人工智能(AI)的发展可以追溯到20世纪50年代,并逐渐形成了多个流派,每个流派都有其独特的理论基础和应用场景。以下是人工智能的三大主流流派:符号主义、联结主义和行为主义。
符号主义
理论基础
- 数理逻辑:符号主义认为人工智能源于数理逻辑,强调用数学和物理学中的逻辑符号来表达思维的形成,通过大量的“如果-就”规则定义,产生像人一样的推理和决策。
- 知识表示和推理:符号主义注重知识表示和推理,旨在让机器像人一样理解和运用符号。专家系统是符号主义的一个重要应用,通过知识库和推理机实现特定领域的智能决策。
代表性技术
- 专家系统:如IBM的Watson,可以通过自然语言理解技术与用户进行交互,并理解和应对用户的问题,已在医疗、金融、教育等多个领域提供智能决策支持。
- 知识工程:通过构建知识库和规则库,利用逻辑推理来模拟专家的决策过程,适用于需要明确规则推导的场景。
优缺点
符号主义的优点在于其可解释性强,规则明确,适合处理需要逻辑推理和知识表示的问题。然而,其局限在于难以处理模糊和不确定性的问题,且在复杂问题上容易遇到瓶颈。
联结主义
理论基础
- 神经网络:联结主义认为智能产生于大脑神经元之间的连接机制及信息往来的学习与统计过程,通过模拟生物神经系统来实现人工智能。
- 深度学习:深度学习是联结主义的一个重要分支,通过多层神经网络进行特征提取和数据处理,广泛应用于图像识别、语音识别等领域。
代表性技术
- 卷积神经网络(CNN):用于图像识别和处理,能够自动提取图像特征。
- 反向传播算法:用于训练深度神经网络,解决了多层神经网络的训练问题,使得神经网络的训练变得更为有效。
优缺点
联结主义在处理非结构化数据方面表现优异,尤其是在大数据环境下。然而,深度学习模型通常被视为黑箱,缺乏可解释性。
行为主义
理论基础
- 感知-行动循环:行为主义认为智能是产生于主体与环境的交互过程,强调智能的本质是能够根据环境反馈来调整行为。
- 强化学习:通过试错学习来优化行为策略,常见于机器人控制、自动驾驶等领域。
代表性技术
- 强化学习算法:如Q学习和遗传算法,通过与环境交互来优化行为策略,适用于动态环境中的实际问题。
- 机器人技术:如大疆的无人机和特斯拉的自动驾驶汽车,通过不断尝试和反馈来优化行为策略。
优缺点
行为主义的优点在于能够处理实时的环境信息,具有强大的实用性和适应性,适用于解决一些复杂的实际问题。然而,其缺点在于需要大量的数据和运算,且其应用范围相对较窄。
人工智能的三大流派——符号主义、联结主义和行为主义,各有其独特的理论基础和应用场景。符号主义擅长逻辑推理和知识表示,联结主义通过神经网络模拟人脑处理信息,行为主义强调智能与环境的交互。尽管每个流派都有其局限性,但它们在实际应用中相互补充,共同推动着人工智能技术的发展。随着技术的不断进步,三大流派之间的融合和交叉也日益增多,形成了更加复杂和智能的系统。
人工智能有哪些新技术?
2025年人工智能领域涌现出多项新技术,这些技术不仅推动了AI技术的进步,还为各行各业的数字化转型和智能化升级提供了强大动力。以下是一些主要的新技术:
大语言模型的优化
- 强化学习与知识蒸馏:大语言模型通过强化学习和知识蒸馏技术优化推理效率,提升模型的性能和实用性。
- 多模态大模型:谷歌Gemini 2.0、OpenAI Sora等模型支持原生图像/音频生成与工具调用,推动感知与认知能力的全面升级。
量子计算与AI的融合
- 量子芯片:IBM计划推出千比特级量子芯片,蛋白质折叠预测速度有望提升万倍,为药物研发与气候模拟开辟新路径。
AI Agent的独立执行能力
- 数字劳动力:AI Agent从“副驾驶”升级为独立执行复杂任务的“数字劳动力”,接管企业人力资源、供应链管理等核心环节。
生成式AI在内容产业的应用
- AIGC革命:影视剧本自动生成、游戏剧情动态演化成为常态,推动内容产业的创新与发展。
端侧AI与硬件生态的重构
- 端侧AI设备:AI手机、可穿戴设备等端侧AI设备出货量将突破500亿台,特斯拉Dojo 2.0芯片使自动驾驶汽车实现无网络环境下的毫秒级决策。
算力基础设施的扩容与能效革命
- 智能算力规模:中国智能算力规模预计2025年达1,037.3 EFLOPS,液冷技术与边缘计算成为关键支撑。
- 算力平权:通过模型剪枝与知识蒸馏技术降低30%以上能耗,推动“算力平权”进程。
人形机器人的发展
- 智能机器人:人形机器人技术取得突破,预计将从舞台走向生活,从实验室走向大众,成为人们日常生活中的得力助手。
机器学习与深度学习有何不同?
机器学习与深度学习的不同主要体现在以下几个方面:
定义
- 机器学习:机器学习是人工智能的一个子集,通过开发算法使计算机能够从数据中自动学习和改进性能,而无需显式编程。它依赖于人类工程师提取特征并选择适合问题的算法。
- 深度学习:深度学习是机器学习的一个子集,专注于使用多层神经网络(尤其是深层神经网络)来自动学习数据的复杂特征。它通过模拟大脑的神经元结构,自动从原始数据中提取多层次的特征表示。
技术基础
- 机器学习:基于各种算法,如决策树、支持向量机(SVM)、K-近邻算法(KNN)、线性回归、逻辑回归等。这些算法可以根据问题的性质和数据的特点进行选择和调整。
- 深度学习:主要依赖于深层神经网络,如卷积神经网络(CNN)、循环神经网络(RNN)、长短时记忆网络(LSTM)等。这些神经网络具有深层的结构,能够学习到数据中的复杂特征和非线性关系。
数据需求
- 机器学习:对数据量的需求相对较小,部分算法可以在小数据集上表现得相当好。
- 深度学习:需要大量的数据才能达到优异效果,尤其是在图像、声音等复杂数据上。这是因为深度学习模型通常包含大量的参数,需要通过大量的数据进行训练来优化这些参数。
应用领域
- 机器学习:广泛应用于各种领域,如金融、医疗、电商等。它可以用于信用评分、疾病预测、推荐系统等任务。
- 深度学习:更适用于图像识别、语音识别、自然语言处理等领域,需要处理高维数据。
模型复杂度
- 机器学习:模型可以简单也可以复杂,取决于问题的需求和数据的特点。
- 深度学习:模型通常都很复杂,包含大量的参数,需要精细的调整。
计算资源需求
- 机器学习:大部分算法不需要特别高的计算能力,常规的计算机即可。
- 深度学习:由于其模型的复杂性和数据量的庞大,常常需要GPU或专业的硬件加速。
人工智能在医疗领域的最新应用有哪些?
人工智能(AI)在医疗领域的最新应用正在不断扩展,涵盖了从疾病诊断、治疗到健康管理的各个方面。以下是一些最新的应用实例:
疾病诊断与辅助决策
- 肺结节筛查与诊断:浙江大学研发的OmniPT系统利用深度学习算法对CT影像进行分析,能够在1秒内完成肺结节筛查,敏感度超过95%。
- 眼科疾病诊断:谷歌旗下的DeepMind开发的AI系统通过分析视网膜扫描图像,能够准确检测出糖尿病视网膜病变、青光眼等多种眼部疾病,诊断准确率达到了94%。
- 肿瘤诊疗辅助决策:IBM Watson for Oncology能够快速分析大量医学文献、病历数据和临床指南,为肿瘤医生提供个性化的诊疗建议,治疗方案与专家团队的一致性达到了90%以上。
- 病理诊断:复旦大学附属妇产科医院的“小红”AI患者助理融合了情感分析技术,可提供相应的情感回应和更清晰的医疗咨询解答;上海交通大学医学院附属瑞金医院的“瑞智病理大模型”拟应用于病理科图像的辅助分析。
药物研发
- AI在药物研发中的应用:通过对基因序列、蛋白质结构、药物与靶点相互作用等生物信息数据的收集分析,AI可以自动测试化合物的药效、毒性、副作用等,缩短实验周期。例如,AI系统可以模拟数百万种化合物合成与结构变化,对潜在药效分子候选实现快速筛选。
- AI在药物研发中的具体案例:腾讯联合迈瑞医疗发布的全球首个重症医疗大模型——启元重症大模型,可读取患者的生命体征数据,建立患者的数字画像,只需5秒就可以总结患者病情。
个性化治疗
- 基于基因组的个性化医疗:通过全基因组测序和AI分析,医生可以为患者提供个性化的治疗方案。例如,AI系统可以对患者BRCA1/2基因突变情况、家族史、生活方式等关键信息的分析,预测肿瘤复发概率,帮助医生调整治疗方案。
- AI在个性化治疗中的应用案例:美国直觉外科公司的达芬奇手术机器人结合患者个体解剖特征,可在前列腺切除术中精准保留神经功能,术后并发症降低30%。
健康管理
- AI在健康管理中的应用:通过健康管理APP、智能手环、穿戴式健康监测仪等,AI可以采集心率、睡眠、运动、血压等生理指标,构建个人健康画像,帮助用户随时随地了解自己的身体健康情况,并对潜在疾病风险进行预警。
- AI在健康管理中的具体案例:美年健康的肺结节AI辅助诊断、脑健康筛查和智能血糖管理产品,通过AI赋能实现智能化管理和运营,提升工作效率和质量,降低成本。
医疗设备与机器人辅助手术
- AI在医疗设备中的应用:AI在影像分析中辅助质控,提醒医生检查部位和自动存档,降低漏诊。例如,迈瑞的心脏结构和神经AI识别功能、开立的产前超声筛查和肠部质控等技术。
- 机器人辅助手术:手术机器人通过高精度传感器和智能控制系统,可以精确地执行手术操作,减轻医生的工作负担,提高手术成功率。例如,达芬奇手术机器人在全球装机量已超9000台,完成微创手术数百万例。