人工智能系列报告综述篇：人工智能发展史及算法介绍.pdf

1、 请务必阅读正文请务必阅读正文后的后的声明及说明声明及说明 证券研究报告/策略点评报告 人工智能系列报告综述篇：人工智能系列报告综述篇：人工智能发展史及算法介绍人工智能发展史及算法介绍 报告摘要：报告摘要：本文作为人工智能系列报告的第一篇，围绕人工智能的发展历史，人工智能主要算法以及人工智能在金融领域的应用展开综合论述，力求先为投资者勾勒出一幅人工智能全景图，后续我们将推出人工智能系列实战篇，结合多种机器学习算法，构造量化选股框架，为广大投资者提供成熟有效的策略。人工智能发展历史人工智能发展历史波折起伏波折起伏：人工智能自 1956 年正式确立以来，一直曲折发展，从产生到成为研究热点一直饱受质

2、疑，期间经历两次发展低谷，而学科自身所迸发的生命力不断推动其走出低谷，成为引领技术革命的热点。从诞生伊始，人工智能就有理性学派和感性学派之争从诞生伊始，人工智能就有理性学派和感性学派之争，理性学派从符号计算出发，将人脑看成信息处理器，认为任何能够以一定的逻辑规则描述的问题都可以通过人工智能程序来计算解决。感性学派简单说就是通过对脑神经的模拟来获得人工智能，随着深度学习等技术的成功，人工智能的研究热点越来越集中到感性学派。人工智能算法发展方向不断变化：人工智能算法发展方向不断变化：学术界早期研究重点集中在符号计算，神经网络在人工智能发展早期被完全否定，而后逐渐被认可，再神经网络在人工智能发展早期

3、被完全否定，而后逐渐被认可，再成为今天引领人工智能发展潮流的一大类算法，持续显现出生命活力。成为今天引领人工智能发展潮流的一大类算法，持续显现出生命活力。本文着重介绍人工智能领域比较著名的 4 个算法，他们分别是感知器、决策树，支持向量机和卷积神经网络。通过这 4 个具有代表性的算法，理清机器学习的基本思想。人工智能在金融领域应用：人工智能在金融领域应用：7 月 20 日国务院正式印发了新一代人工智能发展规划，明确指出到明确指出到 2030 年之前我国年之前我国 AI 核心产业规模或超核心产业规模或超 1 万亿元。这是人工智能首次上升到国家战略高度万亿元。这是人工智能首次上升到国家战略高度，我

4、们认为国内人工智能在金融里的应用还处于探索阶段，未来具有很大的发展潜力。目前人工智能应用场景还是集中在和大数据分析、与互联网连接紧密的领域，本文列举大数据基金、人工智能预测和智能投顾等例子来进行阐述。相关报告 金融工程：HMM 指数择时研究之实战篇 2016-09-23 金融工程：HMM 指数择时研究之理论篇 2017-01-19 证券分析师：证券分析师：高建高建 执业证书编号：S0550511020011 研究助理：研究助理：肖承志肖承志 执业证书编号：S0550116080014 021-2036 1264 研究助理：研究助理：孙凯歌孙凯歌 执业证书编号：S0550117100006 13

5、070102332 证券研究报告证券研究报告 发布时间：发布时间：2017-10-11 策略点评策略点评报告报告 请务必阅读正文请务必阅读正文后的后的声明及说明声明及说明 2/16 目目 录录 1.人工智能概念人工智能概念.3 2.人工智能发展历史人工智能发展历史.3 2.1.形成阶段（1956-1961）.3 2.2.黄金时代（1961-1973）.3 2.3.第一次发展低谷及复苏（1973-1987）.5 2.4.第二次发展低谷（1987-1993）.6 2.5.现代人工智能（1993-至今）.7 3.人工智能算法人工智能算法.8 3.1.感知器.9 3.2.聚类算法.10 3.3.决策树

6、.11 3.4.支持向量机.11 3.5.卷积神经网络.12 4.在金融领域的应用在金融领域的应用.13 5.总结总结.15 淘宝店铺“Vivian研报”收集整理获取最新报告及后续更新服务请淘宝搜索 “Vivian研报”策略点评策略点评报告报告 请务必阅读正文请务必阅读正文后的后的声明及说明声明及说明 3/16 1.人工智能概念人工智能概念 什么是人工智能？按照李开复博士的解释，人工智能指的是获取某一领域的海量信人工智能指的是获取某一领域的海量信息，并利用这些信息对具体案例做出判断，达成特定目标的一种技术息，并利用这些信息对具体案例做出判断，达成特定目标的一种技术。举个例子，比如说互联网贷款，

7、计算机通过海量的贷款记录训练模型，对能否对某一用户进行贷款这一事件做出判断，想达到的目标就是放贷人利益最大化。早期人工智能的研究是基于一个很基本的假设，就是人的思维活动可以用机械的方早期人工智能的研究是基于一个很基本的假设，就是人的思维活动可以用机械的方式进行表达。式进行表达。在上世纪五十年代，有人断言只需要经过一代人努力，就可以创造出与人类同等智力水平的计算机机器，然而直到 20 世纪 70 年代，人工智能技术才开始扩展到各个研究领域，包括数学定理证明、机器翻译、机器人技术等。近年来，随着深度学习的发展和计算机硬件技术的提高，人工智能又进入新的发展高潮。耳熟能详的例子就是 AlphaGo 战

8、胜李世石，之后又有 Master 以 60 连胜的记录横扫中日韩的围棋高手。2017 年 5 月份 AlphaGo 又 3 比 0 战胜了柯洁。2017 年 7 月 20 日国务院正式印发了 新一代人工智能发展规划，明确指出到 2030 年之前我国人工智能核心产业规模或超 1 万亿元。这是人工智能首次上升到国家战略高度。可以想象，人类在经历了可以想象，人类在经历了 PC 时代，网络时代，智能手机时代之后，必时代，网络时代，智能手机时代之后，必将进入人工智能时代。将进入人工智能时代。2.人工智能发展历史人工智能发展历史 我们认为人工智能发展至今，可以分为 5 个阶段，分别是人工智能的形成阶段，发

9、展的黄金阶段，第一次发展低谷及复苏、第二次发展低谷，以及目前由深度学习引领的第五个发展阶段现代人工智能。2.1.形成阶段（形成阶段（1956-1961）人工智能（人工智能（Artificial Intelligence，AI）的形成阶段，是从）的形成阶段，是从 1956 年到年到 1961 年年。人工智能概念的正式确立是在 1956 年达特茅斯学院的一次学术会议上，参会人员希望将人工智能作为一门独立科学，确立其任务和发展路径。与会者们宣称，人工智能的特征都可以被精准逻辑运算描述，精准描述后就可以用机器来模拟和实现。会议相关的摩尔(Trenchard More)、麦卡锡（John McCarth

10、y）、明斯基（Marvin Minsky）、塞弗里奇（Oliver Selfridge）、所罗门诺夫（Solomonoff）作为 AI 领域的开创者，日后数十年间成为了 AI 领域研究的领军人物，此次会议第一次正式使用人工智能这一术语，其中参会的两人塞弗里奇(Oliver Selfridge)和纽厄尔(Allen Newell)，塞弗里奇发表了一篇模式识别的文章，而纽厄尔探讨计算机模拟人类下棋，他们分别代表两派观点。讨论会的主持人，神经网络鼻祖之一的皮茨(Pitts)最后总结时说：“(一派人)企图模拟神经系统，而纽厄尔则企图模拟心智(Mind)但殊途同归。”皮茨皮茨预示了人工智能随后几十年按照

11、符号计算和预示了人工智能随后几十年按照符号计算和神经网络的两个路径发展。神经网络的两个路径发展。2.2.黄金时代（黄金时代（1961-1973）在达特茅斯会议之后的数十年间，人工智能迎来了高速发展在达特茅斯会议之后的数十年间，人工智能迎来了高速发展，计算机解决了一些数学证明以及学习使用英语等问题，AI 的快速发展使得研究人员乐观情绪高涨，认为 策略点评策略点评报告报告 请务必阅读正文请务必阅读正文后的后的声明及说明声明及说明 4/16 具备人类思考能力的机器在不久的将来就会出现，与此同时，国防机构也对 AI 充满浓厚兴趣，对这一领域投入大量资金,希望获得军事上的领先。在这一时期研究成果呈井喷态

12、势涌现。1956 年 IBM 小组设计了一个具有自学习、自组织、自适应能力的西洋跳棋程序,这个程序可以像一个优秀棋手那样,向前看几步来下棋，它还能学习棋谱,在分析大约 175000 幅不同棋局后,可进行棋局走步预测,准确度达 48%。这是机器模拟人类学习过程卓有成就的探索。1959 年这个程序曾战胜设计者本人,1962 年还击败了美国一个州的跳棋大师。1957 年纽厄尔和赫伯特 西蒙等人的心理学小组编制出一个称为逻辑理论机LT(The Logic Theory Machine)的数学定理证明程序,这是世界上第一个人工智能程序，有能力证明罗素和怀特海数学原理第二章中的 38 个定理。1958 年

13、在MIT 小组的麦卡锡（Mccarthy）建立的行动计划咨询系统以及 1960 年明斯基（Minsky）的论文“走向人工智能的步骤”,对人工智能的发展都起了积极的推动作用。1959 年麦卡锡发明的函数式处理语言 LISP,成为人工智能程序设计的主要语言,长期垄断人工智能领域的应用开发，至今仍被广泛采用。1961 年，第一台工业机器人开始在新泽西州通用汽车工厂的生产线上工作。介于以上卓越的成果和人工智能整个领域的快速发展，1965 年，赫伯特 西蒙（Herbert Simon）预测 20 年内计算机将能够取代人类智力。同年诞生了历史上第一个专家系统，费根鲍姆(Edward Feigenbaum)

14、、布鲁斯.布坎南（Bruce G.Buchanan）、莱德伯格（Joshua Lederberg）和卡尔 杰拉西（Carl Djerassi）在斯坦福大学研究的 DENDRAL 系统，使有机化学的决策过程和问题解决自动化。而后，机器人也开始出现，日本早稻田大学在 1970年造出第一个人形状机器人 WABOT-1。这些早期成果,充分表明人工智能作为一门新兴学科正在茁壮成长。1950-1973 年人工智能发展早期和黄金阶段主要研究工作成果如表 1 所示。表表 1：1950-1973 年人工智能主要研究成果年人工智能主要研究成果 时间时间 主要事件主要事件 1950 年 阿兰 图灵（Alan Tur

15、ing）发表计算机械与智力一文。系统性提出了甄别机器是否具有人类智能的“图灵测试”方法 1951 年 马文 明斯基（Marvin Minsky）和迪恩 爱德蒙（Dean Edmunds）用 3000 个真空管来模拟 40 个神经元规模的网络建立了人类历史上第一个人工神经网络。1952 年 阿瑟 萨缪尔（Arthur Samuel）开发第一个计算机跳棋程序和第一个具有学习能力的计算机程序 1955 年“人工智能”（artificial intelligence）一词在一份由约翰 麦卡锡（达特茅斯学院）、马文 明斯基（哈佛大学）、纳撒尼尔 罗彻斯特（IBM）和克劳德 香农（贝尔电话实验室）联合递交

16、的关于召开国际人工智能会议的提案中被首次提出。1955 年 赫伯特 西蒙（Herbert Simon）和艾伦 纽厄尔（Allen Newell）开发出世界上第一个人工智能程序“逻辑理论家”，证明了罗素和怀特海数学原理第二章中的 38 个定理。1956 年 达特矛斯会议召开，人工智能概念的正式确立。1957 年 弗兰克 罗森布拉特（Frank Rosenblatt）开发出基于两层计算机网络能够进行模式识别的神经网络系统“Perceptron”。1958 年 约翰 麦卡锡（John McCarthy）开发编程语言 Lisp，成为人工智能研究中最流 策略点评策略点评报告报告 请务必阅读正文请务必阅读正文后的后的声明及说明声明及说明 5/16 行的编程语言。1959 年 约翰 麦卡锡（John McCarthy）发表Programs with Common Sense，提出“Advice Taker”概念，这个假想程序可以被看成是第一个完整的人工智能系统。1961 年 第一台工业机器人 Unimate 开始在新泽西州通用汽车工厂的生产线上工作。1964 年 丹尼尔 鲍勃罗（Daniel Bob