人工智能概論 課件全套 黃林國 第1-7章 人工智能概述- 自然語言處理

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。現(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)長的時間里誤認為它不是機器，那么機器就可以被認為是能夠思考的?！?.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。符號主義認為人工智能源于數(shù)理邏輯，人類認知和思維的基本單元是符號，而認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?，F(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）在瀏覽器的地址欄中輸入，打開“九歌——人工智能詩歌寫作系統(tǒng)”網(wǎng)站主頁（2）選擇“五言絕句”選項，在文本框中輸入“美麗中國”，單擊“生成詩歌”按鈕。（3）讀者可以自行練習(xí)其他律詩、絕句、藏頭詩、詞等不同體裁詩歌的在線生成，也可在手機微信上搜索小程序“智能寫詩詞對聯(lián)”，體驗人工智能詩歌寫作。1.6

本章實訓(xùn)第1章人工智能概述1.6.2

實訓(xùn)2文心一言文心一言是百度推出的一款基于百度新一代大語言模型的生成式AI產(chǎn)品，于2023年3月16日正式發(fā)布，于3月27日上線，8月31日向全社會全面開放。（1）在瀏覽器的地址欄中輸入，打開“文心一言”網(wǎng)站主頁。（2）在文本框輸入問題，如輸入“人工智能發(fā)展史”，按Enter鍵后，即可得到解答。1.6

本章實訓(xùn)第1章人工智能概述1.6.2

實訓(xùn)2文心一言（3）單擊“選擇插件”按鈕，在打開的列表中選擇“說圖解畫”→“上傳圖片”選項，并上傳某一圖片，即可得到文心一言對該圖片內(nèi)容的文字解說。（4）請讀者自行對“覽卷文檔”“E言易圖”“商業(yè)信息查詢”“TreeMind樹圖”等插件進行操作練習(xí)。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1.7

拓展知識第1章人工智能概述1.7

拓展知識：未來已來，人工智能改變生活在科技的飛速發(fā)展中，我們已經(jīng)進入了一個充滿可能性的世界。其中，人工智能（AI）正在悄悄地改變我們的生活，尤其是在手機上。1.智能助手：生活小助手手機AI的第一個應(yīng)用就是智能助手。通過語音識別和自然語言處理技術(shù)，智能助手能夠理解我們的需求，并為我們提供幫助。無論是提醒日程、查詢天氣、預(yù)定餐廳，還是購買商品和服務(wù)，AI助手都能在幾秒鐘內(nèi)完成。此外，智能助手還能幫助我們管理健康、設(shè)置鬧鐘、提供備忘錄等功能，極大地提高了我們的效率。1.7

拓展知識第1章人工智能概述1.7

拓展知識：未來已來，人工智能改變生活2.語音翻譯：全球無障礙溝通隨著全球化的發(fā)展，語言障礙成為了國際交流的難題，而手機AI的語音翻譯功能則解決了這一問題。通過實時語音識別和翻譯，手機AI能夠?qū)崿F(xiàn)跨語言的交流，讓我們在全球范圍內(nèi)暢通無阻。無論是在旅行、商務(wù)會議還是學(xué)術(shù)交流中，這項功能都能讓我們無需擔(dān)心語言問題，暢享全球化的便利。1.7

拓展知識第1章人工智能概述1.7

拓展知識：未來已來，人工智能改變生活3.人臉識別：安全保障手機AI的人臉識別功能能夠迅速識別我們的親友、合作伙伴和各種場景，幫助我們更好地管理聯(lián)系人信息。這項功能不僅可以應(yīng)用于解鎖手機、登錄應(yīng)用，還可以用于支付安全、安全監(jiān)控等領(lǐng)域。無論是身份驗證還是安全管理，人臉識別都能夠為我們提供安全保障。1.7

拓展知識第1章人工智能概述1.7

拓展知識：未來已來，人工智能改變生活4.智能圖像處理：美顏與照片編輯手機AI的圖像處理功能也是一項非常實用的技術(shù)。通過智能算法，AI能夠自動調(diào)整膚色、亮度、對比度等參數(shù)，提供一鍵美顏和照片編輯功能。這不僅簡化了照片編輯的步驟，而且還能自動調(diào)整，使得我們無需掌握復(fù)雜的編輯技巧。此外，AI還能識別場景和物體，提供豐富的濾鏡和特效選擇，讓我們的照片更加生動有趣。1.7

拓展知識第1章人工智能概述1.7

拓展知識：未來已來，人工智能改變生活5.個性化推薦：內(nèi)容消費升級手機AI的另一個重要應(yīng)用就是個性化推薦。通過分析我們的瀏覽歷史、購買行為和社交網(wǎng)絡(luò)信息，AI能夠為我們提供個性化的內(nèi)容推薦。無論是音樂、電影、書籍還是應(yīng)用，AI都能夠根據(jù)我們的興趣和需求進行推薦。這不僅提高了內(nèi)容消費的體驗，而且還能幫助我們節(jié)省時間，提高效率。感謝聆聽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2章人工智能生態(tài)【素養(yǎng)目標(biāo)】通過學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、5G通信技術(shù)等，培養(yǎng)學(xué)生的探索創(chuàng)新精神；通過學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)案例，培養(yǎng)學(xué)生的提出問題、分析問題、解決問題的能力；通過了解我國5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)狀況，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2章人工智能生態(tài)【知識目標(biāo)】理解大數(shù)據(jù)的概念、特性，并了解其相關(guān)應(yīng)用；理解物聯(lián)網(wǎng)的概念、技術(shù)架構(gòu)、特點、未來趨勢，并了解其相關(guān)應(yīng)用；理解云計算的概念、特點、分類、服務(wù)模式，并了解其相關(guān)應(yīng)用；理解5G通信技術(shù)的概念、關(guān)鍵技術(shù)，并了解其相關(guān)應(yīng)用。本章學(xué)習(xí)目標(biāo)第2章人工智能生態(tài)【能力目標(biāo)】能夠針對大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、5G通信技術(shù)具體應(yīng)用功能，闡述其實現(xiàn)原理；能夠理解大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)與人工智能的關(guān)系；會使用百度網(wǎng)盤、二維碼分享等工具。本章學(xué)習(xí)目標(biāo)第2章人工智能生態(tài)【思維導(dǎo)圖】第二章人工智能生態(tài)2.1大數(shù)據(jù)2.2物聯(lián)網(wǎng)2.3云計算2.5本章實訓(xùn)高職高專人工智能通識課規(guī)劃教材2.4

5G通信技術(shù)2.6拓展知識人工智能三要素第2章人工智能生態(tài)人工智能的目的就是讓機器能夠像人類一樣思考，讓機器擁有智能。人工智能三要素是數(shù)據(jù)、算力和算法。數(shù)據(jù)指的就是大數(shù)據(jù)，是人工智能發(fā)展的基石；算力，指的是計算機的超級計算能力，是人工智能發(fā)展的保障；算法是人工智能的靈魂。人工智能三要素第2章人工智能生態(tài)人工智能作為一門交叉學(xué)科，向下需要基礎(chǔ)硬件、芯片、云計算為其提供算力支撐，并需要利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、5G網(wǎng)絡(luò)搜集海量數(shù)據(jù)；向上需要利用成熟的深度學(xué)習(xí)算法，將成果滲透到各行各業(yè)的應(yīng)用場景中。人工智能的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)2.1大數(shù)據(jù)第2章人工智能生態(tài)2.1.1什么是大數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)（BigData），是指無法在一定時間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合，是需要利用新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量的、高增長率的和多樣化的信息資產(chǎn)，如購物網(wǎng)站的消費記錄，這些數(shù)據(jù)只有進行處理和整合才有意義。大數(shù)據(jù)技術(shù)的戰(zhàn)略意義不在于掌握龐大的數(shù)據(jù)信息，而在于對這些含有意義的數(shù)據(jù)進行專業(yè)化處理。換而言之，如果把大數(shù)據(jù)比作一種產(chǎn)業(yè)，那么這種產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)盈利的關(guān)鍵在于，提高對數(shù)據(jù)的“加工能力”，通過“加工”實現(xiàn)數(shù)據(jù)的“增值”。2.1大數(shù)據(jù)第2章人工智能生態(tài)2.1.1什么是大數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)的意義并不在“大”，而在于“有用”。價值含量和挖掘成本比數(shù)量更為重要。對于很多行業(yè)而言，如何利用這些大規(guī)模數(shù)據(jù)是贏得競爭的關(guān)鍵。淘寶購物、百度搜索等總能推薦給用戶想要的，這是大數(shù)據(jù)決策的體現(xiàn)，依據(jù)大數(shù)據(jù)分析，去匹配用戶屬于哪一類人群，從而給用戶推薦這一類人群喜好的東西。大數(shù)據(jù)的興起，也讓數(shù)據(jù)分析師、數(shù)據(jù)科學(xué)家、大數(shù)據(jù)工程師、數(shù)據(jù)可視化等成為了熱門職業(yè)。大數(shù)據(jù)已經(jīng)在環(huán)境、農(nóng)業(yè)、教育行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、零售行業(yè)、金融行業(yè)、智慧城市等在內(nèi)的社會各行各業(yè)都融入了大數(shù)據(jù)的印記。2.1大數(shù)據(jù)第2章人工智能生態(tài)大數(shù)據(jù)在電商場景應(yīng)用2.1大數(shù)據(jù)第2章人工智能生態(tài)2.1.2大數(shù)據(jù)的四大特性2.1大數(shù)據(jù)第2章人工智能生態(tài)2.1.2大數(shù)據(jù)的四大特性（1）體量大（Volume）。大數(shù)據(jù)的特性首先就是體現(xiàn)了數(shù)據(jù)量的“大”，從一開始的TB級別，增加到PB級別，其起始計量單位至少是PB（1000TB）、EB（100萬TB）或ZB（10億TB）。隨著信息技術(shù)的不斷飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)爆發(fā)性地增長。數(shù)據(jù)的來源有社交網(wǎng)絡(luò)（微博、推特、臉書）、移動網(wǎng)絡(luò)、各種智能工具、服務(wù)工具等。在淘寶網(wǎng)有近4億會員，每日產(chǎn)生的商品交易數(shù)據(jù)約20TB；在臉書（Facebook）網(wǎng)約有10億用戶，每日產(chǎn)生的日志數(shù)據(jù)超過300TB。因此，亟需利用智能的算法、強大的數(shù)據(jù)處理平臺和全新的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，來統(tǒng)計、分析、預(yù)測和實時處理這么大規(guī)模的數(shù)據(jù)。2.1大數(shù)據(jù)第2章人工智能生態(tài)2.1.2大數(shù)據(jù)的四大特性（2）多樣化（Variety）。眾多的數(shù)據(jù)來源，也就決定了大數(shù)據(jù)形式的多樣化。例如，在當(dāng)前的上網(wǎng)用戶中，年齡、學(xué)歷、愛好、性格等特征都不一樣，這也是大數(shù)據(jù)的多樣性。每個地區(qū)，每個時間段，都會存在各種各樣的數(shù)據(jù)多樣性。任何形式的數(shù)據(jù)都能產(chǎn)生作用，目前應(yīng)用最廣泛的就是推薦系統(tǒng)，例如，淘寶網(wǎng)、網(wǎng)易云音樂、今日頭條等，這些平臺都會對用戶的日志數(shù)據(jù)進行分析，進而向用戶推薦其喜歡的東西。2.1大數(shù)據(jù)第2章人工智能生態(tài)2.1.2大數(shù)據(jù)的四大特性（3）速度快（Velocity）。速度快就是指通過算法可以高速地對數(shù)據(jù)進行邏輯處理，從而在各種類型的數(shù)據(jù)中快速獲得高價值的信息，這與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)有著本質(zhì)的不同。大數(shù)據(jù)的產(chǎn)生十分迅速，主要通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸。生活中的每個人都離不開互聯(lián)網(wǎng)，可以說，每個人每天都在提供眾多的數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)是應(yīng)該及時被處理的。對于一個平臺來說，也許保存的數(shù)據(jù)只是在過去幾天或者一個月之內(nèi)的，長時間的數(shù)據(jù)就要及時清理，不然保存的代價很大?；谶@種情況，大數(shù)據(jù)對處理的速度有著非常嚴(yán)格的要求，服務(wù)器中的很多資源都用于處理和計算數(shù)據(jù)，很多平臺都需要做到實時分析這些數(shù)據(jù)。在企業(yè)競爭的過程中，誰對數(shù)據(jù)的處理速度更快，誰就會占據(jù)發(fā)展優(yōu)勢。2.1大數(shù)據(jù)第2章人工智能生態(tài)2.1.2大數(shù)據(jù)的四大特性（4）價值密度低（Value）。這也是大數(shù)據(jù)的核心特征。在現(xiàn)實世界所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中，有價值的數(shù)據(jù)所占比例很小。相比于傳統(tǒng)的小數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)最大的價值在于通過從大量不相關(guān)的各種類型的數(shù)據(jù)中，挖掘出對未來趨勢與模式預(yù)測分析有價值的數(shù)據(jù)，并通過機器學(xué)習(xí)方法、人工智能方法或數(shù)據(jù)挖掘方法去深度分析，從而發(fā)現(xiàn)新規(guī)律和新知識。例如，擁有1PB以上的全國范圍內(nèi)20~35歲年輕人的上網(wǎng)數(shù)據(jù)，那么可以通過分析這些數(shù)據(jù)，了解這些人的愛好，進而指導(dǎo)產(chǎn)品的發(fā)展方向等。又如，擁有全國幾百萬病人的數(shù)據(jù)，則可以分析這些數(shù)據(jù)以預(yù)測疾病的發(fā)生。這些都是大數(shù)據(jù)的價值所在。2.1大數(shù)據(jù)第2章人工智能生態(tài)2.1.3大數(shù)據(jù)與人工智能在人工智能的飛速發(fā)展的背后離不開大數(shù)據(jù)的支持，而在大數(shù)據(jù)的發(fā)展過程中，人工智能的加入也使得更多類型、更大體量的數(shù)據(jù)能夠得到迅速的處理與分析。因此，大數(shù)據(jù)與人工智能是相輔相成的關(guān)系。（1）大數(shù)據(jù)的積累為人工智能的發(fā)展提供“燃料”。大數(shù)據(jù)的應(yīng)用需要經(jīng)歷采集與預(yù)處理、存儲與管理、分析與加工、可視化計算及數(shù)據(jù)安全等過程，具有數(shù)據(jù)規(guī)模不斷擴大、種類繁多、產(chǎn)生速度快、處理能力要求高、時效性強、可靠性要求嚴(yán)格、價值大但密度較低等特點，可以為人工智能提供豐富的數(shù)據(jù)積累和訓(xùn)練資源。以人臉識別所用的訓(xùn)練圖像數(shù)量為例，百度訓(xùn)練人臉識別系統(tǒng)需要2億幅人臉畫像。（2）數(shù)據(jù)處理技術(shù)推進運算能力提升。人工智能領(lǐng)域收集了海量數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)難以滿足高強度、高頻次的處理需求。AI芯片的出現(xiàn)，極大提升了大規(guī)模處理大數(shù)據(jù)的效率。目前，出現(xiàn)了GPU、NPU、FPGA和各種各樣的AI-PU專用芯片。相較于傳統(tǒng)的雙核CPU，AI芯片能夠提升約70倍的運算速度。2.1大數(shù)據(jù)第2章人工智能生態(tài)2.1.3大數(shù)據(jù)與人工智能（3）算法讓大量的數(shù)據(jù)有了價值。無論是特斯拉的無人駕駛，還是谷歌的機器翻譯；不管是微軟的“小冰”，還是英特爾的精準(zhǔn)醫(yī)療，都可以見到“學(xué)習(xí)”大量的“非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)”的“身影”?！皺C器學(xué)習(xí)”“深度學(xué)習(xí)”“增強學(xué)習(xí)”等技術(shù)的發(fā)展都推動著人工智能的進步。以計算機視覺為例，作為一個數(shù)據(jù)復(fù)雜的領(lǐng)域，傳統(tǒng)的淺層算法識別的準(zhǔn)確率并不高。自深度學(xué)習(xí)出現(xiàn)以后，基于尋找合適特征可以使機器識別物體的精準(zhǔn)度從70%多提升到95%。由此可見，人工智能的快速演進，不僅需要理論研究，還需要大量的數(shù)據(jù)作為支撐。2.1大數(shù)據(jù)第2章人工智能生態(tài)2.1.3大數(shù)據(jù)與人工智能（4）人工智能推進大數(shù)據(jù)應(yīng)用深化。在算力指數(shù)級增長及高價值數(shù)據(jù)的驅(qū)動下，以人工智能為核心的智能化正在不斷延伸其技術(shù)應(yīng)用的廣度、拓展其技術(shù)突破的深度，增強其技術(shù)落地（商業(yè)變現(xiàn)）的速度。例如，在新零售領(lǐng)域，大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)的結(jié)合，可以提升人臉識別的準(zhǔn)確率，商家可以更好地預(yù)測每個月的銷售情況；在交通領(lǐng)域，大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的結(jié)合可以開發(fā)基于大量交通數(shù)據(jù)的智能交通流量預(yù)測、智能交通疏導(dǎo)等人工智能應(yīng)用，從而實現(xiàn)對整體交通網(wǎng)絡(luò)的智能控制；在健康領(lǐng)域，大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的結(jié)合能夠提供醫(yī)療影像分析、輔助診療、醫(yī)療機器人等更便捷、更智能的醫(yī)療服務(wù)。在技術(shù)層面，大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)基本成熟，并且推動人工智能技術(shù)以驚人的速度進步；在產(chǎn)業(yè)層面，智能安防、自動駕駛、醫(yī)療影像等都在加速落地。2.1大數(shù)據(jù)第2章人工智能生態(tài)2.1.4大數(shù)據(jù)的應(yīng)用案例（1）案例1：尿不濕和啤酒超級商業(yè)零售連鎖“巨無霸”沃爾瑪公司擁有世界上最大的數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)之一。為了能夠準(zhǔn)確了解顧客在其門店的購買習(xí)慣，沃爾瑪對其顧客的購物行為進行了“購物籃關(guān)聯(lián)規(guī)則”分析，以了解顧客經(jīng)常一起購買的商品有哪些。在沃爾瑪龐大的數(shù)據(jù)倉庫里集合了其所有門店的詳細的原始交易數(shù)據(jù)，在這些原始交易數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，沃爾瑪利用數(shù)據(jù)挖掘工具對這些數(shù)據(jù)進行分析和挖掘。一個令人驚奇和意外的結(jié)果出現(xiàn)了：“跟尿不濕一起購買最多的商品竟是啤酒！”這是數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對歷史數(shù)據(jù)進行分析的結(jié)果，反映出數(shù)據(jù)的內(nèi)在規(guī)律。那么這個結(jié)果符合現(xiàn)實情況嗎？是否是一個有用的知識？是否有利用價值？2.1大數(shù)據(jù)第2章人工智能生態(tài)2.1.4大數(shù)據(jù)的應(yīng)用案例（1）案例1：尿不濕和啤酒經(jīng)過大量實際調(diào)查和分析，他們揭示了一個隱藏在“尿不濕與啤酒”背后的美國消費者的一種行為模式：在美國，到超市去買嬰兒尿不濕是一些年輕父親下班后的日常工作，而他們中有30%～40%的人同時也會為自己買一些啤酒。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是，美國的年輕媽媽們經(jīng)常叮囑她們的丈夫不要忘了下班后為小孩買尿不濕，而丈夫們在購買尿不濕后又隨手帶回了他們喜歡的啤酒。另一種情況是，丈夫們在買啤酒時突然記起他們的責(zé)任，又去購買了尿不濕。沃爾瑪就在他們所有門店里將尿不濕與啤酒并排擺放在一起，其結(jié)果是尿不濕與啤酒的銷售量雙雙得到增長。按常規(guī)思維，尿不濕與啤酒風(fēng)馬牛不相及，若不是借助數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對大量交易數(shù)據(jù)進行挖掘分析，沃爾瑪是不可能發(fā)現(xiàn)這一有價值的規(guī)律的。2.1大數(shù)據(jù)第2章人工智能生態(tài)2.1.4大數(shù)據(jù)的應(yīng)用案例（2）案例2：Google公司成功預(yù)測冬季流感

Google公司的設(shè)計人員認為，人們輸入的搜索關(guān)鍵詞代表了他們的即時需要，反映出用戶情況。為了便于建立關(guān)聯(lián)，設(shè)計人員編入“一攬子”流感關(guān)鍵詞，包括溫度計、流感癥狀、肌肉疼痛、胸悶等。只要用戶輸入這些關(guān)鍵詞，系統(tǒng)就會展開跟蹤分析，創(chuàng)建地區(qū)流感圖表和流感地圖。2009年，Google公司通過分析5000萬條美國人最頻繁檢索的詞匯，將之與美國疾病中心在2003年到2008年間季節(jié)性流感傳播時期的數(shù)據(jù)進行比較，并建立一個特定的數(shù)學(xué)模型。最終google公司成功預(yù)測了2009冬季流感的傳播，甚至可以將傳播的范圍具體定位到特定的地區(qū)和州。第二章人工智能生態(tài)2.1大數(shù)據(jù)2.2物聯(lián)網(wǎng)2.3云計算2.5本章實訓(xùn)高職高專人工智能通識課規(guī)劃教材2.4

5G通信技術(shù)2.6拓展知識2.2物聯(lián)網(wǎng)第2章人工智能生態(tài)2.2.1什么是物聯(lián)網(wǎng)1：物聯(lián)網(wǎng)的概念物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings，IoT），顧名思義，就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。在物聯(lián)網(wǎng)中，可以應(yīng)用電子標(biāo)簽將真實的物體在網(wǎng)上連接起來，查出它們的具體位置。通過物聯(lián)網(wǎng)可以用中心計算機對機器、設(shè)備、人員進行集中管理、控制，也可以對家庭設(shè)備、汽車進行遙控等，物聯(lián)網(wǎng)收集的數(shù)據(jù)可以聚集成大數(shù)據(jù)，用以進行道路設(shè)計、災(zāi)害預(yù)測、犯罪防治、流行病控制等。物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴展出來的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知、識別技術(shù)與普適計算等通信感知技術(shù)，廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)的融合中，也因此被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用拓展，與其說物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)，不如說物聯(lián)網(wǎng)是業(yè)務(wù)和應(yīng)用。2.2物聯(lián)網(wǎng)第2章人工智能生態(tài)2.2.1什么是物聯(lián)網(wǎng)2：物聯(lián)網(wǎng)的容量整體來看，物聯(lián)網(wǎng)是世界信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮。當(dāng)前，全球物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)持續(xù)發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)體系加快構(gòu)建，產(chǎn)業(yè)體系處于建立和完善過程中。未來幾年，全球物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將出現(xiàn)快速增長。數(shù)據(jù)顯示，2021年全球物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)級投資規(guī)模約為6812.8億美元，有望在2026年增至1.1萬億美元，五年復(fù)合增長率(CAGR)為10.8%。據(jù)預(yù)測，2026年中國物聯(lián)網(wǎng)IT支出規(guī)模接近2981.2億美元，占全球物聯(lián)網(wǎng)總投資的1/4左右，投資規(guī)模將領(lǐng)跑全球。2.2物聯(lián)網(wǎng)第2章人工智能生態(tài)2.2.1什么是物聯(lián)網(wǎng)3：物聯(lián)網(wǎng)的歷史1970年，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的自動售貨機為連接到物聯(lián)網(wǎng)的第一臺設(shè)備。物聯(lián)網(wǎng)一詞是由英國技術(shù)專家凱文·阿什頓于1999年提出的。每個連接互聯(lián)網(wǎng)的事物都需要一個處理器和一種與其他事物通信的方式，最好是無線通信，而這些因素帶來了成本和功率要求。物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一個重要里程碑是射頻識別（RadioFrequencyIdentification，RFID）標(biāo)簽的廣泛采用。2.2物聯(lián)網(wǎng)第2章人工智能生態(tài)2.2.2物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。2.2物聯(lián)網(wǎng)第2章人工智能生態(tài)2.2.2物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。（1）感知層：由各種傳感器/探測器、RFID標(biāo)簽和讀寫器、攝像頭、個人終端、GPS等感知終端構(gòu)成。感知層主要負責(zé)采集物體的信息。（2）網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層包括接入網(wǎng)和核心網(wǎng)，接入網(wǎng)可以是無線局域網(wǎng)、Zigbee、藍牙、紅外等，還可能是其他形式的接入，如有線網(wǎng)絡(luò)接入、衛(wèi)星通信等。核心網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)信息和數(shù)據(jù)的傳輸層，將感知層采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綉?yīng)用層進行進一步的處理。（3）應(yīng)用層：包括數(shù)據(jù)處理、中間件、云計算、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)管理等應(yīng)用支撐系統(tǒng)，以及基于這些應(yīng)用支撐系統(tǒng)建立的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，如智能農(nóng)業(yè)、智能交通、智能工業(yè)、智能醫(yī)療等。應(yīng)用層對物聯(lián)網(wǎng)信息和數(shù)據(jù)進行融合處理和利用，達到信息最終為人們所使用的目的。2.2物聯(lián)網(wǎng)第2章人工智能生態(tài)2.2.2物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備入網(wǎng)方式分為直接接入和網(wǎng)關(guān)接入兩種方式。直接接入是指物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備本身帶有通信模塊，具備聯(lián)網(wǎng)能力，可直接接入網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)關(guān)接入是指物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備本身不具備入網(wǎng)能力，需要在本地組網(wǎng)后，統(tǒng)一通過網(wǎng)關(guān)再接入網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)是連接無線傳感網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的紐帶，集數(shù)據(jù)監(jiān)控和傳輸于一身，用于完成不同類型網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換以及實現(xiàn)節(jié)點的數(shù)據(jù)收集與遠程控制。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的主要功能包括管理功能、源尋址功能、協(xié)議轉(zhuǎn)換功能與數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化功能。物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議分為接入?yún)f(xié)議和通信協(xié)議兩大類。接入?yún)f(xié)議一般負責(zé)子網(wǎng)內(nèi)設(shè)備間的組網(wǎng)及通信，常見的接入?yún)f(xié)議有zigbee、藍牙及Wi-Fi協(xié)議等；通信協(xié)議主要是運行在傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP協(xié)議之上的設(shè)備通信協(xié)議，負責(zé)設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交換及通信，常見的通信協(xié)議有HTTP、websocket、XMPP、COAP、MQTT等。2.2物聯(lián)網(wǎng)第2章人工智能生態(tài)2.2.3物聯(lián)網(wǎng)的特點物聯(lián)網(wǎng)的特點主要有以下幾個。（1）物聯(lián)網(wǎng)是各種感知技術(shù)的廣泛應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)部署了海量的多種類型的傳感器，每個傳感器就是一個信息源，不同類型的傳感器所捕獲的信息內(nèi)容和信息格式不同。傳感器按一定的頻率周期采集環(huán)境信息，獲得的數(shù)據(jù)具有實時性。（2）物聯(lián)網(wǎng)是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)上的泛在網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器定時采集的信息需要通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸，由于其數(shù)量極其龐大，形成了海量信息。在數(shù)據(jù)的傳輸過程中，為了保障數(shù)據(jù)的正確性和及時性，必須適應(yīng)各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議。2.2物聯(lián)網(wǎng)第2章人工智能生態(tài)2.2.3物聯(lián)網(wǎng)的特點（3）物聯(lián)網(wǎng)不僅提供了傳感器的連接，其本身也具有智能處理的能力，能夠?qū)ξ矬w實施智能控制。物聯(lián)網(wǎng)將傳感器和智能處理相結(jié)合，利用云計算、模式識別等各種智能技術(shù)，擴充其應(yīng)用領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)能從傳感器獲得的海量信息中分析、加工和處理出有意義的數(shù)據(jù)，以適應(yīng)不同用戶的不同需求，發(fā)現(xiàn)新的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用模式。（4）物聯(lián)網(wǎng)提供不拘泥于任何場合、任何時間的應(yīng)用場景，并可與用戶自由互動。物聯(lián)網(wǎng)依托云平臺和互聯(lián)互通的嵌入式處理軟件，弱化技術(shù)色彩，強化與用戶之間的良性互動，為用戶提供更好的體驗、更及時的數(shù)據(jù)采集和分析建議。物聯(lián)網(wǎng)是通往智能生活的物理支撐。2.2物聯(lián)網(wǎng)第2章人工智能生態(tài)2.2.4物聯(lián)網(wǎng)的未來趨勢物聯(lián)網(wǎng)的未來趨勢主要有以下幾個方面。（1）巨大的連接性。未來，物聯(lián)網(wǎng)將連接更多的設(shè)備和物體。預(yù)計到2025年，全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量將超過1000億。這將促進各種行業(yè)完成數(shù)字化轉(zhuǎn)型，為人們提供更多的便利和智能化服務(wù)。（2）實現(xiàn)與人工智能的融合。人工智能將與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，為物聯(lián)網(wǎng)提供更加智能的能力。利用機器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等算法，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以分析和處理大量的數(shù)據(jù)，并做出智能決策。這將推動物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的智能化水平進一步提升，為用戶提供個性化的體驗和服務(wù)。（3）安全和隱私保護。隨著物聯(lián)網(wǎng)的普及，安全和隱私問題也變得尤為重要。未來，物聯(lián)網(wǎng)將加強對數(shù)據(jù)的保護和隱私的管理。采取加密技術(shù)、身份認證和訪問控制等安全措施，以確保物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和數(shù)據(jù)的安全性，并將加強隱私保護法律法規(guī)的制定和執(zhí)行，保護用戶的個人信息和隱私權(quán)。2.2物聯(lián)網(wǎng)第2章人工智能生態(tài)2.2.4物聯(lián)網(wǎng)的未來趨勢（4）邊緣計算的興起。邊緣計算是指在本地物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上進行數(shù)據(jù)處理和存儲，而不是依賴于遠程云服務(wù)器。未來，邊緣計算將得到更廣泛的應(yīng)用。邊緣計算可以減少數(shù)據(jù)傳輸延遲，提高響應(yīng)速度，減輕云端的負擔(dān)。由于敏感數(shù)據(jù)可以在本地進行處理，不必通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，因此邊緣計算還能增強數(shù)據(jù)的安全性。（5）產(chǎn)業(yè)融合與跨界合作。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將促進不同行業(yè)之間的融合與合作。傳統(tǒng)行業(yè)，如制造業(yè)、交通運輸和能源等將與信息技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)更高效的生產(chǎn)和管理?？缃绾献鲗⑼苿蛹夹g(shù)的創(chuàng)新和進步，為各行各業(yè)帶來更多的機遇和發(fā)展空間。（6）環(huán)境可持續(xù)性。未來，物聯(lián)網(wǎng)將越來越注重環(huán)境的可持續(xù)性。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以實現(xiàn)能源管理的智能化，提高能源利用效率，減少能源浪費和環(huán)境污染。同時，物聯(lián)網(wǎng)可以為環(huán)境監(jiān)測和資源管理提供數(shù)據(jù)支持，實現(xiàn)綠色環(huán)保等可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。2.2物聯(lián)網(wǎng)第2章人工智能生態(tài)2.2.5物聯(lián)網(wǎng)與人工智能1.物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)所有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都可以收集巨量的數(shù)據(jù)，通過邊緣網(wǎng)關(guān)匯集，然后發(fā)送到平臺進行處理。通過從現(xiàn)實世界中的傳感器收集信息，物聯(lián)網(wǎng)可以實時做出靈活的決策。2.物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)操作的流程是，使用從物聯(lián)網(wǎng)收集的信息，并與其他數(shù)據(jù)點相