人工智能的那些事儿

也许你并不是很了解人工智能（AI），但即使你没有从事科学领域的工作，人工智能的大名也可能早已如雷贯耳。本期的“科技广角”，我们将与读者一起去揭开人工智能这个“目前科学界的头号‘网红”的神秘面纱，同时了解中国在人工智能领域的发展战略层面下的AI图景。

寻找新粒子、发现自闭症基因、提出分子合成配方……

看人工智能如何玩转科研

人工智能（AI）可谓目前科学界的头号“网红”，从沃森（Waston）机器人不到10分钟诊断出白血病，到“阿尔法狗”击败世界排名第一的围棋选手；从战场到太空，随处都可见其身影。美国《科学》杂志在近日的报道中指出，人工智能也已渗透进科研领域，正以各种方式玩转科研。

寻找新粒子的踪迹

早在20世纪80年代末，粒子物理学家就开始“摆弄”人工智能。当然，他们的领域很适合人工智能和机器学习算法“大展拳脚”，因为几乎每项实验都需要在粒子探测器获取的海量类似数据中找出微小的空间模式，而这正是人工智能的强项。在无数科学家的努力下，人工智能已“跻身”物理学研究的必备工具之列。

粒子物理学家力图使带有巨大能量的亚原子粒子相互碰撞以释放出独特的新物质微粒，从而理解宇宙的内在运行逻辑。例如，2012年，科学家们利用大型强子对撞机（LHC）发现了希格斯玻色子，这种粒子可以解释所有其他基本粒子如何获得质量。

不过，这些奇异粒子并非自带标签。在LHC，约10亿次对撞才出现1个希格斯玻色子。与此同时，它会在十亿分之一皮秒（1皮秒=万亿分之一秒）内衰变成光子对或μ介子等其他粒子。而且，碰撞中会产生很多不相关粒子，使得“重现”希格斯玻色子愈发艰难。

费米国家实验室物理学家普西帕拉萨·巴特介绍说，神经网络等算法的优势就在于从背景中筛选出信号。在粒子探测器中，光子通常会在电磁量能器中创建粒子束，电子和强子虽也如此，但它们的束流与光子的稍有不同。机器学习算法可通过发现描述束流的多个变量之间的相关性，将它们区别开来。此类算法还能将希格斯玻色子衰变产生的光子对与随机光子对区别开来。

当然，目前物理学家仍然主要依靠对基础物理的理解来发现新粒子和现象的“蛛丝马迹”，但劳伦斯伯克利国家实验室的计算机专家保罗·卡拉费拉表示，人工智能的重要性与日俱增。到2024年，研究人员将升级LHC，使其碰撞率提高10倍，届时，机器學习将在应对数据洪流方面发挥重要作用。

探寻自闭症的基因根源

对于遗传学家们来说，自闭症是一项棘手的挑战。遗传定律表明，它拥有强大的遗传因素。然而，已知在自闭症中起作用的基因变体只能解释约20%的病例，寻找可能导致自闭症的其他变体，需要从与2.5万个其他人类基因及周围DNA有关的数据中寻找线索。对于研究人员来说，这是一项艰巨的挑战。有鉴于此，普林斯顿大学计算生物学家奥尔加·特洛杨斯卡娅与纽约西蒙斯基金会合作，希望从人工智能那儿获取支持。

特洛杨斯卡娅将上百个数据集结合在一起，数据涉及哪些基因在特定人类细胞中活跃、蛋白如何相互作用、转录因子结合位点以及其他关键基因组特征位于何处等。随后，她的团队利用机器学习构建了基因相互作用的图谱，并将已确认的自闭症风险基因，同数千个与自闭症有关的未知基因进行比对，希望找出它们的相似性。此项研究标记出了另外2 500个可能与自闭症相关的基因，相关成果2016年发表在《自然—神经科学》杂志上。

不过，正如遗传学家最近所意识到的，基因并非“单打独斗”。它们的行为受附近数百万个非编码碱基的影响。这些非编码碱基同DNA结合蛋白以及其他因素相互作用。确认哪些非编码变体可能影响附近的自闭症基因是一个更棘手的问题。特洛杨斯卡娅的研究生周健（音译）正利用人工智能解决这一难题。

洞悉化学合成的秘密

德国明斯特大学的马金·泽格勒和其他人则正在将人工智能引入他们的“分子厨房”。他们希望，人工智能可以帮助他们应对分子制造过程中的一个关键挑战——从数百个潜在的基本模块和数千种组合方法中找出最合适的方法。

于是，泽格勒和导师马克·沃尔勒博士以及计算机学家麦克·普瑞斯博士求助人工智能。他们并没有对化学反应规则编程，而是设计了一个深度神经网络程序，可自学化学反应如何进行。随着时间的推移，这个网络学会了如何预测合成过程中某个特定步骤的最佳反应，最终它提出了从头合成分子的“配方”。

这三位科学家利用40种不同的目标分子对程序进行了测试，并与传统的分子设计程序进行比较。在两个小时内，传统方法提出了合成22.5%的分子合成方案；人工智能则完成了95%。泽格勒即将前往伦敦的一家制药企业工作，他希望用这一方法改进药物的生产过程。

美国斯坦福大学的有机化学家保罗·文德博士表示，现在判断泽格勒的方法是否有效还为时过早，但他认为，这一方法“可能会产生深远的影响”。

泽格勒说，人工智能就像化学领域的GPS导航系统，善于寻找路线，但不能自行设计并实现完整的合成过程，因而不会很快取代有机化学家。

（来源：《科技日报》 刘 霞/文）

大智能时代的关键之举

——五问AI国家战略

如同工业时代的蒸汽机和信息时代的互联网，人工智能（AI）在“大智慧”时代扮演着越来越重要的角色。新一代人工智能技术的发展，正颠覆你我的生活，深刻改变世界。

我国首部国家级人工智能发展规划——《新一代人工智能发展规划》近日出台，将新一代人工智能发展提高到国家战略层面。

如何描绘人工智能发展的新蓝图？中国怎样建设世界人工智能创新中心？如何让人工智能“扬其所长，避其所短”，为人类造福？

蕴含科技创新的“因子”、破解时代前进的“密码”，记者为您独家勾勒“大智能”时代的AI图景。endprint

新一代人工智能有多火

人工智能到底有多火？

2016年全球科技巨头人工智能投资已达300亿美元！2015至2016年，人工智能的媒体关注度暴涨632%！2017年上半年在此基础上再增长45%……重视人工智能已经成为全球的共识。

什么是人工智能？人类会被机器取代吗？当新事物扑面而来，人们内心总是会充满迷茫与不安。

“随着互联网、大数据、超级计算、传感器等技术的加速突破和广泛应用，人工智能发展进入新阶段，这一阶段呈现出深度学习、跨界融合、人机协同、群智开放和自主操控等新特征。”科技部部长万钢说。

在中国工程院院士潘云鹤看来，中国人工智能正进入升级时代。未来，人工智能与人的智能相结合，在各自擅长的领域发挥作用，能介入的产业规模非常巨大。

科技界和产业界普遍认为，新一代人工智能技术，会带来颠覆性的影响，具有多学科的综合、高度复杂的特性，它将引发科学技术产生“链式”的突破，带动“面上”的发展，帮助各领域创新能力快速跃升。

连珠的妙语、闪烁的字幕……通过智能语音识别技术，演讲者的内容能够实时以中英文在大屏幕上呈现出来，反应迅速、几乎没错。科大讯飞开启了一场“以语音和语言为入口的‘认知革命”。过去6年中，他们的语音识别技术准确率从60.2%提升到95%以上。

“人工智能的关键是把复杂的世界简单化。”百度公司董事长兼首席执行官李彦宏表示，未来30至50年，人工智能将成为推动人类历史进步的最大动力。

未来中国AI有多强

人工智能是新一轮科技革命和产业变革的核心驱动力，世界各国纷纷抢滩布局。

力争到2030年实现把我国建设成为世界主要人工智能创新中心的“新目标”——这份具有里程碑意义的《规划》对中国人工智能发展进行了战略性部署，描绘了我国新一代人工智能发展的蓝图，提出“三步走”的目标，明确以提升新一代人工智能科技创新能力为主攻方向，以加快人工智能与经济社会国防深度融合为主线。

“规划的发布是我国科技发展史上的一件大事。这份我国在人工智能领域的首份战略规划，重点对2030年前我国新一代人工智能发展的总体思路、战略目标、主要任务和保障措施进行了系统部署。”科技部副部长李萌说。

以人工智能技术突破带动国家创新能力全面提升，为我国未来经济繁荣创造一个新的增长周期。李萌認为，中国人工智能的发展，不仅支撑中国经济社会转型发展，也能为世界人工智能发展做出贡献。

语音识别、机器视觉、机器翻译领域全球领先；人工智能创新创业非常活跃，影响力不断增强，我国在人工智能多个领域取得一系列突破。

“应该清醒看到，与发达国家相比我们仍有短板。研发上，基础理论、核心算法、高端芯片等方面原始创新成果还比较少；产业生态上，还没有形成有国际影响力的生态圈和产业链。”潘云鹤表示，希望通过加强人工智能技术的研究和应用，来加速我国建设世界科技强国的进程。

有AI的世界怎么变

人工智能有多强？它就像传说中“别人家的小孩”一样：记性比你好、算算术比你快、体力还比你强……

人工智能，这一火爆的词汇其实诞生至今已有60多年，正在互联网和大数据的联合推动下深刻改变人类生活。

“作为新一轮科技革命和产业变革的核心驱动力，新一代人工智能也将改变世界，推动经济社会各领域从数字化、网络化向智能化加速跃升。”中国工程院院士李伯虎说。

大数据驱动知识学习、跨媒体协同处理、人机协同增强智能、群体集成智能、自主智能系统成为人工智能的发展重点，受脑科学成果启发的类脑智能蓄势待发，人工智能发展进入新阶段。

“今天的人工智能，往往流于让机器模仿人，让机器去做人做的事。这是对‘智能的肤浅理解。”阿里巴巴董事局主席马云认为，发展机器人，更应让机器做人类做不到的事情，中国有机会走出独特的发展之路。

新一代人工智能将重构生产、分配、交换、消费等经济活动各环节，形成从宏观到微观各领域的智能化新需求，催生新技术、新产品、新产业，引发经济结构重大变革。

同时，新一代人工智能也将带来社会建设的新机遇，人工智能在教育、医疗、养老、环境保护、城市运行、司法服务等领域的广泛应用，将提高公共服务精准化水平，全面提升人民生活品质。

中国AI路如何闯

“发展人工智能是一项事关全局的复杂系统工程。”李萌表示，新一代人工智能重大科技项目已被列入“科技创新2030-重大项目”，国家“十三五”规划中此前明确提出的15个重大项目，现在加上就有16个了。

据悉，新一代人工智能重大科技项目，将和已经安排的项目任务，共同形成国家人工智能研发的总体布局，形成“1+N”的人工智能项目群。“1”就是新一代人工智能重大科技项目，专门针对新一代人工智能特有的基础理论、关键共性技术进行攻关。“N”就是围绕人工智能相关的基础支撑、领域应用形成的各类研发任务布局。

李萌介绍，“科技创新2030-重大项目”是动态的、开放的，将根据科学技术发展的前沿趋势及时调整。此外，新一代人工智能重大科技项目的实施将充分调动中央政府、地方政府、企业、社会资本等各方积极性，多渠道出资、共同发力。

专家建议，我国人工智能发展应注重：把握发展新阶段，重点发展以深度学习、跨界融合、人机协同、群智开放、自主操控为基本特征的新一代人工智能；突出创新能力建设，推动建立基础理论和关键共性技术体系；形成前瞻系统布局，坚持研发攻关、产品应用和产业培育“三位一体”。

“新一代人工智能科技重大项目，主要瞄准人工智能技术前沿，结合国家重大需求进行设计。”科技部高新技术发展及产业化司司长秦勇介绍，大数据智能、跨媒体混合智能、群体智能、自主智能系统，这些恰恰是新一代人工智能技术发展的重要方向。endprint

中国AI之路如何“控”

高技术有时会像“脱了缰的野马”肆意奔腾。既要让马儿跑，也不能让它“脱缰妄为”。

有不少科技界产业界知名人士在支持人工智能发展的同时，也对人工智能发展可能带来的就业、伦理、安全等方面的挑战高度关注。

与所有的颠覆性技术一样，新一代人工智能具有高度的不确定性，可能带来改变就业结构、冲击法律与社会伦理、侵犯个人隐私等问题。因此需要统筹谋划、科学引导。

如何确保人工智能安全、可靠、可控？李萌表示，人工智能具有技术属性和社会属性高度融合的特征。既要加强人工智能研发和应用力度，又要预判人工智能的挑战，协调产业政策、创新政策与社会政策，实现支持发展与合理规制的协调，最大程度防范风险。

“建设创新型国家和世界科技强国并不简单是一个技术研发的问题，还包括技术体系、人才队伍、社会治理水平。”科技部创新发展司司长许倞表示，规划的核心不仅是推动人工智能技术进步，同时最大限度降低风险，确保人工智能走上安全、可靠、可控的发展轨道。

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看看国外的人工智能都能干什么？

据日本媒体报道，日本政府为了让旅行更加安全，宣布将通过在火车站部署机器人来帮助用户出行，以此推进机器人的实用化。目前，东日本旅客铁路公司成立了JRE Robotics Station，負责设计机器人在火车站引导旅客并帮助他们准时坐上火车。公司设计了多款机器人，其中部分机器人能够帮助旅客尤其是有身体障碍的人运输行李，部分机器人能够和外国人进行交互，提供导航等各种服务。还有一部分机器人设计清理火车站，此外还有安防机器人能够检测扒手等。

另据外媒报道，澳大利亚墨尔本迪金大学的智能系统研究所，近日研发出一款具有触感的医疗机器人。即使身处远至1 000公里外的医生，也可通过它为病人照超声波，进行病情诊断。

据报道，这款医疗机器人可以为病人进行腹部超声波扫描检查，机器人扫描病人腹部时，会量度病人的不适程度。一旦病人觉得不舒服，实时经电讯公司的网络，将这种感觉传送给远方的超声波检查医生或放射治疗师，让他们了解病人的情况，从而判断病人内脏是否有异样。

这款触感机器人除可免却医生和病人舟车劳顿外，对一些偏远地区或经济资源不足的国家尤其适合，因为可省去运载医生和病人的金钱，以及代替训练医护人员。endprint