《布鲁金斯《人工智能改变世界》》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 姜山
  • 发布时间:2018-05-02
  • 2018年4月24日,布鲁金斯学会发布报告《人工智能改变世界》,旨在向决策者、意见领袖和民众解释人工智能,并展示AI如何改变世界,并会给社会,经济和治理带来什么问题。版权所限现摘译如下。

    目录

    一、人工智能的特点

    二、应用领域

    三、政策,监管和道德

    四、建议

    五、结论

    大多数人对人工智能(AI)不很熟悉。2017年一次对美国有1500名高级商业领袖关于人工智能的访谈显示,只有17%的人表示他们熟悉人工智能。他们中的一些人不确定它是什么,或者它会如何影响他们的公司。他们知道改变业务流程有相当大的潜力,但不清楚在自己的组织内如何应用人工智能。

    尽管人们普遍缺乏认知,但人工智能技术正在改变人们。它是一个用途很广泛的工具,使人们能够重新思考我们如何整合信息,分析数据并使用它改进决策。我们希望通过本文,向决策者、意见领袖和民众解释人工智能,并展示AI如何改变世界,并会给社会,经济和治理带来什么问题。

    本文将讨论人工智能在金融,国家安全,医疗保健,刑事司法,交通和智慧城市等领域的应用,并探讨了诸如数据访问问题,算法偏差,AI道德和透明度以及AI决策的法律责任等问题。我们对比了美国和欧盟的监管方式,并提出了一些关于如何充分利用人工智能,同时保护重要人类价值的建议。为了最大限度地提高人工智能的收益,我们给出了9点建议:

    1.鼓励研究人员在不影响用户个人隐私的前提下获得更多的数据访问权限。

    2.将更多的政府资金投入非机密的人工智能研究中。

    3.推进数字化教育和人工智能劳动力转型。

    4.建立联邦人工智能咨询委员会。

    5.与政府官员接触,以便制定有效的政策。

    6.规范广泛的AI原则而不是限制特定的算法。

    7.严肃对待偏见。

    8.保持人类监督和控制的机制。

    9.惩罚恶意AI行为并促进网络安全。

    人工智能的特点

    人工智能通常是指“机器能够做出与人类一样的反应,像人类那样思考,判断和意图的能力。” 这些软件系统“做出通常需要人类专业水平的决策”,并帮助人们预测问题或处理问题。就是说,它们是在自主、智能和自适应的方式工作。

    自主

    人工智能算法被设计用来做出决定,这通常需要使用实时数据。它们不像被动式机器那样进行机械或预先设置的响应。人工智能通过使用传感器,数据或远程输入,并结合来自各种不同来源的信息,实时做出分析,并根据其得出的见解进行操作。这个分析和决策的过程随着存储系统、处理速度和分析技术的大幅改进,其复杂性也大大增加。

    智能

    人工智能通常与机器学习和数据分析相伴而行。机器学习需要数据并找出其中的潜在趋势,如果它发现与实际问题相关的问题,就可以利用这些知识来分析具体问题。这需要足够强大的数据,以便相关算法可以识别有用的模式。“数据”包括数字信息,卫星图像,视觉信息,文本或非结构化数据等等形式。

    自适应

    AI系统有能力在他们做出决策时学习和适应。如在交通领域,自动驾驶车辆具有让驾驶员和车辆知道即将到来的拥堵,坑洼,公路建设或其他可能的交通障碍的能力。车辆可以利用路上其他车辆的经验,而无需人类参与,并且他们实现的“体验”马上可以完全转移到其他类似配置的车辆。它们先进的算法,传感器和摄像头融合了当前操作的经验,并使用仪表板和视觉显示屏实时信息,以便人类驾驶员能够了解当前的交通状况和车辆状况。

    人工智能并不是一个未来愿景,今天已经融入并应用到各个领域。包括金融,国家安全,医疗保健,刑事司法,交通和智慧城市等领域。有很多例子能够表明,人工智能已经在对世界产生影响,并在很大程度上增强了人类的能力。

    人工智能发挥越来越大的作用,原因之一是它提供了巨大的经济发展机会。一项研究显示,人工智能技术可以使全球GDP增加15.7万亿美元,到2030年将增长14%。其中包括中国7万亿美元,北美3.7万亿美元,北美1.8万亿美元欧洲,非洲和大洋洲为1.2万亿美元,其他亚洲国家为0.9万亿美元,南欧为0.7万亿美元,拉丁美洲为0.5万亿美元。

    中国正在迅速取得进展,并设定了一个国家目标,即在人工智能方面投资1500亿美元,并在2030年前成为该领域的全球领导者。麦肯锡全球研究院对中国的研究发现,“人工智能主导的自动化可以为中国经济注入生产力,每年增加0.8到1.4个百分点的GDP增长。”尽管中国目前在人工智能应用方面落后于美国和英国,但由于其规模庞大的人工智能市场,中国在人工智能未来发展上具有巨大的机遇。

    应用领域

    金融

    2013年至2014年间,美国在人工智能金融的投资增长了两倍,达到了122亿美元。“目前正在通过软件决定是否贷款,这些软件可以考虑各种关于借款人的精细解析数据,而不仅仅是信用评分和背景调查。” 此外还有所谓的机器人顾问“创建个性化的投资组合,可以不再需要股票经纪人和财务顾问”。这些技术进步旨在消除投资中的情绪化反应,并在几分钟内就可以基于科学分析做出决定。

    这方面的一个特例是证券交易所,通过机器进行高频交易已经取代了很多人的决策。人们提交买单和卖单,并且计算机在没有人为干预的情况下瞬间即可匹配。机器可以在很小的范围内发现交易低效率或市场差异,并根据投资者的指示执行交易赚钱。这些工具在某些地方通过高级计算提供支持,因为它们的重点不在于零或一,而是在可以在每个位置存储多个值的“量子位”上,因此这些工具具有更大的信息存储容量。这大大缩短了处理时间。

    欺诈检测代表了人工智能在金融系统中的另一种应用。人类很难辨别大型组织中的欺诈活动,但人工智能可以识别异常情况以进行深入核查。这有助于管理人员在问题萌芽阶段就发现问题,不至于任其发展到危险的水平。

    国家安全

    人工智能在国防领域扮演着重要的角色。美国军方正在进行的Maven项目,通过人工智能“筛选通过监视捕获的大量数据和视频,然后提醒人类分析师存在异常或可疑活动。” 国防部表示这一领域的技术目标是“满足我们的作战人员的需求,并提高技术开发和采购的速度和灵活性。”

    “极速战”(hyperwar)

    虽然关于美国正在激烈争论人工智能的自主致命武器的战争伦理和法律问题,但中国和俄罗斯并未受限于这场辩论,我们应该预见到需要抵御此类以“超级速度”运行的系统。西方面临的挑战,是如何在这种战争场景中确定“人在环路”模式能够让西方在这种新型冲突中具有竞争力。

    与人工智能相关的大数据分析将深刻影响情报分析,因为大量数据几乎实时筛选出来,从而为指挥官提供迄今未曾见过的情报分析和生产力水平。随着人类指挥官在特定情况下委托人工智能平台的关键决策,决策和准备行动的时间被大大缩短,指挥和控制也同样受到影响。

    战争是一个与时间赛跑的过程,决策最快和执行最快的一方通常会占上风。人工智能辅助指挥和控制系统,可以将决策支持和决策制定的速度大大超越传统的战争手段。再加上能够自主决定发射致命武器的人工智能自动武器系统,这个过程将会如此之快,以至于必须使用一个新术语,专门用来描述这种战争的速度:极速战(hyperwar)。

    正如人工智能会深刻影响战争的速度一样,零日(或零秒)的网络威胁以及恶意软件的扩散,也将挑战最复杂网络防护。这迫使现有的网络防御显著强化。越来越多的脆弱系统正在被淘汰,并且需要通过基于云的认知智能平台转变为网络安全的分层方法。这种方法将社区推向“思维”防御能力,通过不断对已知威胁进行培训来保护网络。此功能包括对迄今为止未知代码的DNA级分析,以及通过识别文件的字符串组件来识别和阻止入站恶意代码的可能性。

    为“极速战”做准备,保护关键网络设施是重中之重。中国,俄罗斯,朝鲜和其他国家正在为人工智能投入大量资源。中国2017年发布了一项计划,到2030年将“建设一个价值近1500亿美元的国内工业”。中国搜索公司百度率先推出了面部识别应用程序。此外,像深圳这样的城市正在支持人工智能实验室。中国希望人工智能将提供安全,打击恐怖主义,并改善语音识别计划。许多人工智能算法的双重使用特性意味着人工智能研究专注于社会的一个部门,可以迅速修改以用于安全领域。

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    • “你是谁?”在当今社会,无处不在的身份识别场景在无声发问。进小区门,要问你是业主本人吗?进家门,要扭动匹配的钥匙或按下指纹;开电脑工作,弹出密码输入弹窗。每个人都是独立的个体,我们能否使用唯一特性与外界建立联系?唯一意味着安全,也意味着核实更方便准确,就像我们的身份证,上面有唯一的数字编码。 与此同时,数字化时代,我们与机器的互动,从敲键盘一步跨向手指点击滑动、开口对话、抬起头、眨眨眼,远隔千里的人们能便捷地沟通交流、能跨省跨国网上办事,但客观上无法实现“亲眼所见”,也给建立“信任”关系带来新的挑战。 人工智能技术的发展,针对数字社会人与人之间、人与机器之间如何建立“信任”关系,提供了一个很好的技术解决手段,即生物识别技术。你用什么方式证明自己?怎样才能定义这世界独一无二的你?设备的进化中,谁在保证个人使用的安全性?无接触生活的背后都是技术在化解复杂,生物识别技术的研究,正是希望解决这些问题。 1.生物识别是数字社会的重要基础 无论处于哪个社会经济发展阶段,“人”始终是最重要的核心要素。人类作为群居动物,在地球上有人类的时刻,“信任”的需求就应运而生,通过视觉“亲眼所见”、听觉“亲耳所闻”等辨别同伴建立信任关系,这种最原始的通过“亲眼所见”等手段建立“信任”的方式也将伴随人类一直延续下去。 数字化世界,需要迭代新的信任交互,生物识别技术是技术发展演进到一定阶段的必然产物,也是一种新型数字身份的基础设施。它基于个体生物特征进行自动识别的一种技术,结合计算机与光学、声学、生物传感器和生物统计学原理等,依靠人体的生理特征或者行为特征来进行身份验证的识别,是当前人工智能技术和信息安全技术在工业界落地应用最显著的代表性成果之一。 所谓生物特征包括人脸、指纹、声纹、虹膜、指静脉、体温等,行为特征则记录签名笔迹、行走步态、坐姿等。这些生物特征各有特点,比如每个人的静脉血管都不是一样的,血管也足够多,因此它的信息唯一、丰富,几乎不能被复制;而一个人随着年龄增长和一些突发情况,行为特征比如走路姿态可能会发生变化,可以理解为特征信息稳定性不那么强。 唯一的、稳定的生物特征就具备理论上的安全基础,我们将它们进一步结合形成有效技术手段,同时采用多种方式来确保它准确、高效就像使用身份证确认“你就是你”。 作为一种身份认证方式,目前生物识别技术已经在金融、教育、司法、医疗、社会治理等行业都有了广泛应用,它需要满足不同场景、行业要求和不断变化演进的业务需求。它将迅速成为数字经济社会的重要信息基础设施之一。 2.生物识别开始出现大规模技术创新 从技术上来说,传统生物识别技术在鲁棒性、准确性以及抗攻击能力等方面,近年来都有大幅提升。比如突破2D人脸存在景深数据丢失的局限性,3D人脸识别技术因其具有更强的描述能力开始在高准确性应用中逐渐增多;在3D识别的基础上人脸活体检测的新技术也进一步被采用;防止人脸数据库被盗库的识别技术也已被提出;指纹识别则开始引入基于手指皮肤颜色和的脉搏心率信号的活体检验,用于防止被仿生导电材料做成的假手指攻击;声纹识别可结合使用电磁场检测,来判断声源为真人还是扬声器等。 另一方面,考虑到应用场景的不同需求:持续认证、移动设备上识别、个人隐私保护等,新型生物识别技术也是应需而生。比如,浙江大学网络空间安全团队针对持续认证,开发了“心脏密码”系统通过不间断用生物雷达的无线信号来感知心脏运动,实现了易用性高的非接触式可持续认证;针对移动设备上的生物识别,利用设备内置摄像头捕捉到的眼球运动,智能手环上测量到的心电图,以及虚拟现实头罩测量到的眼电图和脑电波都相应的实现了可靠的生物识别;针对生物识别中的个人隐私保护,采用无线信号成像来代替摄像头,既避免了摄像头受视角和阻挡等条件的限制,更消除了直接获取图像的隐私泄露风险。 另外,正如每种生物特征各有特点,在充分考虑各种攻击场景下,任何单一生物识别技术往往都呈现出特定的优势和局限。每个模态都具有不同的数据安全程度、采集适应场景、隐私敏感度等,因此解决方案并不能通过单一技术完全达成。 多模态多因子生物识别技术融合因此非常重要。比如夜晚光照不理想,人像识别率低,结合红外成像和热成像的跨模态互补就能增强人像识别的准确度。像是蚂蚁金服多模态融合人脸识别技术实现用户的精准识别,满足金融级误识率(低至千万分之一误识率)下,大大超出了单模态人脸识别技术能达到的性能瓶颈,并提升了人脸识别的安全性。同时,还充分利用移动设备的芯片级安全能力,经过与产业链多方的合作,构造了基于TEE(可信执行环境)的全链路安全协议,为生物支付提供了强有力的安全保障。此外,通过风险感知模块检测黑产攻击,风控引擎自动更新风险模型,风险拦截效率大幅提升,充分保证了交易安全。 未来生物识别技术的趋势便是如此,将会从传统的只提取人体生理特征,向人、物理世界、数字世界融合的认证方向发展。生物识别技术将在和环境特征、数字凭证相结合,满足时空关联、多模态多因子融合的基础上完全实现可信认证。 3.“生物识别”“多模态融合”作为主流研究方向形成标准化的应用共识 从实验室走向产业商用,从模型走向安全产品,靠的是持续生物识别技术迭代和多重技术算法的保障,尤其引起我们关注的是“安全和隐私保护”。 基于这一点,去年,浙江大学和蚂蚁金服联合成立了数据安全与隐私保护实验室,汇集了双方创新力量和优势资源,产学研联合推进前沿科技研究,提升国内生物识别行业安全技术水平。 目前针对人脸数据脱敏、不可逆、可更新、加密等做了大量研究,给生物识别信息保护提供可行的安全技术解决方案。部分安全技术已经转化应用到蚂蚁金服人脸识别技术上,支撑大量金融级安全应用。 在生物识别技术突破最多的是人脸识别,即在图像特征抽取和人脸比对环节中取得了很大进展。但从实验室之外的实际场景应用模拟发现,其影响因素很多。从全链路的角度来看,活体检测、人脸交互、关键点定位、人脸跟踪等在真实的场景下,特别是不同的手机、环境、用户背景等条件下,想做到非常好并且稳定的用户体验是很难的。我们对此进行了很多特殊的优化,如使算法在不同的手机上达到比较一致的运算速度、响应时间,通过文案设计提高用户对刷脸的感知和理解,适应用户背景(如光线、角度等),分析基于其他传感器数据的反馈等。同时企业根据自身业务的不断发展,向学术界持续反馈新的需求,也反过来促进了联合实验室在新技术前沿开拓的方向感和紧迫感,产学研联动形成良性闭环发展。 基于我们共同进行的大量研究、实践积累,近期企业已在IEEE成立“移动设备生物特征识别”标准工作组,并立项“生物特征识别多模态融合”IEEE国际标准。这也是中国企业首次在国际标准中,提出移动设备多模态融合技术的实现框架、功能要求、性能要求、安全要求等。这意味着,“生物识别”、“多模态融合”作为主流研究方向将形成标准化的应用共识。这也是一项技术脱离实验室踏上商用之路的重要一步,有利于推动行业平均技术发展水平。而国际标准是国际规则和共识重要通用载体,对整个行业良性发展至关重要,也是具备技术实力的中国企业必须具备发言权之处。毫无疑问,高校和企业在生物识别这类国际前沿技术及标准上的探索,是中国科技布局眼光、研究能力、科学严谨性的综合体现。它同样预示着,中国企业在人工智能技术领域的国际竞争进入新阶段——从产品出海到技术走出去,如今又向输出全球标准迈进。