人工智能技術(shù)導(dǎo)論 課件 01 人工智能概述

第一章人工智能概述本章目標(biāo)了解人工智能的定義、分類及應(yīng)用領(lǐng)域熟悉人工智能起源和發(fā)展掌握人工智能的技術(shù)框架

理解發(fā)展人工智能的戰(zhàn)略意義1.1人工智能簡(jiǎn)介機(jī)器人索非亞獲得沙特國(guó)籍AlphaGO戰(zhàn)勝人類最強(qiáng)棋手人臉識(shí)別協(xié)助警方抓捕犯人手機(jī)多國(guó)語(yǔ)言在線翻譯無(wú)人駕駛汽車種牙機(jī)器人超級(jí)震撼人工智能應(yīng)用到城市生活、醫(yī)療、教育、通訊等領(lǐng)域，AI技術(shù)漸漸走進(jìn)人們生活。1.1.1人工智能的定義

人工智能（AI，ArtificialIntelligence），是模擬實(shí)現(xiàn)人的抽象思維和智能行為的技術(shù)，即通過(guò)利用計(jì)算機(jī)軟件模擬人類特有的大腦抽象思維能力和智能行為，如學(xué)習(xí)、思考、判斷、推理等，以完成原本需要人的智力才可勝任的工作。1.1.2人工智能的分類低于人類智力水平AlphaGo特點(diǎn)：人類可以很好地控制其發(fā)展和運(yùn)行和人類智力旗鼓相當(dāng)，能夠進(jìn)行思考、計(jì)劃、學(xué)習(xí)等特點(diǎn)：在人類設(shè)置的規(guī)則和軌道上發(fā)展超出人類智力水平西部世界（第三季）人工智能獲得自主意識(shí)在幾乎所有領(lǐng)域都比最聰明的人類大腦都聰明很多1.1.3人工智能起源和發(fā)展科幻電影中的人工智能人類的好幫手？人類的終結(jié)者？人類的朋友？如何與人工智能相處?60年代，星際迷航80年代，終結(jié)者21世紀(jì)，人工智能1.1.3人工智能起源和發(fā)展圖靈測(cè)試圖靈（AlanMathisonTuring，1912年6月23日—1954年6月7日）被稱為計(jì)算機(jī)科學(xué)之父發(fā)表了一篇名為《計(jì)算機(jī)和智能》的論文1950年提出了著名的“圖靈測(cè)試”讓一位測(cè)試者分別與一臺(tái)計(jì)算機(jī)和一個(gè)人進(jìn)行交談，測(cè)試者事先并不知道哪一個(gè)是人，哪一個(gè)是計(jì)算機(jī)。如果交談后測(cè)試者分不出哪一個(gè)被測(cè)試者是人和哪一個(gè)是計(jì)算機(jī)，則認(rèn)為這臺(tái)被測(cè)試的計(jì)算機(jī)具有智能。圖靈測(cè)試機(jī)器能思考嗎？1.1.3人工智能起源和發(fā)展起源：1956年達(dá)特茅斯會(huì)議提出人工智能定義：使一部機(jī)器的反應(yīng)方式就像是一個(gè)人在行動(dòng)時(shí)所依據(jù)的智能。1.1.3人工智能起源和發(fā)展AI誕生的標(biāo)志：1956年“人工智能”的名稱和任務(wù)得以確定1.1.3人工智能起源和發(fā)展人工智能發(fā)展的六個(gè)階段1.1.3人工智能起源和發(fā)展1、第一次熱潮（1956-1976）人工智能主要用于解決代數(shù)、幾何問(wèn)題，以及學(xué)習(xí)和使用英語(yǔ)程序，研發(fā)主要圍繞機(jī)器的邏輯推理能力展開(kāi)。其中20世紀(jì)60年代自然語(yǔ)言處理和人機(jī)對(duì)話技術(shù)的突破性發(fā)展，大大地提升了人們對(duì)人工智能的期望，也將人工智能帶入了第一波高潮。這個(gè)階段產(chǎn)生了很多理論基石，這些不僅成為了人工智能的理論基石，還成為了計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的基石。1.1.3人工智能起源和發(fā)展2、第一次寒冬（1976-1982）樂(lè)觀的承諾一直無(wú)法兌現(xiàn)，而在實(shí)際中邏輯證明器、感知器、增強(qiáng)學(xué)習(xí)等只能做很簡(jiǎn)單、非常專門且很窄的任務(wù)。即使最杰出的AI程序也只能解決它們嘗試解決的問(wèn)題中最簡(jiǎn)單的一部分，也就是說(shuō)所有的AI程序都只是“玩具”。受限于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)算力不足，同時(shí)由于國(guó)會(huì)壓力下美英政府于1973年停止向沒(méi)有明確目標(biāo)的人工智能研究項(xiàng)目撥款，人工智能研發(fā)變現(xiàn)周期拉長(zhǎng)、行業(yè)遇冷。1.1.3人工智能起源和發(fā)展3、第二次熱潮（1980-1987）：專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)只能模擬特定領(lǐng)域人類專家的技能，但這足以激發(fā)新的融資趨勢(shì)。最活躍的是日本政府，意圖創(chuàng)造第五代計(jì)算機(jī)。間接迫使美國(guó)和英國(guó)恢復(fù)對(duì)人工智能研究的資助。但需要一個(gè)巨型知識(shí)庫(kù)。最早的專家系統(tǒng)是1968年由費(fèi)根鮑姆研發(fā)的DENDRAL系統(tǒng)，可以幫助化學(xué)家判斷某特定物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)；DENDRAL首次對(duì)知識(shí)庫(kù)提出定義。1.1.3人工智能起源和發(fā)展3、第二次熱潮（1980-1987）：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)1982年英國(guó)科學(xué)家霍普菲爾德幾乎同時(shí)與杰弗里·辛頓發(fā)現(xiàn)了具有學(xué)習(xí)能力的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。

這使得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一路發(fā)展，在后面的90年代開(kāi)始商業(yè)化，被用于文字圖像識(shí)別和語(yǔ)音識(shí)別。1986年出現(xiàn)了人工智能數(shù)學(xué)模型方面的重大發(fā)明，包括著名的多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和反向傳播算法等,出現(xiàn)能與人類下象棋的高度智能機(jī)器。

1.1.3人工智能起源和發(fā)展4、第二次寒冬（1987-1997）1987年，個(gè)人電腦變得比人工智能多年的研究成果——專家系統(tǒng)（Lisp機(jī)器）更強(qiáng)大。專家系統(tǒng)最初取得的成功是有限的，它無(wú)法自我學(xué)習(xí)并更新知識(shí)庫(kù)和算法，維護(hù)起來(lái)越來(lái)越麻煩，成本越來(lái)越高。1.1.3人工智能起源和發(fā)展5、復(fù)蘇期（1997-2010）：機(jī)器學(xué)習(xí)1997年國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司（簡(jiǎn)稱IBM）深藍(lán)超級(jí)計(jì)算機(jī)戰(zhàn)勝了國(guó)際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫。2001年，布雷曼博士提升隨機(jī)森林2006年深度學(xué)習(xí)算法的提出2007年，在斯坦福任教的華裔科學(xué)家李飛飛，發(fā)起創(chuàng)建了ImageNet項(xiàng)目、2012年AlexNet在ImageNet訓(xùn)練集上圖像識(shí)別精度取得重大突破，直接推升了新一輪人工智能發(fā)展的浪潮。機(jī)器學(xué)習(xí)是一種人工智能技術(shù)，它可以讓計(jì)算機(jī)從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)，并自動(dòng)改進(jìn)算法，以提高性能。這個(gè)時(shí)期的代表性機(jī)器學(xué)習(xí)算法包括決策樹(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法。1.1.3人工智能起源和發(fā)展6、增長(zhǎng)爆發(fā)期（2010-）：深度學(xué)習(xí)2016年，李世石與AlphaGo總比分1比4告負(fù)，將公眾的視注意力也大量投向了人工智能，真正地將人工智能推向了研究和公眾視野的中心，人工智能收獲了空前的關(guān)注度。1.1.3人工智能起源和發(fā)展6、增長(zhǎng)爆發(fā)期（2010-）：深度學(xué)習(xí)2020年代，自然語(yǔ)言處理和計(jì)算機(jī)視覺(jué)的技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展。自然語(yǔ)言處理方面，出現(xiàn)了一系列新的技術(shù)，如BERT、GPT和T5等預(yù)訓(xùn)練模型，以及GPT-3、GPT-4等生成式模型。計(jì)算機(jī)視覺(jué)方面，出現(xiàn)了一系列新的技術(shù)，如目標(biāo)檢測(cè)、圖像分割和圖像生成等。2022年11月底，人工智能對(duì)話聊天機(jī)器人ChatGPT推出，迅速在社交媒體上走紅。ChatGPT是人工智能技術(shù)驅(qū)動(dòng)的自然語(yǔ)言處理工具，它能夠基于在預(yù)訓(xùn)練階段所見(jiàn)的模式和統(tǒng)計(jì)規(guī)律，來(lái)生成回答，還能根據(jù)聊天的上下文進(jìn)行互動(dòng)，真正像人類一樣來(lái)聊天交流，甚至能完成撰寫(xiě)郵件、視頻腳本、文案、翻譯、代碼，寫(xiě)論文等任務(wù)。1.1.3人工智能起源和發(fā)展人工智能發(fā)展的應(yīng)用方面近期重要事件1950年圖靈測(cè)試1956年達(dá)特茅斯會(huì)議提出“人工智能”概念……2011年蘋(píng)果語(yǔ)音助手Siri2012年Google無(wú)人駕駛汽車2014年微軟智能助理小娜2016年AlphaGo戰(zhàn)勝世界圍棋冠軍（2017年最強(qiáng)版AlphaGoZero）2020年GPT-3問(wèn)世最先進(jìn)的自然語(yǔ)言處理模型2022年多輪對(duì)話聊天機(jī)器人ChatGPT1.1.3人工智能起源和發(fā)展思政小課堂：向科學(xué)家們致敬人工智能之父有四個(gè)人，他們分別是艾倫·麥席森·圖靈、約翰.麥卡錫、馬文·明斯基、西摩爾·帕普特。具體貢獻(xiàn)：（1）艾倫·麥席森·圖靈，奠定了人工智能的邏輯，并且提出了圖靈測(cè)試，計(jì)算機(jī)在5分鐘之內(nèi)回答的問(wèn)題中，超過(guò)百分之三十被認(rèn)為是人類做出的解答，讓人工智能初步得到人們的認(rèn)可。（2）約翰.麥卡錫，將批處理方式改進(jìn)成了能夠同時(shí)允許多人使用的分時(shí)方式。（3）馬文·明斯基，發(fā)明了能夠模擬人類活動(dòng)的機(jī)器人，也是最早的能夠模擬人類的機(jī)器人。（4）西摩爾·帕普特，將兒童和人工智能以非常有趣的方式結(jié)合在了一起，從這里開(kāi)始，科技與教育開(kāi)始融合，對(duì)后來(lái)的教育影響非常大。LOGO語(yǔ)言創(chuàng)始人。1.1.4人工智能應(yīng)用領(lǐng)域1.2人工智能技術(shù)領(lǐng)域1.2人工智能技術(shù)領(lǐng)域腦：機(jī)器學(xué)習(xí)(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)…)、專家系統(tǒng)、情景感知計(jì)算眼：計(jì)算機(jī)視覺(jué)、視頻識(shí)別、圖像識(shí)別耳：語(yǔ)音識(shí)別、自然語(yǔ)言處理、實(shí)時(shí)翻譯身：智能機(jī)器人口：自然語(yǔ)言處理、實(shí)時(shí)翻譯1.2.1人工智能四要素人工智能的四個(gè)維度(四要素)1.2.2人工智能技術(shù)框架人工智能的技術(shù)框架按照產(chǎn)業(yè)生態(tài)通?？梢詣澐譃榛A(chǔ)層、技術(shù)層、應(yīng)用層三大板塊?；A(chǔ)層提供了支撐人工智能應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)，包括存儲(chǔ)和處理大規(guī)模數(shù)據(jù)的能力，以及高性能的計(jì)算和通信基礎(chǔ)設(shè)施；技術(shù)層提供了各種人工智能技術(shù)和算法，用于處理和分析數(shù)據(jù)，并提取有用的信息和知識(shí)；應(yīng)用層是人工智能技術(shù)的最終應(yīng)用領(lǐng)域，將技術(shù)層提供的算法和模型應(yīng)用到具體的問(wèn)題和場(chǎng)景中，實(shí)現(xiàn)智能化的決策和優(yōu)化。1.2.2人工智能技術(shù)框架1.2.2人工智能技術(shù)框架1.2.3人工智能技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)l框架：更易用的開(kāi)發(fā)框架l算法：性能更優(yōu)，體積更小的算法模型l算力：端-邊-云全面發(fā)展的算力l數(shù)據(jù)：更完善的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)產(chǎn)業(yè)，更安全的數(shù)據(jù)共享l場(chǎng)景：不斷突破的行業(yè)應(yīng)用1、更易用的開(kāi)發(fā)框架各種AI開(kāi)發(fā)框架都在朝易用、全能的方向演進(jìn)，不斷降低人工智能的開(kāi)發(fā)門檻。1.2.3人工智能技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)2、體積更小的深度模型性能更優(yōu)的模型往往有著更大的參數(shù)量，大的模型在工業(yè)應(yīng)用時(shí)會(huì)有運(yùn)行效率的問(wèn)題。越來(lái)越多的模型壓縮技術(shù)被提出，在保證模型性能的同時(shí)，進(jìn)一步壓縮模型體積，適應(yīng)工業(yè)應(yīng)用的需求。1.2.3人工智能技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)3、端-邊-云全面發(fā)展的算力應(yīng)用于云端、邊緣設(shè)備、移動(dòng)終端的人工智能芯片規(guī)模不斷增長(zhǎng)，進(jìn)一步解決人工智能的算力問(wèn)題。1.2.3人工智能技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)4、更安全的數(shù)據(jù)共享聯(lián)邦學(xué)習(xí)在保證數(shù)據(jù)隱私安全的前提下，利用不同數(shù)據(jù)源合作訓(xùn)練模型，進(jìn)一步突破數(shù)據(jù)的瓶頸。1.2.3人工智能技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)5、不斷突破的應(yīng)用場(chǎng)景隨著人工智能在各個(gè)垂直領(lǐng)域的不斷探索，人工智能的應(yīng)用場(chǎng)景將不斷被突破：p緩解心理問(wèn)題：人工智能聊天機(jī)器人結(jié)合心理學(xué)知識(shí)，幫助緩解孤獨(dú)癥等心理健康問(wèn)題。p自動(dòng)車險(xiǎn)定損：人工智能技術(shù)幫助保險(xiǎn)公司實(shí)現(xiàn)車險(xiǎn)理賠優(yōu)化，通過(guò)圖像識(shí)別等深度學(xué)習(xí)算法完成車險(xiǎn)定損。p后端辦公自動(dòng)化：AI正在自動(dòng)化管理工作，但數(shù)據(jù)的不同性質(zhì)和格式使其成為一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。盡管每個(gè)行業(yè)和應(yīng)用都有其獨(dú)特的挑戰(zhàn)，但不同的行業(yè)正在逐步采用基于機(jī)器學(xué)習(xí)的工作流程解決方案。p……1.2.3人工智能技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)1.3人工智能的意義及挑戰(zhàn)人工智能是引領(lǐng)未來(lái)的戰(zhàn)略性技術(shù)人工智能是開(kāi)啟未來(lái)智能世界的密匙是未來(lái)科技發(fā)展的戰(zhàn)略制高點(diǎn)是推動(dòng)人類社會(huì)變革的第四次工業(yè)革命誰(shuí)掌握人工智能，誰(shuí)就將成為未來(lái)核心技術(shù)的掌控者。1.3.1發(fā)展人工智能的戰(zhàn)略意義1.3.1發(fā)展人工智能的戰(zhàn)略意義1.人工智能的戰(zhàn)略意義表現(xiàn)在其對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)作用。2.人工智能的戰(zhàn)略意義還表現(xiàn)在其對(duì)社會(huì)生活的改變和提升作用。3.人工智能的戰(zhàn)略意義還體現(xiàn)在其對(duì)國(guó)家安全和國(guó)防建設(shè)的重要作用。4.人工智能的戰(zhàn)略意義還體現(xiàn)在其對(duì)全球競(jìng)爭(zhēng)力的提升作用。思政小課堂：中國(guó)“1+N”政策體系十九大以來(lái)，國(guó)家陸續(xù)出臺(tái)了“1+N”政策體系，為人工智能發(fā)展提供政策依據(jù)和制度保障。其中，“1”是指2017年國(guó)務(wù)院發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，這是我國(guó)在人工智能領(lǐng)域中的首個(gè)系統(tǒng)部署的文件，也是面向未來(lái)打造我國(guó)先發(fā)優(yōu)勢(shì)的頂層設(shè)計(jì)文件，將人工智能正式上升為國(guó)家戰(zhàn)略，提出了面向2030年我國(guó)新一代人工智能發(fā)展的指導(dǎo)思想、戰(zhàn)略目標(biāo)、重點(diǎn)任務(wù)和保障措施?！癗”是頂層設(shè)計(jì)出臺(tái)之后，部委層面陸續(xù)出臺(tái)的關(guān)于人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃、行動(dòng)計(jì)劃、實(shí)施方案等落地政策，其中工信部、科技部發(fā)布的政策主要涉及數(shù)實(shí)融合、場(chǎng)景創(chuàng)新、區(qū)域創(chuàng)新等內(nèi)容，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委、發(fā)改委圍繞標(biāo)準(zhǔn)體系、倫理規(guī)范、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等內(nèi)容開(kāi)展工作。1.3.1發(fā)展人工智能的戰(zhàn)略意義1.3.2人工智能的挑戰(zhàn)1、數(shù)據(jù)隱私和安全性問(wèn)題2、人工智能的倫理和道德問(wèn)題3、就業(yè)問(wèn)題隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注人工智能的倫理和社會(huì)問(wèn)題。在2020年代，研究人員和政策制定者也開(kāi)始探討如何確保人工智能的公正性、透明性和責(zé)任性，以及如何保護(hù)個(gè)人隱私和數(shù)據(jù)安全等問(wèn)題。同時(shí)，人工智能的發(fā)展也帶來(lái)了一些新的社會(huì)問(wèn)題，如人工智能對(duì)就業(yè)和教育的影響，以及人工智能的道德和法律問(wèn)題等。1.3.2人工智能的挑戰(zhàn)隨著計(jì)算機(jī)視覺(jué)的發(fā)展，圖像及視頻的可行信也越來(lái)越低?，F(xiàn)在我們可以通過(guò)PS，GAN（生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)）等技術(shù)制作假圖像，讓人難分真?zhèn)巍通過(guò)PS，把犯罪嫌疑人P在一個(gè)從未去過(guò)的地方或?qū)⑺c從未見(jiàn)過(guò)的人放在一起，以此來(lái)制造假證據(jù)。p通過(guò)PS，很多減肥藥廣告可以改變?nèi)宋锏耐庥^以達(dá)到減肥前后的對(duì)比。p如Lyrebird是一個(gè)可以從幾分鐘錄音樣本中自動(dòng)模仿人聲音的工具，也可能會(huì)被不法分子利用。p利用GAN網(wǎng)絡(luò)生成家居圖像發(fā)布在租房和訂酒店的平臺(tái)。還能眼見(jiàn)為實(shí)嗎？1.3.2人工智能的挑戰(zhàn)從人類的發(fā)展進(jìn)程上看，我們一直在尋求提高效率的途徑，即以更少的資源獲得更多。我們用尖銳的石頭，更高效地狩獵和采集食物；用蒸汽機(jī)，減少了對(duì)馬匹的需求。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的每一步都會(huì)改變工作生活。在AI的時(shí)代，哪些工作會(huì)被AI取代呢？AI會(huì)取代那些重復(fù)性強(qiáng)、創(chuàng)造性低，弱社交的工作。大家都會(huì)失業(yè)嗎？1.4人工智能初體驗(yàn)EasyDL是百度大腦推出的零門檻AI開(kāi)發(fā)平臺(tái)，提供從數(shù)據(jù)采集、標(biāo)注、清洗到模型訓(xùn)練、部署的一站式AI開(kāi)發(fā)能力。EasyDL支持6大技術(shù)方向:（1）EasyDL圖像：圖像分類、物體檢測(cè)、圖像分割（2）EasyDL文本：文本分類-單標(biāo)簽、文本分類-