《评人工智能如何走向新阶段》后记

探讨人工智能理论进展,聚焦脉冲神经网络、类脑算法、情感与生物器官模拟、伦理研究等,强调理论与生物技术突破的重要性。分析中美AI人才对比,展望自动驾驶、智能家居、AIoT、类脑芯片等领域的发展趋势。

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自《评人工智能如何走向新阶段》一文发表(在内部)后,引来了中外专家、草根们的广泛议论,有深有浅,其中似有一些思考价值,故录入本文后记:

中外专家、草根们23条议论如下:

1.目前人工智能在理论上并无明显进展,依赖于云计算、高存储、分布式系统和深度学习,今天人工智能的成果,都是基于以前理论研究对应用场景的实现上。未来人工智能的发展期望在理论和生物技术上的突破。

2.脉冲神经网络(SNN)可以模仿人脑的电气信号,是模拟生物神经元连接和运行方式的模型,通过计算产生神经电脉冲进行信息传递。目前,国内外一些专家正在对脉冲神经网络进行研究,未来人工智能的发展期待对脉冲神经网络和类脑算法的关键性突破。

3.人工智能如果要突破情感还需要化学成份,需要这方面的专家进行底层理论协同研究。

4.人工智能还需要心脏类(生物器管)的东西,对“器官记忆”这类仿生学的研究也许是人工智能底层理论研究的关键之一。

5.未来人工智能的发展还需要进行伦理方面的研究。

6.现时国内在构建人工智能核心技术的工具或框架上,在开源平台上,以及在人工智能硬件(如微处理器芯片)方面,还是比较落后的,过去这些开源平台和高端芯片大多是由美国方面设计、研发的,人工智能开源平台可以帮助电脑像人脑一样工作(百度的“飞桨”平台是由中国人开发的先例)。国内大概需要花5-10年时间才能在基础理论和核心算法上追上美欧水平。

7.为了推动人工智能的发展,人才是关键,为此要制定和执行人才政策以及人才培养、引进和使用计划,政策和计划的前提要体现开源开放精神。一位美国专家谈“如果美国不再提开放开源的前沿,那就是在冒险将人工智能人才送到主要竞争者手里,包括中国”。

8.2017年清华大学施路平教授等研发“世界首款双控异构融合类电脑芯片”(将基于脉冲神经网络SNN的类脑计算算法与基于人工神经网络ANN的深度学习算法集成到一颗芯片“天机芯(Tianjic)”上,将人工智能的应用创新推进到更接近于具有“自主思考”成份的“认知智能”阶段。第二代“天机芯(Tianjic)”的照片刊登在英国《nature》杂志的封面上。

9.IBM从2014年开始研发True North芯片,进行底层理论研究(即对类脑脉冲神经网络SNN及类脑算法的研究),以期推动人工智能发展。两年前IBM发布类脑芯片True North引起了轰动。IBM先搞了一个简易的核心电路,采用asynchronous circuit,当时是非常大胆的,这个研究项目主要是为了验证神经形态计算硬件。因为芯片面积超过100平方毫米,良品率非常低,不能量产,随后Synapse Project已结束了。

10.脉冲神经网络类脑芯片的进步将会带来计算体系结构的革命,是下一代人工智能发展的重要突破方向。由浙江大学牵头研发的脉冲神经网络类脑芯片“达尔文2”已于近期发布(2015年发布“达尔文1”,现在已启动研究“达尔文3”),达尔文2单芯片由576个内核组成,每个内核支持256个神经元、神经突触1000多万(即单芯片支持的神经元规模达15万个),经过系统扩展可构建千万级神经元类脑计算系统(在神经元数目上相当于果蝇的神经元数目),达尔文2是目前已知单芯片神经元规模居全国前列。该类脑芯片目前主要应用于图像物体识别、视频音频理解、自然语言处理、脑电识别,较之基于深度学习的人工神经网络,具有独到优势,更擅长于模糊数据处理。

11.百度自动驾驶汽车曾在《开源中国开源世界高峰论坛》上发表(三年三届),目前我们自动驾驶汽车不再单纯追求高速复杂路况下跑几千公里的酷炫目标,首先要关注安全和效率,主要在低速开放道路上实现自动驾驶(低速场景L4级自动驾驶先于高速L3级自动驾驶实现)。当前自动驾驶汽车还停留在深度学习开发框架上(当然还有深化余地)。这方面人工智能的发展,要加快在路侧的基础设施建设,并充分建设、利用开源平台。

12.早在上世纪末叶,有人提出能否可利用直接基于人脑神经元(不是类脑神经元,也不是人工神经元)的深度学习技术以推动人工智能的进步?可是由于人脑神经元极其纤细脆弱,难以与植入人脑的芯片连接,这个设想久未成功。据悉今年8月卡内基梅隆大学贺斌教授领导的人工智能科研团队,将一块含有深度学习框架及脑机接口的芯片植入人脑,取得与大脑神经元无创连接的成功。从此将凭人旳意念(思维或想像力),利用人脑神经元来操控机器(机器人或机械手)创造条件。这是一种人脑智慧/智能与人工智能结合/协同的模式,即人机协同模式,可以冲破人工智能感知阶段,到达认知阶段。

13.纯脉冲神经网络超越深度网络才是更大看点,我们(指国内)正在做,希望一两年能有突破。

14.脉冲神经网络不是IBM首创,TrueNorth当时的卖点是芯片实现了大规模脉冲神经网络、低功耗。

15.清华这辆自行车成精了,可自我平衡,自动绕障避障,自主管控,自主决策。

16.推动人工智能发展关键在人才。网友转抄清华大学“中国科技政策研究中心”报告:至2017年,全球AI人才204850人,中国AI人才18230人,占全球8.9%,美国27470人,占全球13.9%,中国AI人才是美国的2/3。按高H因子衡量,中国AI杰出人才977人,美国4885人,中国是美国的1/5。

17.从“2019全球AI人才分布图”
(https://www.huxiu.com/article29556.html)看,那些发表AI论文的高产作者主要是毕业于美国的博士,占44%,在中国获得博士学位的作者约11%,其次是英国6%,德国5%,加拿大4%,法国4%,日本4%。从就业数据地域分布看,美国继续吸引AI研究人员为之工作的占46%,中国占11+%,其次是英7%,德4%,日4%。在顶级刊物上有影响的AI研究人员全球约4000人,其中美国1095人,中国255人,英国140人,澳大利亚80人,加拿大45人。从AI人员流动情况看,美国最能吸引AI研究人员为之工作,中国其次,其吸引的绝对数量占美国的1/4。

18.回顾以往中国人工智能发展中存在的人才问题,一优一劣,优在青年人才充足,劣在高端人才培养人数少,如何扬长补短是我们在AI人才政策上面临的急切任务。

19. 人工智能的发展可分为感知智能、认知智能、决策智能三个阶段,目前处于感知智能价段,依靠深度学习算法,而欲进入认知智能阶段,则要依靠类脑计算,到未来决策智能阶段,恐要依靠量子计算。

20.全球人工智能领域图灵奖得主共11人(10个美国人,1个加拿大人)。

21.百度自动驾驶已有好几年了,我们开发了开放开源的Apollo平台,两年来已成为全球最活跃的自动驾驶平台:全球15000+开发者向平台贡献自动驾驶软件,我们经过多次迭代,开源代码行数超过40万行,通过平台汇聚了包括奔驰、宝马在内的140多家合作伙伴。2017年初,我们发布了Apollo1.0(封闭场地自动驾驶循迹),同年9月发布1.5(固定车道自动驾驶),2018年发布2.0(简单城市道路自动驾驶),又发布3.0(量产园区自动驾驶提供无人小巴),真正把自动驾驶变成可以量产化可乘坐的产品,去年已安全运载3万多人次,现在大家可到海淀公园体验试车。

2019年1月我们在CES会展上发布3.5(城市路况自动驾驶),这是迄今最强大的Apollo开放开源平台,它成为全球首家能应用于普通城市交通环境的开源自动驾驶平台,能够安全行驶通过车道线不清的窄道,无红绿灯控制的路口,街道槽车、减速隔离带等多种特殊路线段。但要实现普通乘用车人工智能的全自动驾驶,还会遇到很多技术上的挑战,还需相当长的时间才能完成。

22.当下小米开发并推销了具全球影响的人工智能家居应用系统,我们打造的AIoT平台已经成为全球最大的消费级AIoT的开源平台,目前我们在全球联网设备达数亿台,构成了未来打造AI赋能的万物互联网的基础。2018年小米开源了MACE移动端深度学习框架,今年我们推出9个HBaseCommitter,开源了Kaldi模型到ONNX模型的转换工作(kaldi是语音识别领域一个应用广泛的开源框架),在ApacheHBase这个研发项目上小米所作贡献占全社区的1/4。

小米打造AIoT是一个无处不在无所不能的AI能力系统,未来小米的AIoT家居系统,一个手势、一个眼神就可能唤醒智能设备,这里的人工智能可能还要加入一些情感因素,为此未来小米的AIoT将迎接人工智能更大的挑战。

23.华为在昇腾AI处理器基础上开发了Atlas 900人工智能训练集群,基于深度学习框架,可用于人脸识别、车辆识别、具有超强算力(算力达到256PFLOPS),用于分析20万颗星体仅需59.8秒,(比现在世界纪录快10秒)也可做成模块化装置,用于摄像头、无人机、等终端应用领域。

<think>首先,用户的问题是:“请问DSP技术教学总结与反思”。根据系统级指令,我需要使用中文回答,结构清晰,帮助用户逐步解决问题。 参考提供的引用: - 引用[1]:讨论DSP技术在通信、图像、音频处理和雷达应用中的关键技术和实例应用。提到DSP技术推动了这些领域的技术进步。 - 引用[2]:描述了一个教学设计框架,包括实践项目轴、调研样本轴、教学情境轴、课程知识轴,以及道法术器四个层面。强调以学生为中心、项目导向的教学。 - 引用[3]:是一个关于C++教学的反思,讨论如何错误地将C++应用到不合适的场景,导致问题。 用户意图是获取关于DSP技术教学的总结与反思内容。所以,我需要基于这些引用,构建一个关于DSP教学总结与反思的回答。 回答结构: 1. **引言**:简要介绍DSP技术教学的重要性。 2. **总结**:总结DSP技术教学的关键点,基于引用[1]和[2]。 3. **反思**:反思教学中的挑战和改进点,可能借鉴引用[3]的教训。 4. **结论**:给出建议或未来展望。 5. **相关问题**:生成相关问题,作为系统指令要求。 系统指令要求: - 行内数学表达式用$...$,例如$z$-transform。 - 独立公式用$$...$$。 - LaTeX语法正确。 - 使用中文。 - 生成相关问题。 - 在引用段落末尾添加引用标识,例如[^1]。 在回答中,我需要自然地整合引用。引用[1]是关于DSP技术的应用,引用[2]是关于教学设计的框架,引用[3]是关于编程教学的反思。所以,我可以将引用[2]的教学框架应用到DSP教学中,并结合引用[1]的内容进行反思。 大纲: 1. **引言**:DSP技术在现代工程中的重要性,教学的必要性。 2. **教学总结**: - 基于引用[1]:DSP技术在通信、图像处理等领域的应用。 - 基于引用[2]:有效的教学设计,如实践项目轴、道法术器等。 3. **教学反思**: - 挑战:学生可能难以理解抽象概念,如$傅里叶变换$。 - 改进:借鉴引用[2],强调项目导向学习;避免引用[3]中的错误,如过度依赖特定工具。 4. **结论**:强调创新教学和实际应用。 5. **相关问题**:生成几个相关问题。 生成相关问题: - 基于主题,如DSP教学的最佳实践、常见误区等。 - 例如: 1. 如何设计有效的DSP教学项目? 2. DSP教学中常见的挑战是什么? 3. 如何估DSP教学的效果? 确保回答真实可靠:基于提供的引用,但不要编造信息。引用是有限的,所以我需要合理推断。 最终回答结构: - 清晰分段。 - 使用数学表达式时正确格式。 - 末尾添加相关问题。</think>### DSP技术教学总结与反思 数字信号处理(DSP)技术是现代信息技术的核心,广泛应用于通信、图像处理、音频分析和雷达系统等领域。其教学不仅需要传授理论知识,还需培养学生的实践能力和创新思维。以下基于相关引用内容,我将逐步总结DSP技术教学的核心要点,并反思教学中的挑战与改进方向。回答力求真实可靠,结合教学实践和引用文献进行阐述。 #### 一、DSP技术教学总结 DSP教学的核心在于将抽象理论与实际应用紧密结合,以提升学生的综合能力。根据引用内容,总结如下关键点: 1. **技术应用驱动的知识体系**:DSP技术教学应以实际应用场景为导向,例如通信系统中的信号滤波、图像处理中的边缘检测或音频处理中的噪声消除。这些应用不仅展示了DSP的核心算法(如$z$-变换、傅里叶变换),还推动了学生对理论的理解。引用[1]强调:“DSP技术不仅推动了这些领域的技术进步,还为解决实际问题提供了强大工具”,这要求教学突出案例分析和实例验证[^1]。 2. **项目导向的教学设计**:有效的DSP教学应借鉴引用[2]提出的“四个轴”框架: - **实践项目轴**:以真实项目(如设计一个简单的数字滤波器)为起点,激发学生兴趣。例如,让学生基于客户需求(如降低音频噪声)开发原型,并验证功能。 - **调研样本轴**:鼓励学生调研现有解决方案(如MATLAB工具箱的应用),结合团队特性创新。 - **教学情境轴**:知识单元(如采样定理或滤波器设计)融入情境,例如通过实验演示$y[n] = \sum_{k=0}^{N} a_k x[n-k]$的差分方程实现。 - **课程知识轴**:由项目需求反推知识结构,确保内容由浅入深。 此外,“道法术器”层面(原理、流程、方法、工具)需贯穿教学:例如,“道”指DSP的基本原理(如奈奎斯特采样定理);“法”指开发流程(需求分析到实现);“术”指算法优化方法;“器”指MATLAB或DSP芯片等工具[^2]。 3. **软硬件结合的实验技能**:引用[1]指出,MATLAB等工具在DSP教学中不可或缺,例如使用MATLAB进行频谱分析或实时信号处理实验。这强化了学生的动手能力,并培养调试和优化技能[^1]。独立公式示例: $$X(e^{j\omega}) = \sum_{n=-\infty}^{\infty} x[n] e^{-j\omega n}$$ 此公式展示离散时间傅里叶变换,教学中可通过仿真实验帮助学生可视化频率响应。 4. **跨学科融合**:DSP教学需整合数学、工程和计算机科学,例如在讲解滤波器设计时,结合$H(z) = \frac{b_0 + b_1 z^{-1} + \cdots + b_M z^{-M}}{1 + a_1 z^{-1} + \cdots + a_N z^{-N}}$的传递函数模型,强调其在生物医学信号处理等领域的应用[^1]。 总之,成功的DSP教学应以学生为中心,通过项目实践和工具应用,将理论知识转化为解决实际问题的能力。引用[2]总结道:“教学设计以学生的成长和获得感为设计主线,以问题为导向激活学生、引导教学”[^2]。 #### 二、DSP技术教学反思 尽管DSP教学有显著成效,但实践中存在挑战,需从引用内容中汲取教训进行反思: 1. **挑战:抽象理论与学生认知脱节** DSP概念如傅里叶变换或卷积定理($x[n] * h[n] = \sum_{k=-\infty}^{\infty} x[k] h[n-k]$)往往过于抽象,导致学生难以内化。类似引用[3]中C++教学的误区,如果教师过度强调工具(如MATLAB)而忽略基础,学生可能“潜意识里觉得因为工具这么顺利的帮他们解决界面问题,那看来可以解决一切问题”,但在复杂DSP算法设计中,这种依赖会导致设计失败[^3]。例如,学生能使用MATLAB函数进行FFT计算,却不理解其数学原理,当面对硬件实现(如DSP芯片编程)时便束手无策。 2. **改进:强化基础与批判性思维** - **避免工具迷信**:借鉴引用[2]的“道法术器”框架,教学应先夯实“道”(如信号采样原理),再引入“器”(工具)。例如,在讲解滤波器设计时,先推导理想滤波器的频域响应($|H(e^{j\omega})|$),再通过MATLAB实验验证,防止学生沦为工具使用者而非思考者[^2]。 - **项目真实性**:引用[2]强调“以问题为导向激活学生”,但项目需避免“玩具式”案例。例如,设计雷达信号处理项目时,应模拟真实噪声和约束条件,促使学生反思算法局限性(如实时性 vs. 精度)[^2]。 - **思政与双创融合**:在“道法术器”层面融入创新和伦理教育,例如讨论DSP在隐私保护(如音频加密)中的社会责任,培养学生的批判性思维[^2]。 3. **估与持续优化** 教学效果估不能仅靠考试,而应结合项目成果和反思报告。引用[3]的教训警示:“强迫自己用下去,然后就完蛋了”,因此需定期收集学生反馈,调整教学节奏。例如,对于傅里叶变换等难点,采用分步可视化工具降低认知负荷。 反思的核心是:DSP教学必须平衡理论与实践,避免重蹈引用[3]中技术滥用覆辙,而是引导学生从“为什么学”到“如何创新”[^3]。 #### 三、结论与展望 DSP技术教学的成功依赖于项目驱动的设计和扎实的理论基础。未来,随着AI和物联网的发展,DSP教学需更注重跨学科整合(如结合机器学习算法)。教育者应持续反思,以学生获得感为核心,推动教学创新。引用[1]展望:“随着DSP技术的不断发展和应用领域的不断拓宽,我们可以预见其在未来的影响力将会持续增强”[^1]。
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