邵　旭

在目前讓人眼花繚亂的計(jì)算機(jī)外部設(shè)備的大家庭中，穩(wěn)坐泰山幾十載的鍵盤，在新世紀(jì)卻面臨著“退居二線”的危機(jī)。用智能識別技術(shù)武裝起來的語音輸人和手寫輸入系統(tǒng)正咄咄逼人，蠶食著鍵盤輸入——近幾十年來唯一的人機(jī)交互輸入手段的領(lǐng)地。不只是語音輸入和手寫輸入識別技術(shù)，觸摸屏識別輸入、商品條碼識別、指紋識別等一系列信息識別新技術(shù)在近幾年內(nèi)也蓬勃地發(fā)展起來了。它們無外乎就是通過掃描儀或麥克風(fēng)等這些傳感器設(shè)備，把形、音等相關(guān)信息載體錄入計(jì)算機(jī)，然后利用一種特殊的識別軟件對其進(jìn)行加工處理，從而提取其中蘊(yùn)含的信息內(nèi)容。而所有識別技術(shù)的進(jìn)步，都得益于近年來人工智能理論的蓬勃發(fā)展。

讓電腦變“聰明”的理論

人類幾千年的文明史，是數(shù)學(xué)高度發(fā)展的歷史。人們陸續(xù)建立了代數(shù)學(xué)、幾何學(xué)、微積分、概率論等一系列經(jīng)典數(shù)學(xué)學(xué)科體系?，F(xiàn)代的信息處理學(xué)科，其核心往往就是利用先進(jìn)的計(jì)算工具——計(jì)算機(jī)，去求解復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題。一個數(shù)學(xué)家過去靠手工計(jì)算上億年才能得出結(jié)果的數(shù)學(xué)計(jì)算問題，如今普通計(jì)算機(jī)可能在幾秒鐘之內(nèi)就可以輕易地給出精確答案。然而，一個1歲左右的嬰兒，可以輕而易舉地通過外貌、聲音甚至氣味辨認(rèn)出他的父母，如果讓計(jì)算機(jī)來做這些，它可能要解一堆數(shù)學(xué)方程，進(jìn)行一系列數(shù)學(xué)變換，相關(guān)工作量可能會是天文數(shù)字，而結(jié)果還可能是個笑話?？梢哉f，在簡單的識別和邏輯判斷方面，恐怕依靠經(jīng)典數(shù)學(xué)理論求解答案的計(jì)算機(jī)充其量只有半歲嬰兒的智力。讓計(jì)算機(jī)去擁有像人一樣的思維甚至感情，目前看來，還是遙遠(yuǎn)的科學(xué)童話。

人的大腦有著傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無法比擬的優(yōu)勢，是自然界長期進(jìn)化的結(jié)晶，它由約150億個神經(jīng)細(xì)胞構(gòu)成。每個神經(jīng)細(xì)胞周圍有1000多根像樹枝一樣的突起，能夠同時(shí)接收感覺器官或其他神經(jīng)細(xì)胞傳來的信息。此外，神經(jīng)細(xì)胞還有一根細(xì)長的突起，能夠向周圍發(fā)送信息，指揮相應(yīng)器官的動作。大腦神經(jīng)細(xì)胞之間密切聯(lián)系，形成了密密麻麻的一張信息網(wǎng)，這種結(jié)構(gòu)人們稱之為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對信息的處理，與計(jì)算機(jī)有著本質(zhì)的不同：計(jì)算機(jī)工作主要靠中央處理器，它要處理的信息必須排隊(duì)挨個進(jìn)行，因而它的運(yùn)算速度再快，處理信息的能力也是有限的；而人的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由于細(xì)胞之間有著千絲萬縷的聯(lián)系，因而各種信息可以同時(shí)處理。更何況，不是任何求解的問題都可以歸結(jié)為簡單的數(shù)學(xué)模型，人腦在數(shù)學(xué)運(yùn)算的同時(shí)，更多的是利用了其邏輯思維的優(yōu)勢。

于是，科學(xué)家們開始研究大腦的構(gòu)成和思維方式，從而發(fā)現(xiàn)了新的算法并創(chuàng)造出了新的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論連同二戰(zhàn)后興起的模糊數(shù)學(xué)理論、分形分維等非線性科學(xué)，構(gòu)成了人工智能理論的基礎(chǔ)。也許用人工智能理論去模擬復(fù)雜的人的思維還為時(shí)尚早，但其實(shí)用成果已經(jīng)在相對簡單的識別技術(shù)領(lǐng)域得以淋漓盡致地發(fā)揮出來。

神奇的智能識別技術(shù)

語言是人通過發(fā)聲器官表達(dá)相關(guān)信息的工具，它是由不同頻率和高低的聲調(diào)合成的。人們利用頻譜特征可以實(shí)現(xiàn)不同發(fā)音的識別，語音識別技術(shù)因而擁有廣泛的應(yīng)用前景。最基本的應(yīng)用是通過語音輸入，將其與相應(yīng)的文字內(nèi)容一一對應(yīng)，從而大大加快了輸入速度，簡化了輸入方式。目前，出售的語音輸入軟件的功能大多就停留在這個階段。尤其要解決好的問題是，不同人的發(fā)音差異很大，有些人還帶有方言，這就需要電腦的識別算法要具備學(xué)習(xí)能力。俗話說：“一回生、兩回熟”，開始聽不懂的發(fā)音，通過幾次訓(xùn)練，就應(yīng)該記憶下來。沒有“聽”清楚的單字或詞組，可以通過聯(lián)想的方式，盡可能在誤差最小的情況下進(jìn)行猜測。這些都體現(xiàn)了人工智能理論在語音識別算法中的應(yīng)用。

文字識別技術(shù)的關(guān)鍵是將包含在文字中的信息提取出來。英文只有26個字母，外加一些常用標(biāo)點(diǎn)符號、數(shù)字和希臘字母，相對較易識別。而漢字是表形文字，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，識別起來比英文困難得多。目前的文字實(shí)用算法，對于規(guī)范的漢字印刷體有較高的識別率。手寫漢字，由于個人書寫風(fēng)格、大小等特征的千差萬別，識別率普遍不高。但是如果外加一支電子筆，人們用電子筆寫字時(shí)，計(jì)算機(jī)軟件就能夠記錄相應(yīng)漢字的書寫筆順，這一重要特征的引入，對提高識別率幫助很大。這也是為什么目前漢字識別軟件普遍支持手寫聯(lián)機(jī)輸入的重要原因。同語音識別一樣，相應(yīng)軟件還得配合使用學(xué)習(xí)、記憶、聯(lián)想等智能算法。

當(dāng)然，目前的語音和文字識別軟件的功能還相當(dāng)有限，它們還僅僅停留在鍵盤鼠標(biāo)替代物的階段，智能水平還比較低下。然而，隨著人工智能理論的發(fā)展和對識別技術(shù)研究的深入，未來的識別軟件的功能將今非昔比。那時(shí)的軟件不僅要知道說了什么，寫了什么，還要理解其內(nèi)涵，明白自己該去做什么。比如人們對著計(jì)算機(jī)說：“請把我上個月寫的那篇文章打印出來?！毕鄳?yīng)軟件不僅可以理解其語義，遇到不明白之處，還可以通過語言的方式提出質(zhì)疑，比如計(jì)算機(jī)主動會問：“請說明文件名稱”。待徹底理解用戶的指令之后，計(jì)算機(jī)便會自動調(diào)出相應(yīng)的文檔，啟動打印機(jī)并將文件打印出來。

商品條碼識別和指紋識別都可以看作是圖形圖像技術(shù)的識別典范。在超級市場購物時(shí)，收銀員只需通過掃描商品條碼，就能讀出商品的名稱、產(chǎn)地、價(jià)格等相關(guān)信息，目前已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。指紋識別是一種行之有效的偵察手段，但僅靠人工的方法，絕對不能勝任在成千上萬個指紋樣本中發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的任務(wù)。應(yīng)用人工智能技術(shù)，去精確地識別指紋特征，將擁有非常廣闊的應(yīng)用空間。據(jù)科學(xué)家的廣泛調(diào)查發(fā)現(xiàn)，人的指紋特征千差萬別，世界上60多億人，即存在著60多億種各不相同的指紋。而目前人的姓名、身份證編號以及隨身攜帶的各種證件及證件上的照片，其本質(zhì)和核心就是在不同場合能確定某一個體。其實(shí)，小小的指紋完全可以解決這些問題，它就像一個人的姓名，一個人終生區(qū)別于他人的唯一標(biāo)志?；蛟S不久的將來，一卡通也要讓位于一“紋”通，如今風(fēng)風(fēng)火火的“金卡工程”也要被“指紋工程”所取代了。但這一切的前提，就是人工智能理論的發(fā)展為指紋識別技術(shù)提供足夠高的識別率，足夠小的誤差率，否則，一切都是天方夜譚。

日漸成熟的智能識別技術(shù)

在21世紀(jì)，智能識別技術(shù)必將得到前所未有的大發(fā)展。但是，它必須依賴于人工智能理論和相關(guān)技術(shù)點(diǎn)點(diǎn)滴滴的進(jìn)步，同時(shí)，人們必須謹(jǐn)慎地思考和解決智能識別技術(shù)對社會所帶來的沖擊及負(fù)面影響。

到目前為止，電子計(jì)算機(jī)已經(jīng)經(jīng)歷了電子管、晶體管、集體電路、大規(guī)模集成電路四代的發(fā)展，人們早已預(yù)料到了下一代計(jì)算機(jī)將是智能計(jì)算機(jī)的天下。1982年，日本政府、產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界組成了專門的研究機(jī)構(gòu)，并籌資100億日元，計(jì)劃用10年時(shí)間研究開發(fā)出智能計(jì)算機(jī)，美國和歐洲也不甘落后，先后在這一領(lǐng)域傾注了大量的心血。然而，1992年夏季，日本宣布，中止第五代電子計(jì)算機(jī)的研制計(jì)劃。日本專家承認(rèn)，雖然人們在人工智能方面已經(jīng)取得了一定成果，但還遠(yuǎn)未成熟，在短短10年內(nèi)完成這樣高智能的系統(tǒng)是不可能的。到現(xiàn)在，又是10年過去了，人類在各領(lǐng)域，尤其是在信息領(lǐng)域已經(jīng)又有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但智能計(jì)算機(jī)依然是可望而不可及。

此外，智能識別技術(shù)雖然還停留在相當(dāng)原始的應(yīng)用水平，但由此對人的勞動造成的排擠和沖擊，卻已經(jīng)開始凸現(xiàn)出來。美國AT&T;公司1992年5月曾宣布將逐步采用電腦語音識別裝置代替接線員電話接轉(zhuǎn)和信息查詢的工作，此決定立即在該公司1．8萬接線員中引起了極大的恐慌，并遭到了通信工人的強(qiáng)烈反對。

如果說機(jī)器代替了人的體力勞動，可以將人從繁重的體力勞動中解脫出來，更多地進(jìn)行腦力勞動的話，那么，功能日益完善、豐富的智能識別技術(shù)，則在一點(diǎn)點(diǎn)地排擠著辦公室秘書、職員甚至是翻譯這類傳統(tǒng)腦力勞動者的就業(yè)空間。如果未來人工智能技術(shù)進(jìn)一步得到發(fā)展的話，誰敢擔(dān)保不會有許多人對這一類具有相當(dāng)智能的機(jī)器感到恐懼，而把它當(dāng)作對立物加以排斥呢?