AI的功能是函数
1.引言
AI似乎已经无处不再，AI似乎无所不能。人工智能技术能够实现形形色色、多种多样的应用。它们有的像人、有的像狗，有的可以送快递、做苦力，有的滔滔不绝、对答如流，还有琴棋诗画，超凡脱俗。那么在粉丝心目中神秘玄幻的AI是怎么成为研究者心目中严谨现实的科学呢？接下来我们揭开人工智能的数学本质，介绍人工智能知识体系的数学核心，也就是智能函数。
2.为什么需要智能函数
AI无论拥有多么神奇的功能，都依赖于计算机来实现。计算机是人工智能的硬件基础，有什么样的计算机，才能实现什么样的人工智能。从第一台计算机发明，到当前最先进的计算机，算力得到了大大的提升，但是计算机的核心功能仍然是计算。因此，因此无论是下棋还是耍酷，都需要研究者将这些功能设计成精巧的计算问题予以实现。因此，将AI的功能表示成智能函数——一种特殊的函数，而函数是可计算的，借助能函数，我们就可以利用计算机实现AI的功能。
3.智能函数的数学形式
智能函数是一种带有参数的函数，并且也是由初等函数构成的。中学学习了形形色色的函数，如幂函数、指数函数、对数函数、三角函数和反三角函数等等。考一考：这两个函数大家熟悉吗？
第一个是线性函数，线性函数是一种最简单、最方便的函数。当参数w和b改变时，就会得到不同的直线。第二个是sigmoid函数，公式看起来有些复杂。它是由几种初等函数组合而成的复合函数。我们将线性函数与sigmoid函数组合起来，就得到了一种常用的智能函数：
将函数中w和b看做可以调整的参数，用θ表示，我们就得到了带参数的函数。将y改用p表示，就是标准的智能函数。
4. 智能函数的AI功能
智能函数的数学定义并不复杂，和我们中学学习的函数是一样的。那么怎么用智能函数来表示AI的功能呢？AI传统的功能是模式识别，也就是用计算机识别出图像中的物体。对于模式识别问题，首先，将光信号转换为数字矩阵，数字矩阵作为输入传入智能函数。智能函数输出为P。我们约定，当p=0时，说明图像是猫；当p=1时，图像是狗。下棋是聪明人的游戏。当前的AI在下棋领域已经超过了最聪明的人类。对于下棋问题，先将当前的棋局转换为数字矩阵，并作为智能函数的输入。智能函数的输出对应于落子策略。再复杂的智能功能都可以表示成智能函数的输入与输出。比如无人机表演、打游戏、自动驾驶等。自动驾驶中每个时刻所感知的信息xt输入给智能函数，而智能函数生成相应的操作输出pt。因此，智能汽车的功能就体现为一个序列的输入，以及序列操作输出。
5. 常见的智能函数：人工神经元
下面我们介绍最有代表性的智能函数：人工神经元模型和神经网络。人类智能的基础是大脑。大脑是由亿万个神经细胞构成的。为了建立类似大脑的函数，我们先看看一个神经元的数学模型。神经元细胞由两部分构成。一部分是细胞体周边类似树枝的突起，叫做树突。树突是神经元的输入。另一部分是长度很长的一个轴状突起，叫做轴突。轴突是神经元的输出。当一个神经元细胞的所有树突接受到的输入高于一个阈值时，神经元产生一个神经冲动信号，并通过轴突输出给其它神经元。这就是神经元的功能。 神经元的功能可以表示成智能函数形式，也被称为人工神经元模型。神经元的树突，用x作为人工神经元的n个输入。这些输入与权值参数w1，w2到wn乘积之后得到一个累加和。累加和高于一个阈值时激活函数f输出大于1的高电平，当数值小于0时，激活函数f输出小于1的低电平。这就是神经元的智能函数。我们可以看到，神经元模型是一个带有参数的智能函数，其参数包括权值参数w1，w2到wn,b等。这些参数取不同的值，神经元就具有不同的功能。 当我们用一个神经元模型实现样本分类时，只要找到合适的参数θ就可以了。当初始参数不符合要求时，可以根据错分的样本产生一个调整信号，从而更新参数。一般来说，一次调整很难达到要求，那就持续调整更新参数。找到合适参数后，我们就得到了能够解决智能问题的智能函数。
6. 常见的智能函数：人工神经网络
然而，一个神经元的能力是有限的，有些功能无法实现。例如，这里的分类任务需要对角线是一类。一个神经元无法解决对角同类问题，那么我们就多用几个神经元。第一个神经元在左下形成一个分类边界，第二个神经元在右上形成一个分类边界，第三个神经元将前两个神经元的输出相减，就得到两条平行线分类边界。
这是由2个输入和6个神经元结点构成的神经网络。神经网络形式的智能函数可以形成更复杂的分类功能。
同一个神经元的调参学习过程一样，大型神经网络的学习过程也是利用训练数据，动态调整参数，最终求解出模型的参数。大型神经网络由亿万个神经元构成，这样的智能函数能够实现各种各样的AI功能。 AI的功能就是函数，你同意吗？
互动问答
关于人工智能功能的描述错误的是 （ ）。
A.功能的英文是“function”；
B.函数的英文是“function”
C.将AI的功能表示成函数会方便于用计算机来实现AI；
D.以上均错误。
关于智能函数的描述错误的是（ ）
A.智能函数带参数的函数；
B.智能函数能够表示AI的功能；
C.人工神经元模型和人工神经网络都是智能函数；
D.以上均错误。