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2025 年及以后人工智能的未来(一)
发布日期:2021-09-05 01:00    点击次数:178

Author:Imtiaz Adam - Artificial Intelligence Expert

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到 2025 年,人工智能 (AI) 将通过高效处理当今的一些复杂任务来显着改善我们的日常生活。

领先的人工智能研究人员 Geoff Hinton 表示,很难预测人工智能将在五年后带来什么进步,并指出指数级的进步使得不确定性太大。

因此,本文将考虑我们在不同经济部门的发展过程中将面临的机遇和挑战。因此,它并非详尽无遗。

到 2025 年将是为 5G 和所有经济部门的组织推出必要的基础设施,转变为数据驱动的组织的时期;

到 2020 年代后期,5G 将在主要经济体中大量推广,覆盖范围将扩展到大城市之外,并通过人工智能和机器人技术进入农村地区,从而影响农业;

随着 5G 的普及和全息技术的频繁使用,增强现实和虚拟现实 (AR/VR) 技术将获得关注;

随着深度学习,特别是深度强化学习在整个经济领域取得重大进展,人工智能将成为所有组织和经济各个部门的核心;

正如 Moven 的首席执行官兼 Augmented 的作者 Brett King 指出的那样:“……社会将受到技术的影响,这些技术将在未来 20 年比过去 250 年更能改变世界。”这是本文的中心主题。

MIT CSAIL 的一个部分阐述了我们未来旅程的路径;

这是一个系列的一部分,将简要介绍通用人工智能 (AGI),因为在本系列的第 3 部分中将概述获得 AGI 的挑战,以及量子计算和有关医疗保健的更多细节;

一小部分将讨论人类通过与脑机接口 (BCI) 相关的 AI 增强自己的能力;

需要对世界各地的教育系统进行重大培训和改革,以便在我们过渡到新的数据驱动型经济时最大化收益。

人工智能的简短回顾

人工智能

人工智能涉及开发计算系统的领域,这些系统能够执行人类非常擅长的任务,例如识别物体、识别和理解语音以及在受限环境中进行决策。人工智能的一些经典方法包括(非详尽列表)搜索算法,如宽度优先、深度优先、迭代深化搜索、A* 算法,以及逻辑领域,包括谓词演算和命题演算。还开发了局部搜索方法,例如模拟退火、爬山、波束搜索和遗传算法。

机器学习

机器学习被定义为应用统计方法使计算机系统能够从数据中学习以实现最终目标的人工智能领域。该术语由 Arthur Samuel 于 1959 年引入。 技术示例的非详尽列表包括线性回归、逻辑回归、K-均值、k-最近邻 (kNN)、朴素贝叶斯、支持向量机 (SVM)、决策树, 随机森林, XG Boost, Light Gradient Boosting Machine (LightGBM), CatBoost。

深度学习

深度学习是指具有多个隐藏层的神经网络领域。这种神经网络通常被称为深度神经网络。神经网络是受生物学启发的网络,它以分层方式从数据中提取抽象特征。将在未来十年发挥作用的关键技术包括生成对抗网络 (GAN)、循环神经网络,包括长短期记忆网络 (LSTM)、自注意力(self-attention)(NLP 和可能的时间序列)和胶囊网络(一个正在进行的研究领域)。本系列的后续部分将更详细地讨论深度强化学习。

进化遗传算法和神经进化领域也将在本系列的未来部分进行更详细的考虑。联邦学习和差异化隐私的作用也将在以后的文章中考虑。

出于本文的目的,我将考虑人工智能涵盖机器学习和深度学习。

狭义人工智能:机器被设计为执行单个任务并且机器非常擅长执行该特定任务的人工智能领域。然而,一旦机器经过训练,它就不会泛化到看不见的领域。这就是我们今天拥有的人工智能形式,例如谷歌翻译。

通用人工智能 (AGI):一种人工智能形式,可以完成人类可以完成的任何智力任务。它更有意识,做出的决定类似于人类做出决定的方式。 AGI 在这一刻仍然是一个愿望,对它的到来有各种预测。它可能会在未来 20 年左右出现,但它面临着与硬件、当今强大机器所需的能源消耗以及解决灾难性记忆损失相关的挑战,即使是当今最先进的深度学习算法也可能会受到影响。

超级智能:是一种在所有领域都超过人类表现的智能形式(由 Nick Bostrom 定义)。这指的是一般智慧、解决问题和创造力等方面。

有关 AI 和机器学习类型的更多详细信息,请参阅 KDnuggets的文章: Machine Learning and Deep Learning (来源:https://www.bbntimes.com/companies/understanding-artificial-intelligence-machine-learning-and-deep-learning)

人工智能将成为所有组织的核心

麦肯锡出版了一份名为“人工智能前沿的笔记:深度学习的应用和价值('Notes from the AI frontier: Applications and value of Deep Learning,https://www.mckinsey.com/featured-insights/artificial-intelligence/notes-from-the-ai-frontier-applications-and-value-of-deep-learning)”的详细而有用的出版物,观察到“我们整理和分析了 19 个行业和 9 个业务职能的 400 多个用例。他们提供了对特定领域的洞察力深度神经网络可能创造最大价值的领域,这些神经网络与传统分析相比可以产生的增量提升(图 2),以及必须满足的大量数据需求——在数量、种类和速度方面——以实现这一潜力。”麦肯锡还明确表示,他们的用例库虽然广泛,但并非详尽无遗,并且可能会导致对特定行业潜力的高估或低估,而麦肯锡将继续对其进行完善和补充。

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虽然麦肯锡的研究提供了全面而有用的概述,但我相信深度学习的影响将比麦肯锡预测的要大,因为卷积神经网络 (CNN) 等技术将对医疗保健等领域产生重大影响。仅举几个例子,如保险行业具有零售行业的自动化视觉搜索,以及无需在收银员处付款直到店内使用 Amazon Go 和在银行业务中使用 KYC 进行身份验。

此外,一些用于成功训练具有较小数据集的深度神经网络的技术预计将在未来十年内投入生产,从而使深度学习能够在整个经济中进一步扩展。这在下面提供的一些新技术的简短回顾部分中进行了处理。

我相信在 2019 年至 2029 年期间,值得重新审视 Andrew Ng 的评论,他说:

“我们需要一个适用于 AI 的金凤花姑娘规则(恰到好处):”

“太乐观了:深度学习为我们提供了一条通往 AGI 的清晰道路!”

“太悲观了:深度学习有局限性,所以人工智能冬天来了!”

“恰到好处:深度学习不能做所有事情,但会改善无数人的生活并创造巨大的经济增长。”

正如Jason Brownlee在《Deep Learning & Artificial Neural Networks(https://machinelearningmastery.com/what-is-deep-learning/)》中引用Andrew Ng的工作所述,“随着我们构建更大的神经网络并使用越来越多的数据来训练它们,它们的性能将继续提高。”这与其他性能趋于稳定的机器学习技术通常是不同的。”

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Source for image above Andrew Ng

如前所述,正在进行大量研究以允许深度学习也成功地训练和扩展较小的数据集。

允许深度神经网络准确训练较小数据的新技术将投入生产

较早的文章“更智能的 AI 和深度学习(Smarter AI & Deep Learning,https://www.linkedin.com/pulse/smarter-ai-deep-learning-imtiaz-adam/)”中提供了一个示例,该文章考虑了简化和改进深度神经网络训练的潜力。它考虑了 MIT CSAIL 的 Jonathan Frankle Michael Carbin 发表的 The Lottery Ticket Hypothesis:Finding Sparse, Trainable Neural Networks 以及 Adam Conner-Simons 在更智能的神经网络训练中提供的有见地的总结。

文章指出,麻省理工学院 CSAIL 项目表明,神经网络包含小 10 倍的“子网络”,它们可以同样好地学习——而且通常更快。

如今,我们生活中几乎所有基于人工智能的产品都依赖于自动学习处理标记数据的“深度神经网络”。

“不过,对于大多数组织和个人来说,深度学习很难进入。要学习好,神经网络通常必须非常大,并且需要大量数据集。这个训练过程通常需要多天的训练和昂贵的图形处理单元 (GPU) ) - 有时甚至是定制设计的硬件。”

但是,如果它们实际上根本不必那么大怎么办?

在一篇新论文中,麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室 (CSAIL) 的研究人员表明,神经网络包含的子网络最多可缩小 10 倍,但能够通过训练做出同样准确的预测——有时可以学会这样做甚至比原版还快。

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Will Knight 在 MIT Technology Review 上的一篇文章报道说,“两种相互竞争的 AI 方法结合起来,让机器像孩子一样了解世界”。该文章与题为 The Neuro-Symbolic Learner: Interpreting Scenes, Words, and Sentences form Natural Supervision 的论文相关,是 MIT CSAIL、MIT Brain Computer Science、MIT-IBM Watson AI Lab 和 Google DeepMind 的联合论文。

《技术评论》中的 Will Knight 观察到:

“更实际的是,它还可以开启人工智能的新应用,因为新技术需要的训练数据要少得多。例如,机器人系统最终可以即时学习,而不是花费大量时间为它们所处的每个独特环境进行训练。 ”

“这真的令人兴奋,因为它将让我们摆脱对大量标记数据的依赖,”领导 MIT-IBM Watson AI 实验室的科学家 David Cox 说。

也许 Capsule Networks 也将投入生产。

此外,这将是深度强化学习将对机器人和其他自主系统等领域产生重大影响的时期。例如,Seth Adler 撰写了“强化学习快速指南”并提供了对制造业影响的示例,其中日本制造商Fanuc “机器人使用深度强化学习从一个盒子中挑选一个设备并将其放入一个容器中。是否无论成功或失败,它都会记住对象并获得知识并训练自己以极快的速度和精确度完成这项工作。”未来十年,此类技术将在制造业中变得普遍,并且 GAN 和深度强化学习将更频繁地应用于运输(自动驾驶汽车)和制药行业(药物发现)。

数据科学和机器学习职能将直接向 CEO 汇报

在伦敦 CogX 期间,我参加了麦肯锡公司 Quantum Black (@quantumblack) 的一次演讲,其中指出机器学习/数据科学负责人在企业中的角色正在从统计和编码之外演变为一个数据科学负责人将负责做出与业务相关的判断,在 2020 年代期间,人工智能和数据科学职能将直接归组织首席执行官。

到 2025 年,智能自动化将经历巨大的增长

毕马威的一份报告预测,涵盖人工智能和机器人过程自动化 (RPA) 技术的智能增强业务支出将从 2018 年的 124 亿美元增加到 2025 年的 2320 亿美元。

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到 2030 年,人工智能将推动全球经济增长。

普华永道预测,到 2030 年,人工智能对全球经济的潜在贡献将达到 15.7万亿美元,到 2030 年,人工智能对当地经济的 GDP 贡献高达 26%。

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AI 无处不在

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在边缘处理 AI 工作负载的一个主要优势是,相对于等待来自远程基于云的服务器的查询响应,延迟大大减少。因此,未来的摄像机、机器人和计算机将能够做出改进和更明智的判断,而不是不断地查询远程云服务器并在做出决定之前等待。例如,自动驾驶汽车需要实时决定是左转还是右转,而不是等待服务器做出响应。此外,使用计算机视觉的无人机将通过在设备上使用人工智能来调整自己的飞行路径来提高可靠性。

Jason Compton 在一篇题为“边缘人工智能及其范式改变效应(Edge AI And Its Paradigm-Changing Effects)”的文章中指出,随着传感器在智慧城市中的广泛应用,边缘计算的增长在其中他观察到“设备上的人工智能可以通过使用嵌入式传感器来改善第一响应者的通知时间“在路灯等城市基础设施中,评估背景噪音并确定是否存在紧急情况。人工智能还可以让交通摄像头通过车牌的光学识别以及图案和颜色匹配来立即识别车辆。”

这将为急救人员在到达现场之前了解情况节省宝贵的时间。此外,在边缘采用 AI 将能够立即识别制造设施中业务流程的中断,从而向工厂中的人员提出有关导致问题的原因(例如组件故障)以及如何产生的建议以最好的方式对事件做出反应,以将损失降到最低,并在最快的时间内恢复正常运营。

在此期间,深度强化学习将频繁部署到我们周围的日常活动中。例如Zhu等人 “无人机辅助车辆网络的深度强化学习('Deep Reinforcement Learning for Unmanned Aerial Vehicle-Assisted Vehicular Networks”,https://arxiv.org/pdf/1906.05015.pdf)提出部署无人机(UAV)以补充未来智慧城市的 5G 通信基础设施。热点容易出现在道路交叉口,车辆之间的有效通信具有挑战性。无人机可以作为中继器,具有价格低廉、部署方便、视距链接、机动灵活等优点。

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Source for Figure above: Zhu et al. 'Deep Reinforcement Learning for Unmanned Aerial Vehicle-Assisted Vehicular Networks'

……

未完待续