《智慧新世界》:大數據中的小世界——連結你我的社群網路

《智慧新世界》:大數據中的小世界——連結你我的社群網路
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我們想讓你知道的是

本書收錄臺大科學教育發展中心「探索基礎科學講座」的演說內容,主題圍繞「人工智慧」,將從機器學習、資料探勘、自然語言處理及電腦視覺重點切入,深入淺出人工智慧的基礎理論、方法、技術與應用,且看人工智慧將如何翻轉我們的社會,帶領我們前往智慧新世界。

文:李政德(成功大學數據科學研究所副教授)

CHAPTER8大數據中的小世界——連結你我的社群網路

(前略)

以人為主的社群網路

  • 使用者標籤預測與分類

李教授團隊所開發的此項應用,即是用已知社群網路中某些人的標籤,預測其他未知標籤者的標籤。如圖8-3,社群網路中有些使用者已確定罹患某疾病(藍色),有些則確定未罹患該疾病(綠色),透過使用者標籤預測與分類,我們能夠預測使用者6號到10號的點(黑色)是否為罹病患者。基本概念是透過擷取社群網路各種使用者特徵,例如朋友擁有各種標籤之分布,佐以機器學習中的「非監督式學習方法」後,即可以精準地判斷出哪些人確定罹患該疾病,如圖右所示,使用者6、7、9被預測為非罹病患者,使用者8與10則為罹病患者。

8-3
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  • 推薦系統

推薦系統最主要的功能,即是預測哪些「互動關係」在未來會發生。例如:Facebook朋友推薦,AI系統可準確預測出,哪些人真的是你的朋友,但你還沒有加他為好友,或者是你未來有機會能和這位朋友互動。其背後的基本想法是讓機器去學習兩位使用者為何會形成朋友關係,機器可能學到他們有許多共同朋友、經常出沒在類似的地點等特徵。

另一項與生活息息相關的例子,正是Netflix電影推薦,AI依據使用者平時觀看影片的歷史紀錄,以資料探勘中的協同過濾(註2)方式,進而預測出使用者未來可能感興趣的影片。又譬如,在網路上購物時,頁面一旁顯示著「推薦購買清單」、「猜你喜歡清單」,系統會根據使用者已購買的物品,統計比對過去購買過相同商品的消費者,又購買了哪些其他商品品項,進行對購買者進行推薦,精確地評估購買這項物品的消費者購買趨勢。

註2:此處協同過濾的應用,是以使用者對觀賞後的影片評價,來判斷及推薦未來可能感興趣的影片。

  • 假新聞偵測

社群媒體中,假新聞流竄的頻率愈趨頻繁,以假亂真、指鹿為馬的事件層出不窮,單單憑藉著人腦判斷假新聞與否,變得愈來愈困難了。例如,曾有一則新聞寫著:「美國科羅拉多州多間麥當勞,設置了大麻吸食區。」我們透過常識判斷,美國部分地區的大麻是合法的,因此這件事情看似很合理,會讓很多人會相信這件事情是真的;然而在公共場所吸食大麻仍然是違法的,因此這則新聞為真實的可能性不高。

根據研究顯示,75%使用者會對假新聞信以為真。李教授團隊所開發的AI系統,可以根據新聞擴散結構、新聞內容與用戶回覆內容來偵測此新聞為假新聞與否。AI辨識到假新聞的線索可能包含:

  1. 較為淺短的社群網路擴散結構。如圖8-4,圖右的擴散結構較為簡短鬆散,意即點與點之間的擴散連結較圖左更為稀少。
  2. 試圖讓人信以為真的用字遣詞。
  3. 使用者對該新聞的情感隨時間的變化,譬如對於假新聞的貼文,在一開始的用戶回覆多為正面支持,後來則轉為負面反駁。
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  • 病毒式行銷

病毒式行銷指的是公司透過免費試用品或折價券的行銷手法,搭配招募具意見領袖效果的種子用戶,常見如名人或網紅代言,在人際網路中向社群推薦商品,也就是所謂的口碑行銷。此一行銷方式使得商品資訊於社群網路中擴散,最大化讓對該商品感興趣且有意願購買的人,達到促銷商品的目的。李教授團隊讓AI介入病毒式行銷的方式, 是從使用者過去的貼文內容與分享歷程中,學習出每位使用者感興趣的商品主題,進而預測每位用戶的社群影響力,即能吸引多少人前來購買該商品,讓公司能在有限預算下,招募最有影響力的用戶作為種子用戶,最大化病毒式行銷的效益。

萬物皆可表示成網路

  • 恐怖分子偵測──異常行為偵測

想找出恐怖分子,必須先思考恐怖分子跟一般罪犯在行為上有何不同之處;換成另一種資料舉例,在IMDb電影資料庫網路中,知名女演員梅格.萊恩(Meg Ryan)和其他女演員比起來有何特別之處?首先,我們要視覺化梅格.萊恩的社群網路,李教授團隊透過AI分析,區分出梅格.萊恩的「正常行為」與「異常行為」,結果發現梅格.萊恩的異常行為──很喜歡演翻拍的電影。如果只憑藉肉眼觀察,我們很難發現其中的差異。

同理,在一個犯罪網路中,很可能夾帶巨量且複雜的個體行為資訊,我們可以透過AI自動辨識出個體在網路中的異常行為,若一罪犯的行為與其他人比起來很不同,那麼他是恐怖分子的可能性應該不低。

  • 共享帳號偵測

須付費線上多媒體服務,如Spotify,存在著多人共享帳號的問題,以往我們只能以帳號的角度去分析使用者的喜好,進而推薦該帳號音樂;但一個帳號下若存在多位不同音樂偏好的使用者,將使得推薦音樂至正確使用者的成功率大幅下降。李教授團隊透過AI,從每一帳號的音樂聆聽歷程中,自動偵測哪些帳號有多人共享,預測一個共享帳號有幾個人共享,還可以即時偵測當前帳號是哪一位使用者,讓AI在進行音樂推薦時,能精準地從使用者的角度做出推薦,甚至連該帳號其中一位使用者在不同情境下聽音樂的習慣都能學習到,做到兼具個人化與情境化的音樂推薦。

如圖8-5為一利用歌曲及其相關資訊,包含專輯名稱與歌手,所建構而成的音樂聆聽行為異質網路,其中綠色點線構成歌曲聆聽序列,藍色虛線表示每一首歌曲與歌手、以及歌曲與專輯之連結,紅色實線為歌手與專輯之關聯,透過偵測正在聆聽《Born This Way》是共享帳號下的特定用戶,我們將可利用此網路來推薦該用戶《Bad Kids》,因為此二歌曲同為知名歌手Lady Gaga的《Born This Way》專輯所收錄。

8-5
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  • 個體行為側寫

個體行為側寫的目的在於瞭解個體行為與個體間的互動。社群網路中的個體經常會有群聚現象,舉例來說,使用者在家庭、大學同學、工作夥伴……等不同社交圈中,每個小圈圈群體內部通常都會有較為緊密的社群互動,而群與群之間的互動關係則相對稀疏且不頻繁。我們可以透過AI找出哪些個體屬於同一群體,應用在各種類型的網路,帶來不同的成效或目的。譬如在人際網路中,我們可從群體中推估使用者喜好的朋友類型;在犯罪網路中,可從群體中找出犯罪同夥;在股票漲跌網路中,可推薦能獲利的投資標的;在企業合作網路中,可瞭解公司間的競爭與合作關係;甚至在大腦組織細胞網路中,AI可偵測大腦各功能部位。

  • 環境感測及保護

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圖解智慧國家四大關鍵科技,從不同角度帶你了解台灣的科技應用實力

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大家都知道台灣有座半導體護國神山,也聽過許多媒體對台灣科技實力的盛讚,但台灣的科技實力到底強不強?我們從四個面向帶你看台灣作為「智慧國家」到底有什麼實力!

大家都知道台灣有座半導體護國神山,也聽過許多媒體對台灣科技實力的盛讚,但台灣的科技實力到底強不強?自己說不如讓國際單位做的調查更客觀顯示。瑞士洛桑管理學院(IMD)每年9月公布的世界數位競爭力(World Digital Competitiveness Ranking)評比,最近一次報告2021年台灣在全球64個主要國家及經濟體當中排名第8,獲得歷年來最佳名次

而且值得關注的是,支持數位競爭力的核心要素之一,也就是「科技」競爭力。IMD評比報告揭露台灣拿下全球第2的佳績,從2018年的第11名年排名持續上升,顯見台灣無愧於科技強國之名。

科技小百科:
瑞士洛桑管理學院(IMD)是一個長期研究國家與企業競爭力,在國際上具盛名及公信力的評比機構,並自1989年起發布「世界競爭力年報」World Competitiveness Yearbook,其評比報告與調查結果更是各國政府擬定相關政策之參考。IMD每年會定期公布兩份競爭力評比報告,其一是「世界競爭力年報」,每年在6月公布,2022年台灣在63個受評比國家中排名全球第7名。另一份報告為「世界數位競爭力評比」World Digital Competitiveness Ranking,每年在9月底公布,本篇文章引用的資料為這兩份研究。


也因為科技與國家發展息息相關,有哪些技術是台灣不為人知的優勢?或是未來產業可大力投資布局的領域?我們找出其中四大項與智慧國家最有關的科技,展現台灣具備強勁的科技能量,或許你已經受惠,也或許你能從其中找到發展的機會。

關鍵科技一、融合海陸空領域的多維通訊

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隨著國家管理範圍逐漸擴大,通訊範圍多元且彼此關聯,相關科技如低軌衛星、5G通訊、海底電纜等,形成環環相扣的多維通訊聯網。

仔細洞察2021年的IMD報告,台灣在「行動寬頻的用戶比例」這項指標,拿下全球第1的傲人成績。顯見台灣在通訊基礎建設的投資及普及率,是走在全球領先位置。

尤其5G/6G關聯科技更是未來多維通訊的具舉足輕重的地位,原因是5G衍生的價值鏈相當廣泛,舉凡從晶片、模組、終端、邊緣、系統、到應用服務,可形成完整生態圈。為了強健台灣5G專網的自主技術與供應鏈,從2018年先後成立5G產業發展聯盟、5G垂直應用聯盟、以及5G Open Networking平台,逐漸形成5G國家隊。

除了把5G領先國視為戰略目標,當創新技術落地,更能帶來龐大商機。根據工研院的預估,將5G的小基站、邊緣運算、網路虛擬化等關鍵產品、模組、元件加總起來,2025年的市場規模上看2,510億美元(約新台幣7.5兆元),其他國家還在積極推動5G聯網建設,顯見相關商機仍有相當大發展空間。

關鍵科技二、新型態數位經濟與網路服務

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邁向Web 3.0的交叉點,元宇宙被視為下一代網際網路的新機會,市調機構Gartner預測,2026年全世界將有25%的人口,每天至少有一小時投入元宇宙虛擬世界,進行工作、社交、教育、購物、娛樂等活動,並藉由虛擬貨幣、NFT進行數位資產的交易,虛擬經濟逐漸成形。

所謂元宇宙,需要以5G/6G高速網路為基礎,透過VR頭盔/眼鏡作為進入3D虛擬世界的載體,在元宇宙的各種互動體驗則需仰賴AI運算、雲端/邊緣儲存、區塊鏈等核心技術支援。人們在元宇宙內可以滿足從現實世界做不到的事情,形成穿梭虛擬、現實之間的生活體驗與商業模式。

近七成投入元宇宙相關應用的企業,認為元宇宙在未來5年一定會蓬勃發展,虛擬音樂會、虛擬時裝秀、媒體及產品聯名展示活動,將是元宇宙優先發生的商業體驗。

那麼台灣要投入元宇宙有何利基?解析元宇宙供應鏈版圖,主要可分為晶片、光電、通訊、AR/VR裝置、內容以及AI技術,台灣科技可從硬體方面,包含晶片、感測IC、光學零組件、伺服器等擅長領域切入。像是大家熟知的半導體大廠台積電,對於相關晶片的供應就至關重要,另外光電產業也有揚明光、玉晶光、中光電等企業,讓投影技術更精緻,再來連接元宇宙的通訊技術,也有聯亞來支援,而裝置軟硬體、AI技術則是有創意、世芯、智原等企業投入,最後想到AR/VR集大成者,就不能遺漏宏達電在這一塊的耕耘,同樣威盛電、佐臻、未來市(XRSPACE)等品牌也積極佈局,可見台灣已有完整的供應鏈,接下來有志於加入元宇宙的廠家,不妨從自身的專長去思考,相信不論是哪個領域的企業,都能有更多的創新、應用內容投入,完善整個元宇宙生態。

關鍵科技三、疫後時代興起的智慧型代理人

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近年因疫情持續延燒,越來越多領域開始導入「智慧型代理人」,像是零售業者引進半自動化機器,協助人力處理訂單、點餐;又或是醫院使用機器人,藉由AI辨識功能分擔部分醫護工作。

所謂智慧型代理人,以它所知的知識範圍內,自主完成人類所給予的指令任務。智慧型代理人發展至今,能協助人類的廣度、深度越來越多,主要是受惠機器學習的技術更為先進,加上其他的自動規劃、互相協調等演算法的成熟,讓智慧型代理人成為下一波產業發展重點。

世界先進國家紛紛把AI納為國家產業重要發展策略,台灣從2018年就推出「台灣AI行動計畫」,全面啟動產業AI化。發展至今,AI應用已從測試階段逐步應用於各式產業,資策會統計發現,掌握AI技術的新創企業在台灣有300家,逐漸摸索出不同的商業策略與獲利模式。

尤其資通訊、醫療照護是台灣兩大擁有頂尖人才的雙軸產業,在疫情之下,就可以看到醫療+科技所衍生的智慧型代理人應用。像是過去為了解決醫療量能不足,開發「5G智慧防疫機器人」,用來隔離病房消毒、運送餐盒及藥品物資,比傳統人力消毒方式有效節省50%時間,還能降低醫護人員感染風險,讓醫事工作更有效率。

關鍵科技四、資訊安全網保護每個人數位資產

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我國面臨網路犯罪、駭客入侵政府、機關,甚至竊取個人資料事件持續增加,如何保護國民安心使用數位科技、保障財產安全將是未來重要方向。隨著AI普及所衍生的龐大資料量之隱私及資安問題,成為棘手的挑戰。從國際AI資安發展現況來看,歐盟在2021年提出人工智慧規則草案(Artificial Intelligence Act),鼓勵值得信賴且道德的AI進行研發與應用。微軟更在今(2022)年禁止提供AI推測情緒技術,並制定「負責任AI標準第二版」、Google則停止AI機器人具有自我意識、能與人類溝通等爭議事件,這些做法也都反映美歐在立法之際,業者也在努力自行節制敏感AI技術。

AI資安,是挑戰也是機會。未來,台灣政府與企業也須密切關注美歐相關草案的立法動態,找出AI規範的共同點,以此界定使用AI產品與服務之要求;因此,AI資安不僅需透過科技來防禦,更需要治理與法規,降低AI所帶來的衝擊。

另外,針對5G資安議題,台灣有展開大型科技防禦策略,包含5G資安防護系統、跨機關資安聯防。5G資安防護系統致力確保業者使用的5G系統具備安全、可靠、信賴,與國內5G專網業者進行服務驗證,以強化國產5G系統的整體資安防護能力。跨機關資安聯防的目標放在建立政府與民間的資安聯防體系,藉由橫向整合跨部會,全面提供威脅情資,減少機關隱匿資安事件,降低事件誤報與漏報。

持續提升台灣的科技能量 打造全方位的智慧國家

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圖片資料來源:IMD 2022 世界競爭力年報

台灣的科技能量持續提升,從2022年的IMD世界競爭力年報可發現,而且該報告還指出我國擁有高素質勞動力、經濟活力、企業治理能耐、高教育水準等優勢。上述四項與智慧國家高度關聯的新興科技,涵蓋「數位基盤、數位創新、數位包容」等元素,如何借助科技打造創新、包容的社會,在台灣強勁的科技應用產業鏈上,補強創新的能量,並延續發展優勢項目,將是台灣要持續努力的方向。

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