李寧

摘 要： 網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的人工智能以計(jì)算機(jī)為核心，在認(rèn)知科學(xué)、生物智能、物理學(xué)、網(wǎng)絡(luò)科學(xué)等交叉學(xué)科領(lǐng)域的研究中已經(jīng)有了較大的發(fā)展與創(chuàng)新。人工智能的水平越來(lái)越高，處理速度越來(lái)越快，為人類減輕了體力勞動(dòng)或腦力勞動(dòng)的負(fù)擔(dān)，極大地改善了人類的生活質(zhì)量和生產(chǎn)效率。在此敘述了人工智能發(fā)展的歷程，以智能配網(wǎng)和以智慧城市為例分析基于網(wǎng)絡(luò)時(shí)代下的人工智能的應(yīng)用，并對(duì)人工智能發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)估。該分析對(duì)人工智能的發(fā)展有著積極的意義。

關(guān)鍵詞： 人工智能； 發(fā)展歷程； 智慧城市； 發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)： TN911.73?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2016）07?0112?03

Abstract： The artificial intelligence in network age takes the computer as the core， and has great development and innovation in the research of the interdisciplinary field， including cognitive science， biological intelligence， physics and network science. The level of artificial intelligence is high， and processing speed is fast， which can reduce the burden of manual labour or mental work for human， and greatly improve the human life quality and production efficiency. The development process of artificial intelligence is described， and the application of artificial intelligence in Internet age is analyzed by taking intelligent distribution network and smart city as the example. The development trend of artificial intelligence is estimated. This analysis has positive meaning to analyze the development of artificial intelligence.

Keywords： artificial intelligence； development history； smart city； development trend

1 人工智能發(fā)展的歷程

20世紀(jì)50年代隨著第一臺(tái)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，人工智能的興起涌現(xiàn)了一些研究成果，如機(jī)器定理證明、通用問(wèn)題求解程序LISP表處理語(yǔ)言、跳棋程序等，不過(guò)到50年代末期發(fā)展進(jìn)入瓶頸期。

在60年代初期，專家系統(tǒng)的出現(xiàn)使得人工智能進(jìn)一步發(fā)展，直至70年代末。這一時(shí)期的主要研究成果是MYCIN疾病診斷和治療系統(tǒng)、Hearsay?II語(yǔ)音理解系統(tǒng)、PROSPECTIOR探礦系統(tǒng)和DENDRAL化學(xué)質(zhì)譜分析系統(tǒng)等，專家系統(tǒng)的出現(xiàn)和成熟把人工智能推向了實(shí)用化的發(fā)展道路。

在1982年，日本開始了“第五代計(jì)算機(jī)研制計(jì)劃”，掀起了人工智能研究的熱潮，使人工智能在80年代得到極大的發(fā)展。在1987年，美國(guó)召開第一次神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)國(guó)際會(huì)議，此后各國(guó)都加大了對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究，使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展，極大地提升了信息處理的效率，為人工智能的進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

90年代，隨著國(guó)際互連網(wǎng)技術(shù)的成熟與應(yīng)用，人工智能的研究對(duì)象開始由單個(gè)智能主體轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的多個(gè)智能主體，更加關(guān)注整個(gè)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，更加的立體和全面。人工智能不僅能解答基于同一目標(biāo)的分布式問(wèn)題，還能解答基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的多目標(biāo)問(wèn)題求解，極大的提升了人工智能的實(shí)用性、智能性。而Hopfield多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，則進(jìn)一步擴(kuò)大了人工智能的應(yīng)用范圍。

2 基于網(wǎng)絡(luò)時(shí)代下的人工智能的應(yīng)用

2.1 以智能配網(wǎng)為例

傳統(tǒng)的通信方式已適應(yīng)配網(wǎng)智能化發(fā)展的需要，對(duì)于二級(jí)通信方式更是如此，因?yàn)槠湫枰茕伷帘屋d波電纜。而屏蔽載波電纜的架鋪不僅工程造價(jià)高、施工難度大，而且建設(shè)周期也長(zhǎng)，不具備環(huán)路條件[1]。盡管可進(jìn)行GPRS無(wú)線公網(wǎng)改造，但還是會(huì)存在任一級(jí)通信中斷都會(huì)影響配網(wǎng)終端設(shè)備的通信，可靠性、安全性差的問(wèn)題還是沒有得到妥善解決。普及無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)在智能配網(wǎng)中的應(yīng)用，減少停電時(shí)間和經(jīng)濟(jì)損失。而新一代無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展及成熟，為智能配網(wǎng)的完善提供了技術(shù)支撐。無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)在電力監(jiān)控系統(tǒng)的范疇內(nèi)進(jìn)行，以網(wǎng)絡(luò)的生產(chǎn)控制大區(qū)為發(fā)展平臺(tái)，借助于生產(chǎn)控制大區(qū)的專用網(wǎng)絡(luò)通道進(jìn)行通信[2]。WiMax技術(shù)是智能配網(wǎng)應(yīng)用無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)的首選，其“三遙”功能是通過(guò)配電調(diào)度系統(tǒng)、無(wú)線專網(wǎng)通信的配電終端裝置實(shí)現(xiàn)的[2]。

WiMAX技術(shù)能在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上開展，支持TCP/IP協(xié)議，基站可提供標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)口，通過(guò)全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)直接連接，連接城域網(wǎng)。WiMAX電力專網(wǎng)能綜合接入包括無(wú)線路由器的常見網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備，直接連接二層交換機(jī)，并把信息以圖標(biāo)、語(yǔ)音、數(shù)據(jù)的形式進(jìn)行傳遞。通常情況下，配電終端的數(shù)量是變壓器的數(shù)十倍，而一個(gè)中等城市變壓器的數(shù)量也是相當(dāng)可觀，不利于配電終端相關(guān)信息數(shù)據(jù)的管理，對(duì)于離散型高、距離遠(yuǎn)、數(shù)量多的配電終端更是如此，而WiMAX電力專網(wǎng)可點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、遠(yuǎn)距離傳輸、運(yùn)行可靠，有效應(yīng)對(duì)上述問(wèn)題，可以把配電終端直接接入配電控制中心，非常有利于調(diào)度中心收集線路故障信息、智能電表的大用戶的用電量。

比如，對(duì)于一個(gè)配有主干光纖設(shè)備到供電公司的開閉所，假設(shè)配電支路的最遠(yuǎn)配電終端距開閉所15 km，開閉所距離供電局20 km，配電終端FTU和TTU均勻分布在配電支路沿線內(nèi)，電桿高度5 m，控制箱附近10 m開闊。那么可以沿配電支線走向建設(shè)3個(gè)WiMAX基站，每個(gè)基站覆蓋半徑4 km，以就近原則接入終端，每個(gè)基站接入60個(gè)，覆蓋配電支線全段。為了確保以后發(fā)展需要，可把配電終端接入基站的數(shù)量設(shè)為200，并通過(guò)劃分扇區(qū)增加容量。通過(guò)WiMax基站，開閉所就能通過(guò)無(wú)線專網(wǎng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和整理，然后再通過(guò)開閉所的光纖主干網(wǎng)把相關(guān)數(shù)據(jù)匯集到配網(wǎng)調(diào)度控制中心的DMS系統(tǒng)中。

2.2 以智慧城市為例

應(yīng)用智慧城市關(guān)鍵支撐技術(shù)構(gòu)建智慧城市時(shí)，首先要著眼于城市的整體規(guī)劃和布局，設(shè)計(jì)初步的智慧城市的頂層架構(gòu)方案，結(jié)合城市的信息化建設(shè)方向，并對(duì)方案進(jìn)行整體的分析和考證，保證方案的可操作性和有效性，確定建設(shè)智慧城市的戰(zhàn)略目標(biāo)，在整體上把握智慧城市建設(shè)的效果。其次，各支撐技術(shù)系統(tǒng)要保證智慧城市建設(shè)方案的順利實(shí)施，各技術(shù)系統(tǒng)的建設(shè)要保持開放性和標(biāo)準(zhǔn)化，并在他們之間建立相互聯(lián)系和配合的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可運(yùn)營(yíng)和可管理。

構(gòu)建智慧化信息支撐體系是智慧城市建設(shè)的基礎(chǔ)工作。在城市基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，利用關(guān)鍵支撐技術(shù)，實(shí)現(xiàn)城市基礎(chǔ)設(shè)施的智能化，主要的工作對(duì)象是交通、環(huán)境、通信、水電、公共安全、醫(yī)療、政務(wù)，繼而收集并利用城市各種形式的資源。在信息資源整合方面，加強(qiáng)對(duì)大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用，提高智能分析數(shù)據(jù)的能力，并不斷完善整體運(yùn)行平臺(tái)的建設(shè)[2]。

如圖1所示為智慧城市信息支撐體系架構(gòu)，作為一種開放式立體體系架構(gòu)，它是由平臺(tái)層、感知層、應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層組成。值得注意的是，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的智能處理、計(jì)算能力在這四個(gè)層面上都有所體現(xiàn)：網(wǎng)絡(luò)層的使能控制層面、應(yīng)用層內(nèi)的智能處理層面、感知層的網(wǎng)關(guān)層面、平臺(tái)層的大數(shù)據(jù)智能分析與PAAS公共服務(wù)層面[3]。該開放式的體系架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)能力的均衡部署，通過(guò)四層的相互關(guān)聯(lián)與智能分布，保證其構(gòu)架具有可自由擴(kuò)展、清晰、標(biāo)準(zhǔn)、面向未來(lái)的特性。在此構(gòu)架的基礎(chǔ)上，建議有一個(gè)可自由刪除、添加業(yè)務(wù)的環(huán)境，而彈性業(yè)務(wù)環(huán)境能保證業(yè)務(wù)之間的聯(lián)系和互動(dòng)。

感知網(wǎng)關(guān)、感知網(wǎng)絡(luò)、傳感器、感知終端等組成了感知層。城市環(huán)境中的事物狀態(tài)是感知層的主要工作對(duì)象，感知層把感知數(shù)據(jù)送到網(wǎng)絡(luò)層，并且為了保證整個(gè)體系架構(gòu)的應(yīng)用，感知對(duì)象、網(wǎng)絡(luò)、終端等各個(gè)環(huán)節(jié)處在可運(yùn)營(yíng)、可管理的狀態(tài)下，城市智慧管理中心要對(duì)感知層施加管控手段。

作為智慧城市信息、數(shù)據(jù)傳遞的主要載體，網(wǎng)絡(luò)層使得應(yīng)用層和感知層之間數(shù)據(jù)的傳遞更加迅速和可靠。

云計(jì)算IAAS層和PAAS層共同組成了平臺(tái)層。而云計(jì)算IAAS層的核心設(shè)施是互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、云計(jì)算操作系統(tǒng)、服務(wù)器存儲(chǔ)設(shè)備，保證應(yīng)用層和PAAS層的應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行有足夠的資源和穩(wěn)定的虛擬化運(yùn)行環(huán)境支撐。PAAS層包涵的大數(shù)據(jù)處理和智能挖掘分析系統(tǒng)、公用服務(wù)組件、中間件等主要是為了保障應(yīng)用層功能的進(jìn)一步完善和加強(qiáng)。

應(yīng)用層經(jīng)常使用到的應(yīng)用有以下五類：智慧城市決策領(lǐng)域、智慧安全領(lǐng)域、智慧城市管理領(lǐng)域、智慧公眾服務(wù)領(lǐng)域、智慧環(huán)境領(lǐng)域，五類應(yīng)用保證了應(yīng)用層面作為支撐智慧城市發(fā)揮功能主體作用的實(shí)現(xiàn)，他們相互配合，互為補(bǔ)充。

3 人工智能發(fā)展趨勢(shì)預(yù)估

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展的時(shí)代，可以利用人工智能進(jìn)行語(yǔ)言翻譯。不過(guò)，當(dāng)前的語(yǔ)言技術(shù)并不成熟，尚不能克服語(yǔ)義障礙，既不能把任意輸入轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量譯文，也不能生動(dòng)體現(xiàn)自然語(yǔ)言中模糊、曖昧成分，更不能對(duì)整篇的文章進(jìn)行理想的翻譯，但相信隨著語(yǔ)言技術(shù)和人工智能的發(fā)展，語(yǔ)言翻譯將不再是難事。

自適應(yīng)系統(tǒng)是人工智能下一個(gè)十年的發(fā)展方向之一，自適應(yīng)系統(tǒng)不僅能處理完整的信息，還能處理殘缺的信息，甚至能對(duì)殘缺的信息進(jìn)行智能化補(bǔ)充。發(fā)展自適應(yīng)系統(tǒng)需要相關(guān)技術(shù)的支撐，筆者認(rèn)為首先應(yīng)發(fā)展理解與處理上下文的技術(shù)，使信息、數(shù)據(jù)的處理更加成熟、高效、準(zhǔn)確。發(fā)展多路學(xué)習(xí)機(jī)制，使得自適應(yīng)系統(tǒng)能在日常的運(yùn)行中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，使人工智能能適應(yīng)不斷變化的環(huán)境。最后發(fā)展自動(dòng)進(jìn)化機(jī)制，使得人工智能不斷學(xué)習(xí)，改變單一的被動(dòng)處理信息為主動(dòng)的智能處理信息，甚至具有一定的預(yù)判能力。

對(duì)于人工智能的學(xué)習(xí)，還需要大量的技術(shù)支撐，現(xiàn)階段已成功運(yùn)用的學(xué)習(xí)方法有增強(qiáng)學(xué)習(xí)算法等。當(dāng)學(xué)習(xí)的效果并不理想，尤其是在線學(xué)習(xí)方面，這將在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)困擾著相關(guān)技術(shù)研究人員，相信在不久的將來(lái)，一定能尋找到一個(gè)新的方法來(lái)解決移動(dòng)機(jī)器人智能存取信息、自主agent等難題，克服在線學(xué)習(xí)技術(shù)瓶頸。

在最受人們關(guān)注的機(jī)器人領(lǐng)域里，人工智能蘊(yùn)含著十分強(qiáng)大的發(fā)展空間。雖然現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人與人的對(duì)話交流等強(qiáng)大功能，但相信在未來(lái)，人們一定會(huì)挖掘出人工智能更多更強(qiáng)大的功能并運(yùn)用到機(jī)器人中，讓機(jī)器人更好的為人們服務(wù)。在控制領(lǐng)域內(nèi)，雖然已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程操控技術(shù)，但并不普及，相信在未來(lái)，人們可以更輕松自如地利用人工智能實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器等的遠(yuǎn)程控制。

4 結(jié) 語(yǔ)

人工智能一直處于計(jì)算機(jī)的前沿技術(shù)，其研究的理論和發(fā)展在很大程度上決定著計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向。本文主要介紹了人工智能的發(fā)展歷程，人工智能在智慧城市中的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢(shì)預(yù)估。重點(diǎn)以構(gòu)建智慧城市為例，闡述了人工智能在建設(shè)智慧城市中的具體應(yīng)用。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，它將會(huì)給人們的學(xué)習(xí)、生活和工作帶來(lái)極大的便利。

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