項(xiàng)目五 人工智能的前世今生

信息技術(shù)與人工智能基礎(chǔ)項(xiàng)目5人工智能的前世今生01項(xiàng)目背景02思維導(dǎo)圖03思政聚焦04項(xiàng)目相關(guān)知識(shí)05項(xiàng)目小結(jié)與展望目錄CONTENTS06項(xiàng)目任務(wù)01項(xiàng)目背景問(wèn)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(yǔ)音助手）轉(zhuǎn)醒的你，通過(guò)簡(jiǎn)單的語(yǔ)音指令拉開(kāi)了窗簾和打開(kāi)了房間的燈（智能家居），通過(guò)人臉或指紋識(shí)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(shí)的路況篩選出了最便捷的路徑，音響中也開(kāi)始自動(dòng)播放你喜愛(ài)的歌曲，自動(dòng)駕駛或輔助駕駛功能也讓開(kāi)車的過(guò)程變得愈發(fā)的輕松，智能交通信號(hào)“綠波帶”更讓你的心情變得愉悅起來(lái)。課堂討論你刷臉進(jìn)入了公司的大樓，電梯門像先知先覺(jué)似的在你到達(dá)的時(shí)候開(kāi)啟，你無(wú)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(guò)生物識(shí)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(kāi)，在舒適的辦公環(huán)境中你開(kāi)始了一天的工作。工作的繁忙可能讓你沒(méi)空去餐廳享用午餐，貼心的送餐機(jī)器人會(huì)將經(jīng)過(guò)智能營(yíng)養(yǎng)配餐的午飯準(zhǔn)時(shí)送到你的辦公室。以前下班的你，可能會(huì)站在大廈數(shù)層的巨大停車場(chǎng)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(guò)多的操心，不善廚藝的你，甚至可以問(wèn)問(wèn)智能冰箱

有關(guān)營(yíng)養(yǎng)搭配和烹飪技巧的問(wèn)題。躺在床上隨著逐漸變暗的燈光漸入夢(mèng)鄉(xiāng)的你，更會(huì)對(duì)人工智能的未來(lái)充滿了期待。02思維導(dǎo)圖本項(xiàng)目思維導(dǎo)圖03課程思政中國(guó)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(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)2011年發(fā)起主辦“吳文俊人工智能科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)”拓展知識(shí)中國(guó)智能科學(xué)研究的領(lǐng)軍人-吳文俊院士吳院士開(kāi)創(chuàng)了數(shù)學(xué)機(jī)械化研究領(lǐng)域，提出的用計(jì)算機(jī)證明幾何定理的方法在國(guó)際上被譽(yù)為“吳方法”，人工智能、模式識(shí)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(guó)人工智能協(xié)會(huì)前主席W.Bledsoe等人主動(dòng)寫信給中國(guó)主管科技的領(lǐng)導(dǎo)人，稱贊“吳關(guān)于平面幾何定理自動(dòng)證明的工作是一流的，他使中國(guó)在自動(dòng)推理領(lǐng)域進(jìn)入國(guó)際領(lǐng)先地位”。04項(xiàng)目相關(guān)知識(shí)目錄人工智能的迭起興衰中國(guó)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(shí)與智力的總和，其中智力是獲取知識(shí)并應(yīng)用知識(shí)求解問(wèn)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(jì)算機(jī)或者數(shù)字計(jì)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(shí)并使用知識(shí)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(shí)現(xiàn)人類的部分智能，使機(jī)器能聽(tīng)、能說(shuō)、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(shí)際問(wèn)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(guó)哲學(xué)家培根系統(tǒng)地提出了以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的歸納法—科學(xué)歸納法德國(guó)數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家萊布尼茨(G.W.Leibniz)提出了萬(wàn)能符號(hào)和推理計(jì)算的思想英國(guó)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(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)模型，即圖靈機(jī)英國(guó)邏輯學(xué)家布爾(C.Boole)在《思維法則》一書中首次用符號(hào)語(yǔ)言描述了思維活動(dòng)的基本推理法則美國(guó)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(gè)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(shuō)（2）20世紀(jì)科幻小說(shuō)（3）科幻小說(shuō)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(guó)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(gè)叫做“Tik-Tok”的機(jī)器人角色在作者的想象中，是一個(gè)非常具有責(zé)任心、有想象力能夠流利使用人類語(yǔ)言的人形機(jī)械（mechanicalman），它能思考會(huì)說(shuō)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(gè)概念的“原型機(jī)”。科幻小說(shuō)中的“機(jī)器人”——羅素姆萬(wàn)能機(jī)器人《羅素姆萬(wàn)能機(jī)器人》中的機(jī)器人形象故事發(fā)生在羅素姆萬(wàn)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(shí)聽(tīng)話，適合干各種體力活，銷路甚廣。但好景不長(zhǎng)，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(dòng)戰(zhàn)爭(zhēng)消滅了人類。2.啟蒙與發(fā)展——圖靈機(jī)與圖靈測(cè)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(jì)算機(jī)科學(xué)之父、人工智能之父的英國(guó)數(shù)學(xué)家艾倫·麥席恩·圖靈提出了一個(gè)抽象的計(jì)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(jiǎn)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(jì)思想：將人們使用紙筆進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算的過(guò)程進(jìn)行抽象，由一個(gè)虛擬的機(jī)器替代人類進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算。工作原理：有一條無(wú)限長(zhǎng)的紙帶，紙帶分成了一個(gè)一個(gè)的小方格，每個(gè)方格有不同的顏色。有一個(gè)機(jī)器頭在紙帶上移來(lái)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(gè)時(shí)刻，機(jī)器頭都要從當(dāng)前紙帶上讀入一個(gè)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(dòng)。圖靈機(jī)圖靈測(cè)試

1950年，艾倫·麥席恩·圖靈發(fā)表了一篇?jiǎng)潟r(shí)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(gè)測(cè)試方法，這個(gè)方法就是通常說(shuō)的“圖靈測(cè)試”。測(cè)試的具體形式采取問(wèn)與答的模式，觀察者通過(guò)打字機(jī)與兩個(gè)被測(cè)試對(duì)象（一人類一機(jī)器）通話，觀察者不斷提出問(wèn)題，通過(guò)被測(cè)試對(duì)象的回答來(lái)辨別其是人還是機(jī)器，如果機(jī)器使30%以上的觀察者對(duì)其身份產(chǎn)生了誤判，那么這個(gè)機(jī)器就可以被認(rèn)定為具備智能。圖靈測(cè)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(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)和人工智能領(lǐng)域的貢獻(xiàn)，美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)（ACM）于1966年設(shè)立了計(jì)算機(jī)獎(jiǎng)項(xiàng)“A.M.圖靈獎(jiǎng)（ACM

A.MTuringAward）”，簡(jiǎn)稱“圖靈獎(jiǎng)（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(huì)議就是1956年8月在在美國(guó)的達(dá)特茅斯學(xué)院召開(kāi)的達(dá)特茅斯會(huì)議，又稱為達(dá)特茅斯夏季人工智能研究計(jì)劃（DartmouthSummerResearchProjectonArtificialIntelligence）。在這個(gè)會(huì)議上人工智能（ArtificialIntelligence）這個(gè)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(huì)議介紹

達(dá)特茅斯會(huì)議的主題是“用機(jī)器來(lái)模仿人類學(xué)習(xí)以及其他方面的智能”，包括七個(gè)相關(guān)的基礎(chǔ)議題：自動(dòng)計(jì)算機(jī)AutomaticComputer如何通過(guò)編程使計(jì)算機(jī)使用自然語(yǔ)言HowCanaComputerbeProgrammedtoUseaLanguage神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)NeuronNets計(jì)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(shí)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(dòng)選配計(jì)算機(jī)配件的軟件程序，這是個(gè)完善的專家系統(tǒng)，包含了設(shè)定好的超過(guò)2500條規(guī)則，在后續(xù)幾年處理了超過(guò)80000條訂單，準(zhǔn)確度超過(guò)95%，每年節(jié)省超過(guò)2500萬(wàn)美元。這成為一個(gè)新時(shí)期的里程碑。日本的第五代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)日本研發(fā)的第五代計(jì)算機(jī)

日本嘗試使用大規(guī)模多CUP并行計(jì)算來(lái)解決人工智能計(jì)算力問(wèn)題，并希望打造面向更大的人類知識(shí)庫(kù)的專家系統(tǒng)來(lái)實(shí)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(shí)代（1993-2011）1997年5月，“深藍(lán)”以3.5-2.5正式擊敗國(guó)際象棋世界冠軍卡斯巴羅夫，成為了首個(gè)在標(biāo)準(zhǔn)比賽時(shí)間內(nèi)擊敗國(guó)際象棋世界冠軍的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。人工智能在某個(gè)領(lǐng)域正式超越人類的消息廣為傳播，引起了世界的轟動(dòng)。

超級(jí)計(jì)算機(jī)“深藍(lán)”的其中一個(gè)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(duì)于計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，圍棋的難度要遠(yuǎn)高于國(guó)際象棋，因?yàn)閲宓穆渥狱c(diǎn)太多，分支因子也遠(yuǎn)多于其他游戲。AlphaGo通過(guò)數(shù)萬(wàn)盤的自我對(duì)弈進(jìn)行練習(xí)強(qiáng)化，于2016年3月以4：1擊敗了韓國(guó)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(dòng)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(dòng)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(dòng)力學(xué)公司。他首先開(kāi)發(fā)了全球第一個(gè)能自我平衡的跳躍機(jī)器人。左圖所示是波士頓動(dòng)力學(xué)公司機(jī)器狗和機(jī)器人的演進(jìn)。5.5中國(guó)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(lái)了春天錢學(xué)森等主張開(kāi)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(jì)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(zhǎng)足的進(jìn)步人工智能成為國(guó)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(guó)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(dòng)了中國(guó)制造向高端制造領(lǐng)域發(fā)展，近些年來(lái)，我國(guó)也誕生許多與人工智能相關(guān)的世界級(jí)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(guó)智能手機(jī)集群優(yōu)勢(shì)，在全球占有極大的市場(chǎng)份額。研發(fā)大疆無(wú)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(shí)間，大疆創(chuàng)新的業(yè)務(wù)從無(wú)人機(jī)系統(tǒng)拓展至多元化產(chǎn)品體系，在無(wú)人機(jī)、手持影像系統(tǒng)、機(jī)器人教育等多個(gè)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(guó)制造”的內(nèi)涵。MavicAir2型號(hào)大疆無(wú)人機(jī)04項(xiàng)目任務(wù)任務(wù)1今昔對(duì)比看發(fā)展任務(wù)描述：2014年以來(lái)，我國(guó)人工智能應(yīng)用出現(xiàn)了爆發(fā)式增長(zhǎng)，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(gòu)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(shí)代新青年和新時(shí)代的建設(shè)者，你是否注意到人工智能帶來(lái)的巨大變化呢？請(qǐng)你以人們?nèi)粘Ｐ袨闉槔ū?-1列出了6種行為），通過(guò)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(lái)的各種變化，例如為人們工作和生活帶來(lái)的便利，并談?wù)勀愕南敕?。任?wù)2以圖搜圖，讓搜索更簡(jiǎn)單任務(wù)描述：你是否遇到過(guò)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(shí)你可能會(huì)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(guò)搜索照片內(nèi)容的關(guān)鍵字來(lái)進(jìn)行查找。然而，很多時(shí)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(xiàng)目的內(nèi)容后，請(qǐng)想一下是否有人工智能的工具可讓你