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來源：機器之心

本文約4300字，建議閱讀8分鐘
本文對3D視覺技術(shù)、深度學(xué)習(xí)算法、人工智能內(nèi)核芯片等眾多領(lǐng)域的發(fā)展趨勢進行了預(yù)測。

騰訊優(yōu)圖實驗室聯(lián)合廈門大學(xué)人工智能研究院發(fā)布《2021 十大人工智能趨勢》報告，對 3D 視覺技術(shù)、深度學(xué)習(xí)算法、人工智能內(nèi)核芯片等眾多領(lǐng)域的發(fā)展趨勢進行了預(yù)測。

近日，2021 全球人工智能技術(shù)大會（GAITC 2021）在杭州舉辦，匯集人工智能產(chǎn)學(xué)研各界領(lǐng)軍者，以國際化、前瞻化、產(chǎn)業(yè)化視角，解析并洞察了新一代人工智能發(fā)展路徑。

在大會上，騰訊優(yōu)圖實驗室聯(lián)合廈門大學(xué)人工智能研究院正式發(fā)布《2021 十大人工智能趨勢》（以下簡稱“趨勢報告”），基于雙方長期對人工智能尤其是計算機視覺的研究洞察，對 3D 視覺技術(shù)、數(shù)字內(nèi)容產(chǎn)業(yè)、AI 深度學(xué)習(xí)算法、人工智能內(nèi)核芯片等眾多領(lǐng)域的發(fā)展趨勢進行了預(yù)測。

趨勢報告指出，隨著深度學(xué)習(xí)在多個人工智能的細分領(lǐng)域（如視覺，自然語言處理等）日趨成熟化和規(guī)模化，多模態(tài)融合成為真正實現(xiàn)通用人工智能的必然選擇，人工智能也將從感知智能邁向認知智能；同時，隨著算法和硬件能力的不斷升級，3D 視覺智能技術(shù)將推動商業(yè)發(fā)展和個人消費升級；深度學(xué)習(xí)邁向多模態(tài)融合，邊緣計算與人工智能加速融合，AI 算法的公平性研究將推動 AI 應(yīng)用走向普惠。

以下為《2021 十大人工智能趨勢》詳細內(nèi)容：

1、自動機器學(xué)習(xí)的自動化程度與可解釋性得到進一步提升

自動機器學(xué)習(xí)（AutoML）目前已經(jīng)在多個領(lǐng)域中初步實現(xiàn)對機器學(xué)習(xí)方法的自動化設(shè)計過程，但其仍然存在自動化程度不足，可解釋性不強的問題。如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)搜索（NAS）在一些應(yīng)用領(lǐng)域中取得了可以與人類機器學(xué)習(xí)專家可比較的水平，然而現(xiàn)有的 NAS 方法實際需要基于人工設(shè)計的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。此外，AutoML 的自動化過程往往被認為是一種 “黑箱”，缺乏可解釋性。今后自動化程度及可解釋性仍然是 AutoML 研究的熱點問題，通過提高 AutoML 中的超參數(shù)選擇，特征表示與機器學(xué)習(xí)算法的確定和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)搜索的自動化程度及可解釋性，AutoML 將實現(xiàn)對機器學(xué)習(xí)涉及的每個環(huán)節(jié)的真正的自動化設(shè)計過程。AutoML 整個體系架構(gòu)的日趨完善，將推動新一代普適性 AutoML 平臺的建設(shè)，并實現(xiàn)機器學(xué)習(xí)的大眾化。

2、無監(jiān)督 / 弱監(jiān)督學(xué)習(xí)逐漸成為企業(yè)降本增效新利器

在過去的幾年中，深度學(xué)習(xí)所取得的巨大成功離不開大規(guī)模標(biāo)注的數(shù)據(jù)集。大規(guī)模標(biāo)注的背后，是傳統(tǒng)的監(jiān)督學(xué)習(xí)對于每一個訓(xùn)練樣本完備標(biāo)簽的要求。隨著業(yè)務(wù)規(guī)模的不斷擴大，越來越多的企業(yè)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的標(biāo)注開始成為抬高交付成本、制約效果提升的主要因素之一。在此背景下，無監(jiān)督學(xué)習(xí)和弱監(jiān)督學(xué)習(xí)通過不使用標(biāo)簽或減少對標(biāo)簽數(shù)量、質(zhì)量的要求來迅速降低深度模型對于數(shù)據(jù)的標(biāo)注需求，使得原本無法利用的數(shù)據(jù)如今都可以加入到模型的訓(xùn)練中去，進而由量變引發(fā)質(zhì)變。在 NLP 領(lǐng)域，基于 Transformer 的無監(jiān)督訓(xùn)練模型已持續(xù)霸榜各種 NLP 任務(wù)數(shù)據(jù)集；在 CV 領(lǐng)域，最新的 MPL 方法也通過額外的無標(biāo)注數(shù)據(jù)集首次將 ImageNet 的 Top-1 分類準(zhǔn)確率提升到了 90%+ 的水平。可以預(yù)見的是，將有越來越多的人工智能企業(yè)會面臨從前期的迅速擴張到穩(wěn)定期高效化運作的新階段，而在這個過程中，無監(jiān)督 / 弱監(jiān)督學(xué)習(xí)無疑將成為他們過渡到這個階段的重要手段之一。

3、3D 視覺技術(shù)助力產(chǎn)業(yè)消費升級，淡化虛實邊界

作為視覺 AI 領(lǐng)域多年熱點研究方向之一，3D 視覺技術(shù)的核心任務(wù)是對三維空間、物體及環(huán)境進行真實還原與重建。隨著相關(guān)算法與硬件計算能力的不斷升級， 3D 視覺算法效果得到大幅提升，三維幾何重建更加精細，表面紋理重建更加清晰，帶來更加逼真的視覺觀感。近年來，諸多 3D 視覺研究成果為低成本高質(zhì)量的 3D 內(nèi)容生成提供了良好技術(shù)支撐，基于 3D 虛擬形象的舞臺演出、直播帶貨、教育互動等應(yīng)用層出不窮，成為 AI 內(nèi)容產(chǎn)業(yè)全新發(fā)展方向。以此為基礎(chǔ)，結(jié)合 5G 時代流量帶寬的全面升級，帶有交互功能的 3D 虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、混合現(xiàn)實的 3D 視覺應(yīng)用將用戶體驗向真實與虛擬的完美融合進一步邁進。用戶會因為虛擬偶像生動自然的舞臺表演進行打賞，會由于虛擬主播 “賣力” 地帶貨促銷而下單購買，而線上平臺則依靠 3D 視覺技術(shù)大大降低內(nèi)容制作和 IP 運營成本，最終帶來社會商業(yè)發(fā)展模式與個人消費習(xí)慣的顛覆與變革。展望未來，3D 視覺技術(shù)將持續(xù)在包括游戲娛樂、影視制作、電商直播、醫(yī)療整形等眾多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，虛擬與現(xiàn)實的邊界將不斷淡化。

4、多模態(tài)融合加速 AI 認知升維

深度學(xué)習(xí)在多個人工智能的細分領(lǐng)域（如視覺，自然語言處理等）已日趨成熟化和規(guī)模化，然而要真正實現(xiàn)通用人工智能，必然要將這些細分領(lǐng)域各自所針對的信息模態(tài)整合利用，即多模態(tài)融合。多模態(tài)融合的目標(biāo)是建立在圖像、文字、語音等的多模態(tài)信息識別的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)不同模態(tài)信息的統(tǒng)一表征框架，從而起到 1+1>2 的作用。典型的場景之一是通過圖文語音聯(lián)合識別，實現(xiàn)對隱晦和暗示性，招嫖廣告，兒童不良表情包等圖文混合內(nèi)容識別，支持審核業(yè)務(wù)深度打擊不良內(nèi)容。除了圖文融合等跨域模態(tài)融合，同域內(nèi)的不同信息維度同樣可以融合，如隨著深度生成技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前的人臉識別除了傳統(tǒng)的 RGB 圖外，還需要融合深度圖、紅外圖等信息來更好的防御越來越多元化的人臉偽造攻擊，實現(xiàn)更強的人臉防御。隨著人工智能認知能力的提升，多模態(tài)融合也將會從圖文等實質(zhì)性模態(tài)，逐漸拓展到如物理關(guān)系，邏輯推斷，因果分析等知識性模態(tài)，從感知智能邁向認知智能。

5、人工智能推動數(shù)字內(nèi)容生成向新范式演進

隨著數(shù)字文化產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，尤其是二次元文化滲透出圈，數(shù)字內(nèi)容產(chǎn)業(yè)面臨新一輪的需求升級，伴隨著 5G 商業(yè)化進程的不斷加深，多元化、精品化的優(yōu)質(zhì)數(shù)字內(nèi)容將面臨更快的消費節(jié)奏，與此同時，供給側(cè)仍存在巨大的產(chǎn)能缺口，數(shù)字內(nèi)容產(chǎn)業(yè)正處于勞動密集型向科技密集型的轉(zhuǎn)型階段。AI 與數(shù)字內(nèi)容產(chǎn)業(yè)的深度耦合，將有希望為行業(yè)釋放更大的科技勢能，以 GPT-3、DALL-E 為代表的 AI 技術(shù)，已在文本、語音、圖像、視頻等內(nèi)容生成中取得了令人驚艷的結(jié)果，然而在精確性、泛化性、合理性方面仍然面臨挑戰(zhàn)，目前的前沿研究一方面探索從模型結(jié)構(gòu)（自動化搜索等），訓(xùn)練形式（無監(jiān)督對比學(xué)習(xí)等）等方面提升精度效果；另一方面引入知識圖譜領(lǐng)域知識，向機器介紹常識和其他特定領(lǐng)域的知識進而提升常識推理效果。伴隨著技術(shù)的持續(xù)升級演進，我們預(yù)見 AI 將逐步在數(shù)字內(nèi)容生成領(lǐng)域釋放引擎級的影響力，在內(nèi)容、平臺、技術(shù)多方合力引導(dǎo)下，構(gòu)筑數(shù)字內(nèi)容生成新范式。

6、邊緣計算與人工智能加速融合

近年來，隨著深度學(xué)習(xí)算法的迅猛發(fā)展，計算機視覺、自然語言處理、搜索推薦廣告等各種領(lǐng)域的任務(wù)性能得到不斷刷新。同時，隨著邊緣智能設(shè)備的廣泛普及和硬件改進，基于深度學(xué)習(xí)的人工智能技術(shù)在邊緣端應(yīng)用落地成為了可能。然而，在邊緣端上部署深度學(xué)習(xí)模型具有很大的難度。其主要挑戰(zhàn)表現(xiàn)在，邊緣端等智能設(shè)備在計算、存儲、功耗等方面有很大的限制。因此，邊緣端模型必須滿足低計算復(fù)雜度、小模型尺寸、低模型功耗等要求。未來將趨向硬件友好型的剪枝加速。根據(jù)邊緣硬件的 CPU 類型來設(shè)計特定的網(wǎng)絡(luò)稀疏化模式，適配不同硬件的模型壓縮與優(yōu)化加速技術(shù)是未來研究熱點趨勢。其次，基于自動化的 1-bit 量化方法有上百倍的理論性能提升，因此也是未來研究熱點趨勢。

7、人工智能內(nèi)核芯片向類腦神經(jīng)計算方向演進

人工智能內(nèi)核芯片已經(jīng)成為人工智能時代的關(guān)鍵技術(shù)之一，在某些領(lǐng)域中的具體任務(wù)上人工智能內(nèi)核芯片能夠?qū)崿F(xiàn)超越人腦的表現(xiàn)，但針對人工智能內(nèi)核芯片的研究依然落后于人工智能的發(fā)展，人工智能內(nèi)核芯片無法同時滿足多種人工智能算法的加速要求，并且面對各種新型人工智能技術(shù)不斷涌現(xiàn)的局面，人工智能內(nèi)核芯片與人腦相比其自我學(xué)習(xí)能力與可擴展性存在明顯不足。未來人工智能內(nèi)核芯片將在結(jié)構(gòu)上更接近人腦的神經(jīng)構(gòu)造，獲得類神經(jīng)計算的能力，通過不斷整合最新的人工智能技術(shù)，定制型人工智能內(nèi)核芯片將逐漸演變?yōu)橥ㄓ眯腿斯ぶ悄軆?nèi)核芯片，在提高自我學(xué)習(xí)能力的同時，實現(xiàn)對不同人工智能技術(shù)在不同任務(wù)上的加速計算，從而推動人工智能內(nèi)核芯片實現(xiàn)真正的落地。

8、算法公平性研究推動 AI 應(yīng)用走向普惠無偏見

由于數(shù)據(jù)偏差、算法本身缺陷、甚至是人為偏見的存在，現(xiàn)有 AI 算法普遍存在對于某些特定人群效果不公平的 "歧視性現(xiàn)象"。隨著 AI 算法在社會各行業(yè)的廣泛落地應(yīng)用，作為輔助人們決策的重要工具，算法的公平性問題正受到越來越多的關(guān)注。過去的幾年業(yè)界已在逐步探索一些針對性的解決方案，包括構(gòu)建更公正的數(shù)據(jù)集、算法訓(xùn)練中引入公平性約束損失、提高機器學(xué)習(xí)算法的可解釋性等。但就整體而言，當(dāng)前公平性研究在精度和公平性的平衡、不同場景的泛化性有效性等問題上正處于方興未艾的階段。隨著歐盟發(fā)布《人工智能白皮書》、《人工智能倫理: 問題和倡議》，中國發(fā)布《協(xié)同落實人工智能治理原則的行動建議》，人工智能的治理正成為一個愈加熱門的議題，而算法的公平性正是人工智能治理的關(guān)鍵問題。我們預(yù)見算法公平性的研究將持續(xù)深化，在人臉識別等最廣泛的 AI 應(yīng)用領(lǐng)域取得突破，為不同人群帶來更加普惠無偏見的效果。

9、隱私保護 AI 落地實用幫助算法可持續(xù)進化

人工智能和機器學(xué)習(xí)算法的廣泛應(yīng)用，在為人們提供便利的同時，也帶來了極大的隱私泄露風(fēng)險。這種隱私泄露包括用戶數(shù)據(jù)在授權(quán)范圍以外被處理共享、機器學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練后存在數(shù)據(jù)記憶等現(xiàn)象。AI 算法開發(fā)中的數(shù)據(jù)隱私保護問題受到的關(guān)注以及監(jiān)管日益增長，美國于 2020 年生效《加利福利亞消費者隱私法案》，中國于 2020 年公布《個人信息保護法(草案)》。針對機器學(xué)習(xí)中上述隱私保護問題，研究工作近年來逐步深入走向成熟，發(fā)展出了數(shù)據(jù)匿名化、聯(lián)邦學(xué)習(xí)、差分隱私等一系列方法。我們預(yù)見能夠保護用戶數(shù)據(jù)隱私的更加靈活高效的 AI 學(xué)習(xí)方法將在金融、醫(yī)療、社交等場景實用化落地，消減用戶的隱私擔(dān)憂，幫助 AI 算法在場景中可持續(xù)地進化。

10、人工智能技術(shù)向安全智能方向邁進

隨著人工智能技術(shù)在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用，濫用或惡意破壞人工智能系統(tǒng)將會給社會帶來巨大的負面影響。近年來算法后門攻擊、對抗樣本攻擊、模型竊取攻擊等針對人工智能算法的攻擊技術(shù)持續(xù)發(fā)展，通過篡改構(gòu)造特殊數(shù)據(jù)誘騙人工智能應(yīng)用產(chǎn)生不可信的錯誤結(jié)果，帶來了更大的算法安全風(fēng)險，因此保障人工智能應(yīng)用安全可靠的需求日漸迫切。未來人工智能技術(shù)將向著安全智能方向持續(xù)演化，一方面從算法的可解釋性入手提升模型的魯棒性，另一方面化被動為主動，通過主動安全檢測機制對各類攻擊進行偵測與攔截，最終實現(xiàn)人工智能可用性與可信性雙軌并重的現(xiàn)實需求，推動人工智能技術(shù)在更廣泛領(lǐng)域的安全落地。

作為騰訊旗下頂級的人工智能實驗室，騰訊優(yōu)圖長期堅持基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)落地兩條腿走路，擁有超過 1000 余項 AI 相關(guān)國內(nèi)外專利，300 余篇論文被 CVPR、AAAI、ICCV 等國際頂會收錄。在產(chǎn)業(yè)落地方面，騰訊優(yōu)圖通過騰訊云持續(xù)輸出頂尖的視覺 AI 能力，目前已推出超過 30 個行業(yè)解決方案。

編輯：文婧

騰訊優(yōu)圖+廈門大學(xué)發(fā)布！2021十大人工智能趨勢