科技前沿 Kth X 人工智能

人工智能，毫无疑问是当今时代最前沿、最热门的科技之一。作为以创新为灵魂，以科技而闻名的KTH皇家理工学院，必然会在该领域大展身手。

人工智能、机器学习、深度学习，这些炫酷的概念究竟有何关联？瑞典为何要重视人工智能技术？KTH又在该领域有何突出贡献？我们一起一探究竟。

一、何为人工智能

人工智能（Artificial Intelligence, AI）指的是区别于自然界生物的、人造机器表现出来的一定的智能。自然界智能生物最厉害的地方在于学习能力，即主动获取新的知识、行为、技能的能力。以前，电脑本质上只是一个存储、搜索数据和基于已有数据进行计算的机器，并不能算是真的电“脑“。人工智能就是旨在培养以计算机为核心的机器，赋予其学习能力，使之拥有智能的科学。

↑ Photo Credit: Thinkstock

那么怎么让电脑和机器人拥有人工智能呢？以前我们得用明确的编程语言告诉它们怎么做，它们按部就班地完成，这不叫智能。那怎么办呢？机器学习（Machine Learning， ML）就是培养计算机学习能力，使之具备智能的算法之一，而深度学习（Deep Learning, DL）则是机器学习的一个分支。三者关系简化如下：

机器学习的范围很广泛，通过它，电脑或机器人能够自己进行学习，找出解决方案。这对于我们无法解决的，因而无法编程让计算机运算的问题，尤其重要。经典的机器学习算法如回归、贝叶斯、聚类等，往往基于大数据和统计学原理做出决策，即通过训练集让机器进行学习，获得解决问题的能力。

举个最简单的例子，比如给它一万张猫的照片和桌子的照片，通过分析图像元素，它可能会学会猫的图像中有很多弧线，而桌子图片有更多直线等等，从而获得识别桌子与猫图片的能力。当然实际的机器学习过程比这个要复杂很多。

↑ Image credit: Kirillm | Getty Images

深度学习也是一种实现人工智能的算法。它是机器学习的分支，是基于对数据进行表征学习的算法。不同于传统机器学习，深度学习受生物大脑的神经网络启发，采用类似结构进行学习。生物中一个神经元将电信号传递给下一个，后者的行为受前一个影响；深度学习的神经网络也是类似的。

↑ Photo credit: southbigdatahub.org

二、瑞典重视投资AI研究

从AlfaGo打败李世石问鼎围棋冠军，到无人驾驶汽车、语音图像识别、实时翻译等等，人工智能早已渗透到日常生活的方方面面，越来越深刻地改变着世界的面貌。无论从哲学、科技，还是社会、经济的角度看，我们都有充分的理由支持AI科研。

↑ 自动驾驶汽车模拟场景 Photo credit: xtendiot.com

Wallenberg Autonomous Systems and Software Program (WASP), 是瑞典现在最大的科研项目之一，KTH是它的一个成员。该项目已获得超过30亿瑞典克朗的投入，其中很大一部分用于AI研究。KTH计算机科学教授Danica Kragic Jensfelt，是WASP主要AI项目的负责人。

↑ WASP成员

她说道：“为了瑞典能保持高水平的科研和教育，维持商业竞争力，我们必须为此创造积极的环境条件。对AI的投资很大，全世界都是如此，我们也必须加入这场竞赛。通过基于人工智能的方法和策略，很多事情将会变得流水线化、简单化。我们能创造更好的自然资源使用模式，更好的医疗和教育。”

↑ AI for future healthcare http://hiteks.com

“我们将集中精力在那些无论短期还是长期都有益于瑞典发展的领域。如今，AI的应用领域已经极其广泛，从基于大型网络下高效数据传输的自动驾驶汽车，到通过机器学习辨析癌症组织与正常组织的区别而实现的癌症检测。AI还能帮助我们更好地认识大脑，或是通过分析动物的行为来鉴定其健康状态等。”

↑ 瑞典著名机器人Furhat

三. KTH 的 AI 成果

人工智能助力癌症研究：6月20日，著名学术期刊Nature Communications发表来自KTH和KI的研究小组的成果，指出AI 可以用来帮助理解前列腺癌症的发生发展过程。

癌症组织内部的异质性使得癌症诊断和治疗十分困难。该课题组运用空间转录组学技术（spatial transcriptomics, ST，指研究不同位置或细胞的基因表达情况的科学)。在AI的辅助下，研究人员能够更快、更精确地绘制出癌症异质性的基因表达空间图谱。

↑ 癌症组织样本

让AI亲民化的软件：QuantumNet 是KTH的学生设计的软件，旨在帮助更多人用更简单的方式使用AI模型生成解决方案。当然，对于AI专家，这款软件同样会让他们的工作更高效。

在这款软件问世之前，如果想使用AI模型，你需要强大的编程能力、数学背景和AI知识。QuantumNet 降低了使用AI解决方案的门槛，许多步骤都实现了自动化，普通人也能使用AI。

↑ QuantumNet 发明者Martin 和 Robert

解码工作记忆：来自KTH、MIT和康奈尔的学者们研究了猴脑的工作记忆，该研究或将促进AI设计，以及脑疾病的治疗。工作记忆是指我们大脑中用于暂时接受、处理信息的认知系统，区别于长期记忆，大致相当于计算机的RAM（Random Access Memory）。一旦工作记忆出现问题，我们将无法完成几乎所有的日常行为。该研究中收集的灵长类工作记忆相关数据，无疑将有助于我们对认知系统的理解，也可能改变将来的AI发展。

↑ Image Source: Digital Health Age

AI辅助心脏病诊断：KTH的学生Johan Eklund，被 Swedish Agency for Growth and Entrepreneurship授予“2018年度学生”荣誉，奖金15万克朗，以表彰她发明了HeartStrings，一项使用AI辅助心血管疾病诊断的技术。使用HeartStrings技术，相比于现有的心血管疾病诊断技术，诊断速度快了十倍，准确率提升两倍，价格则便宜了49倍。据估计，该技术每年将挽救100万人的生命。

↑ Photo credit: europeanpharmaceuticalreview.com

人工智能是引领未来的主要科技之一，并将促进其他领域的长足发展。充分的投资，强大的科研基础，使得瑞典在AI领域的发展非常迅猛。KTH 的机器学习专业也开设了AI、ML等课程，学生们在校园里还有很多机会学习和接触行业领先的企业，并通过课程项目和毕设等将想法付诸实践。我们相信，KTH会在AI改变世界的进程中，将继续贡献自己的力量！