浅析数学对计算机人工智能发展的重要性

李彦佑

摘要：在计算机技术日益发展完善的当今时代，人工智能作为后起之秀，以肉眼可见的速度在短短五十年内风靡了全球并引领了世界的发展，从图灵测试开始，人工智能进入大家的视野，数学理论则作为计算机人工智能发展的基石，为计算机人工智能的发展提供了坚实的理论基础，但现如今计算机人工智能仍有数学方面的瓶颈亟待突破，本文将以“2018世界人工智能大会在上海开幕”为例，从计算机人工智能发展观点、数学在计算机人工智能发展中的应用、数学对计算机人工智能发展的重要性三个方面分析数学与计算机人工智能发展紧密关系。

关键词：2018世界人工智能大会；数学；人工智能发展；重要性

中图分类号：TP18 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）09-0211-02

1 2018世界人工智能大会中的计算机人工智能发展观点

1.1 人工智能的发展正朝向大社交时代

“人工智能的发展正朝向大社交时代”这一观点由腾讯公司首席执行官马化腾提出。现如今，科技贯穿了我们的生活，我们日常的衣、食、住、行、用无一不存在着科技的身影，人工智能作为领先科技中的佼佼者，逐渐的进入了大众的视野，进入了我们日常的生活。在现如今这个网络时代人工智能作为社交平台，既便捷了人与人之间的沟通交流，更搭建了人与物共同交流的平台，人工智能正在人与人，人与物之中提供服务的纽带。以微信为例，微信月活跃用户已经突破十亿大关，那么人与网络的接点就在10亿数量级，10亿数量级的人机交互的关键就在于人工智能对于信息的处理，因此，人工智能的发展正朝向着人機交互的大社交时代发展。

1.2 人工智能让生活更健康

“人工智能让生活更健康”这一观点由阿里集团创始人马云提出。就现如今人工智能发展形势来看，人工智能渗入到日常说的方方面面指日可待，当人工智能技术代替了简单的生产力，改变了生产关系的输入与输出之时，是否会导致整个社会生产无法有序进行，或者换个说法，人与人工智能的关系在整个生产过程中是什么样的，这个问题是计算机人工智能发展过程中注定会面临的问题，那么如何平衡在社会生产和生活过程中计算机人工智能和人的关系就显得至关重要。因此人工智能的发展将成为人们生活更健康的前提条件[1]。

2 数学在计算机人工智能发展过程中的应用

2.1 数学在计算机人工智能编程方面的应用

随着计算机人工智能技术的飞速发展，计算机人工智能编程就变得愈发重要，计算机人工智能主要依赖于机器学习，机器学习的关键就在于程序的编写，机器学习与认知同人类的学习与认知相类似，都是先通过观察，发现相同特征，进而得到“知识”，但计算机人工智能在获取知识的同时，会存在着一定的偏差，就像初生婴儿那样，但初生婴儿能够学习并渐渐地适应环境，应付各种复杂情况，这对程序的编写而言无疑是一种挑战。

计算机人工智能编程语言主要基于数学逻辑，那么数学能力就成为了计算机人工智能编程的基础。数学对于程序员而言是与计算机对话的特殊语言，数学逻辑能将复杂的问题转换成简单的程序语言，从而将整个人工智能计算体系完整的组合在一起，可以说程序员的数学能力决定着计算机人工智能的解决问题能力，程序员的数学能力较差时，计算机人工智能程序的编写往往是脱离实际，与解决问题相背离；而相反，程序员的数学能力较强时，计算机人工智能程序的编写往往是致力于解决最终实际问题，所以数学是人工智能发展的关键，也可以说是数学规范了人工智能的发展，那么如何将数学更为广泛地应用于计算机人工智能的发展是接下来计人工智能面临的最严峻的问题[2]。

2.2 数学在计算机人工智能编码方面的应用

数学是计算机人工智能发展的基础与源动力，尤其体现在计算机人工智能编码方面，计算机编码是人工智能发展的前提，只有计算机编码准确无误，信息才能有效顺畅地在人工智能程序之间进行传递，也就是说编码相当于是计算机的一种语言，计算机编码大部分是由二进制实现，二进制就是最为浅显的数学原理，二进制从古至今都是数学上被广泛应用的一种数制，从我国古代“九连环”的逢二进一，到现如今计算机编码的逢二进一，都是应用了数学法则“二进制”，因此，可以说数学在计算机方面的应用，促进了人工智能更好更快的发展。

2.3 数学在计算机人工智能图形学方面的应用

计算机人工智能在图形学方面也和数学知识有着紧密的联系，无论是人工智能的模型制作，还是智能图形识别技术，究其根本都是数学知识的应用，比如VR应用中的模型都是通过成千上万个面片进行极致渲染组成，宏观上看是一个细节极为丰富精良的模型，微观上看实则是一个一个微小的由三点连成的面片所组成，而这每个微小的面片也正是通过数学计算汇聚成了一个完整的整体。苹果系统推出的新功能——测距仪，也是与数学有这莫大的联系，其原理是通过计算机人工智能对平面图形进行识别，从而和系统预设图形进行数学方面的比对，最后输出距离参数，数学在计算机人工智能图形学方面的应用可谓是愈发方便了我们的日常生活。

3 数学对计算机人工智能发展的重要性

“宇宙之大、粒子之微、火箭之速、化工之巧、地球之变、生物之谜、日用之繁，无不应用数学。”这是华罗庚先生对数学的看法，这也正如现在发展势如破竹的人工智能，人工智能在数学的基础上更加方便了人们的生活，数学在人工智能方面也有着更为广泛的应用空间。

3.1 数学是计算机人工智能发展的源动力

抽象的数学定理应用于计算机解决实际问题的事件当中，就发展成为了人工智能。数学中的经典学科，诸如高等数学、线性代数、数理统计、微积分等等为计算机人工智能的发展添砖加瓦，成为了计算机人工智能发展的源动力。甚至于著名的数学难题“四色问题”也最终被计算机所证明。“四色问题”一直以来被誉为世界近代三大数学难题之一，其内容为“平面内不可出现交叉而没有公共点的两条直线”，但是自从计算机被发明出来以后，计算水平不断提高，加之当时的“人工智能”人机交互的愈发成熟，“四色问题”猜想的证明愈发变的轻松了起来，证明“四色问题”所应用到的人机交互正是人工智能的雏形，可见数学在早期人工智能发展的道路上就肩负起了重要的责任。

现如今，计算机人工智能依托各类数学理论在制定各种标准和积累数据资料方面已经发展的趋于成熟，比如著名的谷歌围棋机器人——AlphaGo，其通过以数学算法为基础的深度学习，在2016年以总分4比1战胜世界围棋冠军李世石，在2017年连续60局无一例外的战胜来自中国、日本、韩国的各大围棋高手，同年3比0大比分战胜世界排名第一的围棋高手柯洁，AlphaGo在围棋方面的天赋离不开数学基础算法，不断的深度学习围棋高深的技法让AlphaGo拥有了超强的围棋技艺，从落子到评估棋局，数学算法担当起例最重要的职责，其实数学算法给予了计算机人工智能多个选择，通过深度学习，计算机人工智能选择最优方案，这就是AlphaGo得以战胜人类的原理，人脑也可以在小范围内将所有可能情况一一列举，但毕竟人脑不是机器，人工智能算法可以在极短时间将所有可能情况一一列举，范围远远超过人脑，并且不费吹灰之力，计算机人工智能操控的AlphaGo通过简单的校对、选择、执行就可以将围棋的随机性元素降到最低，多次的训练与算法的调整重组让其“大脑网络”发展趋于成熟，从而进一步懂得了如何进行思考，如何做出选择。因此计算机人工智能在数据积累和标准化判断方面，足以领先人脑。

但是计算机人工智能在认知和预测方面还略为稚嫩，就例如2016年3月微软首先推出的计算机人工智能“聊天机器人”Tay，在这款人工智能聊天机器人推出初期，其深受人民追捧，人们在好奇心驱使下开始不断的通过语言对Tay进行“教学”，这其中就不乏有一些别有用心之人开始向Tay传递种族歧视，性别歧视等过激言论，这也导致Tay没过多久在推特账号上已经脏话连篇，涉及敏感话题。于是这款尚未成熟的产品，在上架24小时后终被下架，这也表明了计算机人工智能在认知和预测方面还尚有缺陷，需要通过更强大的数学算法为其攻克这一难题[3]。

3.2 数学的发展推动了计算机人工智能的发展

人工智能在短短的50年左右時间就几乎渗透到人们生活的方方面面，数学与计算科学的功劳不容小觑，随着各种抽象数学的应用领域愈发广泛，越来越多全新的数学算法被创造出来，以支持计算机人工智能技术的发展。2018世界人工智能大会在上海开幕，主题之一就是应用算法创新来促进计算机人工智能产业的升级，紧随其后的便是阿里巴巴以计算机人工智能为主题召开的“云栖大会”，人工智能被一次又一次的推向了技术巅峰。两次会议无一例外都提到了算法的创新，可见算法的创新对现如今计算机人工智能的发展而言无疑是一个挑战，而这个挑战的基础就建立在数学的发展之上。

由于数学的应用领域在不断的实践拓宽，因此计算机人工智能的发展必将更上一层台阶，创新算法引领的计算机人工智能崛起将再次掀起计算机技术的创新热潮，这无论是对数学的发展而言，还是对计算机人工智能技术的发展而言，都将是一个长远共赢的结果。

4 结语

人工智能发展得如火如荼，人们生活的各个方面都注入了人工智能的新鲜血液，极大地方便了人民的生活，使人们的生活与工作都变得既高效又便捷。纵观全球，各个国家间的人工智能产业推进也在有条不紊地进行，值得一提的是以大疆无人机为首的一批中国新型计算机人工智能产业的崛起，稳固了中国在世界人工智能技术发展中的地位，世界各国纷纷在中国建立人工智能研究所，意在合作与发展，例如：亚马逊宣布在上海建立全球首个人工智能研究院，引用全球人才资源，以中国用户为主要研究对象，微软也将在上海成立微软亚洲研究院上海分院，这意味着中国是人工智能发展较为领先的国家，但是纵使我国人工智能趋于领先水平，但是数学的发展与创新仍是我国计算机人工智能领域需要克服一大难关，着力于发展抽象数学理论在人工智能技术中的应用才是我国发展计算机人工智能的重中之重。

参考文献

[1]王泓森.以“云计算”为例浅析数学运算能力对于人工智能的影响与作用[J].中国战略新兴产业，2017，（12）：58-60.

[2]许亮.基于大数据的“互联网+数学模型”对人工智能的影响[J].电视技术，2018，42（07）：82-95.

[3]赵月莹.从数学思维角度浅析传统数学运算在未来计算机科学与技术领域中人工智能方面的应用[J].中国战略新兴产业，2018，（04）：3-4.