人工智能和应用

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1、人工智能及应用人工智能(ArtificialIntelligence)是以机器为载体所展示出来的智能。一般地，人工智能通过算法或系统进行对象识别（如人脸和语音识别等）、计算推理（如智能问答和机器翻译等）、感知预测（如天气预报和出行交通流量感知等），完成往往需要人类才能胜任的工作。1955年开始，人工智能就开始按照模仿人类部分功能这一目标开始了其漫长征途，如研制能够进行定理证明的算法来模仿解题者、研制机器翻译系统来模仿翻译家、研制医学专家系统来模仿医生。在这个过程中，形成了符号主义人工智能、联结学派人工智能和行为主义人工智能等代表性方法。目前，人工智能进入了又一个发展高峰

2、期，越来越深入地影响着人们的学习、工作和生活。如，人工智能在象棋和围棋等博弈领域战胜人类选手，通过人工智能来识别人脸从而完成商品支付或车票查验，人工智能技术支撑起无人超市、无人餐厅和无人车等，人工智能系统甚至可根据城市车流量来灵活地调整城市交通红绿灯以提升城市通行效率.。人工智能在以技术手段改变我们生活的同时，也引发了一些社会问题。如机器取代了人类部分工作、人类隐私被泄露等等，因此，我们不得不去进一步思考如何科学理性地应用人工智能造福人类，共同应对人工智能应用可能带来的个人和公共安全、法律伦理和世界和平等新的挑战。1.1人工智能的产生与发展近年来，人工智能已经在深刻而广

3、泛地改变着人们的生活。从刷脸支付到交通出行预测，从扫地机器人到无人飞机，从国际象棋“深蓝”到围棋AlphaGo，都渗透着人工智能的创新应用。人们依靠智能导航出行，通过语音与机器互动，应用智能工具搜索知识信息……，人们已自觉或不自觉地处于人工智能的环境中。1.1.1人工智能的概念在历史的发展过程中，人类依靠自身的智慧，发明和创造了许多机器，使得人类从繁重的体力和脑力劳动中解放出来。利用机器，人们可以上天入海，可以遨游宇宙，也可以窥探分子世界，甚至“智能”地做很多事情。人类从未放弃过对人工智能的追求与探索。所谓人工智能，是指以机器作为载体，用计算机来模仿、延伸和扩展人类智能

4、，其与人类或其他动物所呈现的生物智能有着重要区别。人工智能英文名称是“ArtificialIntelligence”，缩写为AI。人工智能作为一门广泛的交叉和前沿科学，不仅涉及到计算机科学，还涉及到控制科学、认知科学、心理科学、脑及神经科学、生命科学、语言学、逻辑学、行为科学、教育科学、系统科学、数理科学以及控制论、科学方法论、哲学甚至经济学等众多学科领域，其学科结构如图1.1.1所示。19图1.1.1人工智能学科结构总的来说，人工智能研究目标就是让计算机能拥有人一样的智能能力。在长期的研究过程中,不同专家学者从不同方面来模仿人类智能，形成了人工智能三种主要方法，即符号

5、主义AI(Symbolicism)、联结主义AI(Connectionism)和行为主义AI(Actionism)。(1)符号主义，又称逻辑主义、心理学派或计算机学派，其认为学习或者其他智能特征原则上均可以被文字符号精确地描述，从而被机器仿真。因此，在符号主义人工智能中，智能行为就是对符号的推导和运算。在这种方法中，每个符号反映了其在客观世界中的语义，如IsCar（A）表示A这个符号或者为“小车”（在这个意义下IsDog（A）取值为真）、或者不为小车（在这个意义下IsDog（A）取值为假）。符号主义人工智能就成为关系或命题的推导，其也被称呼为逻辑主义。但是，我们知道，人

6、类某些语义并不能被精确描述（如我们很难直接用文字符号来描述仁义或微笑这样的语义）。(2)联结主义，又称仿生学派或生理学派，其通过模仿人类大脑中神经元之间的复杂交互来进行认知推理。在这种方法中，我们需要从海量数据出发，学习神经网络中成千上万神经元之间的关联关系，这些关联关系通过神经元之间的链接权重来刻画。如果两个神经元之间的权重很大，表示输入端数据激活了这两个神经元。于是，所有被激活的神经元以逐层递进形式来一起刻画数据中所蕴含的模式（即概念或知识）。目前性能表现优越的深度学习就是这种学习方法的典型代表。(3)行为主义，又称进化主义或控制论学派，其认为智能体与环境交互，从环

7、境中不断学习，提升自己的智能水平，这一方法从“交互-反馈”这一角度来刻画智能行为。如将一台扫地机放入一个会场，其事先并不知道会场中桌椅的摆放形式。于是，扫地机在与环境运动中不断从环境中学习，如墙壁挡路则避让、桌椅空隙过窄难以通过则后退等等，经过一段时间交互，扫地机就学习得到了环境的全貌，从而提升自身智能水平而自如执行清扫任务了。毫无疑问，对人工智能的研究将使计算机模仿呈现出更为高级的“智能”，并对许多学科的发展产生深远的影响。191.1.2人工智能的发展历程早在19世纪中期，科学家就开始萌发让机器进行自动计算的思想。如1842年，艾达.洛