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信息技術(shù)與人工智能基礎(chǔ)項目5人工智能的前世今生01項目背景02思維導(dǎo)圖03思政聚焦04項目相關(guān)知識05項目小結(jié)與展望目錄CONTENTS06項目任務(wù)01項目背景問題:想象一下作為一名普通的上班一族,人工智能是如何使你的生活變得更加美好的?
清晨,悠悠(榮耀Magic2的全新一代AI系統(tǒng),智能語音助手)轉(zhuǎn)醒的你,通過簡單的語音指令拉開了窗簾和打開了房間的燈(智能家居),通過人臉或指紋識別解鎖手機(jī),各式各樣的社交、新聞App已經(jīng)準(zhǔn)備好為你推送你感興趣的信息。早餐后,你坐上了自己的車準(zhǔn)備出發(fā)去上班,智能導(dǎo)航App已經(jīng)根據(jù)當(dāng)時的路況篩選出了最便捷的路徑,音響中也開始自動播放你喜愛的歌曲,自動駕駛或輔助駕駛功能也讓開車的過程變得愈發(fā)的輕松,智能交通信號“綠波帶”更讓你的心情變得愉悅起來。課堂討論你刷臉進(jìn)入了公司的大樓,電梯門像先知先覺似的在你到達(dá)的時候開啟,你無需按樓層按鍵,電梯按默認(rèn)記憶將你送達(dá)辦公樓層,通過生物識別你進(jìn)入了辦公室,照明和空調(diào)系統(tǒng)已根據(jù)你的習(xí)慣和當(dāng)天的天氣情況打開,在舒適的辦公環(huán)境中你開始了一天的工作。工作的繁忙可能讓你沒空去餐廳享用午餐,貼心的送餐機(jī)器人會將經(jīng)過智能營養(yǎng)配餐的午飯準(zhǔn)時送到你的辦公室。以前下班的你,可能會站在大廈數(shù)層的巨大停車場前茫然地回憶早上究竟把車停在哪兒了,而現(xiàn)在在智能尋車系統(tǒng)的幫助下,這樣的情形早已不復(fù)存在?;氐郊抑心惆l(fā)現(xiàn),智能掃地機(jī)器人
也已經(jīng)完成了每天的清潔工作,花園里的植物在智能澆灌系統(tǒng)的照料下不需要你過多的操心,不善廚藝的你,甚至可以問問智能冰箱
有關(guān)營養(yǎng)搭配和烹飪技巧的問題。躺在床上隨著逐漸變暗的燈光漸入夢鄉(xiāng)的你,更會對人工智能的未來充滿了期待。02思維導(dǎo)圖本項目思維導(dǎo)圖03課程思政中國智能科學(xué)研究的領(lǐng)軍人-吳文俊院士吳文俊獲得首屆國家最高科學(xué)技術(shù)獎中國人工智能學(xué)會2011年發(fā)起主辦“吳文俊人工智能科學(xué)技術(shù)獎”拓展知識中國智能科學(xué)研究的領(lǐng)軍人-吳文俊院士吳院士開創(chuàng)了數(shù)學(xué)機(jī)械化研究領(lǐng)域,提出的用計算機(jī)證明幾何定理的方法在國際上被譽(yù)為“吳方法”,人工智能、模式識別等諸多領(lǐng)域背后都有數(shù)學(xué)機(jī)械化的廣泛應(yīng)用。美國人工智能協(xié)會前主席W.Bledsoe等人主動寫信給中國主管科技的領(lǐng)導(dǎo)人,稱贊“吳關(guān)于平面幾何定理自動證明的工作是一流的,他使中國在自動推理領(lǐng)域進(jìn)入國際領(lǐng)先地位”。04項目相關(guān)知識目錄人工智能的迭起興衰中國人工智能的發(fā)展人工智能元年(1956)人工智能的萌芽和早期發(fā)展2345何謂人工智能15.1何謂人工智能什么是智能?智能是知識與智力的總和,其中智力是獲取知識并應(yīng)用知識求解問題的能力,智能體現(xiàn)在感知能力、記憶與思維能力、學(xué)習(xí)能力、行為能力等方面。什么是人工智能?人工智能是利用數(shù)字計算機(jī)或者數(shù)字計算機(jī)控制的機(jī)器模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能,感知環(huán)境、獲取知識并使用知識獲得最佳結(jié)果的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)。人工智能的目標(biāo)就是用機(jī)器實現(xiàn)人類的部分智能,使機(jī)器能聽、能說、能看、能寫、能思考、能學(xué)習(xí)、能適應(yīng)環(huán)境變化、能解決面臨的實際問題。5.2人工的萌芽和早期發(fā)展1.人工智能發(fā)展的思想、理論與物質(zhì)基礎(chǔ)010203040506公元前384-公元前322年,亞里士多德在他的名著《工具論》中提出提出了演繹推理的基本依據(jù):三段論英國哲學(xué)家培根系統(tǒng)地提出了以觀察和實驗為基礎(chǔ)的歸納法—科學(xué)歸納法德國數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家萊布尼茨(G.W.Leibniz)提出了萬能符號和推理計算的思想英國數(shù)學(xué)家艾倫·麥席恩·圖靈(A.M.Turing)在1936年提出了一種理想計算機(jī)數(shù)學(xué)模型,即圖靈機(jī)英國邏輯學(xué)家布爾(C.Boole)在《思維法則》一書中首次用符號語言描述了思維活動的基本推理法則美國神經(jīng)生理學(xué)家麥克洛奇與匹茲(W.Pitts)在1943年建成了第一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型(M-P模型)。5.2人工的萌芽和早期發(fā)展1.科幻作品中的人工智能(1)19世紀(jì)科幻小說(2)20世紀(jì)科幻小說(3)科幻小說中的“機(jī)器人”(4)電影作品中的“機(jī)器人”早期文學(xué)作品中的機(jī)器人——“機(jī)器人小滴答”-“Tik-Tok”《綠野仙蹤全集—機(jī)器人小滴答》封面
美國兒童文學(xué)作家萊曼·弗蘭克·鮑姆(1856-1919)在1914年創(chuàng)作了《機(jī)器人小滴答(Tik-TokofOZ)》。這個叫做“Tik-Tok”的機(jī)器人角色在作者的想象中,是一個非常具有責(zé)任心、有想象力能夠流利使用人類語言的人形機(jī)械(mechanicalman),它能思考會說話,可以做到一切人類能做到的事情?!癟ik-Tok”被廣泛地認(rèn)為是人類文學(xué)作品中最早的比較完善的“機(jī)器人”角色,是機(jī)器人這個概念的“原型機(jī)”??苹眯≌f中的“機(jī)器人”——羅素姆萬能機(jī)器人《羅素姆萬能機(jī)器人》中的機(jī)器人形象故事發(fā)生在羅素姆萬能機(jī)器人制造工廠,該廠生產(chǎn)的機(jī)器人身強(qiáng)力壯、老實聽話,適合干各種體力活,銷路甚廣。但好景不長,機(jī)器人身上迸發(fā)出了理性和情感,不再甘愿為人奴役,發(fā)動戰(zhàn)爭消滅了人類。2.啟蒙與發(fā)展——圖靈機(jī)與圖靈測試圖靈機(jī)的基本構(gòu)造
人工智能歷史上的第一座里程碑,便是圖靈機(jī)。在1936年,被稱為計算機(jī)科學(xué)之父、人工智能之父的英國數(shù)學(xué)家艾倫·麥席恩·圖靈提出了一個抽象的計算模型的構(gòu)想-圖靈機(jī)。
左圖便是圖靈機(jī)的基本構(gòu)造,我們可以簡單地將其理解為三部分:紙帶、程序和處理盒。圖靈機(jī)的設(shè)計思想:將人們使用紙筆進(jìn)行數(shù)學(xué)運算的過程進(jìn)行抽象,由一個虛擬的機(jī)器替代人類進(jìn)行數(shù)學(xué)運算。工作原理:有一條無限長的紙帶,紙帶分成了一個一個的小方格,每個方格有不同的顏色。有一個機(jī)器頭在紙帶上移來移去。機(jī)器頭有一組內(nèi)部狀態(tài),還有一些固定的程序。在每個時刻,機(jī)器頭都要從當(dāng)前紙帶上讀入一個方格信息,然后結(jié)合自己的內(nèi)部狀態(tài)查找程序表,根據(jù)程序輸出信息到紙帶方格上,并轉(zhuǎn)換自己的內(nèi)部狀態(tài),然后進(jìn)行移動。圖靈機(jī)圖靈測試
1950年,艾倫·麥席恩·圖靈發(fā)表了一篇劃時代的論文,這也為他正式獲得了“人工智能之父”這一桂冠。圖靈提出了一個測試方法,這個方法就是通常說的“圖靈測試”。測試的具體形式采取問與答的模式,觀察者通過打字機(jī)與兩個被測試對象(一人類一機(jī)器)通話,觀察者不斷提出問題,通過被測試對象的回答來辨別其是人還是機(jī)器,如果機(jī)器使30%以上的觀察者對其身份產(chǎn)生了誤判,那么這個機(jī)器就可以被認(rèn)定為具備智能。圖靈測試為人工智能的概念與方向做出了進(jìn)一步的解釋與分析,也為人工智能做出了基本的標(biāo)準(zhǔn)。為紀(jì)念圖靈對計算機(jī)科學(xué)和人工智能領(lǐng)域的貢獻(xiàn),美國計算機(jī)協(xié)會(ACM)于1966年設(shè)立了計算機(jī)獎項“A.M.圖靈獎(ACM
A.MTuringAward)”,簡稱“圖靈獎(TuringAward)”。5.3人工智能元年(1956年)在人工智能發(fā)展歷史上稱得上里程碑式的會議就是1956年8月在在美國的達(dá)特茅斯學(xué)院召開的達(dá)特茅斯會議,又稱為達(dá)特茅斯夏季人工智能研究計劃(DartmouthSummerResearchProjectonArtificialIntelligence)。在這個會議上人工智能(ArtificialIntelligence)這個詞被正式使用和廣泛接受,因此1956年被普遍稱為人工智能元年。達(dá)特茅斯會議介紹
達(dá)特茅斯會議的主題是“用機(jī)器來模仿人類學(xué)習(xí)以及其他方面的智能”,包括七個相關(guān)的基礎(chǔ)議題:自動計算機(jī)AutomaticComputer如何通過編程使計算機(jī)使用自然語言HowCanaComputerbeProgrammedtoUseaLanguage神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)NeuronNets計算規(guī)模理論TheoryoftheSizeofaCalculation自我提升Self-Improvement抽象概念A(yù)bstraction隨機(jī)性和創(chuàng)造力RandomnessandCreativity5.4人工智能的迭起興衰ABCDEF第一次繁榮(1956-1974)第一次“寒冬”(1974-1980)重振旗鼓(1980-1987)第二次寒冬(1987-1993)穩(wěn)健時代(1993-2011)走向新的繁榮(2012-今)人工智能的迭起興衰-大事記第一次繁榮期(1956-1974)Unimate機(jī)器人
機(jī)器人WABOT-1人工智能的迭起興衰-大事記重振旗鼓期(1980-1987)專家系統(tǒng)卡耐基梅隆大學(xué)(CMU)1978年研發(fā)的XCON,在1980年正式投入工廠使用,XCON是一款能夠幫助顧客自動選配計算機(jī)配件的軟件程序,這是個完善的專家系統(tǒng),包含了設(shè)定好的超過2500條規(guī)則,在后續(xù)幾年處理了超過80000條訂單,準(zhǔn)確度超過95%,每年節(jié)省超過2500萬美元。這成為一個新時期的里程碑。日本的第五代計算機(jī)系統(tǒng)日本研發(fā)的第五代計算機(jī)
日本嘗試使用大規(guī)模多CUP并行計算來解決人工智能計算力問題,并希望打造面向更大的人類知識庫的專家系統(tǒng)來實現(xiàn)更強(qiáng)的人工智能。人工智能的迭起興衰-大事記穩(wěn)健時代(1993-2011)1997年5月,“深藍(lán)”以3.5-2.5正式擊敗國際象棋世界冠軍卡斯巴羅夫,成為了首個在標(biāo)準(zhǔn)比賽時間內(nèi)擊敗國際象棋世界冠軍的計算機(jī)系統(tǒng)。人工智能在某個領(lǐng)域正式超越人類的消息廣為傳播,引起了世界的轟動。
超級計算機(jī)“深藍(lán)”的其中一個機(jī)組人工智能的迭起興衰-大事記走向新的繁榮(2012-今)阿爾法狗(AlphaGo)
同樣是下棋,對于計算機(jī)來說,圍棋的難度要遠(yuǎn)高于國際象棋,因為圍棋的落子點太多,分支因子也遠(yuǎn)多于其他游戲。AlphaGo通過數(shù)萬盤的自我對弈進(jìn)行練習(xí)強(qiáng)化,于2016年3月以4:1擊敗了韓國最強(qiáng)的職業(yè)棋手李世石。人工智能的迭起興衰-大事記走向新的繁榮(2012-今)
波士頓動力學(xué)公司機(jī)器狗和機(jī)器人的演進(jìn)大狗機(jī)器人(Bigdog)
大狗機(jī)器人(Bigdog)因形似機(jī)械狗被命名為“大狗”。大狗機(jī)器人由波士頓動力學(xué)工程公司研制,1992年MarcRaibert與他人一起創(chuàng)辦了波士頓動力學(xué)公司。他首先開發(fā)了全球第一個能自我平衡的跳躍機(jī)器人。左圖所示是波士頓動力學(xué)公司機(jī)器狗和機(jī)器人的演進(jìn)。5.5中國人工智能的發(fā)展20141978年20世紀(jì)80年代初19842006鄧小平發(fā)表了“科學(xué)技術(shù)是生產(chǎn)力”的重要講話科技事業(yè)迎來了春天錢學(xué)森等主張開展人工智能研究人工智能研究進(jìn)一步活躍鄧小平批示批示“計算機(jī)普及要從娃娃抓起”研究境遇有了極大改善人工智能學(xué)科誕生50周年,東北大學(xué)的“棋天大圣”象棋軟件獲得機(jī)器博弈冠軍人工智能科技取得了長足的進(jìn)步人工智能成為國家發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)入快速發(fā)展通道起步階段發(fā)展階段應(yīng)用爆發(fā)階段中國人工智能應(yīng)用的領(lǐng)軍企業(yè)
人工智能等新技術(shù)的進(jìn)步極大地推動了中國制造向高端制造領(lǐng)域發(fā)展,近些年來,我國也誕生許多與人工智能相關(guān)的世界級品牌產(chǎn)品。以華為,小米,OPPO,VIVO為代表的智能手機(jī),已形成中國智能手機(jī)集群優(yōu)勢,在全球占有極大的市場份額。研發(fā)大疆無人機(jī)的深圳市大疆創(chuàng)新科技有限公司,創(chuàng)立于2006年,短短的十五年時間,大疆創(chuàng)新的業(yè)務(wù)從無人機(jī)系統(tǒng)拓展至多元化產(chǎn)品體系,在無人機(jī)、手持影像系統(tǒng)、機(jī)器人教育等多個領(lǐng)域成為全球領(lǐng)先的品牌,以一流的技術(shù)產(chǎn)品重新定義了“中國制造”的內(nèi)涵。MavicAir2型號大疆無人機(jī)04項目任務(wù)任務(wù)1今昔對比看發(fā)展任務(wù)描述:2014年以來,我國人工智能應(yīng)用出現(xiàn)了爆發(fā)式增長,各種智能系統(tǒng)和智能設(shè)備步入了尋常百姓家,已從通信、生活、工作、購物等方面融入了我們的生活,改變了我們的工作和行為方式。作為時代新青年和新時代的建設(shè)者,你是否注意到人工智能帶來的巨大變化呢?請你以人們?nèi)粘P袨闉槔ū?-1列出了6種行為),通過回顧、調(diào)查和討論等方式分析這些日常行為中存在的人工智能應(yīng)用及其引入后帶來的各種變化,例如為人們工作和生活帶來的便利,并談?wù)勀愕南敕?。任?wù)2以圖搜圖,讓搜索更簡單任務(wù)描述:你是否遇到過這樣的情況?當(dāng)碰巧收到或拍到一些照片,你很感興趣且還想知道與照片相關(guān)的更多資訊。此時你可能會根據(jù)自己的理解在百度搜索、騰訊搜搜等搜索引擎中通過搜索照片內(nèi)容的關(guān)鍵字來進(jìn)行查找。然而,很多時候查到的資料并不是你需要的,其原因很可能是你所使用的關(guān)鍵字不夠準(zhǔn)確。學(xué)習(xí)完本項目的內(nèi)容后,請想一下是否有人工智能的工具可讓你
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