机器智能

关于Next系列

有一些知识，现在不去了解，三年后你会无法跟人交流

有一些信息，现在不去思考，五年后你会被远远甩在脑后

有一些机遇，现在不去把握，十年后你会后悔不已

在信息瞬间可得的时代，一己之说、强词之理、肤浅之见甚嚣尘上。而可授业解惑、追根溯源的前沿知识尤为难得。于是，Next系列图书应运而生。这套书纵览前沿科技主题，为非专业人士拨云见日；聚焦关键话题，盖以基础知识深入浅出——每一册图书都是简练紧凑的，勾勒出主题的提纲挈领之道，只为让读者在短时间内获得有效的前沿信息和观点。

Next是下一个风口，下一轮科技浪潮、下一次大事件，下一拨机遇和挑战

Next帮你整理前沿知识，厘清发展动态，把脉未来方向，告诉你接下来你要做什么？

是给企业家的也是给政府的更是给每一个不愿被时代淘汰的人

只回答一个问题——What’s Next？

· 本书中的核心——认知计算是破解大数据落地瓶颈的重要思维

· 产业界、科技界抢占未来商业先机，再造产业与社会结构，不可不知的颠覆式智能机器技术

· 《机器智能》将告诉你，计算机的未来在哪里，下一轮计算革命的核心为什么是认知计算

机器是否可以在未来某天像人类那样思考？从IBM的沃森首次参加电视智力竞赛开始，人工智能开始为更多研究领域以外的人所关注。计算机已经从传统的数据处理工具发展成为具有认知系统的复合型机器，它们开始具有感知、听觉、视觉、嗅觉，甚至能适应人类，自己学习……

《机器智能》探讨了认知计算的当下发展成果以及未来的无限可能。IBM研究院的资深研究专家将通过这本书带我们深入到人工智能领域的最前沿，深入分析了人与机器如何高度配合才能创建一个更美好的世界。认知计算离我们遥远吗？事实上已经有大量的手机应用开始使用认知计算解决难以攻克的大数据难题了。比如，基于认知计算的智慧医疗也已经有了重大的突破，未来或将成为医生的得力助手。在预测重大天气情况，为城市制订更合理的规划等领域，认知计算也有了全新进展……

下一代计算机将如何改变我们的生活和工作方式，我们应该为之做哪些准备？两位作者将认知系统带到大众眼前，并打开了一扇展望未来计算的窗户。《机器智能》用生动有趣的案例，简单易读，是了解认知计算和人工智能发展的不二之选。

下一轮计算革命就要来了！

约翰·E·凯利，IBM研究院副院长。该研究院是世界上超大的商业研究中心，有超过3000名科学家和技术员工，超过10个国家的12个实验室。凯利在研究院的首要工作就是激发创新，让创新产品尽早应用于市场。

史蒂夫·哈姆，作家，IBM视频制作人，曾出版过两部作品。

认知计算等人工智能技术将重塑产业格局，引发产业与社会结构的深刻变革，智能化日益成为新一轮科技与产业革命最显著的时代特征。

——中国科学院副院长 谭铁牛

没有认知计算，就几乎无法解决大数据的问题，因为数据量远远超过传统IT可以处理的范围。也正是基于此，我们认为新的IT系统在做分析时，需要一种自我学习能力。从宏观角度来看，我们认为今天的IT世界已经开始从传统的基于编程的时代进入认知计算时代。

——IBM中国研究院院长 沈晓卫

引言

第一章 计算能力的新时代

认知计算时代来临

认知系统让我们变得更加智能

技术突破：是机遇也是必然

新时代取决于人而非机器

第二章 机器学习

“危机边缘”的大挑战

下一步计划：向不同领域进军

计算机也能是称职的医生助理

第三章大数据，大作为

新数据观

人人都可以读懂大数据

企业：用大数据做出更好决策

大数据的终极挑战

第四章 当机器拥有感知

人人都可以读懂大数据

企业：用大数据做出更好决策

大数据的终极挑战

第五章 设计数据中心化计算机

智能电网系统

如果重新设计计算机

第六章 计算机再创造

用分子组合设计产品

从物理学视角设计计算机

第七章 想象一下认知城市

智能城市运行系统

为了更美好的城市

移动的城市

结束语：当人类与认知计算计算机联盟

计算机也能是称职的医生助理

纪念斯隆–凯特林癌症中心胸部肿瘤科主管马克·克里斯（Mark Kris）博士已经制订了一份详细的方案，描述肿瘤医生如何使用沃森计算机。

假设前提：肿瘤医生正在准备治疗一名患有肺癌的美籍日裔女性。在与患者进行第一次会面之前，肿瘤医生在平板电脑上通过沃森界面浏览患者的个人信息和包括诊断与检查结果在内的医疗记录。之后，再与顾问医生进行讨论，并在掌握这些信息的基础上，提出一套治疗方案。

但肿瘤医生希望从沃森那里获得另一种诊疗意见。于是，他向沃森输入自己的要求，使用沃森系统中所有可用信息，评估患者的治疗方案。然后，他点击“提交”。几秒钟之内，沃森就显示了患者信息、医疗记录、相关医学文献以及纪念斯隆–凯特林癌症中心之前病例的治疗效果。沃森指出，日本不吸烟的妇女身上可能会出现一种叫作EGFR（表皮生长因子受体）的基因突变。如果是这种情况，药物厄洛替尼（Erlotinib）可以缩短95%癌症治疗疗程时间。沃森会建议对患者进行测试，检查是否有基因突变。

沃森也会建议进行其他检查。在回顾各项选择后，肿瘤医生点击几个按钮，向患者的保险公司提交测试预授权请求。

第一次咨询：医生在诊室会见患者。医生会与患者谈论病情，并询问她的治疗倾向。患者告诉医生，她更愿意选择不会导致脱发的治疗，这样就不会让她的孩子感到不安。会面后，医生将会诊记录输入沃森系统，请求新的测试。

检查测试结果：第一次会诊后的几天，肿瘤医生在检查沃森的测试结果。测试结果证实，患者患有某种EGFR基因突变，而且厄洛替尼也无法治疗这种基因突变。

第二次会诊：医生向患者解释了自己的想法，并询问患者上次会诊后身体状况有无变化。患者回答身体有些变化—两天前，她吐痰时发现痰里有血。医生询问沃森，这些新的病情是否会影响之前建议的治疗方案。之后，沃森根据它对信息掌握的程度，列举了多套不同的治疗方案。

沃森提出了位列第一的有90%把握的治疗方案—混合使用两种常用化疗药物。此外，沃森还指出，与其他方案相比，这种治疗不太可能导致脱发。

在与患者讨论治疗方案并征得其同意之后，医生点击沃森程序界面，向保险公司提出治疗预授权请求。医生和沃森收集的这些证据也将转发给保险公司以支持预授权请求。

沃森系统能与所有参与方协同工作，医生能获得大量自己无法收集与理解的最新信息。患者可以精心选择对自己最有利，且免受治疗副作用不良影响的治疗方案，而且不需等待很久就可开始治疗。这个系统也适用于保险公司，保险公司得到所需的确凿依据后授权同意治疗方案。同时，整个社会都会得到更高效并负担得起的医疗保健服务。马克说：“我们循证治疗，之后沃森再进行验证。沃森系统将让所有人受益很多。”

……

当我还是小孩的时候，我爸爸在位于纽约尼什卡纳的通用电气研发中心工作。我经常去看望他，看他用像电灯泡一样的真空管干活，真空管控制各种设备中的电流，从收音机到电视，从雷达到计算机。那时，我并不十分明白真空管是怎样运行的，但是这些经历却激发了我学习科学的热情，并最终获得两个物理学学位和材料工程的博士学位。后来我才意识到，我见证了科技史上的一个重要的转折。当父亲向我展示真空管时，其他工程师正在测试真空管的“继承人”—晶体管，并最终迎来了现代电子学和个人电脑。

当下正值技术发展遇到重大变革的时期，一个几乎影响该领域方方面面的新时代。就像在过去的半个世纪里，计算机革命改变了人类的生存环境，在接下来的20年里，人们的生活和工作方式也将随之发生变化。在IBM（国际商业机器公司），我们称其为认知计算时代。

自1980年加入IBM以来，作为一名工程师，我有幸加入了推动计算机科学技术进步的浩荡大军。我曾领导研究团队在科学技术上实现重大突破，其中包括公司的微电子部门以及IBM研究院。IBM研究院是当前世界上研究领域最广泛的企业科研机构之一，拥有来自10个不同国家和12个不同实验室的3 000名科学家和工程师。

现在，我们的社会正面临着诸多机遇和挑战，需要新一代技术和计算方法。可利用的海量数据能够帮助人们更好地理解复杂的形势。然而，在现实生活中，更多的数据往往会导致更多的混乱。我们利用无关的或者不正确的信息抑或是片面的数据做出了太多的决策。我们需要新一代工具—认知技术，来帮助我们洞察复杂的情况，理解我们周围的世界，从而使我们能够做出更好的决策，实现更优质、更稳定的生活。然而，一些计算机科学与工程技术已经发展至瓶颈。科技行业必须改变计算机以及软件的设计和使用方法，人们的工作和生活质量才能进一步提高。

能够将对信息技术未来的憧憬呈现在这本简短的书中，是很多人共同努力的结果。几年前，我曾问及几个IBM的科学家怎样看待今后几十年科学技术的发展以及计算能力的发展趋势。这在IBM员工中引起了广泛的思考和热烈的讨论，其中包括公司高层管理人员，这种讨论最终演化为对未来计算能力的共识。

我们希望将我们的想法传达给他人并与之进行交流，所以我咨询了史蒂夫·哈姆，他以前是记者，现在是IBM的作家，他帮助我们奠定了整本书的基调。史蒂夫从事科技行业故事的撰写和编辑工作已经近25年，并见证了几波创新浪潮的开始。例如，1994年，Mosaic通信（后来改名为网景）的创始工程师在加州山景城卡斯楚街的一个小办公室里成立了自己的工作室，之后不久，史蒂夫拜访了他们。那是互联网时代的开端。从那时起，他写了几百个与创新有关的故事。此外，他还创作了关于印度高科技产业的兴起、移动计算以及未来工作的书籍。有了这样深刻的体验，史蒂夫自然而然地成为我的项目合作伙伴。他访问了数十位IBM的科学家和工程师，以及众多外部专家，使本书的叙事更为鲜活充实。

创造计算的新纪元需要付出巨大的努力，虽然IBM公司拥有前沿的视野和广泛的专业知识，但是任何一家公司都无法独自迎接这项挑战。因此，我们希望我们的客户、大学研究人员、政府决策者、行业合作伙伴以及企业家，甚至是整个高科技产业，共同加入我们的这次旅行。目前，许多公司，例如谷歌和微软，正在开拓认知计算时代的新领域。欧盟及其人类大脑计划，正在协调全球的认知科学家，尝试进行大脑内部运行模式的绘制和模拟运算。在该领域处于领先地位的是麻省理工学院、卡内基–梅隆大学和斯坦福大学。许多其他组织也都参与到该项研究之中。

这本书的目标读者是普通大众，而不仅仅是技术圈的专业人士。我们希望通过这本书激发行业内、政府和学术界的新思考，从而在更广阔的领域寻找答案。而且，同样重要的是，我们希望能够鼓励大学生和高中学生开拓科学、技术、工程和数学等领域的事业。与我们一起，推动探索和发明，继续塑造下一个50年中的社会、经济和商业。