人工智能---开启未来

转自:人民邮电报社

近年来,人工智能浪潮席卷全球。不久前,谷歌AlphaGo大胜世界围棋冠军李世石,更是引发激烈讨论。阿姆斯特朗曾经说过:“我们对下一年作出太多预测,而对未来十年却预测得太少。”未来是决定今天选择的最终参考。本文从人工智能时代的社会改变出发,对通信网络的发展进行了深刻思考,描绘了人工智能时代通信网络发展的三个重要阶段,观点具有很强的启迪性,希望能够带动读者更多的讨论和争鸣。

2016年年初,一场“人机大战”成为万众瞩目的焦点。在这次比赛中,韩国著名围棋棋手李世石最终以1∶4惜败于谷歌的人工智能AlphaGo。尽管这场世纪大战硝烟散尽,但AlphaGo的精彩表现让由此引发的人工智能热潮不减反增。在这股热潮下,很多行业都开始了向“人工智能+”的演进,旨在提升企业的竞争力,人工智能时代已经悄然到来,通信行业必将受到影响,新一代的通信网络即将诞生。

人工智能时代即将到来

想象一下未来:当睁开眼睛的那一刻,我们就生活在一个完全智能的环境中:家里的墙壁将会和我们自然交流;智能衣柜会选择今天应该搭配的衣服;走进浴室,浴缸早已调节好洗浴水温;而另一边,厨房正在按照营养搭配和美味的原则给我们烹饪早点;出门上班时,无人驾驶汽车已经在门口等待着你;走进办公室,桌子会立刻为你打开邮箱和一天的工作日程表……这一切不再是科幻小说,很可能不久后就会成为现实。

纵观人工智能的发展,算法的基础性障碍、计算成本、数据样本获取难度是核心难点。然而,伴随着互联网的快速发展,目前这几大核心问题都已解决。四大技术元素的成熟让人工智能迎来了巨大的机遇。

据市场研究公司IDC预测,2015年至2019年,全球机器人行业及相关服务市场的年复合增长率将达17%,2019年行业规模将达到1354亿美元。目前世界主流互联网公司与一流的大数据企业都在构建人工智能系统。在过去的35年间,人工智能已经在医学、教育、法律、太空、制造业等领域广泛应用——人工智能通过电子档案和临床决策支持系统,已经迈入了主流医学领域;五角大楼的CALO项目是史上最大的人工智能项目,它为Siri的诞生奠定了基础;IBM超级计算机“沃森”无须进行人工编程,它的每一次体验都能让自己更快速一些,它在金融领域能快速详尽地提供数据服务……人工智能技术不仅是能撬动整个地球的杠杆,还能增强机器人、合成生物和纳米等技术的影响力。在2016年世界经济论坛发表的报告中,人工智能技术被预测为第四次工业革命的核心技术代表,将在今后5年改变商业模式和劳动力市场。就如同蒸汽机革命、能源革命和信息革命一样,人工智能将会掀起第四次工业革命,新的时代即将开启。

知化网络——智能社会的基石,通信网络的终极阶段

网络是人工智能时代不可或缺的存在,是人工智能时代发展的基石。目前人工智能领域已经基本形成两大发展方向,思考型人工智能和行动型人工智能。思考型的人工智能类似于人的大脑,具有决策、存储、分析能力,AlphaGo就是这个方向的代表;行动型人工智能则如同人的小脑一般,将思考的结果付诸行动,比如汽车的无人驾驶、制造业机器人等。这两类人工智能的发展都不能离开通信网络,依靠通信网络获取信息,完成远程指令,通信网络就如同支撑大脑小脑的脑干一样——脑干能够汇聚神经,控制人的呼吸、心跳,而电力、通信能力等基础的保障能力也是如此,支撑着各类人工智能的设备在未来能够正常地工作。

网络在未来必然将受到人工智能快速发展和普及的影响。一方面,人工智能时代下丰富的智能业务,将对通信网络提出更多需求,网络将逐步适应新的时代;另一方面,通信行业作为人工智能革命中被改造的行业之一,也会形成自己的智能化体系——我们称之为“知化网络”。

“知化网络”将是通信网络在这个新的时代演进的终极阶段,也是网络适应人工智能时代的最终解决办法。和现有的固化演进的网络不同,这里定义的“知化网络”将是能够随时学习、整个时代一起不断快速更新的网络。“知化”具有三层含义:一是感知,网络能够感受到网络内部的流量变化,感受到外部的环境变化;二是知道,不仅能够感受到这些变化,网络同时还能知道这些变化代表了什么意义,应该如何处理;三是知识,通过经验的累积和不断的学习,这些能力最终会转化为网络自身的知识体系,网络能够主动判断和行动、进化更新。面对人工智能时代不断进化的各种智能设备,“知化网络”也将能提供更多新的能力:超级安全、自主优化和进化更新,它将逐步演进成为连接、感知、计算三位一体的新型网络。

“知化网络”不仅仅是网络的简单升级,它将完全颠覆现有的竞争环境和商业模式。网络将以不同的方式处理各种情况,包括提升运营商的网络技术,完善网络突发事件的预测精准度,快速解决各种复杂问题,提供全新的产品和更高的服务质量,最终提高网络本身的生产力。 “知化网络”将是网络的一次巨大变革。

知化网络的三个发展阶段

超级网络显然不是一蹴而就的,必将经历三个阶段——灵活网络、自动网络,并最终实现 “知化网络”。最初,网络会将硬件能力与软件控制分离,对外更快地提供标准化服务,实现“灵活网络”。随着能力的提升,网络将具备一定智能,能够完成大部分工作,人只需定义一些规则和标准,这时通过人机协同,网络就能实现个性化的应用,成为一个“自动网络”。到第三个阶段,网络能够智能决策,连接泛在的智能设备,提供人性化的服务,这时网络与人或应用将融为一个紧密的整体,网络与智能合二为一,成为“知化网络”。

阶段一:网络使能阶段

正如目前在各行各业流行的智能化一样,在手机行业,智能操作系统屏蔽了底层的硬件差异,将功能机升级为智能机,使得各种App能自如地调用底层能力,进化更为快速;而以特斯拉为代表的智能汽车行业则是形成了汽车的操作系统,将传统的冷冰冰的汽车硬件升级,实现更为灵活的“软件+硬件”升级。网络的使能也首先来自于软硬件的分离。和这些行业类似,网络将从诞生起一直在演变的物理进化,提升为更高维度的软件进化,以软硬件解耦的方式实现一个更灵活的网络。

在这个阶段, 软件化、平台化和监控技术将是阶段性发展的核心技术。首先SDN、NFV等技术将屏蔽网络底层硬件的差异,实现网络的扁平化和集中配置,提供标准化的应答服务;其次,5G、云计算、物联网等新技术在网络中的使用将会大大提高网络的能力;最终,网络感知技术,比如DPI、探针技术等检测手段,将会让网络实现内部感知,实现更强的可管可控。

可定义网络、通用网络硬件、虚拟化数据中心和物联网技术的广泛使用将是此阶段的重要特征,这个阶段结束后,网络将成为能基本实现感知、计算和连接三位一体的新软件化的灵活网络。

阶段二:人机协同阶段

在此阶段,智能手机以及应用的服务将会被增强现实技术(AR)、虚拟现实技术(VR)所代替。目前人类已经从传统的命令界面、图形用户界面,来到了多媒体界面。对于网络而言,服务对象开始由手机应用向虚拟现实转变、由人类向“人+机器人”转变,人类的交流将进入虚拟、增强现实界面时代。尽管现在,谷歌眼镜等第一代设备往往是为业余爱好者或者高精尖业务所打造的,没有体现出太大的实用价值。但随着时间的推移,设备变得越来越好,技术日益成熟,价格更加低廉,它们将会得到更大范围的普及。VR、AR操作系统将成为超级入口,现阶段的各种超级应用,将可能成为管道,被隐藏在VR、AR的交互界面之下。而机器人即将重复个人电脑崛起的道路,它将与个人电脑一样,彻底改变这个时代的生活方式。机器人将成为由PC控制的外接设备,它们的样子也许会离科幻故事越来越远,但在专业性领域将更为普及,比如协助医生进行外科手术的机械臂、在战场上负责排除路边炸弹的侦察机器人、负责居家生活的家用机器人等,更多的机器人将代替人类承担更多重复性的基础工作。

面对服务对象的巨大改变,网络服务的内容必然发生变化,机器人技术、柔性覆盖技术和自组织技术将是这个阶段的核心技术。首先,网络将会机器人化——通过各种认知计算服务和自动化技术,网络实时感受当前的流量,配合过去人工操作的经验,自动完成网络的调度、配置,甚至于整个网络的规划和建设都会由机器人自动完成。其次,由于智能设备的广泛应用,过去适应人类聚居特点的网络组建方式将会发生改变。网络的覆盖面必须更广,在低成本的条件下动态柔性覆盖,即网络在整个广域层面形成较为浅度的全面覆盖,而针对临时出现的热点地区,通过无人车、热气球等新的技术,提供快速的深度覆盖。当然,新的技术还包括可见光网络、第六代通信技术等,这些新的组网方式和通信技术将会弥补现有网络的不足,实现真正的泛在网络。最后,自组织将会成为网络的一大能力。通过局部决策、局部组网,很多业务流程将不再由中心统一处理,而在局部自主完成,网络将会由传统的中心式网络逐步向分布式网络演进。

这些新技术带来的新能力,将让网络由人工控制逐步变为人与机器协同控制下的革新网络。第一阶段人工控制的网络尽管变得更加灵活,但主要还是由人类操作,受限于人类精力的限制,用户丰富多样的需求并未得到满足——网络采用了抓大放小的策略,只聚焦于10%~20%的主要需求,很多特殊的个性化需求都被舍弃。但是进入新的人机协同阶段,人工智能将会作为新的能力补充,覆盖过去单纯依靠人力无法覆盖的部分。机器人技术所武装的通信网络,将有能力为每个人的使用习惯和特点设计配置不一样的网络结构。例如,针对医疗手术用的机器人,通过即插即用技术和快速的网络配置,该机器人只要接入网络,就能随时随地享受超高实时性的网络服务。网络将得以摆脱地理位置、接入方式(固网、移动)、接入设备的限制。在这一阶段,网络的主要提升将不仅仅是带宽、网络速度等物理指标的提升,而是来自于更加个性化的服务提供,这也将会产生新的商业模式。

阶段三:机器智能阶段

在这个阶段,人工智能将与环境融为一体。人类将不再需要AR、VR作为媒介与机器沟通。人工智能是人造的智能,可以大规模生产。这种大规模的生产将会带来新的改变,让环境中的任何设备都具备人工智能,成为和手机、AR、VR一样与人类直接沟通的媒介。在这种条件下,人工智能会成为一种服务,会从离人们很远的一个“工厂”产出,当人们购买一个新设备的时候,这种能力会像电力一样由网络传送给这个设备,并由用户自主选择。这就像100年前,人们设计了各种产品,比如洗衣机、电扇,然后通过电力的网络给它们加上电,就可以给人们提供服务。在这个阶段,人们会像买电一样,通过网络购买这种能力。人工智能会像电力流动一样,通过网络流到任何需要的地方,网络将会成为新的超级入口。

在这一阶段,网络将提供更多的能力,因此网络需要采用更新的发展方式,比如——模拟生物的方式去改造网络的结构、计算的方式和学习的方式。首先,网络的形态将去中心化,类生物神经系统,不再具有复杂的层级,能够自愈合、自修复。其次,网络的计算能力向着类脑计算方向发展,低功耗,能够并行处理大量数据。最后,网络将实现主动的学习和思考,并真正成为其他行业的基础,向建立在网络之上的各行各业的服务提供数据服务。

最终,网络将向更高级别的人性化服务发展,它将不再是一个冷冰冰的机器,而更像是并肩作战的朋友。对于运营商而言,连接将成为低廉的普适服务,而数据服务将成为运营商的核心。

通过对人工智能时代的展望,我们探讨了整个网络的发展。尽管未来永远无法准确预测,但是我们仍能从现在的变化和趋势中努力想象与揣测未来的蛛丝马迹。人工智能时代即将到来,未来的网络将会远远超出现在的想象。我们相信,人工智能对网络的影响将会越来越大,网络的能力也会越来越强。未来的世界将是人工智能与网络的深度结合,这种结合已经开始,而且在加速前行。

原文发布于微信公众号 - 机器学习算法与Python学习(guodongwei1991)

原文发表时间:2016-05-19

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