這樣感知未來的能力獲取可以借助人工智能實現(xiàn)。
關鍵詞:人工智能;科技情報;自動感知
中圖分類號:TP18文獻標志碼:A文章編號:2095-2945(2020)32-0057-02
Abstract:Fromtheperspectiveofartificialintelligence,peoplerequireasignificantimprovementintheaccuracyofscientificandtechnologicalinformationservices,sothatitsvaluecontinuestorise,bringingchallengesandopportunitiesforintelligencework.Bysummarizingthecontentsofartificialintelligenceandscientificandtechnologicalinformation,combinedwithartificialintelligencetechnology,thispaperstudiestheautomaticperceptionofscientificandtechnologicalinformationneedsconcerningthekeypoints,contentperceptionandotheraspects,highlightingthewisdom,intelligenceandefficiencyofscientificandtechnologicalinformationwork,andoptimizingtheautomaticperceptionscheme.
Keywords:artificialintelligence;scientificandtechnologicalinformation;automaticperception
前言
當前科技情報服務對象不僅局限于特定的行業(yè)和領域,已經(jīng)逐漸滲透至某一技術和個人,情報機構只有提升情報分析和反應能力才可以滿足新需求。因此,機構有必要加強對用戶需求的感知度,依托人工智能技術構建科技情報的感知框架,提升感知工作的合理性和高效性,進而挖掘科技情報感知領域的價值。
1人工智能及科技情報感知概述
1.1人工智能分析
人工智能又稱AI,伴隨著計算速度、核心算法的優(yōu)化,該技術已經(jīng)在神經(jīng)網(wǎng)絡、自然語言、機器學習等方面趨于成熟。當前人工智能技術可以定制個性化任務,結合不同的環(huán)境響應個體需求,制定解決方案[1]。因此,人工智能技術能夠快速處理海量數(shù)據(jù),若人類智力水平已無法滿足嚴苛工作要求,可以借助人工智能技術處理復雜工作。同時,科技情報感知模塊屬于綜合預測過程,因此有必要結合人工智能技術制定科技情報感知方案,實現(xiàn)情報工作向智慧化、個性化、精準化方向發(fā)展。
1.2情報感知分析
科技情報感知主要是工作人員針對采集到的數(shù)據(jù)完成處理、分析,進而滿足受眾對于情報的需求,并對今后其發(fā)展過程進行預測。學者劉記曾指出,依托科技情報感知工作可以為實現(xiàn)國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化提供支持,加快情報刻畫、情報感知以及情報響應能力的建設進程。其中,情境感知的研究具有一定復雜度,G.Chen通過調查情境信息、情境類型、情境傳播等模型和系統(tǒng),分析情境感知的應用程序,得出情境感知是領域普適學習的關鍵。例如,借助情境感知可以為用戶提供體溫、運動路徑、溫度等方面的服務。
因此,科技情報感知工作對于我國情報治理、預先感知等方面影響較大,結合人工智能技術創(chuàng)新科技情報感知模塊已是大勢所趨。當前大數(shù)據(jù)時代科技情報已經(jīng)不僅停留于文獻領域,正逐漸向多種數(shù)據(jù)源模式發(fā)展,要求科技情報軟硬件不斷升級優(yōu)化,數(shù)據(jù)存儲和處理水平逐漸升級,進而滿足社會對情報數(shù)據(jù)的需求。
2人工智能視域下科技情報需求自動感知研究
2.1融合關鍵點
(1)創(chuàng)新驅動。當前科技情報需求逐漸向科技創(chuàng)新領域發(fā)展,依托我國創(chuàng)新驅動的發(fā)展戰(zhàn)略,基于科學技術完成升級和發(fā)展。將科學技術和科技情報相結合后,情報工作的創(chuàng)新性較強,具有數(shù)字化和智慧化優(yōu)勢,并突出情報工作的個性化和精準性。因此,依托人工智能技術完成科技情報的自動感知十分關鍵,是當前科技發(fā)展的必經(jīng)之路。
(2)前瞻性定位。新時期資源的網(wǎng)絡化和數(shù)字化發(fā)展為科技情報研究工作提供大數(shù)據(jù)支持,可以在海量數(shù)據(jù)的收集、分析、處理方面發(fā)揮優(yōu)勢。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)研究方式很難在大量數(shù)據(jù)的基礎上提升情報研究質量,同時會增加研究人員的任務量。且每位工作人員自身的專業(yè)知識、情報敏感度、知識狀態(tài)存在差異性,導致最終得出的情報結果不同甚至差異化較大。應用人工智能技術完成科技情報的自動感知十分重要,可以突出工作的準確性、高效性和穩(wěn)定性。因此,將新興人工智能技術和傳統(tǒng)情報服務工作相融合是現(xiàn)代情報領域的關鍵,如自動獲取和加工情報、高速處理文本信息、人工智能決策平臺、依托語義內容的科研成果評價等[2]。
2.2內容感知
(1)感知系統(tǒng)分析。大數(shù)據(jù)背景下,科技情報預測和傳播功能受到重視和應用,屬于科技領域的研究熱點,可以對競爭、合作、研究方面進行正確的價值判斷??萍记閳蟾兄饕劳锌煽?、豐富的數(shù)據(jù),借助“互聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)”模式獲取信息,在多種資料中得到關鍵的信息和數(shù)據(jù),進而完成科技情報的感知工作。同時,數(shù)據(jù)源具有冗余度高、形式多樣、存儲量大的優(yōu)勢,因此能夠落實科技情報感知工作,篩選數(shù)據(jù)源、除去冗余數(shù)據(jù)、分析剩余有效信息。借助數(shù)據(jù)集模式與知識儲備庫、感知數(shù)據(jù)庫一同為感知過程提供信息支持。內容感知系統(tǒng)內的數(shù)據(jù)源并非固定不變,且信息的更新速度較快、技術淘汰時間較短,因此內容感知是實時更新、持續(xù)變化的數(shù)據(jù)系統(tǒng)。基于相關輔助項目,幫助用戶了解工作內容。例如,借助“科技情報產品報告”為感知系統(tǒng)研究和應用提供支持,該報告可以幫助用戶了解系統(tǒng),提前評估系統(tǒng)實際能力,便于用戶針對性提出情報需求。
(2)系統(tǒng)實現(xiàn)模式。a.數(shù)據(jù)源存儲。若想發(fā)揮科技情報的自動感知作用,系統(tǒng)內需要具備大容量數(shù)據(jù)集合,進而為感知產品提供分析支持。同時,數(shù)據(jù)處理過程中對于信息查詢、存儲挑戰(zhàn)較大。因此,本課題結合Neo4j數(shù)據(jù)庫、互聯(lián)網(wǎng)技術提升數(shù)據(jù)處理和存儲效率,提高系統(tǒng)適應水平,保證其良好的查詢效率。Neo4j數(shù)據(jù)庫主要劃分為兩類應用模式:服務器模式、內嵌模式。本課題利用內嵌模式,借助Java-API,將Neo4j數(shù)據(jù)庫和圖模型相互整合。由于API的特點是數(shù)據(jù)結構靈活,因此可以通過直接編碼的模式和圖數(shù)據(jù)庫完成交互操作。b.數(shù)據(jù)源分類。若想對數(shù)據(jù)源完成自動分類,建議識別數(shù)據(jù)源的結構功能。例如,利用機器學習、詞匯特征等方式劃分數(shù)據(jù)源的功能及結構。依托數(shù)據(jù)源要素、類型詞匯特點、詞匯分布特征等方面,依托神經(jīng)網(wǎng)絡內分類器訓練模式,圍繞領域技術、專題、情報報告、組織數(shù)據(jù)庫等方面對數(shù)據(jù)源進行分類[3]。c.構建任務抽取模型。結合用戶需求抽取目標任務可以充分發(fā)揮科技情報的自動感知優(yōu)勢,優(yōu)化RNN模塊。在研究階段利用Bi-LSTM-CRF、卷積網(wǎng)絡模型抽取數(shù)據(jù)源,并借助長短時雙向記憶模型化解RNN梯度爆炸、消失情況。抽取模型內的輸入數(shù)據(jù)是卷積,包含知識元素、句子、詞等特征向量,而輸出數(shù)據(jù)則依托(Conditionalrandomfield)條件隨機得到結果完成預測。此模型借助多元組的方式展示數(shù)據(jù)源抽取結果,圍繞數(shù)據(jù)源性質、事項、主體、依據(jù)、對象等要素進行連接。
2.3情境感知
(1)情境感知系統(tǒng)。情境感知系統(tǒng)內部因素種類較多,且科技情報感知階段需要依據(jù)情境完成,并對感知結果造成影響。因此,在開展科技情報感知工作時,建議對特定用戶完成重新評估。同時,情境感知在情報感知工作中十分關鍵,若忽視結果會對外部情境產生較大影響,使預測工作喪失精準度。因此,應基于外部情境條件定位事物發(fā)展方向,得到精準感知結果,發(fā)揮情報前瞻性優(yōu)勢。其中在獲取情境數(shù)據(jù)時應關注“小數(shù)據(jù)”,即初始結構化數(shù)據(jù),此類資源雖數(shù)量較小,但是內部包含價值信息,可以獲取歷史情境信息。此外,問題情境應圍繞橫向和縱向兩個層面分析,橫向維度是梳理本層實際情況,針對性選擇研究方法和處理方式;縱向維度則依托時間節(jié)點理清情境信息。
(2)系統(tǒng)執(zhí)行方案。情境感知系統(tǒng)建設主要內容是借助科技手段獲取某一情境內的數(shù)據(jù)并完成融合。因此,情境感知技術實際上是借助人工智能中傳感器等技術,依托計算機感知當前情境,完成感知應用、智能識別、決策支持,具有無干擾的優(yōu)勢。情境感知包含情境獲取、處理、應用三個階段。其中,情境獲取主要依靠傳感器終端獲取設備關聯(lián)、用戶關聯(lián)、資源關聯(lián)、環(huán)境關聯(lián)情境,并將上述情境信息轉變?yōu)閿?shù)字信號,利用嵌入系統(tǒng)完成判斷和處理;情境處理過程則借助建模的方式控制情境信息,構建信息數(shù)據(jù)庫。整合情境感知信息并協(xié)調對應的組合,控制資源分布并將其嵌入至感知數(shù)據(jù)庫內;服務應用階段相當于人工智能處理模塊,可以結合用戶需求提供合理服務。
2.4需求-反饋機制
(1)工作過程。需求-反饋機制實際上可以體現(xiàn)用戶和人工智能間的關聯(lián)性,屬于科技情報感知的關鍵環(huán)節(jié),包含自動感知信息、數(shù)據(jù)、產品模塊。依托人工智能技術,通過AI方式減輕工作人員任務量。其中,AI能夠智能化處理多領域工作,如醫(yī)療、教育、駕駛、金融、安防等。在科技情報感知領域引入人工智能技術可以準確、高效、及時地開展情報工作,提升工作效率、減少決策偶然性、加快數(shù)據(jù)分析處理速度。同時,科技情報感知工作的主體是用戶,首先需要將其對產品的需求發(fā)送至AI處,其次借助人工智能模塊分析、整合內外感知數(shù)據(jù)庫信息,最后向用戶反饋情報產品和相關結果。
(2)情報感知產品。情報感知產品主要結合用戶產品需求,依據(jù)感知數(shù)據(jù)庫內的條件因素預測今后用戶對于情報產品的需求,進而在后續(xù)工作中有針對性地向用戶推送產品信息,為科技情報工作的可持續(xù)發(fā)展提供支持。因此,人工智能和科技情報感知工作相結合可以充分發(fā)揮自動感知優(yōu)勢,降低對工作人員決策的依賴性。專業(yè)人員依據(jù)多種數(shù)據(jù)源進行分析與評估,最終得出精準的感知結果。同時,人工智能技術的應用可以自動形成情報感知產品,并向用戶推送反饋數(shù)據(jù),由主動感知向自動感知發(fā)展,契合新時期情報3.0的發(fā)展趨勢,加快國家科技決策和科技創(chuàng)新發(fā)展進程。
關鍵詞:人工智能;教育變革;智慧教育
近年來大數(shù)據(jù)、云計算等信息技術飛速發(fā)展,人工智能在一些特殊領域(如圖像識別、語音識別、自然語言等)不斷取得突破性進展。人工智能作為新的技術驅動力正引發(fā)第四次工業(yè)革命,為醫(yī)療、教育、能源、環(huán)境等關鍵領域帶來新的發(fā)展機遇。人工智能專家預測,人工智能在通用技術領域可能尚不能替代人類,但在一些特殊領域,人工智能將會淘汰現(xiàn)有的勞動力。在國外,許多國家紛紛把人工智能作為國家發(fā)展的重要競爭戰(zhàn)略,我國學者也密切關注著人工智能的最新理論進展和實踐應用,國務院于2017年7月頒布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》,明確人工智能發(fā)展的重點策略?!叭斯ぶ悄茏兏锝逃钡某绷鳎l(fā)了教育研究領域的“人工智能熱”。當前全球范圍內,人工智能在教育領域的大量研究和應用催發(fā)形成了教育人工智能概念。目前梳理學術上關于研究人工智能與教育的文獻主要集中于:
(一)教育理念的革新。“人機一體”將成為未來新的教育方式[1],由新技術和新手段的出現(xiàn)所應運而生的智慧教育[2],將對原有教育進行改進和完善。智能技術在改變教育的手段和環(huán)境的同時,還有利于構建出系統(tǒng)解決教育問題的教育新體系,從而真正觸及教育的根本[3]。
(二)關注技術的革新。機器深度學習、智能學習的算法、視覺識別以及智能語言識別這些基礎技術的突破,為人工智能的教育應用奠定了堅實的基礎[4]。
(三)探究教育的應用。人工智能在學校教育中的學業(yè)測評、交叉學科、角色變化等應用領域具有巨大潛力,教師角色內涵也將在與人工智能的協(xié)同共存中發(fā)生改變。AI監(jiān)課系統(tǒng)能夠數(shù)據(jù)化、可視化評估教師的授課情況,將人工智能技術的運用滲透到整個教學過程中,教師可以根據(jù)評分實時調整授課內容,以促進個性化學習,從而提升教學效果。教育深受技術發(fā)展的影響,新技術融入教育并促進教育方式的轉變已成為必然趨勢。一方面技術為教育提供了新的、更加廣闊的可能性;另一方面技術具有變革人類的教育方式與學習方式的能力。然而,技術是一把“雙刃劍”,如何獲取或實現(xiàn)以人工智能為代表的新興信息技術所擁有的特征、優(yōu)勢與功能,使其在教育中最大限度地發(fā)揮其應有的價值呢?人工智能技術如何繼續(xù)被安全使用到教育領域?如何通過教育變革來促進新興信息技術在教育教學中的廣泛與深入應用,實現(xiàn)教育深層次革命等問題,是目前需要關注和探討的主要問題。
1人工智能時代下教育變革的背景
1.1人工智能的內涵及具備的強大能力
人工智能最早由美國達特茅斯學院于1956年提出,其研究主要包括機器人、圖像識別、自然語言處理、語音識別等,實質是一種自動感知、學習思考并做出判斷的程序。人工智能具有自主學習、推斷與革新的能力,推動了圖像識別、自然語言處理等方面的技術突破。人工智能同時具有理性判斷力、超強的工作力,只要電力供應不斷,幾乎可以無限制地工作下去,而且適應不需要情感投入的工作。它的超強能力,源于三個重要的技術:深度學習、大數(shù)據(jù)和強算力。
1.2人工智能時代的機遇和挑戰(zhàn)
人工智能在精力、記憶力、計算力、感知力以及進化力等方面與人類相比,具有突出優(yōu)勢。在醫(yī)藥領域,人工智能的出現(xiàn)使普通民眾可以享受更為高效、稀缺的醫(yī)療資源,解決醫(yī)療診斷領域診斷質量不均衡、醫(yī)生資源不足等問題。在教育領域,人工智能促進教學質量進一步提升、教師角色多樣化、學生學習能力的提升;為教育研究提供新技術和數(shù)據(jù)支撐;極大拓展了教育研究新視域;使教育在立德樹人方面、教育方法創(chuàng)新方面、教育手段和環(huán)境方面以及教育服務供給方式方面均發(fā)生改變。然而,看到人工智能以其強大的處理能力帶來機遇的同時,也需要正視人工智能帶來的新挑戰(zhàn)。在人工智能浪潮沖擊下,如何借助人工智能發(fā)展的機遇推進教育的變革與創(chuàng)新?人工智能技術如何繼續(xù)被安全使用?首先,人工智能專家大都認為,人工智能將會淘汰大量現(xiàn)有的依靠非腦力勞動為生的勞動力,需要培養(yǎng)人工智能時代的新型勞動力。而且,人工智能技術本身的不太成熟使很多人工智能技術只是應用在兒童教育領域,再者,人工智能潛在的道德倫理問題缺乏法律制度規(guī)范。除此之外,人工智能時代將對社會結構以及人的地位構成挑戰(zhàn)。綜上所述,人工智能時代所帶來的機遇是大于挑戰(zhàn)的。教育需適應人工智能技術所帶來的突破和飛躍,不斷調整和更新教育的方向和目標,實現(xiàn)育人成人的發(fā)展目標。
2人工智能與教育變革
2.1人工智能與教育目的的變革
人工智能帶來的巨變不僅影響人類未來如何發(fā)展,而且極大釋放了人類的生產力,這些在一定程度上使得人類需要重新思考教育是何目的。人工智能影響教育目的的變革主要表現(xiàn)在:第一,人工智能可能會使人類陷入精神危機。這源于兩方面的結果:一方面,人工智能將取代大部分人的工作崗位,工作的喪失將會導致人的價值和尊嚴喪失。另一方面,人工智能技術的發(fā)展將可能導致所有基于自由主義的想法破產,轉而人類所擁有的價值和尊嚴可能轉化為一種“算法”,人工智能帶來的職業(yè)替代風險在教育領域同樣存在,主要是對教師角色的挑戰(zhàn)。第二,人工智能有利于培養(yǎng)人的學習能力。從某種角度上講,人工智能剝奪人的就業(yè)機會,但同時,人工智能助教機器人將協(xié)助教師實現(xiàn)個性化指導,從而有利于將學習的過程視為尋求自我價值和意義的過程。除此之外,人工智能有利于使教育注重培養(yǎng)人的精神能力,這種精神能力大致包括實踐動手能力、價值追求能力以及創(chuàng)造能力,從而有利于學生知識以便于更好地完善自我、豐富自我,使教育跳脫“知識為本”的陷阱,發(fā)揮“立德樹人”的正向作用。
2.2人工智能與學習方式的變革
第一,深度學習。深度學習也稱為深度結構學習或者深度機器學習,是一類算法的集合。深度學習概念的提出,一方面尊重了教學規(guī)律,另一方面也是應對人工智能時代下的挑戰(zhàn)。深度學習在機器學習、專家系統(tǒng)、信息處理等領域取得了顯著成就,提倡學教并重、認知重構、反思教學過程,進而達到解決問題的目的。第二,個性化學習。個性化學習區(qū)別以往傳統(tǒng)班級課堂授課,尊重學生的個性發(fā)展,因材施教。人工智能技術與大數(shù)據(jù)的應用有利于學生享受個性化的學習服務,可提供個性化的學習內容,可視化分析學生的學習數(shù)據(jù),快速提高學生的學習效率。第三,自適應學習。自適應學習是指人工智能基于對個體學習進行快速反饋的基礎上,根據(jù)學習者特征,為其推薦個性化的學習資源和學習路徑,從而最大程度上適應學生的學習狀態(tài),是實現(xiàn)個性化學習的重要手段。人工智能技術有利于快捷、科學地判斷學生的學習狀態(tài),進行學習反饋;持續(xù)收集學生的學習數(shù)據(jù),其中包括學習目標、學習內容;高效地為學生提供海量的學習資源。
2.3人工智能與學習環(huán)境的變革
首先,有利于搭建靈活創(chuàng)新的學校環(huán)境。不僅可以使空間規(guī)劃更具彈性,而且可以調節(jié)性增強物理環(huán)境。其次,人工智能時代的教育區(qū)別于以往傳統(tǒng)教育強調的統(tǒng)一秩序,更注重個體的用戶體驗。創(chuàng)客空間、創(chuàng)新實驗室等學習環(huán)境的不斷增加以及人工智能技術的不斷發(fā)展,個性化的空間環(huán)境與學習支持將改變目前學習的學習空間環(huán)境。除此之外,隨著對話交互技術的逐漸成熟與不斷普及,有利于實現(xiàn)虛實結合的立體化實時交互。VR、AR等技術的同步協(xié)作也有利于搭建新的學習環(huán)境,滿足學習者的一系列要求。腦機互動技術的突破有利于實現(xiàn)將人工智能植入人腦,從而改變人類自然語言的交流方式。最后,人工智能通過即時、準確、高效的大數(shù)據(jù)分析有利于進行精準且個性的學習評價與反饋。人工智能將綜合收集所有同學的學習記錄,互相比對、優(yōu)化,從而進行綜合提升。更為重要的是,人工智能的人臉識別以及語音識別技術可以運用到教師的教學過程中,進行學生的學習情緒感知,學習狀況的了解,從而促進學生學習的科學化;智慧校園、智慧圖書館等的出現(xiàn),為教學環(huán)境的建設提供重要參考。
3人工智能在教育領域的應用
人工智能被認為是最有潛力和影響力的教育信息化技術,將通過人工智能數(shù)據(jù)挖掘分析、3D打印、模擬仿真等技術的應用,實現(xiàn)人工智能與教育的深度融合,對計算機輔助教學、個性化教育服務、教育人工智能生態(tài)環(huán)境等產生根本影響。2018年《地平線報告》(高等教育版本)指出了教育領域的信息化發(fā)展,未來一段時間內將通過人工智能與信息技術的結合,進而影響教育階段的不同過程。具體見表1所示。
關鍵詞:人工智能;計算機網(wǎng)絡技術;應用探究
關于人工智能技術,通過各領域的發(fā)展與應用逐步進入人們的視線,當下人工智能已經(jīng)在市場上得到充分應用,該技術帶給人類社會生活以一個全新的生活體驗,教會人們如何正確利用計算機網(wǎng)絡技術處理生活中的一些事情。人工智能技術以人性化、智能化為出發(fā)點,利用計算機網(wǎng)絡技術的智能化運算,可以幫助人們完成一些程序較為繁瑣、多重復性的計算工作。例如財務會計領域中的財務數(shù)據(jù)計算工作,利用人工智能技術可以高效、準確地計算出財務數(shù)據(jù),在很大程度上幫助財務人員減輕工作負擔。生活中的人工智能系統(tǒng)同樣給著人類社會全新的體驗。于此同時,人工智能在我國工業(yè)領域、計算機網(wǎng)絡技術領域中都已經(jīng)得到了廣泛的應用,并已經(jīng)受到了來自社會上多個領域的好評。人工智能一直以來都在計算機網(wǎng)絡技術領域有著頗深的造詣,它在計算機網(wǎng)絡技術中的具體應用一直以來都受到了來自各界的關注。
1人工智能的概念
人工智能這個詞匯在當今時代背景下已經(jīng)成為了一個常見詞匯,該技術的出現(xiàn)給人類社會帶來的作用是顯然可見的。那么什么是人工智能呢?人工智能(ArtificialIntelligence),英文縮寫為AI,是集研究開發(fā)模擬人類行為以及思考能力的一種科學技術,該技術主要以研究人類具體行為為依據(jù),對計算機進行編程,利用計算機網(wǎng)絡技術來實現(xiàn)模仿人的行為、人的思維、人的語言交流能力、人的思考問題的能力等等。新時代背景下,以計算機網(wǎng)絡技術為基礎實現(xiàn)的人工智能在擁有人類智慧的同時還將具備計算機網(wǎng)絡的強大計算能力和執(zhí)行能力,與人類不同的是,人工智能在使用過程中并不會出現(xiàn)對飲食和睡眠的需求,強大的計算機執(zhí)行程序使得他們可以長時間按照計算機指令去執(zhí)行重復的工作。自人工智能誕生以來,伴隨著計算機網(wǎng)絡技術的不斷成熟,人工智能理念與技術都在不斷進步,人工智能所應用到的領域也在不斷擴大。但需要意識到的是在研究人工智能的過程中,必須始終堅著最初的發(fā)展理念,堅持以造福人類社會為研究目的,明確人工智并不是人的智能,而是利用高新技術創(chuàng)造出可以像人類一樣思考的智能。就目前的發(fā)展而言,人工智能在自我思考這一模塊還缺乏一定的理論性與創(chuàng)造性。相信不久之后人工智能技術將會發(fā)展的更加成熟,給人類社會的發(fā)展帶來更多的便利。
2人工智能在計算機網(wǎng)絡技術中應用的可行性分析
人工智能之所以能夠被應用到計算機網(wǎng)絡技術領域中,其根本原因在于人工智能具有高度的可行性。它自身具有的獨特特點,使得其可以在運行過程中彌補計算機網(wǎng)絡技術中存在的一些不足和緩解計算機網(wǎng)絡技術存在的局限性問題。首先,人工智能能夠從真正意義上實現(xiàn)對計算機網(wǎng)絡中的一些不確定信息的高效處理,該處理模式更加符合實際情境中的根本需求,使得應用結果較為理想。一旦計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)因為一些原因系統(tǒng)資源發(fā)生變化時,單一依靠計算機網(wǎng)絡技術很難找到有效的信息,進而獲取到準確的信息數(shù)據(jù)。但是依靠人工智能就可以解決計算機網(wǎng)絡技術中存在的缺陷,當系統(tǒng)資源發(fā)生變化時,利用人工智能可以在短時間內完成對系統(tǒng)資源的掌握和跟蹤任務,進而獲取到相關的系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息,根據(jù)查詢到的信息的詳細程度,復原發(fā)生變化的系統(tǒng)資源,給客戶提供更具有時效性和真實性的信息化數(shù)據(jù)。人工智能具備的另一特性是協(xié)作能力,這一能力的開發(fā)使得人工智能在信息整合處理環(huán)節(jié)將一些工作中相對其他信息較為有效的信息篩選出來,進而實現(xiàn)信息共享,完成信息傳輸工作,這將會在很大程度上提高日常工作效率。給以人類社會以更好的服務體驗,這種高效的協(xié)作能力正是當今時代背景所需要的。人工智能主要以模仿人的思維能力和行為能力為創(chuàng)作源頭,在制作過程中我們對人工智能的要求往往是非常高的,這種情況之下使得當今時代背景之下的人工智能已經(jīng)具備了特別強大的學習能力與運算能力,這使得人工智能在計算機網(wǎng)絡技術中可以得到更好的應用,在計算機網(wǎng)絡技術中引入人工智能,可以在很大程度上提高計算機網(wǎng)絡程序的推算能力,加強計算機網(wǎng)絡技術中信息處理的效率。人工智能具備了強大的處理問題的能力,這一能力的出現(xiàn)將會給計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展帶來很大的促進作用。在日常網(wǎng)絡運營過程中,要想構建一個安全的用網(wǎng)環(huán)境,就必須做好系統(tǒng)的安全防護工作。人工智能可以在實現(xiàn)提高網(wǎng)絡管理工作高效性的同時,還能夠有效地檢測好各個網(wǎng)絡環(huán)節(jié)中的資源應用的安全性,做好系統(tǒng)安全管理工作,使得計算機網(wǎng)絡在保證安全環(huán)境的同時提高網(wǎng)絡管理工作的工作質量,這對計算機技術有著很高的要求標準。
3人工智能在計算機網(wǎng)絡技術中的具體應用
3.1人工智能在計算機網(wǎng)絡安全方面的應用
3.1.1在智能防火墻中的應用目前,人工智能在計算機網(wǎng)絡安全方面得到了很好的應用,同傳統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡安全防火墻相比利用人工智能所形成的智能防火墻在網(wǎng)絡安全維護工作方面上能夠更好地發(fā)揮其智能防護作用。智能防火墻也具備著更高的安檢效率。利用人工智能,我們可以在智能計算機防火墻的設置中增設智能識別技術,這一技術可以更高效率地識別出系統(tǒng)內部的一些數(shù)據(jù),進而做好網(wǎng)絡安全防護作用,防止病毒的傳播。
3.1.2入侵檢測的應用作用計算機網(wǎng)絡所處的環(huán)境是一個復雜性偏高的環(huán)境,入侵檢測往往是計算機網(wǎng)絡安全防護工作的重要組成部分。之所以要提出入侵檢測這一安全防護環(huán)節(jié),其目的是為了檢測一些進入網(wǎng)絡系統(tǒng)的信息是否安全,營造一個安全的網(wǎng)絡運行環(huán)境。人工智能能夠強化計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的入侵檢測技術,在檢測入侵的過程中,能夠自動對系統(tǒng)內部的進行進行篩選、檢測,并及時形成分析完善的入侵檢測報告。
3.2人工智能在計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)管理及評價中的應用
3.2.1人工智能問題求解技術人工智能問題求解技術的出現(xiàn)可以更好地幫助計算機網(wǎng)絡做好系統(tǒng)管理和評價工作,從根本上改變傳統(tǒng)計算機網(wǎng)絡技術中存在的一些不足,進而提高網(wǎng)絡資源的管理效率,增強網(wǎng)絡資源的利用率。在這一環(huán)節(jié),智能求解技術可以幫助計算機網(wǎng)絡技術實現(xiàn)自動搜索、分析、求解操作,提高計算機網(wǎng)絡的搜索效率與搜索信息的準確度。能夠從多種同類信息中篩選出更加精確的信息,進而輔助用戶選擇出最優(yōu)解。
3.2.2專家知識庫技術專家知識庫技術的出現(xiàn)主要是利用現(xiàn)代化人工智能與互聯(lián)網(wǎng)技術,將傳統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)管理和評價經(jīng)驗進行數(shù)據(jù)更新化處理,并重新進行網(wǎng)絡編碼、建立全新的數(shù)據(jù)庫,為了使得數(shù)據(jù)庫中的知識庫能夠更加專業(yè)化,需要同一些經(jīng)驗成熟的專業(yè)進行協(xié)商,進而獲取到他們的支持,一同完成健全的計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)管理及評價工作的構建工作。