由人工智能引發(fā)的智能革命星火，正向各行各業(yè)蔓延，測(cè)繪與時(shí)空位置服務(wù)的相關(guān)方法、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)形態(tài)和商業(yè)模式所面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇，是值得深入思考的問題。從人工智能的內(nèi)涵、歷程和趨勢(shì)出發(fā)，闡述了對(duì)新一代人工智能特征的理解，并對(duì)智能時(shí)代來臨所帶來的機(jī)遇和挑戰(zhàn)進(jìn)行了分析。聚焦到測(cè)繪與位置服務(wù)領(lǐng)域，認(rèn)為其作為行業(yè)，不會(huì)消失但必須轉(zhuǎn)型，并分析了轉(zhuǎn)型的可能路徑;作為學(xué)科，不會(huì)擴(kuò)張但須跨界、交叉和融合;作為職業(yè)，將會(huì)出現(xiàn)藍(lán)領(lǐng)消失，創(chuàng)客、智士領(lǐng)軍的局面。測(cè)繪與位置服務(wù)行業(yè)需要充分挖掘自身優(yōu)勢(shì)，將系統(tǒng)性思維、時(shí)空觀思維和創(chuàng)意性思維作為開啟智能時(shí)代大門的鑰匙，才能實(shí)現(xiàn)測(cè)繪與位置服務(wù)行業(yè)向綠色、智能、泛在發(fā)展的整體轉(zhuǎn)型。
關(guān)鍵詞：人工智能 測(cè)繪 位置服務(wù) 智能時(shí)代
1997年5月，世界排名第一的國(guó)際象棋大師卡斯帕羅夫以2.5:3.5的總比分不敵美國(guó)國(guó)際商用機(jī)器公司(International Business Machines Corporation, IBM)公司的“深藍(lán)”人工智能(artificial intelligence，AI)程序，在人與AI的智力對(duì)抗史上具有里程碑式的意義。然而，此時(shí)AI在圍棋上的棋力尚不如業(yè)余棋手。
2017年5月，Google公司的“阿爾法圍棋”(AI程序)以3:0的總比分完勝世界排名第一的圍棋大師柯潔，可以說攻克了人類棋類對(duì)弈上最后的智力堡壘，大大超出人們的預(yù)估。“阿爾法圍棋”的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人表示，“阿爾法圍棋”在自我對(duì)弈中已無需人類棋譜幫助，可以實(shí)現(xiàn)自我進(jìn)步[1]。其震撼性和帶動(dòng)效應(yīng)從目前席卷全球的人工智能產(chǎn)業(yè)浪潮可見一斑。
20年的時(shí)間，硅基的人工智能在特定領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了對(duì)于碳基的人類智能的某種超越，那么，是否可能實(shí)現(xiàn)全領(lǐng)域超越的智能時(shí)代成為人們思考的重大問題。
勞動(dòng)力密集型產(chǎn)業(yè)的工人崗位正逐步被工業(yè)機(jī)器人取代，司機(jī)的職位在未來5~10 年將逐步被自動(dòng)駕駛車輛所取代，醫(yī)生的外科手術(shù)和內(nèi)科醫(yī)療診斷將越來越依賴醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人和醫(yī)療智能診斷平臺(tái)的輔助，基于人工智能的個(gè)性化、游戲化、沉浸式的在線互動(dòng)教學(xué)模式對(duì)于學(xué)生的吸引力將迫使教師改進(jìn)傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式。一名精通法律條文和訴訟流程的律師需要專門知識(shí)頭腦和閱歷的歷練，而IBM的“沃森”(AI程序)，能夠在幾秒內(nèi)完成準(zhǔn)確度達(dá)90%的法律顧問，比較起準(zhǔn)確度只有70%的人類律師，既便捷又準(zhǔn)確[2]。
由人工智能引發(fā)的智能革命星火，正向各行各業(yè)蔓延，行業(yè)興衰和職業(yè)更替的周期將越來越短，人們對(duì)自己的工作還有多久會(huì)被機(jī)器取代這一問題值得思考。百度前首席科學(xué)家吳恩達(dá)曾提出一條準(zhǔn)則：如果人類進(jìn)行一項(xiàng)思考時(shí)間少于1 s的任務(wù)，那么不遠(yuǎn)的將來或許能用人工智能自動(dòng)化完成這項(xiàng)任務(wù)[3]。
聚焦到測(cè)繪行業(yè)，隨著智能傳感設(shè)備和測(cè)量設(shè)備的精確性、智能性、實(shí)時(shí)性和可靠性越來越高，以前要由人跋山涉水、手提肩扛甚至冒著生命危險(xiǎn)來完成的勘測(cè)類工作，以及測(cè)繪過程中的數(shù)據(jù)采集職能，在智能時(shí)代將逐步由智能設(shè)備或機(jī)器人來完成。專職野外型從業(yè)人員的需求量從長(zhǎng)期看將會(huì)逐步萎縮，傳統(tǒng)測(cè)繪學(xué)科的相關(guān)知識(shí)結(jié)構(gòu)和建設(shè)重點(diǎn)也必將有所調(diào)整。
與此同時(shí)，隨著地理空間信息資源的深度融合和地理信息產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，測(cè)繪對(duì)象的范疇也將擴(kuò)大到陸、海、空、天甚至互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)及人自身等領(lǐng)域。多尺度、個(gè)性化、智能化、全天候的測(cè)繪服務(wù)型需求會(huì)越來越多，又會(huì)產(chǎn)生諸如統(tǒng)一時(shí)空基準(zhǔn)的四維地理信息服務(wù)，無時(shí)不有、無處不在的泛在位置服務(wù)，室內(nèi)外一體、智能無縫的協(xié)同精密定位服務(wù)等新職能。
如果說泛在測(cè)繪是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的測(cè)繪，那么，在“互聯(lián)網(wǎng)+”及其之后的人工智能和智能時(shí)代，特別是與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)、智能制造技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)的結(jié)合，測(cè)繪與時(shí)空位置服務(wù)的技術(shù)、產(chǎn)業(yè)形態(tài)和商業(yè)模式的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，也是需要深入思考的問題。
機(jī)器能否有思想或智能，國(guó)際上人工智能研究作為一門科學(xué)的前沿和交叉學(xué)科，尚無統(tǒng)一的定義。人工智能之父之一的馬文·明斯基(Marvin Minsky)將其定義為“讓機(jī)器做本需要人的智能才能夠做到的事情的一門科學(xué)”。代表人工智能另一條發(fā)展路線——符號(hào)派的司馬賀(Herbert A. Simon)則認(rèn)為，智能是對(duì)符號(hào)的操作，最原始的符號(hào)對(duì)應(yīng)于物理客體。計(jì)算機(jī)科學(xué)理論奠基人圖靈(Turing)在論文《計(jì)算機(jī)器和智能》中提出了著名的“圖靈測(cè)試”，即如果一臺(tái)機(jī)器能夠與人展開對(duì)話(通過電傳設(shè)備)，并且會(huì)被人誤以為它也是人，那么這臺(tái)機(jī)器就具有智能。
對(duì)于人工智能研究所能達(dá)到的高度，目前存在3種觀點(diǎn)：
1) 弱人工智能觀點(diǎn)認(rèn)為不可能制造出能真正地推理和解決問題的智能機(jī)器，這些機(jī)器只不過看起來像是智能的，只是來改善經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展所需要的一些技術(shù)條件和發(fā)展功能。
2) 強(qiáng)人工智能觀點(diǎn)認(rèn)為有可能制造出非常接近于人的智能，真正能推理和解決問題，這需要腦科學(xué)的突破，即機(jī)器與人類一樣擁有進(jìn)行所有工作的可能，關(guān)鍵在于自動(dòng)地認(rèn)知和拓展，預(yù)計(jì)2050年達(dá)到[4]。
3) 超人工智能是腦科學(xué)和類腦智能有極大發(fā)展后，機(jī)器產(chǎn)生了自我意識(shí)，并擁有超人的機(jī)能和智能等，目前僅存在于文藝作品中，但有不少科學(xué)家努力探索超人工智能。
不難看出，目前的研究還處于弱人工智能階段。回顧人工智能發(fā)展歷程，從1956年達(dá)特茅斯會(huì)議的召開標(biāo)志著人工智能研究的開啟，歷經(jīng)60年，兩起兩落，每次興起都是人工智能算法有了新的突破，比如50年代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的提出，80年代反向傳播算法的出現(xiàn)。而每次低潮又是計(jì)算性能和數(shù)據(jù)規(guī)模的局限，未能滿足實(shí)際應(yīng)用的需求，從而導(dǎo)致政府和投資的冷落。自2013年始，以深度學(xué)習(xí)為代表的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法為核心，在大數(shù)據(jù)和圖形處理器(graphics processing unit, GPU)大規(guī)模應(yīng)用的推動(dòng)下，在語音識(shí)別、圖像識(shí)別領(lǐng)域達(dá)到甚至超過了人類平均水平，迎來了人工智能研究的第3次高潮。
人工智能技術(shù)在數(shù)據(jù)生產(chǎn)、采集、存儲(chǔ)、計(jì)算、傳輸和應(yīng)用流程的滲透，隨著網(wǎng)絡(luò)的成熟和泛在而不斷加深。核心算法、計(jì)算性能、大數(shù)據(jù)以及應(yīng)用需求等方面的成熟度同步，形成合力，引爆了一場(chǎng)波及大多數(shù)領(lǐng)域的智能革命，受到各國(guó)政府的重視和產(chǎn)業(yè)投資的追捧，也預(yù)示著新智能技術(shù)(intelligent technology，IT)時(shí)代的到來。
2017年，著名科技咨詢公司Gartner發(fā)布技術(shù)成熟度曲線，其中人工智能相關(guān)技術(shù)達(dá)12項(xiàng)，備受市場(chǎng)關(guān)注。進(jìn)入到曲線的人工智能相關(guān)技術(shù)包括深度學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)、通用智能、自動(dòng)駕駛、認(rèn)知計(jì)算、商業(yè)無人機(jī)、對(duì)話用戶界面、企業(yè)分類法和本體管理、機(jī)器學(xué)習(xí)，智能微塵、智能機(jī)器人、智能空間[5]。Gartner認(rèn)為，未來10年，隨著通用人工智能、神經(jīng)形態(tài)硬件、深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)、量子計(jì)算、腦機(jī)接口等技術(shù)的上升，人工智能將成為最具顛覆性的技術(shù)。
互聯(lián)網(wǎng)的演化正從移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)向物聯(lián)網(wǎng)邁進(jìn)。與此同時(shí)，基于各種網(wǎng)絡(luò)對(duì)廣域或全球性物態(tài)、事態(tài)的感知、認(rèn)知及對(duì)目標(biāo)、終端設(shè)備遠(yuǎn)程控制的膨脹性需求又激發(fā)了物聯(lián)網(wǎng)向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)(或稱信息物理系統(tǒng))(cyber physical system，CPS)的邁進(jìn)。大數(shù)據(jù)的海量累積，不斷對(duì)更強(qiáng)大的計(jì)算能力和更智能的計(jì)算方法提出新的要求，新一代人工智能建立在各種前沿技術(shù)加速互融互通的基礎(chǔ)上，使社會(huì)生產(chǎn)和消費(fèi)從工業(yè)化向自動(dòng)化、智能化轉(zhuǎn)變，人類因此進(jìn)入到智能時(shí)代，這是科技發(fā)展的必然結(jié)果。
2017-06-29以“邁向大智能時(shí)代”為主題的首屆世界智能大會(huì)在天津召開。大會(huì)發(fā)布《天津宣言》，認(rèn)為以智能科技為代表的新技術(shù)革命，其影響之大、滲透之廣、植入之深前所未有，智能科技產(chǎn)業(yè)形成從宏觀到微觀各領(lǐng)域的智能化新需求，將重塑全球經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，催生新技術(shù)、新產(chǎn)品、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式，打造智能經(jīng)濟(jì)、智能社會(huì)和智能生活。越來越多簡(jiǎn)單性、重復(fù)性、危險(xiǎn)性的任務(wù)由新一代人工智能完成，個(gè)體創(chuàng)造力將得到極大發(fā)揮。圍繞提高人民生活水平和質(zhì)量的目標(biāo)，加快人工智能深度應(yīng)用，將為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入新動(dòng)能，形成泛在隨動(dòng)的智能化環(huán)境，全社會(huì)的智能化治理水平將大幅提升，社會(huì)運(yùn)行更加安全高效，人們能夠最大限度享受便捷生活和提升獲得感。
同時(shí)，智能科技應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，將對(duì)道德倫理、安全隱私、法律法規(guī)、商貿(mào)金融以及人才培養(yǎng)、勞動(dòng)就業(yè)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)等方面產(chǎn)生影響和沖擊，積極應(yīng)對(duì)、主動(dòng)作為，讓智能科技成果更好地服務(wù)人類命運(yùn)共同體，是國(guó)際社會(huì)的共同責(zé)任[6]。
2.1 智能時(shí)代人工智能的特征
經(jīng)過60多年的演化，特別是在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、神經(jīng)科學(xué)和腦科學(xué)等新理論、新技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展強(qiáng)烈需求的共同驅(qū)動(dòng)下，人工智能加速發(fā)展，呈現(xiàn)出深度學(xué)習(xí)、跨界融合、人機(jī)協(xié)同、群智開放、自主操控等新特征[7]。
其中，深度學(xué)習(xí)作為這一波人工智能高潮的代表性技術(shù)，極大拓展了人工智能的領(lǐng)域范圍。與傳統(tǒng)的為解決特定任務(wù)、硬編碼的軟件程序不同，深度學(xué)習(xí)是用大量的數(shù)據(jù)來訓(xùn)練模型，通過各種算法從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)如何完成任務(wù)。深度學(xué)習(xí)模型屬于機(jī)器學(xué)習(xí)中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的歷史可以追溯到上世紀(jì)80年代[8]，隨著各類數(shù)據(jù)的不斷積淀，信息社會(huì)演進(jìn)到大數(shù)據(jù)時(shí)代，才讓深度學(xué)習(xí)重放異彩。深度學(xué)習(xí)的本質(zhì)是通過多層非線性變換，從大數(shù)據(jù)中自動(dòng)學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)性特征，深層的結(jié)構(gòu)使其具有極強(qiáng)的表達(dá)能力和學(xué)習(xí)能力，尤其擅長(zhǎng)提取復(fù)雜的全局特征和上下文信息，而這是淺層模型難以做到的。如今已有數(shù)種深度學(xué)習(xí)框架，如深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度置信網(wǎng)絡(luò)和遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被應(yīng)用于計(jì)算機(jī)視覺、語音識(shí)別、自然語言處理、音頻識(shí)別與生物信息學(xué)等領(lǐng)域，并獲取了很好甚至超過人類的效果。
跨界融合，則強(qiáng)調(diào)了新一代人工智能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源特征。通過跨界不同類數(shù)據(jù)的智能融合和綜合算法，提升認(rèn)知能力和智能決策水平是其宗旨。隨著傳感設(shè)備的日新月異和泛在網(wǎng)絡(luò)的不斷演進(jìn)，自動(dòng)采集的海量感知數(shù)據(jù)，隨同已有的人工處理數(shù)據(jù)，被用于訓(xùn)練并驅(qū)動(dòng)人工智能的生成，呈現(xiàn)從文字、圖像、音頻、視頻等單一媒體形態(tài)逐步過渡到跨領(lǐng)域、跨類別、跨環(huán)境、跨媒體、跨平臺(tái)、跨層級(jí)的多種媒體形態(tài)一體化的特征。感知作為信息系統(tǒng)與物理世界的連接紐帶，其對(duì)物理世界抽象能力的高低和精準(zhǔn)度決定了其是否能創(chuàng)造出高級(jí)的人工智能系統(tǒng)。未來的AI系統(tǒng)應(yīng)擁有類人甚至超人的智能感知和跨媒體的感知計(jì)算能力，包括類人和超人的主動(dòng)視覺、自然聲學(xué)場(chǎng)景的聽知覺感知、自然交互環(huán)境的言語感知及計(jì)算、面向媒體感知的自主學(xué)習(xí)、大規(guī)模感知信息處理與學(xué)習(xí)引擎、城市全維度智能感知推理引擎等方面[9]，而如何實(shí)現(xiàn)跨界的并發(fā)協(xié)同和融合處理就成為了研究和應(yīng)用的關(guān)鍵問題。
人機(jī)協(xié)同，體現(xiàn)了新一代人工智能在人與機(jī)器的交互形態(tài)上，呈現(xiàn)由“人機(jī)分立”到“人機(jī)協(xié)同”，最終向“人機(jī)合一”發(fā)展的總體趨勢(shì)。機(jī)器的信息感知、計(jì)算和存儲(chǔ)能力已經(jīng)達(dá)到甚至超過人類，然而, 在沒有人工干預(yù)的情況下, 機(jī)器卻缺乏發(fā)明出高效優(yōu)雅算法的能力。“阿爾法圍棋”所呈現(xiàn)出來的超強(qiáng)棋力，既來自于強(qiáng)大的機(jī)器計(jì)算性能，更取決于結(jié)合了強(qiáng)化學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)的人類算法。與其說是機(jī)器戰(zhàn)勝了人類，不如說是人機(jī)協(xié)同的增強(qiáng)版讓人類戰(zhàn)勝了自己。在腦科學(xué)領(lǐng)域, 左腦被視為邏輯腦和科學(xué)腦, 右腦則是藝術(shù)腦和創(chuàng)造腦。機(jī)器在摩爾定律的加持下，可以說已經(jīng)勝過人類的最強(qiáng)左腦。然而，尚無跡象表明, 機(jī)器能以某種形式像人類右腦那樣進(jìn)行自主創(chuàng)新、創(chuàng)造和創(chuàng)意活動(dòng)。自出生起，就習(xí)慣于左右腦協(xié)同工作的人類，在與機(jī)器增強(qiáng)的左腦協(xié)同下，將更加專注于右腦功能的開發(fā)，并嘗試將人的作用或認(rèn)知模型引入到人工智能系統(tǒng)中，形成混合-增強(qiáng)智能的人機(jī)協(xié)同形態(tài), 從而實(shí)現(xiàn)人類與機(jī)器的共同進(jìn)化。
群智開放，體現(xiàn)的是在開放復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)信息環(huán)境中，新一代人工智能將從強(qiáng)調(diào)精英專家的知識(shí)模擬走向眾包、眾創(chuàng)，由下而上、跨層級(jí)、跨粒度涌現(xiàn)群體智能的特征。源于對(duì)蟻群、蜂群、魚群、鳥群等社會(huì)性生物群體行為的研究，通過復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)部個(gè)體之間的局部協(xié)同及與環(huán)境互動(dòng), 涌現(xiàn)出在系統(tǒng)規(guī)模上才能觀察到的新邏輯、新形態(tài)和新模式。在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，已經(jīng)有群體計(jì)算、參與式感知、社群感知等相關(guān)研究，通過互聯(lián)網(wǎng)組織結(jié)構(gòu)以競(jìng)爭(zhēng)和合作等多種自主協(xié)同方式來共同應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)性任務(wù)。未來萬物互聯(lián)的泛在網(wǎng)環(huán)境，將人與人、人與物、物與物相互連接，恰如錢學(xué)森先生提出的開放式復(fù)雜巨系統(tǒng)[10]，借鑒自然界群體智慧的涌現(xiàn)現(xiàn)象，研究整體大于局部之和的機(jī)理，將會(huì)為開放環(huán)境下的復(fù)雜系統(tǒng)決策任務(wù)的解決提供新途徑。大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的人工智能系統(tǒng)，將人類知識(shí)的智能庫與深度學(xué)習(xí)的機(jī)器智能相互賦能增效，形成人機(jī)物融合的“群智空間”[11]。群體智能將有可能成為泛在網(wǎng)智能生態(tài)系統(tǒng)的智力內(nèi)核，從下到上涉及泛在網(wǎng)各層次的所有組織及關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。中國(guó)擁有全球最大的互聯(lián)網(wǎng)及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，為群智研究提供了良好的平臺(tái)基礎(chǔ)，推動(dòng)群智眾創(chuàng)服務(wù)平臺(tái)在智能制造、智慧城市、智慧農(nóng)業(yè)、智慧醫(yī)療等重要領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，將有利于形成群體智能驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)新應(yīng)用系統(tǒng)和創(chuàng)新生態(tài)，占據(jù)全球價(jià)值鏈高端。
自主操控，體現(xiàn)了新一代人工智能在自主無人系統(tǒng)的智能化水平上接近或達(dá)到，甚至在某些方面超過人類的趨勢(shì)特征。自主無人系統(tǒng)的智能技術(shù)，包括無人車、無人機(jī)、服務(wù)機(jī)器人、空間機(jī)器人、海洋機(jī)器人、無人車間和智能工廠等[12]。未來10~20年，中國(guó)城市軌道交通及高速鐵路的全自動(dòng)無人駕駛將逐步推進(jìn)，無人駕駛車輛在局部地區(qū)和環(huán)境下將實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，無人機(jī)將實(shí)現(xiàn)多行業(yè)規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。自主無人系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)將有效緩解中國(guó)“人口紅利”消失對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的沖擊，成為世界經(jīng)濟(jì)進(jìn)步的新引擎，在空間探測(cè)、深海探測(cè)、極地科考等軍民融合領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。同時(shí)，中國(guó)已邁入老齡化社會(huì)的門檻，隨著自主無人系統(tǒng)的復(fù)雜動(dòng)態(tài)場(chǎng)景感知與理解、實(shí)時(shí)姿態(tài)調(diào)整和精準(zhǔn)定位、面向復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性協(xié)同精密導(dǎo)航等關(guān)鍵技術(shù)的飛速發(fā)展，服務(wù)型機(jī)器人將大量進(jìn)入家庭，屆時(shí), 擁有3.5億個(gè)家庭的中國(guó), 家庭服務(wù)機(jī)器人的銷量將如現(xiàn)在的手機(jī)一樣, 保守估計(jì)也有上億臺(tái), 而全世界總需求量將達(dá)到幾十億臺(tái)。這個(gè)以萬億美元計(jì)的未來大市場(chǎng)不僅將包括目前計(jì)算機(jī)、無線通信、網(wǎng)絡(luò)和軟件在內(nèi)的種種上游資源, 單是催生出的機(jī)器人維修與配套市場(chǎng)就難以想象其規(guī)模。日、美、歐和中國(guó)的業(yè)界專家們都已預(yù)見到, 這將是未來多年間，任何產(chǎn)業(yè)也無法比擬的大市場(chǎng)。
2.2 智能時(shí)代的機(jī)遇
新一代人工智能相關(guān)學(xué)科發(fā)展、理論建模、技術(shù)創(chuàng)新、軟硬件升級(jí)等整體推進(jìn)，正在引發(fā)鏈?zhǔn)酵黄?，推?dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)各領(lǐng)域從數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化向智能化加速躍升。目前，各國(guó)均在政策層面強(qiáng)調(diào)和推動(dòng)人工智能的發(fā)展，力爭(zhēng)搶占產(chǎn)業(yè)技術(shù)的制高點(diǎn)。
美國(guó)于2016年10月發(fā)布了《為人工智能的未來做好準(zhǔn)備》《國(guó)家人工智能研究與發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃》兩份報(bào)告，將人工智能上升到美國(guó)國(guó)家戰(zhàn)略高度，確定了美國(guó)在人工智能領(lǐng)域7項(xiàng)長(zhǎng)期戰(zhàn)略[13];歐盟主攻以超級(jí)計(jì)算機(jī)技術(shù)來模擬腦功能，啟動(dòng)“人腦項(xiàng)目”，并在人工智能立法方面未雨綢繆;英國(guó)科學(xué)和技術(shù)委員會(huì)于2016年10月發(fā)布《機(jī)器人和人工智能》的報(bào)告，呼吁政府介入監(jiān)管和建立領(lǐng)導(dǎo)體制。2017年1月，英國(guó)政府宣布了“現(xiàn)代工業(yè)戰(zhàn)略”，增加的47億英鎊的研發(fā)資金將用在人工智能、智慧能源技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)和5G通信等領(lǐng)域;日本依托在智能機(jī)器人領(lǐng)域的全球領(lǐng)先地位，于2015年提出了“世界機(jī)器人創(chuàng)新基地”“世界第一的機(jī)器人應(yīng)用國(guó)家”“邁向世界領(lǐng)先的機(jī)器人新時(shí)代”3大核心目標(biāo)，并制定了五年計(jì)劃。2016年日本政府提出名為“超級(jí)智能社會(huì)”的未來社會(huì)構(gòu)想，并于2017年制定了人工智能產(chǎn)業(yè)化路線圖。
國(guó)內(nèi)近幾年也出臺(tái)了扶植人工智能發(fā)展的相關(guān)政策，如國(guó)務(wù)院發(fā)布的《中國(guó)制造2025》提出加快發(fā)展智能制造裝備和產(chǎn)品，《國(guó)務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見》明確提出人工智能作為11個(gè)重點(diǎn)布局的領(lǐng)域之一，《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》中智能制造和機(jī)器人成為“科技創(chuàng)新-2030項(xiàng)目”重大工程之一等政策文件，積極推動(dòng)人工智能在各個(gè)細(xì)分領(lǐng)域的滲透。2017年7月8日，中國(guó)首部國(guó)家級(jí)人工智能發(fā)展規(guī)劃——《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》由國(guó)務(wù)院印發(fā)，標(biāo)志著新一代人工智能發(fā)展提升到國(guó)家戰(zhàn)略層面。
目前，中國(guó)在全球人工智能方面的研究和應(yīng)用處于第一梯隊(duì)。從全球人工智能申請(qǐng)專利數(shù)量來看，美國(guó)、中國(guó)、日本位列前三，且數(shù)量級(jí)接近，3國(guó)占總體專利的73.85%。位列第4的德國(guó)人工智能專利數(shù)量?jī)H為中國(guó)的27.8%，美國(guó)的16.8%[14]。
全球人工智能企業(yè)數(shù)量集中分布在美國(guó)、中國(guó)、英國(guó)等少數(shù)國(guó)家，3國(guó)企業(yè)數(shù)量占總數(shù)的65.73%。與人工智能企業(yè)分布相同，美、中、英3國(guó)融資規(guī)模為全球最大，但三者間的規(guī)模差距較大，美國(guó)為英國(guó)的21.9倍、中國(guó)的6.96倍。
加速積累的技術(shù)能力與海量的數(shù)據(jù)資源、巨大的應(yīng)用需求、開放的市場(chǎng)環(huán)境有機(jī)結(jié)合，是中國(guó)人工智能發(fā)展的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。目前，中國(guó)在人工智能領(lǐng)域的國(guó)際科技論文發(fā)表量和發(fā)明專利授權(quán)量已居世界第二，語音、視覺識(shí)別技術(shù)已處于國(guó)際領(lǐng)先水平。人工智能創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)日益活躍，一批龍頭企業(yè)加速成長(zhǎng)，在國(guó)際上獲得廣泛關(guān)注和認(rèn)可。中國(guó)具備了領(lǐng)先人工智能領(lǐng)域的所有要素，包括政府資助、人口眾多、研究界活躍，以及一個(gè)期待技術(shù)變革的社會(huì)。人工智能的研究和應(yīng)用，將為中國(guó)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)和供給側(cè)改革創(chuàng)造“換道超車”的機(jī)遇期。
2.3 智能時(shí)代的沖擊和挑戰(zhàn)
人工智能是影響面巨大的顛覆性技術(shù)，可能帶來就業(yè)結(jié)構(gòu)的改變、新的階層分化、沖擊法律與社會(huì)倫理、侵犯?jìng)€(gè)人隱私、挑戰(zhàn)國(guó)際關(guān)系準(zhǔn)則和權(quán)力格局等問題，將對(duì)政府管理、經(jīng)濟(jì)安全、社會(huì)穩(wěn)定乃至全球治理產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。例如，如果人工智能的決策導(dǎo)致意外甚至犯罪，誰應(yīng)當(dāng)對(duì)其負(fù)責(zé)，人工智能創(chuàng)作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸誰所有，人工智能研發(fā)人員有哪些法律權(quán)利與義務(wù)，誰可以擁有個(gè)人數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)應(yīng)以何種方式共享而又能保護(hù)隱私，面對(duì)日趨嚴(yán)峻的網(wǎng)絡(luò)安全攻擊又該如何保護(hù)數(shù)據(jù)安全，一旦人工智能擁有超級(jí)能力，又該用哪些措施進(jìn)行管控，海量數(shù)據(jù)規(guī)模和算法復(fù)雜度的提升帶來的高耗能如何解決等問題。
因此，必須高度重視可能帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)，加強(qiáng)前瞻預(yù)防與約束引導(dǎo)，最大限度降低風(fēng)險(xiǎn)，確保人工智能安全、可靠、可控發(fā)展，有效保障國(guó)家安全和個(gè)人隱私。史蒂芬·霍金、伊隆·馬斯克及超過1 000名人工智能和機(jī)器人研究員曾共同簽署請(qǐng)?jiān)感?，要求禁止在?zhàn)爭(zhēng)中使用人工智能，并警告“自動(dòng)化武器”可能帶來可怕災(zāi)難[15]。人類需要通過類似核安全公約一樣強(qiáng)有力的國(guó)際公約，來確保人工智能系統(tǒng)的和平使用，以保障世界各國(guó)的安全。一些國(guó)家原本期待快速增長(zhǎng)的人口能夠推動(dòng)勞動(dòng)力密集型經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，如印度。但如果這樣的大國(guó)，讓大量人力工作崗位被機(jī)器取代，將加大國(guó)家間的發(fā)展鴻溝，甚至可能出現(xiàn)新的社會(huì)動(dòng)蕩。機(jī)器智能在信息多元、數(shù)據(jù)體量、決策效能等方面遠(yuǎn)優(yōu)于人類，這一優(yōu)勢(shì)可能會(huì)被掌握其技術(shù)的企業(yè)用以誘導(dǎo)甚至控制不同人群的行為習(xí)慣，人類如何保持行為與決策的自主地位，都是值得深刻思考的問題。
另一方面，雖然中國(guó)的人工智能研究和應(yīng)用熱度很高，還必須清醒地認(rèn)識(shí)到中國(guó)人工智能整體發(fā)展水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在差距，缺少重大原創(chuàng)成果，在基礎(chǔ)理論、核心算法以及關(guān)鍵設(shè)備、高端芯片、重大產(chǎn)品與系統(tǒng)、基礎(chǔ)材料、元器件、平臺(tái)軟件與接口等方面差距較大。有行業(yè)影響的人工智能開發(fā)平臺(tái)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)尚未形成，也沒有產(chǎn)生世界知名的人工智能重大產(chǎn)品，缺乏支持行業(yè)發(fā)展的試驗(yàn)平臺(tái)和數(shù)據(jù)集，適應(yīng)人工智能發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施、政策法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)體系亟待完善。
人工智能尖端人才同樣遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求。人工智能領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)，主要體現(xiàn)為人才之爭(zhēng)。只有投入更多的科研人員，不斷加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，才會(huì)獲得更多的智能技術(shù)。中國(guó)企業(yè)的人工智能轉(zhuǎn)型，不僅需要依靠研發(fā)費(fèi)用和研發(fā)人員規(guī)模上的持續(xù)投入，還應(yīng)該加大基礎(chǔ)學(xué)科的人才培養(yǎng)，尤其是在算法和計(jì)算性能領(lǐng)域。一些企業(yè)可以通過學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)的產(chǎn)品和技術(shù)，充分發(fā)揮國(guó)內(nèi)的研發(fā)成本優(yōu)勢(shì)和行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)把握優(yōu)勢(shì)等，來獲得在中國(guó)乃至國(guó)際市場(chǎng)份額的突破。
為應(yīng)對(duì)智能時(shí)代的上述沖擊和挑戰(zhàn)，《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》給出了較系統(tǒng)的研發(fā)部署：瞄準(zhǔn)應(yīng)用目標(biāo)明確、有望引領(lǐng)人工智能技術(shù)升級(jí)的基礎(chǔ)理論方向，加強(qiáng)大數(shù)據(jù)智能、跨媒體感知計(jì)算、人機(jī)混合智能、群體智能、自主協(xié)同與決策等基礎(chǔ)理論研究。布局前沿基礎(chǔ)理論研究，針對(duì)可能引發(fā)人工智能范式變革的方向，前瞻布局高級(jí)機(jī)器學(xué)習(xí)、類腦智能計(jì)算、量子智能計(jì)算等跨領(lǐng)域基礎(chǔ)理論研究。開展跨學(xué)科探索性研究，推動(dòng)人工智能與神經(jīng)科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、量子科學(xué)、心理學(xué)、數(shù)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)學(xué)等相關(guān)基礎(chǔ)學(xué)科的交叉融合，加強(qiáng)引領(lǐng)人工智能算法、模型發(fā)展的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論研究，重視人工智能法律倫理的基礎(chǔ)理論問題研究。
《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》還明確了中國(guó)發(fā)展人工智能的“三步走”戰(zhàn)略：到2020年人工智能總體技術(shù)和應(yīng)用與世界先進(jìn)水平同步;到2025年人工智能基礎(chǔ)理論實(shí)現(xiàn)重大突破，部分技術(shù)與應(yīng)用達(dá)到世界領(lǐng)先水平;到2030年人工智能理論、技術(shù)與應(yīng)用總體達(dá)到世界領(lǐng)先水平，成為世界主要人工智能創(chuàng)新中心。“三步走”戰(zhàn)略作為國(guó)家層面的頂層設(shè)計(jì)，為中國(guó)在人工智能領(lǐng)域達(dá)到世界領(lǐng)先水平樹立了明確的發(fā)展目標(biāo)。
人工智能和智能時(shí)代的到來，意味著顛覆性的技術(shù)革命和傳統(tǒng)性觀念的革新，智能時(shí)代的測(cè)繪與位置服務(wù)領(lǐng)域同樣需要重新審視自己，以應(yīng)對(duì)未來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。
3.1 作為行業(yè)，不會(huì)消失，但須轉(zhuǎn)型
時(shí)間和空間位置是人類生存和發(fā)展一切活動(dòng)的基礎(chǔ)，人類永遠(yuǎn)需要了解基于時(shí)空位置的生存和發(fā)展環(huán)境，永遠(yuǎn)需要獲取時(shí)空位置對(duì)地球、太空進(jìn)行層次觀測(cè)。因此，測(cè)繪與位置服務(wù)作為一個(gè)行業(yè)是不會(huì)在智能化浪潮的沖擊下消失的。
另外，了解自身生存和發(fā)展環(huán)境的現(xiàn)狀和變化，并與環(huán)境相適相生，是人類生存和發(fā)展的重要演化動(dòng)力。隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人類對(duì)時(shí)空位置信息的需求從事后走向?qū)崟r(shí)和瞬間，從靜態(tài)走向動(dòng)態(tài)和高速，從粗略走向精準(zhǔn)和完備，從陸地走向海洋和天空，從區(qū)域走向廣域和全球，從地球走向深空和宇宙。目前，正從實(shí)體空間走向虛擬網(wǎng)絡(luò)空間，從自然走向人類社會(huì)和人自身。為滿足這些廣泛而巨大的新需求所帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，測(cè)繪與位置服務(wù)行業(yè)必須推進(jìn)本身的轉(zhuǎn)型升級(jí)。否則，不進(jìn)則退，生存空間將會(huì)越來越小。
測(cè)繪與位置服務(wù)行業(yè)曾借助計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)型，借助互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，又實(shí)現(xiàn)了信息化的轉(zhuǎn)型。如今，借助衛(wèi)星定位和遙感等技術(shù)，測(cè)繪與位置服務(wù)在準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性、可靠性、泛在性、可持續(xù)性方面的能力不斷提高，再融合云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)，正在實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)測(cè)繪到泛在測(cè)繪的新一輪轉(zhuǎn)型[16]。智能化革命浪潮沖擊下的測(cè)繪與位置服務(wù)行業(yè)，又產(chǎn)生了向智能化轉(zhuǎn)型的新需求。由此，構(gòu)成了泛在化和智能化雙重轉(zhuǎn)型的復(fù)雜疊加。顯然，若測(cè)繪與位置服務(wù)行業(yè)的內(nèi)涵和外延不與時(shí)俱進(jìn)，必將制約這一雙重轉(zhuǎn)型的成功而造成行業(yè)的衰退。
本文認(rèn)為，對(duì)于測(cè)繪與位置服務(wù)行業(yè)轉(zhuǎn)型中其內(nèi)涵作用的認(rèn)識(shí)，就是要深刻體會(huì)作為產(chǎn)生和獲取時(shí)空位置大數(shù)據(jù)的行業(yè)，測(cè)繪與位置服務(wù)的優(yōu)勢(shì)如何發(fā)揮，而作為人工智能和智能革命中數(shù)據(jù)、算法、計(jì)算能力三大支柱的基礎(chǔ)支撐，時(shí)空位置大數(shù)據(jù)的頂梁柱作用又如何發(fā)揮。另外，從同類和跨界的不同類大數(shù)據(jù)中找出數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)，直接發(fā)現(xiàn)事物的結(jié)果并找出其原因是大數(shù)據(jù)智能的思維模式和處事哲學(xué)，是支撐智能決策的核心。而時(shí)空位置的關(guān)聯(lián)始終是獲取數(shù)據(jù)間關(guān)聯(lián)的最普適、最可信、最堅(jiān)強(qiáng)的關(guān)聯(lián)。因此，時(shí)空位置大數(shù)據(jù)的智能發(fā)掘和利用，其共享方式和規(guī)則將是測(cè)繪與位置服務(wù)行業(yè)轉(zhuǎn)型繞不開的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。另一方面，對(duì)測(cè)繪與位置服務(wù)行業(yè)外延在轉(zhuǎn)型中作用的認(rèn)識(shí)，就是測(cè)繪與位置服務(wù)行業(yè)及其信息和數(shù)據(jù)必須實(shí)現(xiàn)跨界融合，并遵循群智開放。跨界融合和群智開放既是組織行為學(xué)上21世紀(jì)的最偉大創(chuàng)新，也是人工智能當(dāng)前發(fā)展加速的最關(guān)鍵特征。
例如，對(duì)未來自動(dòng)駕駛或無人駕駛汽車而言，價(jià)格便宜的厘米級(jí)精度衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)、高精度低漂移慣導(dǎo)、前視后視和側(cè)視攝像機(jī)和激光雷達(dá)等是其標(biāo)配，它們既是汽車行駛時(shí)的場(chǎng)景感知設(shè)備，又都是高精度實(shí)時(shí)泛在測(cè)繪設(shè)備，能夠產(chǎn)生全天候、全道路實(shí)時(shí)場(chǎng)景及車流、人流實(shí)時(shí)狀態(tài)大數(shù)據(jù)。測(cè)繪與位置服務(wù)行業(yè)占有直接提供精準(zhǔn)時(shí)空基準(zhǔn)服務(wù)的先機(jī)，還有這些數(shù)據(jù)融合處理獲取三維高分辨率視頻數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期積累，如何構(gòu)建好實(shí)時(shí)、無縫、可靠、高精度的位置服務(wù)平臺(tái)滿足百萬、千萬級(jí)自動(dòng)或無人駕駛用戶的需求，如何跨界共享這些數(shù)據(jù)，如何通過眾包、眾籌的群智開放，利用這些數(shù)據(jù)支持眾創(chuàng)進(jìn)一步開發(fā)智能產(chǎn)品，滿足大眾和社會(huì)各界的需求就是測(cè)繪與位置服務(wù)行業(yè)現(xiàn)在就要規(guī)劃的行業(yè)轉(zhuǎn)型目標(biāo)和任務(wù)。
在測(cè)繪與位置服務(wù)向智能化轉(zhuǎn)型的過程中，規(guī)劃建設(shè)一批智能化新型基礎(chǔ)設(shè)施迫在眉睫。
1) 建立新型的一體化智能測(cè)繪與位置服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施。包括建立對(duì)地觀測(cè)智能感知的基礎(chǔ)設(shè)施(陸海空天環(huán)境感知網(wǎng))，形成低軌遙感衛(wèi)星或可附加導(dǎo)航增強(qiáng)與通信信號(hào)組成的太空平臺(tái)，區(qū)域性定點(diǎn)遙感高空平臺(tái)，區(qū)域性中空和低空移動(dòng)遙感平臺(tái)，作為地基增強(qiáng)時(shí)空位置基準(zhǔn)的衛(wèi)星連續(xù)運(yùn)行參考站和作為地基感知網(wǎng)平臺(tái)的物聯(lián)網(wǎng)，共同感知地球表層信息，即事件、目標(biāo)、信息的特征及其發(fā)生的時(shí)間和位置狀態(tài)及其變化。這些信息和數(shù)據(jù)是產(chǎn)生智能活動(dòng)的前提條件和必要條件，也是測(cè)繪實(shí)現(xiàn)從靜態(tài)感知獲取信息到動(dòng)態(tài)感知、從定時(shí)動(dòng)態(tài)感知到實(shí)時(shí)和永久性監(jiān)測(cè)的轉(zhuǎn)型所必須建立的基礎(chǔ)設(shè)施，如圖 1所示。
圖 1 對(duì)地觀測(cè)的智能感知基礎(chǔ)設(shè)施
2) 構(gòu)建測(cè)繪行業(yè)大腦。在構(gòu)建上述對(duì)地觀測(cè)智能感知基礎(chǔ)設(shè)施以獲取信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，智能時(shí)代的測(cè)繪與位置服務(wù)也必須將感知提升到高級(jí)認(rèn)知階段。一方面要通過信息、數(shù)據(jù)和人工智能滿足傳統(tǒng)測(cè)繪所需要的地物、地貌分類等認(rèn)知，并用圖示符號(hào)或編碼體系表征其數(shù)學(xué)和物理特征。另一方面要利用已有的衛(wèi)星定位地基增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)獲取實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)、連續(xù)的時(shí)空位置大數(shù)據(jù)與其他行業(yè)數(shù)據(jù)跨界融合，通過深度學(xué)習(xí)、群智開放等技術(shù)手段為各行各業(yè)和相關(guān)大眾提供高精度位置基準(zhǔn)服務(wù)、跨界時(shí)空信息監(jiān)控和管控智能化服務(wù)。因此，測(cè)繪大腦在功能上應(yīng)具備：
(1)記憶和思維能力。能簡(jiǎn)約或按需動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)感知到的外部事件的歷史和現(xiàn)狀，存儲(chǔ)前人思維產(chǎn)生的知識(shí)，同時(shí)能夠利用已有的知識(shí)對(duì)過去和現(xiàn)在的信息特征狀態(tài)進(jìn)行分析、計(jì)算、比較、判斷、聯(lián)想，形成新的知識(shí)，并利用動(dòng)態(tài)信息和新的認(rèn)知在指定的時(shí)間點(diǎn)做出改變事件、目標(biāo)位置、姿態(tài)或狀態(tài)的決策與控制。
(2)學(xué)習(xí)能力和自適應(yīng)能力。通過事件、目標(biāo)與環(huán)境的相互作用，不斷學(xué)習(xí)積累經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，使其自身能夠適應(yīng)環(huán)境變化，這些變化多與時(shí)間和位置相關(guān)。
(3)管控決策能力。對(duì)外界的感知所形成的刺激做出反應(yīng)，形成決策并傳達(dá)相應(yīng)管控的信息。
(4)智慧化能力。更強(qiáng)的感知能力、記憶和思維能力、學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力、決策管控能力，進(jìn)而擁有預(yù)測(cè)和預(yù)判的能力。
擁有了這些能力的智能化硬件環(huán)境可以構(gòu)成測(cè)繪大腦，物聯(lián)網(wǎng)可看作與大腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)及其控制連接的感覺神經(jīng)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)系統(tǒng)，通過終端節(jié)點(diǎn)具有感知和控制能力。一體化的陸?？仗炀W(wǎng)信息基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成了大腦的信息傳輸通路。大數(shù)據(jù)則是測(cè)繪大腦各神經(jīng)系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中傳輸和計(jì)算的信息源。過去50年隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速擴(kuò)張而數(shù)據(jù)量急速膨脹，未來的數(shù)據(jù)體量將為測(cè)繪大腦形成人工智能知識(shí)池提供充分的原材料。云計(jì)算則可看作測(cè)繪大腦的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，它通過服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)和基于大數(shù)據(jù)的人工智能算法對(duì)測(cè)繪大腦的其他組成部分提供計(jì)算能力。人工智能算法則作為測(cè)繪大腦產(chǎn)生智能的核心思維方法，不僅通過算法如深度學(xué)習(xí)和機(jī)器學(xué)習(xí)與大數(shù)據(jù)結(jié)合，也運(yùn)用到測(cè)繪大腦的神經(jīng)末梢、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和智能終端中，使得各個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)同時(shí)提升認(rèn)知能力。
測(cè)繪大腦的硬件環(huán)境是依托于互聯(lián)網(wǎng)、專有云和公有云的協(xié)同，并通過互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)端、對(duì)事物和目標(biāo)(人或物)的管控。隨著人類對(duì)腦結(jié)構(gòu)及其功能認(rèn)知的深化，測(cè)繪大腦的硬軟件環(huán)境也將隨之進(jìn)化。其結(jié)構(gòu)如圖 2所示。
圖 2 測(cè)繪大腦框架示意圖
3.2 作為學(xué)科，不會(huì)擴(kuò)張，但須跨界
測(cè)繪學(xué)科從來都是先導(dǎo)性、基礎(chǔ)性學(xué)科，而不是主導(dǎo)性、主干性學(xué)科。其先導(dǎo)性、基礎(chǔ)性使其不會(huì)消亡，其非主導(dǎo)性、非主干性使其也不會(huì)過度擴(kuò)張。但在信息時(shí)代，特別是互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)階段，跨界則生、守成則死，善處則生、孤高則死。抓住信息時(shí)代對(duì)時(shí)空位置服務(wù)的需求，實(shí)現(xiàn)學(xué)科間的交叉和知識(shí)內(nèi)涵的跨界融合，服務(wù)于行業(yè)跨界需求，是學(xué)科發(fā)展之道。應(yīng)鼓勵(lì)測(cè)繪學(xué)科在原有基礎(chǔ)上拓寬人工智能專業(yè)教育內(nèi)容，形成“測(cè)繪+人工智能”跨學(xué)科專業(yè)培養(yǎng)新模式。
人工智能是基于數(shù)據(jù)和算法解決不確定性的理性判斷工具，隨著其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，其與數(shù)學(xué)等自然科學(xué)、計(jì)算機(jī)等技術(shù)科學(xué)的交叉融合將越來越深，構(gòu)成許多跨界融合的工具性智能方法模塊。這些工具性模塊也使得測(cè)繪學(xué)科與其他自然科學(xué)及技術(shù)科學(xué)的跨界融合越來越容易。另一方面，解決人類生存問題的各類工程，除了需要科學(xué)技術(shù)支撐之外，還必須融合如藝術(shù)、哲學(xué)、心理學(xué)、人類學(xué)、社會(huì)學(xué)、政治學(xué)、組織管理學(xué)等學(xué)科的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和思維方式，才能建造一個(gè)符合生態(tài)需求、人文和社會(huì)需求的現(xiàn)代化、智能化工程。而這些人文社會(huì)學(xué)科或創(chuàng)意性強(qiáng)，或影響因素復(fù)雜多變，或相應(yīng)大數(shù)據(jù)不夠充分，使得不確定性更高，跨界融合工具性模塊等智能方法一時(shí)較難形成。因此，作為工程學(xué)科的測(cè)繪學(xué)科研究者，還必須具備人文社會(huì)科學(xué)的相應(yīng)知識(shí)基礎(chǔ)和思維方式，使思維更富想象力，更具發(fā)散性，更有創(chuàng)意感，更有法規(guī)意識(shí)，更有文化內(nèi)涵，更有生態(tài)觀念，才能滿足現(xiàn)代工程對(duì)人才能力和素質(zhì)的要求。
3.3 作為職業(yè)，藍(lán)領(lǐng)消失，創(chuàng)客、智士領(lǐng)軍
隨著智能傳感設(shè)備和測(cè)量設(shè)備的精確性、智能性、實(shí)時(shí)性和可靠性越來越高，以前要由人跋山涉水、手提肩扛甚至冒著生命危險(xiǎn)來完成的勘測(cè)工作，在智能時(shí)代將逐步由智能設(shè)備或機(jī)器人來完成。特別是地球空間信息智能感知網(wǎng)絡(luò)的形成和成熟，專職數(shù)據(jù)采集型的藍(lán)領(lǐng)從業(yè)人員，需求量將會(huì)逐步萎縮，甚至消失。
大數(shù)據(jù)的發(fā)掘、應(yīng)用和服務(wù)是需要?jiǎng)?chuàng)意的。創(chuàng)意是一切創(chuàng)新、創(chuàng)造、創(chuàng)業(yè)的靈感和先導(dǎo)。善于結(jié)合測(cè)繪行業(yè)和跨界服務(wù)發(fā)展需求，開展創(chuàng)意構(gòu)思，善于運(yùn)用已有的開放源代碼智能軟件、深度學(xué)習(xí)軟件構(gòu)建新的智能應(yīng)用，善于運(yùn)用眾籌開發(fā)多種應(yīng)用型智能軟件、智能裝備的創(chuàng)客將引領(lǐng)潮流;善于捕捉市場(chǎng)機(jī)遇，利用大數(shù)據(jù)資源開發(fā)互聯(lián)網(wǎng)新應(yīng)用的極客將成為新科技的弄潮兒;善于思考測(cè)繪未來發(fā)展智能模式，提出解決方案的智士將成為新的行業(yè)領(lǐng)軍人物。
4.1 智能時(shí)代測(cè)繪行業(yè)的優(yōu)勢(shì)
測(cè)繪行業(yè)掌握了時(shí)空位置數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)：法律地位上的空間位置基準(zhǔn)[17]，應(yīng)用意義上的時(shí)間同步基準(zhǔn)，對(duì)于經(jīng)濟(jì)民生、節(jié)能減排、國(guó)家安全、社會(huì)治理等領(lǐng)域是至關(guān)重要的基礎(chǔ)支撐。測(cè)繪行業(yè)有時(shí)空位置基準(zhǔn)的法律主導(dǎo)解釋權(quán)，時(shí)空位置數(shù)據(jù)精確性、特征性、復(fù)雜性標(biāo)準(zhǔn)的制定權(quán)，在一定領(lǐng)域里，對(duì)于中國(guó)在國(guó)際上獲得相關(guān)話語權(quán)舉足輕重。
測(cè)繪行業(yè)已建立了位置大數(shù)據(jù)產(chǎn)生、獲取、感知和服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施以及新的類似基礎(chǔ)設(shè)施的法律上的管轄權(quán)，可以為政府治理、公共服務(wù)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、技術(shù)研發(fā)等領(lǐng)域提供時(shí)空大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫，依托國(guó)家數(shù)據(jù)共享交換平臺(tái)、數(shù)據(jù)開放平臺(tái)等公共基礎(chǔ)設(shè)施，通過整合社會(huì)各類數(shù)據(jù)平臺(tái)和數(shù)據(jù)中心資源，可以形成覆蓋全國(guó)、布局合理、鏈接暢通的一體化服務(wù)能力，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)治理大數(shù)據(jù)應(yīng)用提供基礎(chǔ)設(shè)施支撐。此外，測(cè)繪行業(yè)通過服務(wù)也能夠掌握交通流、人流、物流等重要的時(shí)空信息流。隨著技術(shù)進(jìn)步，時(shí)空位置作為時(shí)空基準(zhǔn)必將進(jìn)入移動(dòng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，對(duì)資金流、信息流、能源流這些數(shù)據(jù)流也能提供管控和協(xié)同服務(wù)的能力，因而承載著最有價(jià)值的，涉及經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、文化、國(guó)家安全乃至政治和個(gè)人的地理信息和時(shí)空位置信息。總之，測(cè)繪行業(yè)有跨界合作的廣泛機(jī)遇，智能道路就會(huì)越走越寬;反之，利用行業(yè)優(yōu)勢(shì)，心懷管控之私，智能道路則會(huì)越走越窄，優(yōu)勢(shì)終將失去。
4.2 智能時(shí)代測(cè)繪行業(yè)的機(jī)遇舉例
智能時(shí)代測(cè)繪行業(yè)的機(jī)遇源于不斷增長(zhǎng)的時(shí)空位置服務(wù)需求，例如位置服務(wù)的范疇將不局限于地球表層信息，還將涵蓋到人體本身(如智能虛擬個(gè)人的建立和服務(wù)，時(shí)空環(huán)境對(duì)特殊人群影響，流行疾病的時(shí)空特征分布等)，建立與人體的動(dòng)態(tài)和姿態(tài)變化相適應(yīng)的人體時(shí)空參考框架，并實(shí)現(xiàn)傳感生命體征的參數(shù)與人體器官健康運(yùn)行宏觀和微觀狀態(tài)的精準(zhǔn)融合。在位置服務(wù)的范疇涵蓋到人體本身之后，對(duì)于醫(yī)療的認(rèn)知度和精準(zhǔn)度將提升到一個(gè)新的層次。位置服務(wù)將作為精準(zhǔn)醫(yī)療的動(dòng)態(tài)時(shí)空基礎(chǔ)，對(duì)于醫(yī)療方式、醫(yī)養(yǎng)模式和醫(yī)院智慧管理帶來深遠(yuǎn)影響。
此外，加快培育具有重大引領(lǐng)帶動(dòng)作用的人工智能產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)人工智能與各產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域深度融合，形成數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、人機(jī)協(xié)同、跨界融合、共創(chuàng)共享的智慧經(jīng)濟(jì)形態(tài)，也將是未來的重要趨勢(shì)之一。
智慧經(jīng)濟(jì)就是創(chuàng)意、創(chuàng)新、創(chuàng)造、創(chuàng)業(yè)經(jīng)濟(jì)，是創(chuàng)新性知識(shí)在產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)中占主導(dǎo)、創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)成為龍頭的知識(shí)經(jīng)濟(jì)形態(tài)，包含智慧城市、智能交通、智慧農(nóng)業(yè)、智慧醫(yī)療、智慧能源等[18]。如智能交通，就是要對(duì)與道路、車輛、人及環(huán)境相關(guān)的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行全面感知(實(shí)現(xiàn)人、車、路、環(huán)境全面互聯(lián))，對(duì)每一條道路進(jìn)行交通全時(shí)空感控，對(duì)每一輛汽車進(jìn)行交通運(yùn)行全過程管控(進(jìn)路控制、運(yùn)行控制、出路控制、安全控制)。其核心就是建立具有智能精準(zhǔn)控制的車聯(lián)網(wǎng)和智能網(wǎng)聯(lián)汽車。因此，智能精準(zhǔn)控制的車聯(lián)網(wǎng)就是一個(gè)提供精準(zhǔn)時(shí)空位置服務(wù)的CPS網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)程時(shí)空位置精準(zhǔn)協(xié)同控制是其必備需求。
互聯(lián)網(wǎng)和通信網(wǎng)絡(luò)的能源消耗和其降耗問題也是“互聯(lián)網(wǎng)+”必須面臨的另一巨大挑戰(zhàn)。據(jù)美國(guó)國(guó)家礦業(yè)協(xié)會(huì)資助的一項(xiàng)研究顯示[19]，全球移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)每年耗電達(dá)1.5萬億千瓦時(shí)，相當(dāng)于德國(guó)和日本用電的總和，達(dá)到全球發(fā)電總量的10%以上，比航空業(yè)耗能還要多出50%。
隨著各個(gè)行業(yè)互聯(lián)網(wǎng)化發(fā)展趨勢(shì)的日益明顯，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、維持和更新所占耗能將會(huì)越來越大。采用北斗系統(tǒng)作為授時(shí)源進(jìn)行時(shí)間同步，不僅可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步精度從目前的城域范圍毫秒級(jí)和廣域范圍微秒級(jí)到全球范圍納秒級(jí)的飛躍，而且可以簡(jiǎn)化時(shí)間同步(授時(shí)源-時(shí)間傳送-時(shí)間分配)的流程。如果能做到互聯(lián)網(wǎng)中的每一關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)(如基站、網(wǎng)關(guān)、路由、服務(wù)器等)設(shè)備都加載北斗時(shí)間位置測(cè)量模塊，實(shí)現(xiàn)高精度的時(shí)鐘同步和位置感知，時(shí)鐘同步的設(shè)備將能夠在沒有通信的情況下進(jìn)行協(xié)作，極大地提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸效率，減輕網(wǎng)絡(luò)帶寬負(fù)荷，減少網(wǎng)絡(luò)延遲以及數(shù)據(jù)包丟失，降低設(shè)備尤其是無線設(shè)備的功耗。
新的智慧經(jīng)濟(jì)業(yè)態(tài)也會(huì)給測(cè)繪行業(yè)帶來新的機(jī)遇。比如共享經(jīng)濟(jì)、非場(chǎng)所經(jīng)濟(jì)等，基于泛在位置服務(wù)、CPS以及移動(dòng)智能移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)人-機(jī)-腦融合和遠(yuǎn)程感控，可實(shí)現(xiàn)非現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)，使人們從固定勞動(dòng)時(shí)間和固定場(chǎng)所中解放出來，釋放智慧勞動(dòng)的效能，這也是人類智慧生活的開始。智慧生活拓展了人們非現(xiàn)場(chǎng)的活動(dòng)時(shí)空，將出現(xiàn)非現(xiàn)場(chǎng)的工作、交流和交易。這些都極大地依賴于時(shí)間和空間位置信息的智能化獲取。
4.3 測(cè)繪行業(yè)把握機(jī)遇的鑰匙
邏輯思維，奠定了古希臘和歐洲高度發(fā)達(dá)的思辨文化。牛頓機(jī)械論思維，引發(fā)了人類的第一次科技革命。相對(duì)論思維和不確定性思維，驅(qū)使人類進(jìn)入了信息時(shí)代?；ヂ?lián)網(wǎng)時(shí)代則誕生了以大數(shù)椐、零距離、趨透明、慧分享、便操作、惠眾生為主要特征的互聯(lián)網(wǎng)思維[20]。隨著4G/5G通信的發(fā)展，手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備的迅速普及，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代又有了以去中心化和伙伴經(jīng)濟(jì)為特征的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)思維。本文認(rèn)為，到了人工智能時(shí)代，以下3個(gè)思維方式將成為測(cè)繪行業(yè)開啟智能時(shí)代大門的鑰匙。
1) 系統(tǒng)性思維是智能時(shí)代最為重要的思維方式。在物理層面，融合的高效智能算法、節(jié)能設(shè)計(jì)、軟硬件芯片化集成將是必然的趨勢(shì)。融傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)化、中央處理器、控制器于一體的系統(tǒng)級(jí)封裝(system in package，SIP)是微型化從感知到認(rèn)知，再到反饋控制集成智能終端的普遍形式。人工智能的本質(zhì)也是服務(wù)，硬件只是服務(wù)的載體，最好的人工智能服務(wù)會(huì)成為云端的服務(wù)、“隱形”的服務(wù)，而硬件將高度集成化、微縮化。如隨著自然語音處理技術(shù)的成熟，會(huì)話式用戶界面極可能成為下一代智能服務(wù)的入口，這是一個(gè)足以顛覆搜索引擎和移動(dòng)應(yīng)用程序的應(yīng)用場(chǎng)景[21]。另外，跨界融合、群智開放、共享經(jīng)濟(jì)等都需要思維方式的整體性和系統(tǒng)性。
2) 時(shí)空觀思維在智能時(shí)代將貫穿宏觀和微觀兩個(gè)層面。智能發(fā)展的目的是讓其為人類發(fā)展種種難題提供多維的，即古今中外不同區(qū)域、不同文化、不同思想與智慧的解決思路。因此，需要從歷史時(shí)間維度、地理空間維度、文化哲學(xué)維度采集和建立數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)等各類大數(shù)據(jù)，通過人工智能方法為難題的解決提供智慧。這就是智能時(shí)代需要的時(shí)空觀思維。要對(duì)數(shù)百年的老行業(yè)，特別是數(shù)十年的新行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)建庫;要對(duì)跨世界各洲、各國(guó)相關(guān)行業(yè)、企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)、專家進(jìn)行建庫，為建立測(cè)繪大腦提供知識(shí)養(yǎng)料。泛在測(cè)繪在時(shí)空域上也有宏觀和微觀兩個(gè)發(fā)展方向，測(cè)繪界對(duì)精準(zhǔn)位置的應(yīng)用與服務(wù)已有精到的認(rèn)識(shí)，當(dāng)今要把時(shí)間特別是精準(zhǔn)時(shí)間應(yīng)用與服務(wù)作為泛在測(cè)繪的主要任務(wù)。就時(shí)空觀而言，在宏觀上，所謂不謀萬世者，不足以謀一時(shí)，不謀全局者，不足以謀一域;在微觀上，所謂不積跬步無以至千里，不爭(zhēng)分秒，難以成大事。
3) 創(chuàng)意性思維。智慧經(jīng)濟(jì)就是創(chuàng)意、創(chuàng)新、創(chuàng)造、創(chuàng)業(yè)經(jīng)濟(jì)，是創(chuàng)新性知識(shí)在產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)中占主導(dǎo)、創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)成為龍頭的知識(shí)經(jīng)濟(jì)形態(tài)。人工智能驅(qū)動(dòng)創(chuàng)意革命時(shí)代的到來，數(shù)據(jù)和知識(shí)將成為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的第一要素，人機(jī)協(xié)同成為主流生產(chǎn)和服務(wù)方式，跨界融合成為重要經(jīng)濟(jì)模式，共創(chuàng)共享成為經(jīng)濟(jì)生態(tài)基本特征，個(gè)性化需求與定制成為消費(fèi)新潮流。因此，在泛在測(cè)繪的應(yīng)用層面，還需要有創(chuàng)意思維。做到“跟著興趣走”，即把興趣、探索、創(chuàng)意作為智能與智慧產(chǎn)生的源動(dòng)力;“跟著感覺走”，即感知作為智能的數(shù)據(jù)基礎(chǔ);“跟著認(rèn)知走”，即把認(rèn)知的不斷完善作為智能與智慧化的核心。正如GPS的首任總設(shè)計(jì)師帕金森教授所指出的：全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)同時(shí)提供時(shí)空位置解決方案，它的應(yīng)用只受人們想象力的限制。
智能時(shí)代的來臨所帶來的巨大挑戰(zhàn)與機(jī)遇是空前的，將引起未來至少五十年的產(chǎn)業(yè)變革、社會(huì)變革、權(quán)力格局變革、資源分配變革及思維模式變革。每個(gè)國(guó)家、區(qū)域、行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者和個(gè)人都必須認(rèn)真思考，積極應(yīng)對(duì)，既做一個(gè)推動(dòng)發(fā)展的積極參與者，也做一個(gè)消解負(fù)面影響的清醒批判者。
在智能變革時(shí)代，行業(yè)的轉(zhuǎn)型、資源的重組、權(quán)力格局的變化、智能主導(dǎo)權(quán)對(duì)人的行為、思維的變化與自主決策的影響，是對(duì)行業(yè)和個(gè)人最大的挑戰(zhàn)。
測(cè)繪與位置服務(wù)行業(yè)應(yīng)牢牢把握時(shí)空位置服務(wù)在基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)資源和法律標(biāo)準(zhǔn)的掌控優(yōu)勢(shì)，轉(zhuǎn)變思維方式，樹立系統(tǒng)性思維、時(shí)空觀思維和創(chuàng)意性思維，通過跨界融合，服務(wù)社會(huì)，服務(wù)國(guó)家安全，爭(zhēng)取智能化的主導(dǎo)權(quán)，實(shí)現(xiàn)測(cè)繪與位置服務(wù)向綠色、智能、泛在發(fā)展的整體轉(zhuǎn)型。
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