信息技術(shù)項(xiàng)目八教學(xué)課件-

信息技術(shù)0102人工智能初步認(rèn)識(shí)人工智能機(jī)器人初步01認(rèn)識(shí)人工智能人工智能發(fā)展簡(jiǎn)史1

20世紀(jì)50年代，人工智能興起。人工智能概念在1956年首次提出后，相繼出現(xiàn)了一批顯著的成果，如機(jī)器定理證明、跳棋程序、通用問(wèn)題、求解程序、LISP表處理語(yǔ)言等。人工智能在這一階段的特點(diǎn)是：重視問(wèn)題求解的方法，忽視知識(shí)的重要性。第一階段

20世紀(jì)60年代末至70年代，專家系統(tǒng)出現(xiàn)，使人工智能研究出現(xiàn)新高潮。DENDRAL化學(xué)質(zhì)譜分析系統(tǒng)、MYCIN疾病診斷和治療系統(tǒng)、Prospector探礦系統(tǒng)、Hearsay-Ⅱ語(yǔ)音處理系統(tǒng)等專家系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)，將人工智能引向了實(shí)用化。第二階段

20世紀(jì)80年代，隨著第五代計(jì)算機(jī)的研制成功和應(yīng)用，人工智能得到了很大發(fā)展。日本于1982年開(kāi)始了“第五代計(jì)算機(jī)研制計(jì)劃”，即“知識(shí)信息處理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)KIPS”，其目的是使邏輯推理達(dá)到數(shù)值運(yùn)算那么快。雖然此計(jì)劃最終失敗了，但它的開(kāi)展形成了一股研究人工智能的熱潮。第三階段01認(rèn)識(shí)人工智能人工智能發(fā)展簡(jiǎn)史1

20世紀(jì)80年代末，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展。1987年，美國(guó)召開(kāi)第一次神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)國(guó)際會(huì)議，宣告了這一新學(xué)科的誕生。此后，各國(guó)在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方面的投資逐漸增加，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展起來(lái)。第四階段

20世紀(jì)90年代，人工智能出現(xiàn)新的研究高潮。由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，特別是國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，人工智能開(kāi)始由單個(gè)智能主體研究轉(zhuǎn)向基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的分布式人工智能研究。人們不僅研究基于同一目標(biāo)的分布式問(wèn)題求解，而且研究多個(gè)智能主體的多目標(biāo)問(wèn)題求解，使人工智能更加實(shí)用。另外，由于Hopfield多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的提出，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究與應(yīng)用出現(xiàn)了欣欣向榮的景象。人工智能已深入社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域。第五階段01認(rèn)識(shí)人工智能人工智能的基本工作原理2

人工智能（ArtificialIntelligence，AI）是研究、開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門(mén)新的技術(shù)科學(xué)。人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，它企圖了解智能的實(shí)質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以與人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器，該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語(yǔ)言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理和專家系統(tǒng)等。人工智能的定義可以分為兩部分，即“人工”和“智能”。美國(guó)斯坦福大學(xué)人工智能研究中心的尼爾遜教授對(duì)人工智能下了這樣一個(gè)定義：“人工智能是關(guān)于知識(shí)的學(xué)科——怎樣表示知識(shí)以及怎樣獲得知識(shí)并使用知識(shí)的科學(xué)?！甭槭±砉W(xué)院的溫斯頓教授則認(rèn)為：“人工智能就是研究如何使計(jì)算機(jī)去做過(guò)去只有人才能做的智能工作的學(xué)科?！比斯ぶ悄艿亩x01認(rèn)識(shí)人工智能人工智能的基本工作原理2（1）AI最重要的功能——模式識(shí)別的工作原理。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以學(xué)習(xí)模式識(shí)別、翻譯語(yǔ)言、進(jìn)行簡(jiǎn)單的邏輯推理，甚至創(chuàng)建圖像或者形成新設(shè)計(jì)。其中，模式識(shí)別是一項(xiàng)特別重要的功能，因?yàn)锳I十分擅長(zhǎng)識(shí)別海量數(shù)據(jù)中隱藏的模式，而這對(duì)于賴經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的人類來(lái)說(shuō)就沒(méi)有那么容易。這些程序運(yùn)行的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有數(shù)百萬(wàn)單位和數(shù)十億的連接。我們現(xiàn)在所能創(chuàng)造出來(lái)的“智能”就是由這些電子神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)組成的。

卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。這種算法參考了生物學(xué)研究人類和其他動(dòng)物大腦視覺(jué)皮層的結(jié)構(gòu)。它使用感知器、機(jī)器學(xué)習(xí)單元算法，用于監(jiān)督學(xué)習(xí)分析數(shù)據(jù)，適用于圖像處理、自然語(yǔ)言處理和其他類型的認(rèn)知任務(wù)。與其他類型的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一樣，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有輸入層、輸出層和各種隱藏層。其中一些層是卷積的，使用數(shù)學(xué)模型將結(jié)果傳遞給連續(xù)的層。這個(gè)過(guò)程模擬了人類視覺(jué)皮層中的一些動(dòng)作，所以被稱為卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，也就是CNN。

只要有大量被標(biāo)記的樣本數(shù)據(jù)庫(kù)，就可以對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行特征訓(xùn)練。它對(duì)于識(shí)別圖像、視頻、語(yǔ)音、音樂(lè)甚至文本等信息特別有用。為了更好地訓(xùn)練AI的機(jī)器視覺(jué)，我們需要向這些神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供大量被人標(biāo)記的圖像數(shù)據(jù)。人工智能技術(shù)原理（2）人工智能最常見(jiàn)的三種學(xué)習(xí)方式。?強(qiáng)化學(xué)習(xí)。在特定場(chǎng)景下，機(jī)器做出一個(gè)動(dòng)作或一系列動(dòng)作并可以獲得獎(jiǎng)勵(lì)。強(qiáng)化學(xué)習(xí)通常用于教機(jī)器玩游戲和進(jìn)行比賽，比如國(guó)際象棋、圍棋或簡(jiǎn)單的視頻游戲。強(qiáng)化學(xué)習(xí)面臨的問(wèn)題是，單純地強(qiáng)化學(xué)習(xí)需要海量的試錯(cuò)，才能學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單的任務(wù)。好處是只要你提出一個(gè)有價(jià)值的問(wèn)題，提供足夠的數(shù)據(jù)輸入，理論上來(lái)說(shuō)強(qiáng)化學(xué)習(xí)最終會(huì)找到那個(gè)最優(yōu)解。?監(jiān)督學(xué)習(xí)。就是需要我們告訴機(jī)器正確答案。它之所以被稱為監(jiān)督學(xué)習(xí)，是因?yàn)樗惴ㄊ窍驑?biāo)簽數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)的。這也是訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和其他機(jī)器學(xué)習(xí)體系結(jié)構(gòu)最常用的技術(shù)。?無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)。這是人類和大多數(shù)其他動(dòng)物的學(xué)習(xí)過(guò)程，特別是剛出生的時(shí)候，是以沒(méi)有人監(jiān)督的方式來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)的，我們通過(guò)觀察和認(rèn)知我們行動(dòng)的結(jié)果來(lái)了解世界如何運(yùn)作。缺乏用于無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)的AI技術(shù)，也是當(dāng)前AI發(fā)展的問(wèn)題之一。

概括來(lái)說(shuō)，當(dāng)前AI技術(shù)的原理是：將大量數(shù)據(jù)與超強(qiáng)的運(yùn)算處理能力和智能算法三者結(jié)合起來(lái)，建立一個(gè)解決特定問(wèn)題的模型，使程序能夠自動(dòng)地從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)潛在的模式或特征，從而實(shí)現(xiàn)接近人類的思考方式。01認(rèn)識(shí)人工智能人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域3智能家居主要是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)智能硬件、軟件系統(tǒng)、云計(jì)算平臺(tái)構(gòu)成一套完整的家居生態(tài)圈。在智能家居領(lǐng)域的應(yīng)用智慧零售的發(fā)展方向主要有以下三點(diǎn)：一是要擁抱時(shí)代技術(shù)，創(chuàng)新零售業(yè)態(tài)，變革流通渠道；二是要從B2C轉(zhuǎn)向C2B，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)牽引零售；三是要運(yùn)用社交化客服，實(shí)現(xiàn)個(gè)性服務(wù)和精準(zhǔn)營(yíng)銷在智慧零售領(lǐng)域的應(yīng)用01認(rèn)識(shí)人工智能人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域3智慧交通系統(tǒng)是通信、信息和控制技術(shù)在交通系統(tǒng)中集成應(yīng)用的產(chǎn)物。在智慧交通領(lǐng)域的應(yīng)用智慧醫(yī)療在輔助診療、疾病預(yù)測(cè)、醫(yī)療影像輔助診斷、藥物開(kāi)發(fā)等方面日益發(fā)揮著重要作用在智慧醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用01認(rèn)識(shí)人工智能人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域3智慧教育是指以數(shù)字化信息和網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)上建立起來(lái)的對(duì)教學(xué)、科研、管理、技術(shù)服務(wù)、生活服務(wù)等校園信息進(jìn)行收集、處理、整合、存儲(chǔ)、傳輸和應(yīng)用，使數(shù)字資源得到充分優(yōu)化利用的一種虛擬教育環(huán)境。在智慧教育領(lǐng)域的應(yīng)用物流行業(yè)通過(guò)利用智能搜索、推理規(guī)劃、計(jì)算機(jī)視覺(jué)以及智能機(jī)器人等技術(shù)在運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、配送裝卸等流程上進(jìn)行了自動(dòng)化改造，能夠基本實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作。在智慧物流領(lǐng)域的應(yīng)用01認(rèn)識(shí)人工智能人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域3近些年來(lái)，智能安防行業(yè)發(fā)展迅速，視頻監(jiān)控?cái)?shù)量不斷增加，公共和個(gè)人場(chǎng)景監(jiān)控?cái)z像頭安裝總數(shù)已經(jīng)超過(guò)了1.75億。在部分一線城市，視頻監(jiān)控已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全覆蓋。在智能安防領(lǐng)域的應(yīng)用機(jī)器人的發(fā)展歷史102機(jī)器人初步

Robot這個(gè)詞是1920年由捷克劇作家卡雷爾·恰佩克（K.Capek）在科幻劇作《羅素姆的萬(wàn)能機(jī)器人》中第一次提出的，Robot（Robota，斯洛伐克語(yǔ)）就是“機(jī)器人”。1954年，美國(guó)人喬治·德沃爾（GeorgeC.Devol）設(shè)計(jì)了第一臺(tái)可編程機(jī)器人（見(jiàn)圖8-9），并注冊(cè)了專利。該專利的要點(diǎn)是借助伺服技術(shù)控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)，利用人手對(duì)機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)作示教，機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的記錄和再現(xiàn)。這就是所謂的示教再現(xiàn)機(jī)器人?，F(xiàn)有的機(jī)器人基本上都采用這種控制方式。機(jī)器人產(chǎn)品最早的實(shí)用機(jī)型（示教再現(xiàn)）是1962年美國(guó)AMF公司推出的“VERSTRAN”和Unimation公司推出的“Unimate”。這些工業(yè)機(jī)器人的控制方式與數(shù)控機(jī)床大致相似，但外形特征迥異，主要由類似人的手和臂組成，如圖8-10所示。它們?cè)诿绹?guó)通用汽車公司投入使用，標(biāo)志著第一代機(jī)器人的誕生。1965年，美國(guó)麻省理工學(xué)院的魔法積木機(jī)器人演示了第一個(gè)具有視覺(jué)傳感器的、能識(shí)別與定位簡(jiǎn)單積木的機(jī)器人系統(tǒng)。1967年，日本成立了人工手研究會(huì)（現(xiàn)改名為仿生機(jī)構(gòu)研究會(huì)），同年召開(kāi)了日本首屆機(jī)器人學(xué)術(shù)會(huì)。1970年，在美國(guó)召開(kāi)了第一屆國(guó)際工業(yè)機(jī)器人學(xué)術(shù)會(huì)議。1970年以后，機(jī)器人的研究迅速得到普及。1973年，辛辛那提·米拉克隆公司的理查德·豪恩制造了第一臺(tái)由小型計(jì)算機(jī)控制的工業(yè)機(jī)器人，它是液壓驅(qū)動(dòng)的，能提升的有效負(fù)載達(dá)45千克。到了1980年，工業(yè)機(jī)器人在日本普及。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)器人在功能和技術(shù)層次上有了很大的提高?，F(xiàn)階段，我國(guó)企業(yè)對(duì)高度自動(dòng)化的需求日漸增加，帶動(dòng)了工業(yè)機(jī)器人在我國(guó)銷售量的快速增長(zhǎng)?！吨袊?guó)制造2025》提出，要“圍繞汽車、機(jī)械、電子、危險(xiǎn)品制造、國(guó)防軍工、化工、輕工等工業(yè)機(jī)器人、特種機(jī)器人，以及醫(yī)療健康、家庭服務(wù)、教育娛樂(lè)等服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用需求，積極研發(fā)新產(chǎn)品，促進(jìn)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化發(fā)展，擴(kuò)大市場(chǎng)應(yīng)用”。第一臺(tái)可編程機(jī)器人第一代機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)和分類202機(jī)器人初步（1）可編程。生產(chǎn)自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展是柔性自動(dòng)化。工業(yè)機(jī)器人可隨工作環(huán)境變化的需要而再編程，因此它在小批量、多品種的均衡高效率的柔性制造過(guò)程中能發(fā)揮很好的功用，是柔性制造系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。（2）擬人化。工業(yè)機(jī)器人在機(jī)械結(jié)構(gòu)上有類似人的行走等功能和大臂、小臂、手腕、手爪等構(gòu)造，由電腦控制。此外，智能化工業(yè)機(jī)器人還有許多類似人類的“生物傳感器”，如皮膚型接觸傳感器、力傳感器、負(fù)載傳感器、視覺(jué)傳感器、聲覺(jué)傳感器等。傳感器提高了工業(yè)機(jī)器人對(duì)周圍環(huán)境的自適應(yīng)能力。（3）通用性。除專門(mén)設(shè)計(jì)的專用的工業(yè)機(jī)器人外，一般工業(yè)機(jī)器人在執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)時(shí)都具有較好的通用性。比如，更換工業(yè)機(jī)器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)。（4）工業(yè)機(jī)器技術(shù)涉及學(xué)科相當(dāng)廣泛，歸納起來(lái)就是機(jī)械學(xué)和微電子學(xué)的結(jié)合——機(jī)電一體化技術(shù)。第三代智能機(jī)器人不僅具有獲取外部環(huán)境信息的各種傳感器，而且具有記憶能力、語(yǔ)言理解能力、圖像識(shí)別能力、推理判斷能力等人工智能，這些都是微電子技術(shù)的應(yīng)用，特別是與計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用密切相關(guān)。因此，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展必將帶動(dòng)其他技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平也可以驗(yàn)證一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展水平。工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)和分類202機(jī)器人初步工業(yè)機(jī)器人的分類按照機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特征分類工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)和分類202機(jī)器人初步工業(yè)機(jī)器人的分類按照機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特征分類工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)和分類202機(jī)器人初步工業(yè)機(jī)器人的分類按照程序輸入方式分類1）離線輸入型機(jī)器人。離線輸入型機(jī)器人是將計(jì)算機(jī)上已編號(hào)的作業(yè)程序文件，通過(guò)U口或者以太網(wǎng)等通信方式傳送到機(jī)器人控制