人工智能系统在计算机科学技术中的应用

白富强

（晋中职业技术学院 山西省晋中市 030600）

在现代社会，计算机科学技术已成为生产、生活中重要的工具，随着人们对计算机技术运用的深化，传统的计算机技术逐渐难以满足人们对于智能化和精细化的要求，在此背景下，人工智能应运而生，并成为信息科技的重要发展方向。具体说来，当前研究较多的人工智能技术包括专家系统、机器学习和神经网络等。将这些新技术运用到计算机技术中去，一方面可以在一定程度上满足用户对信息系统的需求，另一方面也有助于推动计算机科学的进一步发展。

1 计算机技术与人工智能

1.1 计算机技术

计算机技术就是在计算机领域中采用的技术手段，包括硬件、软件和应用技术，它是人工智能技术的基石[1]。早在上世纪六十年代，集成电路式计算机取代了晶体管计算机，大幅提高了机器的运算能力，在此基础上，学者们开发了以统计学为基础的专家系统技术，即对庞大的数据进行运算，并做出概率分析。这一阶段的计算机技术更多是进行数学逻辑的计算，缺乏自主学习和分析的能力，因而可视作为“伪”智能。到了本世纪，大规模集成电路计算机成为主流，设备的运算能力和逻辑分析能力得以跨越式提升，与网络通信技术相结合，为人工智能的诞生提供了技术准备。

1.2 人工智能技术

人工智能的主要任务是探究可以模拟、延伸和扩展人类智能的理论、应用和方法[2]。这一技术学科对智能的本质进行研究，并通过编程指令让智能机器面对待处理的任务能够做出与人类智能相似的反应和判断。人工智能技术可以分成三个层次，基础的层次就是将数据运算和信息存储结合起来，使机器具有独立运算和传递信息的能力；中间的层次是让机器能够根据所接收到的信息做出判断和行动；最终的层次是通过机器对算法和信息来源的自主深度学习，进而做出有针对性的行动。人工智能领域的研究重点包括机器人、图像追踪、自然语言处理与专家系统等，当前已在军工、医疗、互联网等领域发挥了一定的价值[3]。

1.3 人工智能操作系统

上世纪六十年代末，斯坦福大学就机器人操作系统的研究为人工智能操作系统奠定了理论基础，此后随着计算机与网络通信技术中逐渐发展，人工智能操作系统逐渐成熟，逐步在军工、航空航天、教育、家庭中投入使用。目前普遍认为人工智能操作系统应在通用操作系统的基本功能基础上，增加语音识别系统、机器视觉系统、执行器系统与认知行为系统中的一个或多个。其中，通过语音识别系统，用户可以以语言的形式发布指令，要求机器去执行；机器视觉系统就是可以对影像进行识别，进而执行SLAM 和导航等任务；执行器系统主要能够运用运动算法等计算逻辑，实现手臂抓取、底盘运动等功能；认知系统赋予了机器进行推理和认知的能力。

2 相较于传统计算机技术，人工智能的显著优势

图1：人工智能的工作原理

2.1 具备自主学习能力与非线性任务处理能力

人工智能与传统计算机技术的核心区别就在于其强大的学习能力与非线性任务的处置能力。面对非线性问题，人工智能首先对其中所蕴含的低层次信息进行整合与分析，然后通过信息解释与信息推理，得到高层次的概念和信息[4]。而且，在用户进行系统操作时，人工智能可记录和学习用户的习惯和倾向，在同一用户下次使用时，可以主动进行信息筛选和过滤，从而提高工作的效率。人工智能的工作原理如图1所示。

2.2 强大的模糊信息处置能力与协作能力

计算机的传统工作模式是通过由代码组成的源文件下达各种指令，进而完成各项工作，当面对的信息较为清晰、指向明确时，可有效进行处置；但面对的信息具有较强的模糊性时，则难以进行处置。而人工智能是模拟人的智能进行工作的，面对存在不确定性的信息，可通过推理与自我学习，给出专业化的处置。此外，随着处置类似信息规模的增加，在自我学习的过程中，人工智能对同类信息的处理能力也在逐渐提升。

传统计算机技术进行互联网环境管理时，往往采用的是轮询的方式，即上中层由上层进行监测，下层由中层进行监测，一旦任意一层出现问题，其他层次的工作都将受到影响。将人工智能引入互联网环境管理工作中，可借助多代理的协作分布思维，有效规避层级式技术管理的协作问题。

2.3 减少资源消耗，提高系统运行速度

在人们应用计算机的过程中，经常会进行程序启动和指令发布的操作，在这一过程中常常存在系统冗余的现象，严重时甚至可能导致卡顿或宕机问题的出现。但人工智能系统除执行人们所发布的指令外，还可以对运行系统进行动态监控，及时关闭不必要的程序或处理累积的问题，从而将运算资源释放出来，提升系统的工作效率。

此外，随着我国逐渐进入大数据时代，计算机所需处理的数据呈现出了多种来源、多种结构的特征，而传统计算机工作模式在获取超大容量的数据体时，往往会存在运算能力不足的问题，严重时可能导致频繁报错。而将人工智能技术引入到计算机网络系统中后，可以对这些特征各异的数据进行智能化分层，从而逐级分类管理，更好地利用机器逻辑运算能力，提升系统运行的效率，维护系统稳定[5]。

3 人工智能系统在计算机科技中的应用实践

3.1 人工智能在计算机软件中的应用

在近二十年的时间，随着智能手机的普及，计算机软件领域发生了质的发展，在可用性、操作性和用户体验方面取得了明显的进步。而人工智能技术突出的自我学习能力、模糊信息处置能力和协同能力为软件的开发提供了很多的新的思路。举例来说，很多信息门户网站与在线购物网站都应用了专家系统。利用人工智能强大的数据挖掘功能，对用户的习惯进行个性化分析，从而获取其点击倾向与购买偏好，从而更好地进行精准营销。而语音识别技术则在人机交互方面发挥了重要的价值，苹果、微软、小米等企业为本公司生产的硬件终端配备了智能语音助手，人们可以通过语言的形式向其发布指令或进行简单交流。

现在，越来越多的公司启用了包含智能语音识别系统的电话客服软件。客户通过与智能语音的交流即可解决80%以上的问题，超出智能语音现有数据库范围的问题才会转向人工客服。这样，客户可通过语音而非传统按键的形式录入自己的基本信息，改善了操作体验，同时对于存在特殊问题的客户，也缩短了其联系人工客服时所耗费的等待时长。对于人工客服而言，则将其从回复重复性问题的工作中解放了出来，能够将精力投入到创造性的工作当中，能更好地发挥主观能动性。对于企业而言，一方面可以24 小时开通客服服务，不再受限于员工的工作时间，有利于提升企业的社会声誉，另一方面也可以在保持甚至提升原有服务质量的同时，大幅降低经营成本，提升利润空间。而随着实践的增加，人工智能所具备的自主学习能力可以使其能够应对更多的问题，扩充数据库的体量，从而更好的应对所处理的工作任务。除此之外，随着人工智能的图像识别系统的逐渐成熟，人脸识别技术、物流机器人、无人驾驶技术等方面的应用随之发展起来，并带来人们工作、生活方式的进一步蜕变。

3.2 人工智能在计算机硬件中的应用

尽管相较于软件领域，计算机硬件发展相对缓慢，但将人工智能与硬件技术结合起来，仍带来了众多显著的成果。其中，AI 芯片已成为信息科技领域的重点开发方向之一，利用人工智能的深度学习功能所打造的芯片，不仅能够实现对新知识的自主学习和内化，同时还能够与用户构成良好的个性化交互，从而根据用户的使用习惯不断改善自身环境。但截至目前，为满足AI 芯片的运算量要求，往往采用矩阵加法和乘法的方式来形成多CPU 的并行处理，由于在有效提高运算效率的同时，也增加了芯片的功耗，因而在散热问题有效解决前，暂时还未能投入到实际生产领域。

人工智能可将图像识别、语音识别和语音处理等多种功能与计算机硬件结合起来，从而将CPU、DIC 等以集成和关联的方式联系起来，从而为软件的运行提供良好的环境基础。此外，利用人工智能也有助于将计算机整体和外部硬件之间构成有效的联系，从而推动硬件布局的科学化与合理化。

3.3 人工智能在大数据管理中的应用

相对于传统计算机技术，人工智能所独有的模糊信息处置能力和自主学习能力，使其在数据采集和数据挖掘方面具有明显的优势。面对互联网上的海量数据，若对所有具有目标特征的信息不加区分的进行采集，不但会造成系统负担过重，资源消耗加大，而且可能获取的无效信息过多，导致数据采集的价值大大折扣。而人工智能通过分类管理和学习用户倾向的方式，能够在较短的时间内获得最为准确、最符合用户诉求的数据。

在数据挖掘的过程中，人工智能系统能够更好应对挑战，并在具有多样化特征的信息中挖掘出不同层次的内容，结合推理与判定的功能，对高价值的信息进行总结提炼，从而提高数据分析的效率与效果。

3.4 人工智能在本地计算机安全管理方面的应用

相对于传统防火墙，智能防火墙在发现病毒和拦截病毒的处置过程中，准确性和效率都更为突出。运用智能分析识别功能，能够将可疑项目与现有有害信息进行比较，从而给出最合适的处置方式，控制其访问权限。面对黑客攻击、病毒攻击等风险时，还可以采用智能化切断部分端口或局域网的方式，实现对传播性病毒的有效控制，提升本地计算机的安全性。此外，对于计算机内的应用软件，智能防火墙软件还可以进行高权限的管理，调配其系统权限，解决服务供给拒绝的问题。

3.5 人工智能在计算机网络规划与决策中的应用

在计算机网络管理中应用人工智能系统，可以与知识库和问题求解技术结合起来，更加专业地对计算机网络进行系统监控。例如，应用人工智能反垃圾邮件系统，可以将可能侵犯到用户隐私的垃圾邮件及时屏蔽，并对收到的邮件进行自动化分类和打标签，从而提升邮箱的内部利用率。人工智能系统强大的逻辑运算能力，可以学习用户对信息的处置方式，进而优化自己的推理和判断能力，结合智能化的数据分析，找出计算机网络中冗余的内容进行清除，并对其中的不稳定性问题进行处置，通过合理的网络规划，提升计算机工作的效率。

4 结论

随着计算机科技的发展，人工智能应运而生，而将人工智能系统应用于计算机科技中，又能反过来促进后者的进一步深入发展。相对于传统计算机技术，人工智能系统所具有的独有特点，有助于促进计算机软硬件技术升级的同时也有利于维护计算机网络的安全性和稳定性，并提升其运行的效率，符合新时期经济社会的发展要求，有助于推动各行各业的进一步发展。