【展望2017】17位微軟科學(xué)家帶你預測2017

這是微軟研究院每年年末慣例的企劃，邀請其主要研究員針對各自的研究領(lǐng)域提出對下一年的預測，而今年受到邀請的17位研究員都是女性。

12月4日上午，“編程一小時(shí)”科普活動(dòng)啟動(dòng)儀式在微軟大廈舉行，180名小學(xué)生在微軟工程師和現場(chǎng)志愿者的帶領(lǐng)下，學(xué)習并體驗了《我的世界》造物主版編程教程。這是本周微軟在全球展開(kāi)的計算機科學(xué)教育周活動(dòng)之一。

在這個(gè)“加速時(shí)代”，技術(shù)進(jìn)步和商業(yè)全球化正在改變整個(gè)行業(yè)以及社會(huì )本身，每個(gè)人都要懂一些計算機知識，尤其是我們的下一代，這一點(diǎn)比以往任何時(shí)候都更加重要。

尤其是女性和女孩，更需要了解計算機知識——盡管女性占世界總人口的約50%，但是據報告顯示，在34個(gè)亞太經(jīng)合組織成員國，只有不到20%的計算機科學(xué)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生是女性。

這會(huì )產(chǎn)生深遠的社會(huì )和經(jīng)濟后果。原因如下：

●美國勞工統計局預測，到2020年，將有140萬(wàn)個(gè)計算類(lèi)工作崗位，但是只有40萬(wàn)計算機科學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生有能力申請這些工作。

●據美國大學(xué)與雇主協(xié)會(huì )報告顯示，計算機科學(xué)是薪酬很高的一個(gè)專(zhuān)業(yè)，計算機編程崗位的增長(cháng)速度是全國崗位平均增長(cháng)速度的兩倍。

●據這份美國科技領(lǐng)域女性中心發(fā)布的信息圖顯示，盡管57%的大學(xué)學(xué)士學(xué)位是由女生獲得的，但是在主要科研類(lèi)院校中，只有12%的計算機科學(xué)學(xué)位由女生獲取。

計算領(lǐng)域為什么缺乏女性？人們經(jīng)常提到的一個(gè)原因就是：缺乏能夠激勵女孩在科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數學(xué)（Mathematics）領(lǐng)域（簡(jiǎn)稱(chēng)STEM）追尋夢(mèng)想的職業(yè)榜樣。為此，我們特別邀請來(lái)自微軟全球研究院的17位女性對2017年各自研究領(lǐng)域的前景進(jìn)行預測，試圖打消對科技行業(yè)女性的這一偏見(jiàn)。正值年末預測季，我們也請她們分享了她們對從現在起未來(lái)10年的展望。

我們希望您能從她們的廣博知識中受益，愿意花一點(diǎn)時(shí)間在您的社交網(wǎng)絡(luò )上分享這篇文章。如果一次簡(jiǎn)單的分享就能激勵多一位女生或男生追求STEM職業(yè)夢(mèng)想，那么你就對本周活動(dòng)的主題精神做出了貢獻。

●2017年，數據分析與可視化領(lǐng)域將有哪些重大進(jìn)展？

2017年，數據分析與可視化領(lǐng)域的重大技術(shù)突破將出現在智能數據發(fā)現 (Smart Data Discovery)方向，其核心就是自動(dòng)、快速地從數據中挖掘出用戶(hù)感興趣的、最有價(jià)值的信息，并利用交互式、可視化的呈現方式提供給用戶(hù)，從而幫助用戶(hù)實(shí)現有效、專(zhuān)業(yè)的數據分析。

●2027年，數據分析與可視化領(lǐng)域的重大進(jìn)展或熱門(mén)話(huà)題將是什么？

2027年，數據分析與可視化領(lǐng)域的進(jìn)展將使不同語(yǔ)義層面的跨數據源和跨領(lǐng)域的分析成為可能。廣大用戶(hù)將能夠利用自然語(yǔ)言等更方便的交互機制，快速有效地從數據中獲得與業(yè)務(wù)和生活各方面相關(guān)的廣泛而深入的信息。

●2017年，計算機視覺(jué)領(lǐng)域將有哪些重大進(jìn)展？

2017年的重大進(jìn)展就是：基于深度學(xué)習的計算機視覺(jué)技術(shù)將在2017年繼續高速發(fā)展。這將在接近人類(lèi)能力的高精度對象識別、輕量級便攜式視覺(jué)系統以及視覺(jué)平臺的廣泛應用中充分體現。

●2027年，計算機視覺(jué)領(lǐng)域的重大進(jìn)展或熱門(mén)話(huà)題將是什么？

到2027年，視覺(jué)“眼”將無(wú)處不在。我們將擁有高度發(fā)達的成像設備、強大的計算資源以及整合深度和廣度學(xué)習的視覺(jué)技術(shù)。這些技術(shù)的進(jìn)步使得無(wú)處不在的視覺(jué)“眼”能夠“看到”并在日常生活和各種職業(yè)中為人們賦予更大能力——從制造和醫療一直到金融和安全。

●2017年語(yǔ)音和自然語(yǔ)言處理領(lǐng)域將有哪些重大進(jìn)展？

2017年，我們的語(yǔ)音和語(yǔ)言處理技術(shù)應用將會(huì )涉及越來(lái)越多的語(yǔ)種。這并不僅僅意味著(zhù)我們將在我們的產(chǎn)品上添加更多語(yǔ)言。我們確實(shí)會(huì )這樣做，但是我們還將開(kāi)發(fā)能夠理解、處理并生成語(yǔ)言的系統，可供有英語(yǔ)-西班牙語(yǔ)、法語(yǔ)-阿拉伯語(yǔ)或印度語(yǔ)-英語(yǔ)需求的用戶(hù)使用，使她可以從一種語(yǔ)言輕松切換到另一種語(yǔ)言——即使在同一場(chǎng)對話(huà)、聊天，甚至是在同一個(gè)句子中也能輕松切換。

●2027年，語(yǔ)音和自然語(yǔ)言處理領(lǐng)域的重大進(jìn)展或者熱門(mén)話(huà)題將會(huì )是什么？

語(yǔ)言模型將在認知模型中確立牢固的地位，讓人工智能（AI）系統能夠相對輕松地進(jìn)行推理，并與人類(lèi)溝通，靈活轉換并適應不同的社交場(chǎng)合、談判、辯論和說(shuō)服，就像人類(lèi)一直以來(lái)一樣。計算社會(huì )語(yǔ)言學(xué)和語(yǔ)用模型將在創(chuàng )造擁有社會(huì )文化意識的人工智能中發(fā)揮重大作用。

●2017年，機器學(xué)習算法領(lǐng)域將有哪些重大進(jìn)展？

深度學(xué)習正在許多方面改變我們的技術(shù)，然而，當今的深度學(xué)習算法很大程度上仍然是啟發(fā)式的——基于該領(lǐng)域領(lǐng)導人物的經(jīng)驗和直覺(jué)。2017年，我們將開(kāi)發(fā)一種更有原則性的方式來(lái)理解深度學(xué)習，以及由此得出更加強大的算法。這些洞見(jiàn)將來(lái)自諸多領(lǐng)域，包括統計物理學(xué)和計算機科學(xué)的交叉學(xué)科。

●2027年機器學(xué)習算法領(lǐng)域的重大進(jìn)展或熱門(mén)話(huà)題將會(huì )是什么？

人工智能和機器學(xué)習算法大大改善了我們的生活。然而，目前的算法常常再現了我們數據中的區分性和不公平，并且受到輸入誤導數據的操縱。未來(lái)十年算法方面的一個(gè)重大進(jìn)步將是開(kāi)發(fā)出更加公平、可追責、且更不容易被操縱的穩健算法。

●2017年，搜索和信息檢索領(lǐng)域將有哪些重大進(jìn)步？

搜索和信息檢索中的深度學(xué)習將盛行。過(guò)去幾年，我們看到語(yǔ)音識別、圖像理解和自然語(yǔ)言處理等領(lǐng)域取得突破，這是全新深度學(xué)習架構與更多數據和更強大計算能力結合的結果。明年，深度學(xué)習模型將繼續提高網(wǎng)絡(luò )搜索結果的質(zhì)量，實(shí)現文檔理解和查詢(xún)契合度方面更全面的改進(jìn)。

●2027年，搜索和信息檢索領(lǐng)域的重大進(jìn)步或熱門(mén)話(huà)題將是什么？

搜索框將消失。它將被更加無(wú)處不在、嵌入式、對上下文敏感的搜索功能所取代。我們通過(guò)語(yǔ)音查詢(xún)而看到這一轉變的開(kāi)始——尤其是移動(dòng)和智能家庭場(chǎng)景。這一趨勢將會(huì )加速發(fā)展，并且能夠發(fā)起包含聲音、圖片或視頻的查詢(xún)，無(wú)需提出明確的查詢(xún)就能利用上下文來(lái)主動(dòng)檢索與當前位置、內容、實(shí)體或活動(dòng)相關(guān)的信息。

●2017年，生物計算領(lǐng)域將有哪些重大進(jìn)展？

盡管人們廣泛使用計算和工程類(lèi)比來(lái)“解釋”生物學(xué)，但是細胞所執行的計算并不需要、實(shí)際上也并沒(méi)有與芯片計算扯上關(guān)系。短期內的重大進(jìn)展將是一個(gè)理解生物信息處理的理論基礎，它將作為我們尋求設計、修改或重新編程細胞行為的基礎。

●2027年，生物計算領(lǐng)域的重大進(jìn)展或熱門(mén)話(huà)題將是什么？

如果我們可以想象編程生物學(xué)終將實(shí)現，那么在未來(lái)10年，我們將在農業(yè)、醫療、能源、材料和計算等領(lǐng)域開(kāi)拓全新的行業(yè)和應用。盡管過(guò)去50年已經(jīng)因為芯片編程能力而徹底改變，我們將進(jìn)入下一個(gè)編程革命：生命軟件時(shí)代。

●2017年，虛擬現實(shí)領(lǐng)域將有哪些重大進(jìn)展？

2017年，我們將看到擁有更好的人體追蹤技術(shù)的虛擬現實(shí)設備出現。其積極的結果就是能夠從第一人稱(chēng)的視角體驗到虛擬化身。

●2027年，虛擬現實(shí)領(lǐng)域的重大進(jìn)展或熱門(mén)話(huà)題將是什么？

到2027年，虛擬現實(shí)系統將無(wú)處不在，并且能夠提供豐富的多種感官的體驗，從而產(chǎn)生融合或改變“感知現實(shí)”的幻覺(jué)。利用這一技術(shù)，人類(lèi)將重新訓練、調整并改進(jìn)其感知系統。與目前只能刺激視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)感官的虛擬現實(shí)系統相比，未來(lái)虛擬現實(shí)的體驗將擴展到其它感官——其中包括通過(guò)觸覺(jué)設備而獲得的觸覺(jué)。

●2017年，社會(huì )科學(xué)領(lǐng)域將有哪些重大進(jìn)展和拐點(diǎn)？

社會(huì )科學(xué)家和計算機科學(xué)家將一起開(kāi)發(fā)一套可繪制并能夠衡量文化、經(jīng)濟和政治“過(guò)濾泡沫”的新方法——關(guān)于來(lái)自朋友的新聞和消息——并分析它們如何影響人們的日常“線(xiàn)下”生活。

●2027年，社會(huì )科學(xué)領(lǐng)域的重大進(jìn)展、拐點(diǎn)或熱門(mén)話(huà)題將是什么？

到2027年，美國近30%的成年人都將從事某些形式的兼職工作——提供人工智能驅動(dòng)的商品和服務(wù)，例如納稅咨詢(xún)或醫療支持。消費者可能知道、也可能不知道為其提供服務(wù)的何時(shí)是人機回圈（Human-in-the-loop）中的人類(lèi)。社會(huì )科學(xué)將在技術(shù)開(kāi)發(fā)和公眾政策制定方面發(fā)揮重要作用，創(chuàng )造新的“便攜式福利”社交安全網(wǎng)，從而滿(mǎn)足21世紀人工智能驅動(dòng)的勞動(dòng)力的需求。

●2017年，人工智能和機器學(xué)習領(lǐng)域將有哪些重大進(jìn)展？

2017年，計算機游戲將在人工智能開(kāi)發(fā)中唱主角?；谟螒虻膶?shí)驗平臺——例如我和我的團隊開(kāi)發(fā)的、可在游戲《我的世界》中進(jìn)行人工智能實(shí)驗的Project Malmo——將能夠迅速測試新理念。我對人工智能的協(xié)作潛力尤為激動(dòng)。我們目前才剛剛開(kāi)始了解人工智能如何向人類(lèi)學(xué)習并與我們協(xié)作，以幫助我們實(shí)現目標。

●2017年，人工智能和機器學(xué)習領(lǐng)域將的重大進(jìn)展或熱門(mén)話(huà)題將是什么？

人工智能正在快速發(fā)展。它有極大的潛力，能夠讓人們變得更加強大，并幫助我們解決重大的全球性挑戰。對我來(lái)說(shuō)，最重要的話(huà)題就是如何確保這些進(jìn)展和重大潛力在2027年之前轉化為人工智能技術(shù)，從而最大程度造福社會(huì )。

●2017年，經(jīng)濟和（或）博弈論中將有哪些重大進(jìn)展？

隨著(zhù)人們在大數據時(shí)代面臨日益復雜的決策，想要做出最佳選擇將變得更加困難。面對這種復雜性，經(jīng)濟學(xué)家將開(kāi)發(fā)關(guān)于潛在次優(yōu)行為（sub-optimal behavior）的新理論；計算機科學(xué)家將開(kāi)發(fā)出自動(dòng)化機器學(xué)習工具，幫助人們在這些場(chǎng)景下做出正確決策。

●2027年，經(jīng)濟學(xué)和（或）博弈論領(lǐng)域的重大進(jìn)展或熱點(diǎn)話(huà)題將是什么？

到2027年，自動(dòng)化將催生新的經(jīng)濟——大部分人的社會(huì )貢獻來(lái)自于他們日常生活中所生成的數據，而不是他們所做的工作。經(jīng)濟學(xué)家將探討能夠針對這些貢獻而對人們進(jìn)行公平補償的各種方案。最有可能的方式就是通過(guò)稅收或社保項目等機制來(lái)進(jìn)行更深入的財富再分配。

●2017年，數學(xué)和密碼學(xué)領(lǐng)域將有哪些重大進(jìn)展？

支持加密數據計算的新的數學(xué)解決方案將被開(kāi)發(fā)、部署以保護患者和醫院的醫療數據和基因組數據隱私。而新的同態(tài)加密方案（homomorphic encryption schemes）將在保護數據的同時(shí)支持云端的計算，以便做出有用的風(fēng)險預測并提供分析和提醒。同態(tài)加密將很快被部署于金融領(lǐng)域，以保護敏感的銀行數據。

●2027年，數學(xué)和密碼學(xué)領(lǐng)域的重大進(jìn)展或熱門(mén)話(huà)題將是什么？

數學(xué)領(lǐng)域的重大進(jìn)步將繼續作為下一代密碼系統的基礎。到2027年，我們將擁有至少可以打破低強度傳統加密系統的量子計算機。針對長(cháng)期數據保護，根據最新提出的數學(xué)難題，第一波后量子加密系統（post-quantum cryptosystems）正在研發(fā)。而隨著(zhù)數學(xué)技能和算法的進(jìn)步，未來(lái)10年，我們將看到第二波后量子加密解決方案對當前問(wèn)題所提出的新建議和斧正。

●2017年，編程語(yǔ)言和軟件工程領(lǐng)域將有哪些重大進(jìn)展？

在編程語(yǔ)言研究領(lǐng)域即將出現的最具革命性的轉變就是概率編程（probabilistic programming），開(kāi)發(fā)者將制作可預測現實(shí)世界并明確推理數據和計算中不確定性的模型。編程語(yǔ)言研究社區正在持續為這樣的全新軟件世界奠定基礎，預計在2017年底將會(huì )涌現出全新的、激動(dòng)人心的應用。

●2027年，編程語(yǔ)言和軟件工程領(lǐng)域的重大進(jìn)步或熱門(mén)話(huà)題將是什么？

到2027年，絕大多數軟件工程師都可以便捷地使用編程系統，該系統可通過(guò)統計的方法來(lái)預測并制作模型。這種翻天覆地的變化將提供可無(wú)縫集成傳感器、機器學(xué)習和近似算法的應用，以便通過(guò)全新、有意義且正確的方式與人類(lèi)進(jìn)行交互。

●2017年，人本計算（human-centered computing）與無(wú)障礙領(lǐng)域將有哪些重大進(jìn)展？

視覺(jué)障礙人士將成為個(gè)人代理技術(shù)的大規模用戶(hù)和受益者，而這也將幫助技術(shù)人員把此前被外界廣為宣傳的概念落地成為革命性的技術(shù)。

●2027年，以人為本計算和無(wú)障礙領(lǐng)域的重大進(jìn)展和熱門(mén)話(huà)題將是什么？

所有兒童，包括殘障兒童，都將擁有合適的工具來(lái)學(xué)習編程。20年之后，這些殘障兒童將帶來(lái)他們對世界的獨特體驗，從而改變技術(shù)格局。

●2017年，安全與隱私領(lǐng)域將有哪些重大進(jìn)步？

可信硬件將會(huì )激發(fā)新一類(lèi)的應用和工具，并把其強大的安全性作為獨特的特性來(lái)吸引用戶(hù)和程序員。

●2027年，安全與隱私領(lǐng)域的重大進(jìn)展或熱門(mén)話(huà)題將是什么？

硬件和密碼學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)展將把數據隱私提升到一個(gè)新的高度：醫療和管理分析、機器學(xué)習算法以及我們的日常在線(xiàn)活動(dòng)中都將只使用加密形式的個(gè)人信息。

●2017年，移動(dòng)計算領(lǐng)域將有哪些重大進(jìn)展？

2017年，系統將可以更多地進(jìn)行自我重建，從而即使在沒(méi)有圖形用戶(hù)界面的情況下也能支持交互。越來(lái)越少的用戶(hù)在自己的設備上安裝應用，更多應用將轉為通過(guò)聊天機器人和個(gè)人數字助理提供的隱藏在屏幕背后的服務(wù)。

●2027年，移動(dòng)計算領(lǐng)域的重大進(jìn)展或熱門(mén)話(huà)題將是什么？

到2027年，移動(dòng)計算將與數字世界建立更加廣泛的聯(lián)系，連接我們周?chē)乃?ldquo;物”。而我們與之互動(dòng)的智能和個(gè)人系統，將可以真正理解我們、值得信任并且因為足夠了解我們而能夠預測和服務(wù)我們的需求。

●2017年，生態(tài)、環(huán)境與設計領(lǐng)域將有哪些重大進(jìn)展？

2017年，我們將看到圍繞農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的早期努力，其中包括無(wú)處不在的傳感、計算機視覺(jué)功能和云存儲的融合，以期最大程度利用機器學(xué)習和分析。這些服務(wù)，再加上設計，將讓農業(yè)經(jīng)營(yíng)者能夠從微觀(guān)到宏觀(guān)監測、分析、理解并診斷農作物的健康狀況。

●2027年，生態(tài)、環(huán)境與設計領(lǐng)域的重大進(jìn)展或熱門(mén)話(huà)題將是什么？

農業(yè)經(jīng)營(yíng)者將充分利用人工智能來(lái)保持健康的收益——無(wú)論氣候如何變化，是否出現干旱或天災。在未來(lái)，食物將依賴(lài)于我們對地球關(guān)鍵資源的保護及利用能力的改進(jìn)，并通過(guò)改進(jìn)傳統耕種方式為可替代的低能耗耕種方式（例如垂直耕種和魚(yú)菜共生）以降低土壤的過(guò)度耕種。環(huán)境與生態(tài)的重點(diǎn)將是利用先進(jìn)的傳感器和技術(shù)保護我們的森林，同時(shí)充分利用城市空間來(lái)滿(mǎn)足的農業(yè)需求。

●2017年，硬件與設備領(lǐng)域將有哪些重大進(jìn)展？

摩爾定律已經(jīng)放緩。由于成本過(guò)高，所以無(wú)法以與之前相同的速度擴展通用硅處理器以及電容式內存。因此，2017年，我們將看到一系列新的定制硬件加速器——大部分基于FPGA結構——在云中普及，以便提高性能并降低成本，而不再單純依賴(lài)摩爾定律。當然，通用處理器將繼續改進(jìn)，只是速度放緩一些。最終將實(shí)現由云支持的更有吸引力、響應能力更強、更安全的服務(wù)。我們還將看到更多便宜或昂貴的虛擬現實(shí)和增強現實(shí)設備及配件面市。 這將催生一系列新應用在這些平臺上進(jìn)行試驗，而虛擬和增強現實(shí)的內容創(chuàng )建（包括360度視頻錄制和類(lèi)似設備）也將獲得有趣的發(fā)展。

●2027年，硬件與設備領(lǐng)域的重大進(jìn)展或熱門(mén)話(huà)題將是什么？

從現在起到2027年，我們將見(jiàn)證一系列違背常規芯片擴展規律的新技術(shù)取得成果。屆時(shí)，碳納米管和其它分子級制造技術(shù)、近數據處理（near data processing）等新架構，以及量子計算機和DNA存儲驅動(dòng)器等新的計算和存儲模式將可能實(shí)現商用。低功耗人工智能和近眼顯示器等技術(shù)也將得到顯著(zhù)改進(jìn)，從而實(shí)現更加智能的設備以及質(zhì)量更高的增強和虛擬現實(shí)體驗。

【編者按】本文轉自新智元。來(lái)源：微軟研究院AI頭條。

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