智能时代——前言 人类的胜利

2016年是机器智能历史上一个具有纪念意义的年份，它是一个时代的结束，也是新时代的开端。这一年距离1956年麦卡锡、明斯基、罗切斯特和香农等人提出人工智能的概念正好过去了60年，按照中国的习惯来说，正好过去了一个甲子。而当年在达特茅斯学院提出这个概念的10位科学家中最后一位科学家明斯基也在这一年的年初离开了人世，这或许标志着人类在机器智能领域第一阶段的努力落下了帷幕。就在明斯基去世后的两个月，Googlea的围棋计算机AlphaGob在与世界著名选手李世石的对局中，以4∶1取得了压倒性的胜利，成为第一个战胜围棋世界冠军的机器人，它的意义要远远超过1997年IBMc的深蓝战胜卡斯帕罗夫，因为从难度上讲，围棋比国际象棋要难6~9个数量级。这件事不仅是人类在机器智能领域取得的又一个里程碑式的胜利，而且标志着一个新的时代——智能时代的开始。 从计算机发展的角度看，智能机器在所有棋类中战胜人类其实只是一个时间问题，因为机器运算能力的提升是指数级增长的，而人类智力能够做到线性增长就不错了。因此一定存在一个时间点——在所有的棋类比赛中智能机器都会超过人。在1997年IBM的深蓝战胜卡斯帕罗夫之后，围棋不仅是计算机尚未超越人类的最后一个棋类，而且还蕴含着上千年的东方文化，即棋道。虽然大部分人相信计算机最终可以在围棋上超越人类，但总是觉得那还是几年后的事情。就在AlphaGo和李世石比赛之前，李世石本人认为前者的水平和他相差一到两个子，也就是说，即使他让先也能5∶0获胜。中国围棋界的泰斗聂卫平也认为今天的计算机是不可能战胜人类冠军的。就连曾经在 Google工作过的IT行业老兵李开复博士也不相信AlphaGo能赢。这并非李开复等人对今天机器智能的发展状况不够了解，而是因为下围棋是一件太难的事情。2015年年底，AlphaGo仅仅赢了樊麾二段而已，离九段还差得远呢。但是大家忘记了一件事情，那就是AlphaGo水平的提高并不需要人那么长的时间，事实上在Google内部，大家在开赛前已经知道AlphaGo的水平并不在九段之下。 2016年3月9日，AlphaGo和李世石之间的世纪大战开始了。AlphaGo在第一盘出人意料地轻松获胜。当然，大部分人在赞誉AlphaGo水平的同时，依然认为这可能是李世石在试探计算机而已，毕竟那是五盘棋的比赛，用一盘棋试探自己毫不了解的对手未尝不是明智之举。但是当AlphaGo在第二盘获得连胜并且下出了很多人类预想不到的好棋后，对机器智能持怀疑态度的聂卫平等人，都对它产生了敬意。在AlphaGo获得第三盘胜利之后，很多超一流的棋手都渴望和它一战，希望以此检验自己的水平，并且能够提高技艺。虽然李世石在第四盘抓住AlphaGo的一个失误打了一个漂亮的翻身仗，但是AlphaGo在最后一盘稳稳地控制着局面，直到胜利。可以讲在那一次人机大战之后，围棋界对机器智能从怀疑变成了顶礼膜拜，大家都意识到，按照AlphaGo在过去几个月里的进步速度，只要Google愿意继续进行科研，很快人类所有的围棋高手都无法和它过招了。 计算机之所以能战胜人类，是因为机器获得智能的方式和人类不同，它不是靠逻辑推理，而是靠大数据和智能算法。在数据方面，Google使用了几十万盘围棋高手之间对弈的数据来训练AlphaGo，这是它获得所谓的“智能”的原因。在计算方面，Google采用了上万台服务器来训练AlphaGo下棋的模型，并且让不同版本的AlphaGo相互对弈了上千万盘，这才保证它能做到“算无遗策”。具体到下棋的策略，AlphaGo里面有两个关键的技术。第一个关键技术是把棋盘上当前的状态变成一个获胜概率的数学模型，这个模型里面没有任何人工的规则，而是完全靠前面所说的数据训练出来的。第二个关键技术是启发式搜索算法——蒙特卡罗树搜索算法（Monte Carlo Tree Search），它能将搜索的空间限制在非常有限的范围内，保证计算机能够快速找到好的下法。虽然AlphaGo的训练使用了上万台服务器，但是它在和李世石对弈时仅仅用了几十台服务器（1 000多个CPUa的内核以及100多个GPUb）。相比国际象棋，围棋的搜索空间要大很多倍，AlphaGo的计算能力相比深蓝，其实并没有这么多倍的提高，它靠的是好的搜索算法，能够准确地聚焦搜索空间，因此能够在很短的时间里算出最佳行棋步骤。由此可见，下围棋这个看似智能型的问题，从本质上讲，是一个大数据和算法的问题。 当然，Google开发AlphaGo的最终目的，并非要证明计算机下棋比人强，而是要开发一种机器学习的工具，让计算机能够解决智能型问题。AlphaGo和李世石对弈，实际上是对当今机器智能水平的一个测试。从樊麾到李世石，他们实际上是用自己的专才在帮助Google测试当今机器智能的发展水平。在人机对弈的第四盘李世石反败为胜的过程中，他无意中发现了AlphaGo的一个缺陷。因此，Google的成功里面也有李世石等棋手的功劳。从这个角度来讲，AlphaGo的胜利标志着人类在机器智能方面达到了一个崭新的水平，因此它是人类的胜利。 AlphaGo无论是在训练模型时，还是在下棋时所采用的算法都是几十年前大家就已经知道的机器学习和博弈树搜索算法，Google所做的工作是让这些算法能够在上万台甚至上百万台服务器上并行运行，这就使得计算机解决智能问题的能力有了本质的提高。这些算法并非专门针对下棋而设计，其中很多已经在其他智能应用的领域（比如语音识别、机器翻译、图像识别和大数据医疗）获得了成功。AlphaGo成功的意义不仅在于它标志着机器智能的水平达到了一个新的台阶，还在于计算机可以解决更多的智能问题。今天，计算机已经开始完成很多过去必须用人的智力才能够完成的任务，比如：医疗诊断，阅读和处理文件，自动回答问题，撰写新闻稿，驾驶汽车，等等。可以讲，AlphaGo的获胜，宣告了机器智能时代的到来。 AlphaGo的获胜让一些不了解机器智能的人开始杞人忧天，担心机器在未来能够控制人类。这种担心是不必要的，因为AlphaGo的灵魂是计算机科学家为它编写的程序。机器不会控制人类，但是制造智能机器的人可以。而科技在人类进步中总是扮演着最活跃最革命的角色，它的发展是无法阻止的，我们能做的就是面对现实，抓住智能革命的机遇，而不是回避它、否定它和阻止它。未来的社会，属于那些具有创意的人，包括计算机科学家，而不属于掌握某种技能做重复性工作的人。 在AlphaGo取得人机大战胜利之际，我们出版这本书，希望能让大家更多地了解大数据的本质、它的作用、它和机器智能的关系、机器智能的原理和发展历程，以及它们对未来产业和社会的影响。本书一共分为七章，分别介绍了数据的作用，大数据和机器智能，机器智能的原理及其发展历程，大数据思维的核心及其重要性，大数据和机器智能与商业的关系，它们对社会正反两个方面的巨大影响。书中的核心内容来自我在研习社和一些大学商学院讲课的讲义，但是考虑到大家读书和听课毕竟有很大的区别，因此在将讲义改写成书的时候，我在书中增加了大量的案例和历史背景介绍，以方便大家能够系统地了解大数据和机器智能的来龙去脉，以及我们对未来进行分析的依据。 本书的出版，在很大程度上是研习社负责人曾兴晔女士、空无边处出版团队的张娴和郑婷女士，以及中信出版社经管分社的朱虹社长和赵辉编辑等相关人员积极推动的结果。著名的信息领域专家、中国互联网协会理事长邬贺铨院士，以及混沌学院创始人李善友教授，在百忙中为本书写了序言。上海交通大学电子信息与电气工程学院副院长王延峰副教授对本书的内容提供了宝贵的参考意见。在此我对他们表示衷心的感谢。由于本人水平有限，书中不免有这样或者那样的错误，希望广大读者朋友不吝赐教指正。 吴军 2016年4月25日于硅谷