人工智能概論 課件 第1章 人工智能概述

高職高專人工智能通識課規(guī)劃教材人工智能概論本章學(xué)習(xí)目標(biāo)第1章人工智能概述【素養(yǎng)目標(biāo)】通過學(xué)習(xí)人工智能起源與發(fā)展史，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、奮斗精神和開拓創(chuàng)新精神；通過學(xué)習(xí)人工智能領(lǐng)域科學(xué)家的先進事跡，培養(yǎng)學(xué)生探索未知、追求真理、勇攀科學(xué)高峰的責(zé)任感和使命感；通過了解我國人工智能發(fā)展?fàn)顩r，激發(fā)學(xué)生科技報國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)。本章學(xué)習(xí)目標(biāo)第1章人工智能概述【知識目標(biāo)】掌握人工智能的定義及分類；熟悉圖靈測試；熟悉人工智能研究的符號主義學(xué)派、連接主義學(xué)派和行為主義學(xué)派的主要觀點；熟悉人工智能主要研究領(lǐng)域：感知問題、模式識別、博弈、搜索、自然語言處理、專家系統(tǒng)和機器人學(xué)；了解人工智能的發(fā)展史和我國人工智能的發(fā)展?fàn)顩r。本章學(xué)習(xí)目標(biāo)第1章人工智能概述【能力目標(biāo)】能夠正確認(rèn)識人工智能在經(jīng)濟社會發(fā)展中的作用；能夠舉例說明人工智能在工作、學(xué)習(xí)、生活中的應(yīng)用；會使用人工智能詩歌寫作、文心一言等工具。本章學(xué)習(xí)目標(biāo)第1章人工智能概述【思維導(dǎo)圖】第一章人工智能概述1.1人工智能的概念1.2人工智能的發(fā)展1.3人工智能的分類1.5人工智能的主要研究領(lǐng)域高職高專人工智能通識課規(guī)劃教材1.4人工智能研究的主要學(xué)派1.6本章實訓(xùn)1.7拓展知識1.1人工智能的概念第1章人工智能概述1.1.1人工智能的定義智慧感知智能記憶創(chuàng)造思維學(xué)習(xí)能力情感行為語言人工的人造的模擬的

智能的特征：?有思維?能學(xué)習(xí)?有創(chuàng)造性?有情感Artificial+Intelligence1.1人工智能的概念第1章人工智能概述1.1.1人工智能的定義人工智能，顧名思義就是計算機具有了人類的習(xí)性，利用計算機可以解決以往只有人類才能解決的問題。人工智能是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。研究目的是促使智能機器會聽（語音識別、機器翻譯等）、會看（圖像識別、文字識別等）、會說（語音合成、人機對話等）、會思考（人機對弈、定理證明等）、會學(xué)習(xí)（機器學(xué)習(xí)、知識表示等）、會行動（機器人、自動駕駛汽車等）。1.1人工智能的概念第1章人工智能概述1.1.1人工智能的定義1956年由麥卡錫、明斯基、香農(nóng)、羅切斯特共同發(fā)起的達特茅斯會議，首次提出人工智能這一概念：人工智能就是讓機器的行為看起來像人類所表現(xiàn)出的智能行為一樣。1978年，貝爾曼采用認(rèn)知模型的方法——關(guān)于人類思維工作原理的可檢測的理論，提出人工智能是那些與人的思維、決策、問題求解和學(xué)習(xí)等有關(guān)活動的自動化。1983年，在《大英百科全書》中對人工智能是這樣定義的：人工智能是數(shù)字計算機或計算機控制的機器人，擁有解決通常與人類更高智能處理能力相關(guān)的問題的能力。1985年，查尼艾克和麥克德莫特提出：人工智能是用計算模型來研究智力和能力。1991年，伊萊恩·里奇在《人工智能》一書中給出的人工智能的定義為：人工智能是研究如何讓計算機完成當(dāng)下人類更擅長的事情。1.1人工智能的概念第1章人工智能概述1.1.1人工智能的定義總體來講，對人工智能的定義大體上可分為四類：像人一樣思考像人一樣行動理性地思考理性地行動從根本上來講，人工智能幾乎涉及了自然科學(xué)和社會科學(xué)的所有學(xué)科，研究如何實現(xiàn)計算機模擬人類的某些思維過程和智能行為，包括計算機實現(xiàn)智能的原理、制造類似于人腦智能的計算機等，從而使計算機能夠?qū)崿F(xiàn)更高層次的應(yīng)用。1.1人工智能的概念第1章人工智能概述1.1.1人工智能的定義時至今日，人工智能的內(nèi)涵已經(jīng)大大擴展，涉及計算機科學(xué)、腦科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、心理學(xué)、語言學(xué)、邏輯學(xué)、哲學(xué)等多門學(xué)科，是一門交叉學(xué)科，如圖所示。1.1人工智能的概念第1章人工智能概述1.1.2圖靈測試1、圖靈測試圖靈測試是推動人工智能誕生的重大事件。1950年，英國數(shù)學(xué)家圖靈提出了“機器能思維”的觀點，并設(shè)計了一個很著名的測試機器智能的實驗，稱為“圖靈測試”。圖靈測試采用“問”與“答”的模式進行測試，即詢問者通過計算機終端打字的方式與兩個測試對象通話，其中一個是人，另一個是機器（如右圖所示）。要求詢問者不斷提出各種問題并通過觀察兩個測試對象的即時回答，來辨別回答者是人還是機器。如果有超過30%的詢問者不能分辨出被測試的兩個對象哪個是人，哪個是機器，則認(rèn)為該機器具有了智能。1.1人工智能的概念第1章人工智能概述1.1.2圖靈測試2、圖靈測試示范性問答問：請給我寫出有關(guān)“第四號橋”主題的十四行詩。答：不要問我這道題，我從來不會寫詩。問：34957加70764等于多少？答：（停30秒后）105721。問：你會下國際象棋嗎？答：是的。問：我在我的K1處有棋子K；你僅在K6處有棋子K，在R1處有棋子R?，F(xiàn)在輪到你走，你應(yīng)該下哪步棋？答：（停15秒后）棋子R走到R8處，將軍！圖靈指出：“如果機器在某些現(xiàn)實的條件下，能夠非常好地模仿人回答問題，以致提問者在相當(dāng)長的時間里誤認(rèn)為它不是機器，那么機器就可以被認(rèn)為是能夠思考的?！?.1人工智能的概念第1章人工智能概述1.1.2圖靈測試3、詢問者不遵循常規(guī)的提問問：你知道孔子嗎？答：知道，他是我國古代偉大的思想家、政治家、教育家，儒家學(xué)派創(chuàng)始人。問：你知道孔子嗎？答：知道，他是我國古代偉大的思想家、政治家、教育家，儒家學(xué)派創(chuàng)始人。問：請再次回答，你知道孔子嗎？答：知道，他是我國古代偉大的思想家、政治家、教育家，儒家學(xué)派創(chuàng)始人。提問者大概會想到，此時回答問題的是一臺機器。如果提問與回答呈現(xiàn)出以下另一種狀況。問：你知道孔子嗎？答：知道，他是我國古代偉大的思想家、政治家、教育家，儒家學(xué)派創(chuàng)始人。問：你知道孔子嗎？答：是的，我不是已經(jīng)說過了嗎？問：請再次回答，你知道孔子嗎？答：你煩不煩，干嗎老提同樣的問題？那么，提問者大概會想到，這時候回答問題的大概率就是人而不是機器。1.1人工智能的概念第1章人工智能概述1.1.2圖靈測試上述兩種回答的區(qū)別在于，第一種回答可讓提問者明顯地感到回答者是從知識庫里提取簡單的答案，第二種則表示回答者具有分析和綜合的能力，知道提問者在反復(fù)提出同樣的問題，會給出帶有情緒的反應(yīng)。當(dāng)然，人工智能發(fā)展到現(xiàn)在的階段，機器肯定可以對類似的問題做出反應(yīng)，如機器可以做到如下回答：“這個問題你已經(jīng)問過三遍了，不要再問啦！”。圖靈測試沒有規(guī)定問題的范圍和提問的標(biāo)準(zhǔn)，如果想要制造出能夠通過圖靈測試的機器，就需要機器具有學(xué)習(xí)能力、思考能力、推理能力和判斷能力，并且能夠?qū)μ岢龅膯栴}給予符合常理的回答。1.1人工智能的概念第1章人工智能概述1.1.2圖靈測試圖靈測試看似簡單，其實非常嚴(yán)苛，因為提問者的問題沒有限制范圍，這對機器的要求非常高。直到2014年6月7日，一臺名為“尤金

·

古茲特曼”（EugeneGoostman，見圖1-4）的超級計算機，偽裝成一名13歲的烏克蘭男孩，在一系列每次時長為5分鐘的問答測試后，“尤金

·

古茲特曼”被認(rèn)作人類的比例達到33%，成功通過了圖靈測試，這一測試成功正逢圖靈去世60周年，因此被認(rèn)為是人工智能領(lǐng)域里程碑式的突破。第一章人工智能概述1.1人工智能的概念1.2人工智能的發(fā)展1.3人工智能的分類1.5人工智能的主要研究領(lǐng)域高職高專人工智能通識課規(guī)劃教材1.4人工智能研究的主要學(xué)派1.6本章實訓(xùn)1.7拓展知識1.2人工智能的發(fā)展第1章人工智能概述1.2.1

代表人物和事件（1）艾倫·圖靈。艾倫·圖靈，英國數(shù)學(xué)家、邏輯學(xué)家，被譽為“計算機科學(xué)之父”，是計算機邏輯的奠基者。1936—1938年，圖靈在普林斯頓大學(xué)攻讀博士學(xué)位期間，其研究受到馮·諾依曼教授的大力贊賞，并受邀擔(dān)任馮·諾依曼的助手。1937年，圖靈在權(quán)威雜志上發(fā)表了論文《論數(shù)字計算在決斷難道中的應(yīng)用》。在論文附錄里，他描述了一種可以輔助數(shù)學(xué)研究的機器，后被稱為“圖靈機”，這奠定了電子計算機和人工智能的理論基礎(chǔ)。圖靈的基本思想是用機器來模擬人們用紙筆進行數(shù)學(xué)運算的過程，他把這樣的過程看作下列兩種簡單的動作：1、在紙上寫上或擦除某個符號；2、讀寫頭從紙的一個位置移動到另一個位置。1.2

人工智能的發(fā)展第1章人工智能概述1.2.1

代表人物和事件1950年，圖靈發(fā)表了人工智能領(lǐng)域里程碑式的論文《計算機器與智能》，第一次提出了“機器思維”和“圖靈測試”的概念，為人工智能的發(fā)展奠定了哲學(xué)基準(zhǔn)。同時，也正是這篇文章為圖靈贏得了“人工智能之父”的美譽。1966年，為了紀(jì)念圖靈對計算機科學(xué)的巨大貢獻，美國計算機協(xié)會以圖靈的名字命名了“圖靈獎”，專門表彰和獎勵那些對計算機事業(yè)做出重大貢獻的人，圖靈獎日后逐漸發(fā)展成為計算機科學(xué)領(lǐng)域的“諾貝爾獎”。2000年，姚期智獲得圖靈獎，是至今唯一獲得該獎項的華裔學(xué)者。1.2

人工智能的發(fā)展第1章人工智能概述1.2.1

代表人物和事件（2）馮·諾依曼。馮·諾依曼，美籍匈牙利數(shù)學(xué)家、計算機科學(xué)家、物理學(xué)家，現(xiàn)代計算機、博弈論、核武器和生化武器等領(lǐng)域內(nèi)的科學(xué)全才，被后人譽為“現(xiàn)代計算機之父”“博弈論之父”。馮·諾依曼對人類最大的貢獻是對計算機科學(xué)、計算機技術(shù)、數(shù)值分析和經(jīng)濟學(xué)中的博弈論的開拓性工作，且為世界上第一臺電子計算機的研制做出了巨大的貢獻。1946年2月15日，世界上第一臺電子計算機ENIAC誕生，奠定了人工智能的硬件基礎(chǔ)。1.2

人工智能的發(fā)展第1章人工智能概述1.2.1

代表人物和事件（3）約翰·麥卡錫。約翰·麥卡錫，美國計算機科學(xué)家、認(rèn)知科學(xué)家，于1956年達特茅斯會議上首次提出“人工智能”的概念，并將數(shù)學(xué)邏輯應(yīng)用到了人工智能的早期形成中。1958年，麥卡錫發(fā)明了LISP語言，該語言至今仍在人工智能領(lǐng)域被廣泛使用。麥卡錫曾在麻省理工學(xué)院、達特茅斯學(xué)院、普林斯頓大學(xué)和斯坦福大學(xué)工作過，退休后擔(dān)任斯坦福大學(xué)的名譽教授。1971年，他因在人工智能領(lǐng)域的重大貢獻獲得了計算機界的最高獎項“圖靈獎”。1.2

人工智能的發(fā)展第1章人工智能概述1.2.1

代表人物和事件（4）達特茅斯會議。1956年8月，在美國達特茅斯學(xué)院中，麥卡錫、明斯基、香農(nóng)、紐厄爾、西蒙、羅切斯特、塞弗里奇等科學(xué)家聚在一起，討論了一個看似完全“不食人間煙火”的主題：用機器來模仿人類學(xué)習(xí)以及其他方面的智能。美國達特茅斯學(xué)院1.2

人工智能的發(fā)展第1章人工智能概述1.2.1

代表人物和事件會議持續(xù)了兩個月的時間，雖然當(dāng)時并沒有達成普遍的共識，但是卻為會議討論的內(nèi)容起了一個名字：人工智能。因此，1956年也就成為了人工智能元年。2006年，時隔50年后達特茅斯會議當(dāng)事人重聚，如下圖所示。左起分別為摩爾、麥卡錫、明斯基、塞弗里奇、索羅蒙夫。1.2

人工智能的發(fā)展第1章人工智能概述1.2.2

人工智能發(fā)展史人類對智能機器的夢想和追求可以追溯到三千多年前。早在我國西周時代，就流傳著有關(guān)巧匠獻給周穆王藝伎（歌舞機器人）的故事，還流傳著這樣一個典故——偃師造人、唯難于心，就是說技藝再好，人心難造。1.2

人工智能的發(fā)展第1章人工智能概述1.2.2

人工智能發(fā)展史春秋時代后期，魯班利用竹子和木料制作出一個木鳥，它能在空中飛行，可以“三日不下”，可稱得上是世界上第一個空中機器人。1.2

人工智能的發(fā)展第1章人工智能概述1.2.2

人工智能發(fā)展史三國時期的蜀漢，諸葛亮創(chuàng)造出“木牛流馬”，用于運送軍用物資，成為最早的陸地軍用機器人。以上這些都可以認(rèn)作世界上最早的機器人雛形。1.2

人工智能的發(fā)展第1章人工智能概述1.2.2

人工智能發(fā)展史

人工智能學(xué)科從正式誕生發(fā)展至今只有60多年的時間，經(jīng)歷了起步發(fā)展期、第一次低谷、應(yīng)用發(fā)展期、第二次低谷、穩(wěn)步發(fā)展期及蓬勃發(fā)展期。1.2

人工智能的發(fā)展第1章人工智能概述1.2.2

人工智能發(fā)展史（1）起步發(fā)展期（1956年—1975年）1959年，塞繆爾成功開發(fā)了西洋跳棋程序，戰(zhàn)勝了當(dāng)時的西洋跳棋大師羅伯特尼賴。1960年，麥卡錫開發(fā)了LISP語言，成為以后幾十年內(nèi)人工智能領(lǐng)域最主要的編程語言。1964-1966年，魏岑鮑姆開發(fā)了歷史上第一個聊天機器人ELIZA，被用于臨床治療中模仿心理醫(yī)生。這一系列的研究成果，掀起了人工智能發(fā)展的第一個高潮。1.2

人工智能的發(fā)展第1章人工智能概述1.2.2

人工智能發(fā)展史（2）第一次低谷期（1976年—1981年）人工智能發(fā)展初期的突破性進展大大提升了人們對人工智能的期望，人們開始嘗試更具挑戰(zhàn)性的任務(wù)，并提出了一些不切實際的研發(fā)目標(biāo)。1957年，蘇聯(lián)發(fā)射世界上第一顆人造衛(wèi)星后，美國政府和軍方急于使用機器翻譯系統(tǒng)了解蘇聯(lián)的科技動態(tài)。但用語法規(guī)則和詞匯對照表實現(xiàn)的俄語和英語互譯的機器翻譯系統(tǒng)笑話百出，曾把“心有余而力不足”（thespiritiswilingbutthefleshisweak）這句英文翻譯到俄語，然后再翻譯回英語的時候，卻變成了“伏特加不錯而肉都爛掉了”（thevodkaisgoodbutthemeatisroten）。從字面意義上看，spirit（烈性酒）與Voltka（伏特加）對譯似無問題，而flesh和meat也都有肉的意思。那么這兩句話在意義上為什么會南轅北轍呢？關(guān)鍵的問題就在于在翻譯的過程中，機器翻譯系統(tǒng)對于英語成語并無了解，僅僅是從字面上進行翻譯，結(jié)果自然失之毫厘，差之千里。1.2

人工智能的發(fā)展第1章人工智能概述1.2.2

人工智能發(fā)展史（2）第一次低谷期（1976年—1981年）1965年西蒙提出“20年內(nèi)，機器將能做人所能做的一切”；1977年，明斯基預(yù)言“在3～8年時間里,我們將研制出具有普通人智力的計算機，這樣的機器能讀懂莎士比亞的著作，會給汽車上潤滑油，會玩弄政治權(quán)術(shù)，能講笑話，會爭吵……它的智力將無與倫比”。過高預(yù)言的失敗和預(yù)期目標(biāo)的落空，給人工智能的聲譽造成重大傷害，并使其走入低谷。科學(xué)家們遇到了許多很難完成的挑戰(zhàn)，其中最大的挑戰(zhàn)是算力和數(shù)據(jù)。1.2

人工智能的發(fā)展第1章人工智能概述1.2.2

人工智能發(fā)展史（3）應(yīng)用發(fā)展期（1982年—1986年）1965年，愛德華·費根鮑姆在斯坦福大學(xué)帶領(lǐng)學(xué)生開發(fā)了第一個專家系統(tǒng)DENDRAL，這個系統(tǒng)可以根據(jù)質(zhì)譜儀的數(shù)據(jù)來判斷物質(zhì)的化學(xué)分子結(jié)構(gòu)。1978年，卡納基梅隆大學(xué)為美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）設(shè)計了一個名為XCON的專家系統(tǒng)，并在1980年正式投入使用。XCON是一款能夠幫助顧客自動選配計算機配件的軟件程序，是一個完善的“知識庫+推理機”專家系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含了超過2500條已設(shè)定好的規(guī)則，在后續(xù)幾年處理了超過80000個訂單，準(zhǔn)確度超過95％，每年節(jié)省超過2500萬美元。鑒于XCON取得的巨大商業(yè)成功，在20世紀(jì)80年代，有三分之二的世界500強公司開始開發(fā)和部署各自領(lǐng)域的專家系統(tǒng)。1.2

人工智能的發(fā)展第1章人工智能概述1.2.2

人工智能發(fā)展史（3）應(yīng)用發(fā)展期（1982年—1986年）1982年4月，日本制訂了一個為期十年的“第五代計算機系統(tǒng)研究計劃”，開發(fā)擁有人工智能的電腦。十年后基本以失敗告終，主要是低估了當(dāng)時個人計算機（PC）發(fā)展的速度，尤其是Intel公司的x86芯片架構(gòu)在很快的幾年內(nèi)就發(fā)展到足以應(yīng)付各領(lǐng)域?qū)＜蚁到y(tǒng)需要的程度。1.2

人工智能的發(fā)展第1章人工智能概述1.2.2

人工智能發(fā)展史（4）第二次低谷期（1987年—1996年）專家系統(tǒng)最初取得的成功是有限的，它無法自我學(xué)習(xí)并更新知識庫和算法，維護起來越來越麻煩，成本越來越高。20世紀(jì)80年代正是個人計算機崛起的時間，個人計算機快速占領(lǐng)整個計算機市場，它們的CPU頻率和速度穩(wěn)步提升，甚至變得比昂貴的LISP機器更強大。直到1987年，專用LISP機器硬件銷售市場嚴(yán)重崩潰，包括日本第五代計算機系統(tǒng)研究計劃在內(nèi)的很多超前概念都失敗了，原本美好的人工智能產(chǎn)品承諾都無法真正兌現(xiàn)。硬件銷售市場的潰敗和理論研究的迷茫，加上各國政府和機構(gòu)紛紛停止向人工智能研究領(lǐng)域投入資金，導(dǎo)致了人工智能發(fā)展進入了長達數(shù)年的低谷期。1.2

人工智能的發(fā)展第1章人工智能概述1.2.2

人工智能發(fā)展史（5）穩(wěn)步發(fā)展期（1997年—2010年）1997年，IBM公司的“深藍”超級計算機戰(zhàn)勝了國際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫。2000年，日本本田公司發(fā)布了機器人ASIMO，該機器人能走會跳，能說善道，可幫助主人端茶送水，經(jīng)過多年的升級改進，目前已是全世界最先進的機器人之一。1.2

人工智能的發(fā)展第1章人工智能概述1.2.2

人工智能發(fā)展史（5）穩(wěn)步發(fā)展期（1997年—2010年）2006年，辛頓（Hinton）等人提出了“深度學(xué)習(xí)”的概念。2008年，IBM公司提出了“智慧地球”概念。2009年，谷歌公司開發(fā)了第一款無人駕駛汽車。1.2

人工智能的發(fā)展第1章人工智能概述1.2.2

人工智能發(fā)展史（6）蓬勃發(fā)展期（2011年至今）2010年左右，隨著大數(shù)據(jù)、云計算、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)的發(fā)展，大數(shù)據(jù)時代到來了。此后，數(shù)據(jù)的爆發(fā)式增長為人工智能提供了充分的“養(yǎng)料”。以深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為代表的人工智能技術(shù)飛速發(fā)展，諸如圖像分類、語音識別、知識問答、人機對弈、無人駕駛等人工智能技術(shù)實現(xiàn)了從“不能用、不好用”到“可以用”的技術(shù)突破，人類已經(jīng)正式跨入人工智能時代。蒸汽時代電氣時代信息時代AI時代1.2

人工智能的發(fā)展第1章人工智能概述1.2.2

人工智能發(fā)展史（6）蓬勃發(fā)展期（2011年至今）2014年，微軟公司發(fā)布了全球第一款個人智能助理“微軟小娜”（Cortana）。2016年，運用深度學(xué)習(xí)技術(shù)的人工智能系統(tǒng)“阿爾法圍棋”（AlphaGo）4︰1戰(zhàn)勝世界圍棋冠軍李世石。2017年10月，谷歌DeepMind團隊發(fā)布了最強版的程序“阿爾法圍棋零”（AlphaGoZero）。從空白狀態(tài)自學(xué)圍棋，并以100:0的戰(zhàn)績擊敗AlphaGo等。1.2

人工智能的發(fā)展第1章人工智能概述1.2.2

人工智能發(fā)展史（6）蓬勃發(fā)展期（2011年至今）2022年11月30日，美國OpenAI公司發(fā)布了一款基于GPT-3.5系列模型的聊天機器人程序ChatGPT（ChatGenerativePre-trainedTransformer，聊天生成式預(yù)訓(xùn)練變換模型）。2023年3月16日，百度新一代大語言模型的生成式AI產(chǎn)品“文心一言”發(fā)布。1.2

人工智能的發(fā)展第1章人工智能概述1.2.2

人工智能發(fā)展史（6）蓬勃發(fā)展期（2011年至今）2024年2月15日(美國當(dāng)?shù)貢r間)，美國OpenAI公司發(fā)布了人工智能文生視頻大模型Sora。Sora這一名稱源于日文“空”(そら

sora)，即天空之意，以示其無限的創(chuàng)造潛力。其背后的技術(shù)是在OpenAI的文本到圖像生成模型DALL-E基礎(chǔ)上開發(fā)而成的。Sora可以根據(jù)用戶的文本提示創(chuàng)建最長60秒的逼真視頻，該模型了解物體在物理世界中的存在方式，可以深度模擬真實物理世界，能夠生成具有多個角色、包含特定運動的復(fù)雜場景。Sora對于需要制作視頻的藝術(shù)家、電影制片人或?qū)W生帶來無限可能，其是OpenAI“教AI理解和模擬運動中的物理世界”計劃其中的一步，也標(biāo)志著人工智能在理解真實世界場景并與之互動的能力方面實現(xiàn)了重大飛躍。1.2

人工智能的發(fā)展第1章人工智能概述提示文本：一位時尚女性走在東京的街道上，街道上到處是溫暖的霓虹燈和動畫城市標(biāo)志。她身穿黑色皮夾克、紅色長裙和黑色靴子，手拿黑色錢包。她戴著太陽鏡，涂著紅色唇膏。她走起路來自信而隨意。街道潮濕而反光，與五顏六色的燈光形成鏡面效果。許多行人走來走去。1.2

人工智能的發(fā)展第1章人工智能概述1.2.3

我國的人工智能發(fā)展?fàn)顩r2015年5月，國務(wù)院發(fā)布《中國制造2025》，部署全面推進實施制造強國戰(zhàn)略。2015年7月，在北京召開了“2015中國人工智能大會”，發(fā)表了《中國人工智能系列白皮書》。2016年4月，工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展改革委、財政部等三部委聯(lián)合印發(fā)了《機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》。2016年5月，國家發(fā)展改革委、科學(xué)技術(shù)部、工業(yè)和信息化部、中央網(wǎng)信辦聯(lián)合印發(fā)了《“互聯(lián)網(wǎng)+”人工智能三年行動實施方案》。2017年7月8日，國務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出，要“搶抓人工智能發(fā)展的重大戰(zhàn)略機遇，構(gòu)筑我國人工智能發(fā)展的先發(fā)優(yōu)勢，加快建設(shè)創(chuàng)新型國家和世界科技強國”。1.2

人工智能的發(fā)展第1章人工智能概述1.2.3

我國的人工智能發(fā)展?fàn)顩r2019年3月，中央全面深化改革委員會第七次會議審議通過了《關(guān)于促進人工智能和實體經(jīng)濟深度融合的指導(dǎo)意見》，該指導(dǎo)意見指出“促進人工智能和實體經(jīng)濟深度融合，要把握新一代人工智能發(fā)展的特點，堅持以市場需求為導(dǎo)向，以產(chǎn)業(yè)應(yīng)用為目標(biāo)，深化改革創(chuàng)新，優(yōu)化制度環(huán)境，激發(fā)企業(yè)創(chuàng)新活力和內(nèi)生動力，結(jié)合不同行業(yè)、不同區(qū)域特點，探索創(chuàng)新成果應(yīng)用轉(zhuǎn)化的路徑和方法，構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動、人機協(xié)同、跨界融合、共創(chuàng)分享的智能經(jīng)濟形態(tài)?！?021年制定的國家“十四五”規(guī)劃中，將新一代人工智能技術(shù)作為重點發(fā)展規(guī)劃，其中和人工智能技術(shù)密切相關(guān)的云計算技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、5G通信技術(shù)等都是“十四五”規(guī)劃重點發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。1.2

人工智能的發(fā)展第1章人工智能概述1.2.3

我國的人工智能發(fā)展?fàn)顩r人工智能在工業(yè)領(lǐng)域也獲得了廣泛應(yīng)用，人工智能將引起第四次工業(yè)革命。2020年疫情爆發(fā)期間，人工智能在抗疫過程中發(fā)揮了重要作用，AI算法能大大縮短病毒基因全序列比對的時間，人臉識別等技術(shù)能夠及時發(fā)現(xiàn)疑似病例并開展流行病學(xué)調(diào)查，大數(shù)據(jù)可以幫助各級政府和相關(guān)部門準(zhǔn)確判斷各產(chǎn)業(yè)、各企業(yè)和復(fù)工復(fù)產(chǎn)情況。在疫情防控最嚴(yán)峻的階段，以人工智能技術(shù)等為支撐的電商活動成為維系經(jīng)濟社會正常運轉(zhuǎn)的重要力量。在一些地方，無人車配送真正實現(xiàn)了“無接觸，更安全”。1.2

人工智能的發(fā)展第1章人工智能概述1.2.3

我國的人工智能發(fā)展?fàn)顩r杭州舉行的第19屆亞運會期間，“智能亞運”是杭州亞運會帶給全世界觀眾的深刻印象。數(shù)字火炬手無人駕駛冰淇淋售賣車機器狗第一章人工智能概述1.1人工智能的概念1.2人工智能的發(fā)展1.3人工智能的分類1.5人工智能的主要研究領(lǐng)域高職高專人工智能通識課規(guī)劃教材1.4人工智能研究的主要學(xué)派1.6本章實訓(xùn)1.7拓展知識1.3

人工智能的分類第1章人工智能概述從與人的融合程度來看，人工智能產(chǎn)品的發(fā)展可以分為三個階段：一是“識你”的階段，就是讓機器人或者設(shè)備來認(rèn)識你，知道你是誰，例如人臉識別、語音識別、指紋識別等；二是“懂你”的階段，就是讓機器知道你想要什么、習(xí)慣什么、喜歡什么，知道你的日常行為，這是一種深度融合的場景；三是“AI你”的階段，就是人工智能真正能夠為人類提供點對點的定制化的智能服務(wù)，真正進入智能時代，這也是人工智能的終極目標(biāo)。當(dāng)前，人工智能產(chǎn)品基本實現(xiàn)了“識你”，正在“懂你”的路上迅速發(fā)展，還沒有實現(xiàn)“AI你”。按照發(fā)展過程及功能強度來劃分，人工智能可分為三種類型：(1)弱人工智能(2)強人工智能(3)超人工智能1.3

人工智能的分類第1章人工智能概述1.3.1

弱人工智能弱人工智能是只具有某個方面能力的人工智能，只專注于完成某個特定的任務(wù)，例如圖像識別、語音識別等。能戰(zhàn)勝圍棋世界冠軍的人工智能機器人AlphaGo，它只會下圍棋，如果向它詢問其他的問題，它就不知道應(yīng)該怎么回答了。弱人工智能的特點是只擅長單方面的能力。我們身邊的弱人工智能應(yīng)用很多，例如智能音箱，具有語音識別功能，可以根據(jù)指令要求播放故事或歌曲，可以設(shè)置鬧鐘，還可以提醒主人相關(guān)事宜；智能手機上的購物軟件可以分析用戶購物習(xí)慣、搜索記錄，并進行個性化信息推送；掃地機器人會自動規(guī)劃路徑，聽得懂語音指令，能夠自動充電。1.3

人工智能的分類第1章人工智能概述1.3.2

強人工智能強人工智能也稱為通用人工智能，是一種能力和人類相似的人工智能。強人工智能在各方面都能和人類智能比肩，人類能夠從事的腦力活、體力活，它都能從事。強人工智能具備人類的心理能力，能夠進行思考、推理、計劃，并可以解決問題，具有抽象思維，能夠理解復(fù)雜理念、快速學(xué)習(xí)和從經(jīng)驗中學(xué)習(xí)等。強人工智能分為兩類：（1）類人的人工智能，即機器的思考和推理就像人類的思維一樣；（2）非類人的人工智能，即機器產(chǎn)生了與人類完全不一樣的知覺和意識，使用和人類完全不一樣的推理方式。創(chuàng)造強人工智能產(chǎn)品比創(chuàng)造弱人工智能產(chǎn)品要難得多。1.3

人工智能的分類第1章人工智能概述1.3.3

超人工智能超人工智能可以理解為其智慧程度比人類自身還要高，幾乎在所有領(lǐng)域都比人類大腦聰明得多，包括科學(xué)創(chuàng)新、通識和社交技能等。超人工智能目前仍然只是一個概念，還沒有證據(jù)表明人類可以研究出一個可以全方位超越自己的機器。雖然人工智能已取得不錯的進展，但目前大部分產(chǎn)品仍屬于弱人工智能的范疇。如：蘋果公司的語音助手Siri、手機的自動攔截騷擾電話功能、郵箱的自動過濾功能、在象棋領(lǐng)域打敗人類的機器人等等，這些都屬于弱人工智能。第一章人工智能概述1.1人工智能的概念1.2人工智能的發(fā)展1.3人工智能的分類1.5人工智能的主要研究領(lǐng)域高職高專人工智能通識課規(guī)劃教材1.4人工智能研究的主要學(xué)派1.6本章實訓(xùn)1.7拓展知識1.4

人工智能研究的主要學(xué)派第1章人工智能概述1.4.1

符號主義學(xué)派符號主義學(xué)派，又稱邏輯主義學(xué)派、心理學(xué)派、計算機學(xué)派。該學(xué)派的奠基人是西蒙，代表人物有西蒙、紐厄爾、尼爾遜等。符號主義認(rèn)為人工智能源于數(shù)理邏輯，人類認(rèn)知和思維的基本單元是符號，而認(rèn)知過程就是在符號表示上的一種運算。其理論核心是符號推理與機器推理，用某種符號來描述人類的認(rèn)知過程，并把這種符號輸入到能處理符號的計算機中，從而模擬人類的認(rèn)知過程，實現(xiàn)人工智能。符號主義學(xué)派的應(yīng)用代表就是機器定理證明。1956年，西蒙、紐厄爾等人編制了第一個人工智能程序“邏輯理論家”，該程序模擬人類證明符號邏輯定理的思維活動，成功證明了懷特海和羅素的《數(shù)學(xué)原理》中前52個定理中的38個，并在達特茅斯會議上做了演示。1.4

人工智能研究的主要學(xué)派第1章人工智能概述1.4.1

符號主義學(xué)派符號主義學(xué)派的另一個典型應(yīng)用是知識圖譜。2012年5月17日，谷歌公司正式提出了知識圖譜（KnowledgeGraph）的概念，其初衷是為了優(yōu)化搜索引擎返回的結(jié)果，增強用戶搜索質(zhì)量及體驗。知識圖譜本質(zhì)上是語義網(wǎng)絡(luò)的知識庫，是機器認(rèn)識智能的基礎(chǔ)，主要應(yīng)用于精準(zhǔn)分析、智能搜索、智能問答、智能推薦等方面。醫(yī)療知識圖譜（心力衰竭）如右圖所示。1.4

人工智能研究的主要學(xué)派第1章人工智能概述1.4.1

符號主義學(xué)派在20世紀(jì)80年代之前，符號主義學(xué)派主導(dǎo)著人工智能的發(fā)展，也被稱為第一代人工智能，尤其是專家系統(tǒng)的成功開發(fā)與應(yīng)用。2011年，基于符號主義學(xué)派的人工智能專家系統(tǒng)——IBM公司的人工智能程序“沃森”（Watson）參加了一檔智力問答節(jié)目，并戰(zhàn)勝了兩位人類冠軍（見右圖）。符號主義學(xué)派為人工智能的應(yīng)用做出了重大貢獻，在其他學(xué)派出現(xiàn)之后，符號主義學(xué)派仍然是人工智能的主流學(xué)派之一。1.4

人工智能研究的主要學(xué)派第1章人工智能概述1.4.2

連接主義學(xué)派連接主義學(xué)派，又稱為仿生學(xué)派、生理學(xué)派。該學(xué)派的奠基人是明斯基，代表人物有約翰·霍普菲爾德、亞·萊卡等。連接主義學(xué)派通過算法模擬神經(jīng)元，并把一個神經(jīng)元叫作感知機，用多個感知機組成一層網(wǎng)絡(luò)，多層這樣的網(wǎng)絡(luò)互相連接最終得到神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，如圖所示。其理論核心是神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí)。從神經(jīng)生理學(xué)和認(rèn)知科學(xué)的研究成果出發(fā)，把人的智能歸結(jié)為人腦的高層活動的結(jié)果，強調(diào)智能活動是由大量簡單的神經(jīng)元，通過復(fù)雜的相互連接后，并行運行的結(jié)果。1.4

人工智能研究的主要學(xué)派第1章人工智能概述1.4.2

連接主義學(xué)派進入21世紀(jì)后，連接主義學(xué)派提出了“深度學(xué)習(xí)”的概念。2016年，運用深度學(xué)習(xí)技術(shù)的人工智能系統(tǒng)AlphaGo以4︰1戰(zhàn)勝世界圍棋冠軍李世石（見右圖），引起轟動。2017年，新版程序AlphaGoZero（阿爾法圍棋零）從空白狀態(tài)學(xué)起，在無任何人類輸入的條件下，能夠迅速自學(xué)圍棋，并以100︰0的戰(zhàn)績擊敗“前輩”。這個階段的人工智能被稱為第二代人工智能，其特點是以數(shù)據(jù)驅(qū)動為主，經(jīng)過20世紀(jì)90年代的發(fā)展，在21世紀(jì)初被廣泛應(yīng)用，有替代符號主義學(xué)派之勢。1.4

人工智能研究的主要學(xué)派第1章人工智能概述1.4.3

行為主義學(xué)派行為主義學(xué)派，又稱為進化主義學(xué)派、控制論學(xué)派。該學(xué)派的奠基人是維納，代表人物有麥克洛、布魯克斯等。行為主義學(xué)派主要源于控制論，是一種基于“感知—行動”的行為智能模擬方法，該學(xué)派推崇控制、自適應(yīng)與進化計算。行為主義學(xué)派認(rèn)為，行為是有機體用以適應(yīng)環(huán)境變化的各種身體反應(yīng)的組合，它的理論目標(biāo)在于預(yù)見和控制行為。這一學(xué)派的代表作首推布魯克斯研制的六足行走機器人，是一個基于“感知—行動”模式的、模擬昆蟲行為的控制系統(tǒng)，它被看作是新一代的“控制論動物”。第一章人工智能概述1.1人工智能的概念1.2人工智能的發(fā)展1.3人工智能的分類1.5人工智能的主要研究領(lǐng)域高職高專人工智能通識課規(guī)劃教材1.4人工智能研究的主要學(xué)派1.6本章實訓(xùn)1.7拓展知識1.5

人工智能研究的研究領(lǐng)域第1章人工智能概述1.5.1

感知問題感知問題是人工智能的一個經(jīng)典研究課題，涉及神經(jīng)生理學(xué)、視覺心理學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域，具體包括計算機視覺和聲音處理等。例如，視覺處理主要由解釋器針對視覺傳感器（如攝像機）獲得的外部世界的景物和信息進行分析和理解，也就是如何使計算機“看見”周圍的東西；而聲音處理則是研究如何使計算機“聽見”講話的聲音，對語音信息等進行分析和理解。1.5

人工智能研究的研究領(lǐng)域第1章人工智能概述1.5.2

模式識別模式識別就是使計算機通過數(shù)學(xué)方法來研究模式的自動處理和判讀。這里把環(huán)境與客體統(tǒng)稱為“模式”。模式識別以圖像處理與計算機視覺、語音語言信息處理、腦網(wǎng)絡(luò)組、類腦智能等為主要研究方向，研究人類模式識別的機理以及有效的計算方法。用計算機實現(xiàn)模式（文字、聲音、人物、物體等）的自動識別，是開發(fā)智能機器的一個關(guān)鍵的突破口，也為人類認(rèn)識自身智能提供線索。模式識別的顯著特點是速度快、準(zhǔn)確性強和效率高。1.5

人工智能研究的研究領(lǐng)域第1章人工智能概述1.5.3

博弈博弈，指對抗的學(xué)問，起源于下棋。讓計算機學(xué)會下棋是人們使機器具有智能的最早的嘗試。1956年，塞繆爾就開發(fā)了跳棋程序，從棋譜中進行學(xué)習(xí)，從實戰(zhàn)中總結(jié)經(jīng)驗。對于跳棋、象棋、五子棋以及圍棋等博弈類游戲，其過程完全可用一顆博弈樹來表示，利用最基本的狀態(tài)空間搜索技術(shù)來找到一條必勝的下棋路線。現(xiàn)有的計算機下棋程序以傳統(tǒng)的狀態(tài)空間搜索技術(shù)為基礎(chǔ)，通過一些啟發(fā)式算法，對棋局中間狀態(tài)獲勝的可能性進行評估，并以此來決定下一步該怎么走。1.5

人工智能研究的研究領(lǐng)域第1章人工智能概述1.5.4

搜索搜索，是指為了達到某一目標(biāo)，而連續(xù)進行找尋的過程，它是人工智能研究的核心內(nèi)容之一。搜索有兩種基本方式：一種是盲目搜索，即不考慮給定問題的具體情況，而根據(jù)事先確定的某種固定順序來調(diào)用操作規(guī)則。盲目搜索技術(shù)主要有廣度優(yōu)先搜索、深度優(yōu)先搜索；廣度優(yōu)先搜索深度優(yōu)先搜索1.5

人工智能研究的研究領(lǐng)域第1章人工智能概述1.5.4

搜索另一種是啟發(fā)式搜索，即考慮問題可應(yīng)用的情況，動態(tài)地確定規(guī)則的排序，優(yōu)先調(diào)用較合適的規(guī)則，以減少搜索范圍，從而讓搜索變得更快。八數(shù)碼問題設(shè)計評價函數(shù)

f(n)=h(n)+g(n)h(n)表示節(jié)點n離目標(biāo)節(jié)點的距離，常用錯位的棋牌個數(shù)表示。g(n)表示節(jié)點n在搜索圖中的深度1.5

人工智能研究的研究領(lǐng)域第1章人工智能概述1.5.5

自然語言處理自然語言處理是人工智能早期的研究領(lǐng)域之一，也是一個極為重要的領(lǐng)域，主要包括人機對話和機器翻譯兩大任務(wù)，是一門融語言學(xué)、計算機科學(xué)、數(shù)學(xué)于一體的科學(xué)。目前該領(lǐng)域的主要課題是讓計算機系統(tǒng)以主題和對話情境為基礎(chǔ)，結(jié)合大量的常識，生成和理解自然語言，顯然，這是一個極其復(fù)雜的編碼和解碼問題。

1.5

人工智能研究的研究領(lǐng)域第1章人工智能概述1.5.6

專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)是一種基于人工智能技術(shù)的智能應(yīng)用，它的核心是通過人工智能技術(shù)來模擬人類專家的經(jīng)驗和知識，從而實現(xiàn)特定問題的解決。專家系統(tǒng)通常由知識庫、推理機、人機接口、解釋機構(gòu)等幾個部分構(gòu)成。知識庫是專家系統(tǒng)的核心，它包含了專家對某一特定領(lǐng)域的知識和經(jīng)驗，推理機則是用來模擬人類專家的推理過程，人機接口則是專家系統(tǒng)與用戶進行交互的接口，解釋機構(gòu)則是用來解釋專家系統(tǒng)的推理過程和結(jié)果。1.5

人工智能研究的研究領(lǐng)域第1章人工智能概述1.5.7

機器人學(xué)若要模仿人類，就要不僅看得見、聽得懂、能夠說，還需要一個人形的、能夠像人一樣動作的容器，這就是機器人學(xué)研究的內(nèi)容。機器人學(xué)是與機器人設(shè)計、制造和應(yīng)用相關(guān)的科學(xué)，又稱為機器人技術(shù)或機器人工程學(xué)，主要研究機器人的控制與被處理物體之間的相互關(guān)系。機器人是一個綜合性的課題，除機械手和步行機構(gòu)外，還要研究機器視覺、觸覺、聽覺等信息傳感技術(shù)，以及機器人語言和智能控制軟件等，是一個涉及精密機械、信息傳感技術(shù)、人工智能方法、智能控制及生物工程等學(xué)科的綜合技術(shù)。2017年10月26日，沙特阿拉伯正式授予機器人索菲亞公民的身份，是第一個擁有公民身份的機器人。類人機器人索菲亞第一章人工智能概述1.1人工智能的概念1.2人工智能的發(fā)展1.3人工智能的分類1.5人工智能的主要研究領(lǐng)域高職高專人工智能通識課規(guī)劃教材1.4人工智能研究的主要學(xué)派1.6本章實訓(xùn)1.7拓展知識1.6

本章實訓(xùn)第1章人工智能概述1.6.1

實訓(xùn)1體驗人工智能詩歌寫作九歌是清華大學(xué)自然語言處理與社會人文計算實驗室研發(fā)的人工智能詩歌寫作系統(tǒng)。（1）在瀏覽器的地址欄