NEWTON牛頓科學雜誌 4月號/2018 第126期：人...

現在，由於各種媒體的大量報導，人們對「人工智慧」（artificial intelligence，AI）這個名詞可說是耳熟能詳。人工智慧的核心技術「深度學習」（deep learning）和「類神經網路」（neuoral network）究竟是什麼樣的機制呢？人工智慧發展成智力超乎所有人類的「技術奇點」（technological singularity）真有可能發生嗎？而走在最尖端的科學家們究竟是如何掌握人工智慧的未來呢？本單元將利用大量插圖，從人工智慧的機制到人工智慧的應用例及其未來，進行詳盡的解說。

2016年3月，人工智慧圍棋軟體「AlphaGo」（阿法圍棋）與世界頂尖高手韓國的職業九段棋士李世乭展開五番棋對戰。賽前大家都認為李世乭將取得5：0的壓倒性勝利，然而AlphaGo最終以4：1的戰績取得勝利。這樣的結果為全世界帶來莫大的衝擊。再者，2017年4月，人工智慧將棋（日本象棋）軟體「PONANZA」擊敗現役名人佐藤天彥九段，象徵著人機大戰在將棋界也已分出勝負。
誠如上述，近年來人工智慧進步神速，許多產品上面都已搭載人工智慧，對我們的社會帶來各式各樣的影響（右邊插圖）。另一方面，「工作會被人工智慧搶走」、「人類將受人工智慧所支配」等「人工智慧威脅論」甚囂塵上（詳情請看本期48頁介紹）。人工智慧究竟是什麼樣的存在呢？
「人工智慧」這個名詞誕生於1956年在美國達特茅斯學院（Dartmouth College）召開的研究會議上。此會議為以往使用於複雜計算和機械控制等方面的電腦，定調了未來方向將使用於「思考」。
此自1950年代就已經展開的人工智慧研究，度過二次的高峰與寒冬，現在可以說正式迎來春暖花開的氣象。其中扮演關鍵因素的就是「深度學習」（詳情請看32頁說明）這個手法。科學家將深度學習納入人工智慧的設計中，就是要讓人工智慧具備僅有人類才具備的「創造性」和「靈感」。實際上，科學家已經讓人工智慧嘗試撰寫小說、譜寫具披頭四風格的音樂、以及畫出像17世紀荷蘭畫家林布蘭（Rembrandt van Rijn，1606∼1669）繪畫風格的畫。此外，將黑白畫像轉變成彩色畫像，或是將人類的塗鴉轉變成漂亮的完稿圖樣，對人工智慧而言皆可謂「小菜一碟」。
人工智慧究竟是如何「理解」這個世界的呢？現在假設眼前有顆紅色的草莓。就人類而言，根本不需經過任何運算，就連加法都不會的幼稚園小朋友，只要看到草莓立即就能直呼其名。一看到草莓，我們的腦海中就會潛意識的提取「表面有顆粒」、「呈圓弧的三角形」等「特徵」，並統合這些特徵而辨識出這個東西是草莓（A）。

利用深度學習提取特徵
另一方面，若將電腦的某些特別系統拿掉的話，就無法像人類這般輕易掌握草莓的特徵了。為什麼會這樣呢？原因在於電腦擅長的是加法、乘法這類單純計算的大量運算，而人類則擅長從所見之物擷取特徵，兩者的專擅截然不同。
儲存在人工智慧中的草莓圖像被分割成非常細小的「像素」（pixel），再將該像素分成位在圖像中的哪個位置的「位置訊息」和該像素是什麼顏色的「色彩資訊」所代表的數值來處理。在電腦中，草莓的圖像僅是數字的羅列罷了。
其後，人工智慧利用特別系統對數字的羅列進行數量龐大的計算，最後提取出草莓的特徵「表面有顆粒」、「呈圓弧的三角形」（B）。
在此之前，想要讓人工智慧自己「提取特徵」是件非常困難的事。研究者必須針對「草莓是紅色的」、「草莓有綠色的果蒂」等逐一教導。但是想要將草莓的特徵完全言語化是不可能的，因此過去想要開發高精確度、能夠辨識這個世界的人工智慧非常困難。但是，現在使用「深度學習」，就能自行獲得自動提取這些特徵的規則。深度學習是使用模仿腦部結構的「類神經網路」（neural network）系統來取得特徵的。
在海洋中生活著許多與平時陸地所見生物顯著不同，呈現奇異形態的海洋生物。例如：有的像異形（Alien）一樣，具有可怕的面貌；有的擁有許多觸手；也有的擁有像太空船一樣的身體。讓我們一起觀賞各種生活在海洋環境中，擁有怪異形態的生物。
「Rhizophysa eysenhardtii」是一種管水母，頂端具有形狀宛如眼睛一樣，提供浮力之用的浮囊體（pneumatophore）（下面照片）。透過垂掛在浮囊體部分的擴張和收縮可在海洋中漂浮，著實非常奇妙。水母從外觀來看，明顯地就是危險的顏色，果然被螫到，非常的疼痛。伸出的細長觸手可長達數公尺，但由於是透明的，所以有時很難發覺。當被水母螫到的話，會像觸電般地刺痛。據說連小魚都不是水母的對手。
水母的身體大約90％以上都是水分，沒有骨骼等具重量的部分。在陸地上，水母無法穩定地保持外形，但因為接近水的比重，所以可以在海中輕鬆地過漂浮生活。此外，水母的觸手能在數十倍內自由伸縮。水母在水中漂浮的方式以及牠們的外形，或許可說是最適合海洋環境的。
就像海星、海膽、蟹和蝦、章魚和貝類以及珊瑚類等一樣，有許多生物的幼體皆營浮游生活，成長後，才會改變海底的棲所。由於幼體隨著海潮漂流，或者透過海流散布，因此在長時間的旅程中，有很多都不是被吃掉就是死掉，而運氣好的幼體則會到達適合自己生存的環境。
許多幼體為了逃避敵人捕食，所以大部分都是呈現透明顏色。而在本頁中出現的幼體顏色，能看到的時間也只不過是瞬間而已。因為在眾目睽睽下，牠們早已一溜煙地消失無蹤了！

本期關於AI人工智慧是不是讓你對於未來世界更有認識呢?你想知道海中生物的奇妙生態嗎?歡迎購買本期雜誌繼續閱讀詳細內容!
篇篇精采的科學報導，請見《牛頓科學雜誌》2018年4月號(126期)

作者簡介：

為日本NEWTON雜誌授權繁體中文版,Newton牛頓科學雜誌是一本科普雜誌，內容有5大特色：

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5. 圖片珍貴，值得收藏：每期均有宇宙電子傳真影像、生態高密度特寫、大自然的瑰麗景致、電腦三維立體模型繪圖，每張圖照珍貴經典，值得收藏，可反覆研讀，或集結成科學工具書。

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