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人工智能及其在安全保密领域的应用

发布日期:2018-07-25 08:25

  

  从阿尔法狗说起

  2016年或许可以被称作普通大众了解人工智能(Artificial Intelligence, AI)的元年。

  2016年3月,谷歌公司DeepMind团队携人工智能围棋程序阿尔法狗横空出世,以4:1击败韩国棋手李世石,进而化身围棋大师在互联网上设下擂台,横扫中日韩众多围棋顶尖选手,无一败绩。2017年5月,阿尔法狗在中国乌镇以3:0战胜中国围棋世界冠军柯洁,赢得了人机大战终极对决。就在全世界围观群众震惊,并好奇这条据说靠人工智能学习了人类所有高手棋谱之后,修炼进阶成绝顶高手的阿尔法狗会不会感到空虚、寂寞、冷的时候,谷歌DeepMind团队再次祭出阿尔法狗的升级版阿尔法元,这个角色更狠,通过左右手互搏对弈,自学自悟勘破围棋无上法门,最终以100:0的绝对优势战胜阿尔法狗。

  围棋人机大战事件始于2016年3月。借用围棋术语,这次事件3月布局,年底中盘,转年5月以击败人类最后一个挑战者完美收官。最后在10月份,迎来了整个事件的真正高潮:阿尔法元以一种颠覆性的方式,推翻了人类围棋的经验大厦,人类在围棋领域输得心服口服,最后演变成对人工智能新技术的无比震惊。

  借助互联网时代的信息传播,围棋人机大战成为吸引眼球的科技事件之一。从此,人工智能成为搜索中最热的词汇,AI像一股旋风横扫学术界、科技界、新闻界、娱乐业直至普通大众。

  人工智能的前世今生

  其实,2016年并不是人工智能的开始,计算机也不是第一次在棋类这种智力游戏中战胜人类。

  人工智能,依据维基百科的解释是指由人制造出来的机器所表现出来的智能。通常人工智能指通过普通电脑实现的智能,同时也指研究这样的智能系统是否能够实现、以及如何实现的科学领域。AI的核心问题包括推理、知识、规划、学习、交流、感知、移动和操作物体的能力等。

  AI的概念来自1956年达特茅斯会议。与会者是最早从事人工智能研究的一批科学家。他们的观点是“学习或者智能的任何其他特性的每一个方面都应能被精确地加以描述,使得机器可以对其进行模拟”。因此,人类可以通过研究实现Artificial Intelligence。从此AI成为本研究领域的统一名称,这次会议也被认为是AI诞生的标志事件。同一时期,计算机科学家图灵提出了人工智能经典测试(亦称图灵测试):如果一台机器能够与人类展开对话而不能被辨别出其机器身份,那么称这台机器具有智能。

  人工智能概念的提出以及任务的确立催生了该领域几次研究的热潮,从20世纪50年代到90年代,出现了以数理逻辑、搜索式推理、自然语言理解、专家系统、仿生机械运动、神经网络等技术为核心的几次研究高潮,这些技术的进步带动了该领域的发展。但是,以往的人工智能主要在学术和科学领域范围内进行讨论,离普通人很远。由于缺乏落地的应用,加之计算和存储能力有限对算法的制约,都没有形成广泛的社会影响力。

  目前的人工智能热潮以深度学习技术为推动,大数据和高速计算两项技术给深度学习插上了翅膀,涌现出大量应用。加之互联网时代信息的快速传播,这次人工智能兴起的影响力远远超过以前。众多大胆的预言家都在讨论,人工智能将带来继工业革命、信息革命之后的第三次人类社会的深刻变革。

  人工智能离人类智能还相距很远

  在人工智能概念迅速传播的时候,人们充分发挥自己的想象,各种脑洞大开的言论层出不穷。比如,“人工智能将来会统治人类,奇点就要到来,人类面临永生或者灭绝的命运审判”等等。其实目前的人工智能还远远不是人类的智能。

  以阿尔法狗为例,其胜利其实是DeepMind团队,以算法驱动计算能力的胜利。在这里算法是关键,计算能力是手段,本质属于人类智力的延伸。人类从计算能力来讲,一败于算盘,二败于计算器,三败于计算机,人类早就一败再败。就像速度跑不过汽车火车,力气比不过发动机,人的计算能力被机器超越并无本质不同,应该说这是人类智慧的伟大胜利。就是下棋这种智力游戏,早在1997年,IBM超级计算机“深蓝”就战胜了国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫。这次阿尔法狗的胜利,恐怕谈不上划时代,只是人类不断追求进步的里程碑。谷歌董事长施密特就说无论人机大战的最终结果是什么,赢家都是人类。因为与其说李世石输给阿尔法狗,不如说他输给了谷歌的科学家团队。

  DeepMind把围棋的胜负问题,转化为数学模型的最优解求解过程。围棋的19×19的棋盘成为样本存在空间,不同的布局走子作为可能存在的向量样本,利用人工神经网络,深度学习算法,监督学习和增强学习,从人类棋谱开始训练,直到最后脱离人的经验,完全在空间内探索所有样本可能并评估求解,最终成就了围棋上帝阿尔法元的诞生。阿尔法狗还是以人类经验为指导学习的,而阿尔法元已经脱离人类经验,完全凭借强大的运算能力探索围棋世界里人类从未涉及的未知情形和走法,进而完成了对人类在某一特定领域几千年智慧和经验的超越。这是算法设计的重大进步,一方面,说明人类能够探索和感知范围的局限性;另一方面,也指明人类可以借助算法和计算把人类的探索感知空间大大拓展,从而带来人类认识客观世界的再一次飞跃。

  尽管如此,阿拉法狗系列也有其自身的局限性,本质还是人类设计好的完成特定任务的工具。没有思维能力,也不会思考。从这个意义上讲,这样优秀的人工智能产品其实和真正的人类智能还有很遥远的距离。这一程序只是个围棋工具,或者说数学工具,只会在围棋空间里计算,它甚至不会意识到自己在下围棋,唯一做的就是计算求解。这和在计算器中输入1+1然后输出等于2从思维角度来看没有本质不同。如果没有科学家团队的介入,这个程序永远不会获得举一反三、触类旁通的能力。这是一个数学工具,这是算法和计算技术的胜利。

  而真正的人类智能除了感知、计算、处理这些技术层面的问题外,还包括自我意识、情感、欲望、情绪之类的生物特征,更别说道德、责任感之类的社会属性。人类对于人类智能核心大脑的研究,还处于起步阶段。所以尽管人工智能已经被舆论炒作成热词,但是现阶段真实的人工智能都是面向特定领域的专用人工智能技术,这些突破性的进展,都属于单点突破或在局部智能水平的单项测试中超越人类智能。但是距离人类智能、机器模拟人类进行思考还相差很远。因此,中国科学院谭铁牛院士说,当前的人工智能系统“有智能没智慧、有智商没情商、会计算不会‘算计’”。

  人工智能时代即将来临

  人工智能虽然不像有些人脑洞大开想象得那么夸张,但是人工智能确实是人类面临的一次重大技术变革甚至革命。人工智能时代的到来将开创更高程度的人类社会和科技文明。

  人工智能可以解决人类生产、生活、工作、学习各个环节确定性高、重复性强、规则明晰但复杂烦琐、精准度和实时性要求高的各种各样的任务。目前,人类社会面临一些共性的巨大挑战,比如能源、交通、医疗、环境、气象等都有可能通过人工智能来加以解决。以阿尔法狗为例,DeepMind发表声明,他们正在利用类似的技术发现创造性的新方法管理散热,从而降低大规模工业系统能源消耗,这将有可能解决全球环境保护和资源高效利用问题。同时谷歌人工智能团队也在积极参与医院的研究合作,探索在医疗领域应用人工智能技术取得重大突破,进而造福人类。

  在我们普通人的身边,具备一定智能的软件硬件也会像雨后春笋一样大量涌现。其实,现在很多App背后都有人工智能技术的影子。以Google Photos为例,现在最新的功能是根据用户相册的内容,自动制作DV,这样的视频短片对个人而言不但贴心而且具有相当水准。很快,家庭机器人、个人智能助理这些有形或无形的人工智能产品,会逐渐走进人们的生活。未来,人和机器会在各种场景中和谐相处,人工智能会带来人类社会又一次文明和科技的飞跃。

  安全保密领域人工智能的应用

  安全保密领域,以深度学习为基础的人工智能也大有可为,值得期待。

  一是以人脸识别为代表的基于生物特征的身份认证技术。目前人脸识别技术已经进入实用阶段,智能系统对人脸的识别准确率已经超越人眼。机器通过对大量样本的反复学习和深度训练,可以掌握人类面部的细微特征,识别精度远远高于人类。有些人眼很难判断的情形,比如双胞胎的识别,判别对象不同灯光拍摄效果以及服饰发型的改变,这些都逃不过人工智能明察秋毫的特征鉴别能力。这项技术对于智能安防、海量监测视频事件回溯、涉密人员户籍化管理、保密要害部门部位准入、访客管理等具有重要意义和价值。

  二是基于大数据的窃密监测与保密防护。面对互联网的海量数据,大数据技术提供了存储和处理机制,加之人工智能技术的应用,完全可以在网络空间形成以人工智能为核心的保密代理程序。这个虚拟的智能保密工作者通过模式训练和学习,熟悉保密工作的基本要素,掌握窃密行为的关键特征,可以7×24小时有效鉴别海量网络用户、数据和行为的异常,做到对涉密信息、涉密用户在网络空间的有效监管与防护。

  三是专家系统智能辅助定密和密级鉴定。定密和密级鉴定一向是保密领域的热点和难点问题。某一领域的专业信息是否关系国家安全和利益、涉及国家秘密的判断,既需要对保密管理和相关政策的深刻理解和熟练把握,又需要对该技术领域从整体到细节有行业专家级别的认知。因此,能够准确进行定密和密级鉴定的人员是行业专家和保密管理干部的双重角色,这样的人才少之又少。但是,这项极具挑战性的工作恰恰是机器学习技术的擅长领域。在某一专业范围内,只要把已有的涉密资料文档作为标注数据集对系统的人工神经网络进行训练,并不断反馈校正,最终,系统可以成为该领域的定密专家,对给出的文字、图像、视频材料进行辅助定密判决,当然最终的审核还要人工介入。需要指出的是,计算机在处理定密问题的时候,其实并不真实理解语义内容,现阶段人工智能这样的缺点却带来了保密领域实实在在的好处——不用担心定密人工智能专家系统泄密。

  人工智能时代即将来临,这是大势所趋。一切简单重复或烦琐但规则明晰的工作都将被机器所代替。与其担心在机器的竞争面前失去工作被替代,不如顺应时代,寻找新的机遇。面对人工智能,被打败的不是人类,而是人群中因循守旧故步自封的人。这已经被历次技术变革的经验一再证明。

  接纳人工智能,人与机器和谐相处,人类社会和人类文明都将进入一个崭新的时代。(《保密工作》2018年第4期)

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