信息技术项目八教学课件-

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信息技术

10102人工智能初步认识人工智能机器人初步

201认识人工智能人工智能发展简史120世纪50年代，人工智能兴起。人工智能概念在1956年首次提出后，相继出现了一批显著的成果，如机器定理证明、跳棋程序、通用问题、求解程序、LISP表处理语言等。人工智能在这一阶段的特点是：重视问题求解的方法，忽视知识的重要性。第一阶段20世纪60年代末至70年代，专家系统出现，使人工智能研究出现新高潮。DENDRAL化学质谱分析系统、MYCIN疾病诊断和治疗系统、Prospector探矿系统、Hearsay-Ⅱ语音处理系统等专家系统的研究和开发，将人工智能引向了实用化。第二阶段20世纪80年代，随着第五代计算机的研制成功和应用，人工智能得到了很大发展。日本于1982年开始了“第五代计算机研制计划”，即“知识信息处理计算机系统KIPS”，其目的是使逻辑推理达到数值运算那么快。虽然此计划最终失败了，但它的开展形成了一股研究人工智能的热潮。第三阶段

301认识人工智能人工智能发展简史120世纪80年代末，神经网络飞速发展。1987年，美国召开第一次神经网络国际会议，宣告了这一新学科的诞生。此后，各国在神经网络方面的投资逐渐增加，神经网络迅速发展起来。第四阶段20世纪90年代，人工智能出现新的研究高潮。由于网络技术，特别是国际互联网技术的发展，人工智能开始由单个智能主体研究转向基于网络环境下的分布式人工智能研究。人们不仅研究基于同一目标的分布式问题求解，而且研究多个智能主体的多目标问题求解，使人工智能更加实用。另外，由于Hopfield多层神经网络模型的提出，人工神经网络研究与应用出现了欣欣向荣的景象。人工智能已深入社会生活的各个领域。第五阶段

401认识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、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以与人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。人工智能的定义可以分为两部分，即“人工”和“智能”。美国斯坦福大学人工智能研究中心的尼尔逊教授对人工智能下了这样一个定义：“人工智能是关于知识的学科——怎样表示知识以及怎样获得知识并使用知识的科学。”麻省理工学院的温斯顿教授则认为：“人工智能就是研究如何使计算机去做过去只有人才能做的智能工作的学科。”人工智能的定义

501认识人工智能人工智能的基本工作原理2（1）AI最重要的功能——模式识别的工作原理。神经网络可以学习模式识别、翻译语言、进行简单的逻辑推理，甚至创建图像或者形成新设计。其中，模式识别是一项特别重要的功能，因为AI十分擅长识别海量数据中隐藏的模式，而这对于赖经验和知识的人类来说就没有那么容易。这些程序运行的神经网络具有数百万单位和数十亿的连接。我们现在所能创造出来的“智能”就是由这些电子神经元网络组成的。卷积神经网络。这种算法参考了生物学研究人类和其他动物大脑视觉皮层的结构。它使用感知器、机器学习单元算法，用于监督学习分析数据，适用于图像处理、自然语言处理和其他类型的认知任务。与其他类型的人工神经网络一样，卷积神经网络具有输入层、输出层和各种隐藏层。其中一些层是卷积的，使用数学模型将结果传递给连续的层。这个过程模拟了人类视觉皮层中的一些动作，所以被称为卷积神经网络，也就是CNN。只要有大量被标记的样本数据库，就可以对神经网络进行特征训练。它对于识别图像、视频、语音、音乐甚至文本等信息特别有用。为了更好地训练AI的机器视觉，我们需要向这些神经网络提供大量被人标记的图像数据。人工智能技术原理（2）人工智能最常见的三种学习方式。•强化学习。在特定场景下，机器做出一个动作或一系列动作并可以获得奖励。强化学习通常用于教机器玩游戏和进行比赛，比如国际象棋、围棋或简单的视频游戏。强化学习面临的问题是，单纯地强化学习需要海量的试错，才能学会简单的任务。好处是只要你提出一个有价值的问题，提供足够的数据输入，理论上来说强化学习最终会找到那个最优解。•监督学习。就是需要我们告诉机器正确答案。它之所以被称为监督学习，是因为算法是向标签数据学习的。这也是训练神经网络和其他机器学习体系结构最常用的技术。•无监督学习。这是人类和大多数其他动物的学习过程，特别是刚出生的时候，是以没有人监督的方式来进行学习的，我们通过观察和认知我们行动的结果来了解世界如何运作。缺乏用于无监督学习的AI技术，也是当前AI发展的问题之一。概括来说，当前AI技术的原理是：将大量数据与超强的运算处理能力和智能算法三者结合起来，建立一个解决特定问题的模型，使程序能够自动地从数据中学习潜在的模式或特征，从而实现接近人类的思考方式。

601认识人工智能人工智能的应用领域3智能家居主要是基于物联网技术，通过智能硬件、软件系统、云计算平台构成一套完整的家居生态圈。在智能家居领域的应用智慧零售的发展方向主要有以下三点：一是要拥抱时代技术，创新零售业态，变革流通渠道；二是要从B2C转向C2B，实现大数据牵引零售；三是要运用社交化客服，实现个性服务和精准营销在智慧零售领域的应用

701认识人工智能人工智能的应用领域3智慧交通系统是通信、信息和控制技术在交通系统中集成应用的产物。在智慧交通领域的应用智慧医疗在辅助诊疗、疾病预测、医疗影像辅助诊断、药物开发等方面日益发挥着重要作用在智慧医疗领域的应用

801认识人工智能人工智能的应用领域3智慧教育是指以数字化信息和网络为基础，在计算机和网络技术基础上建立起来的对教学、科研、管理、技术服务、生活服务等校园信息进行收集、处理、整合、存储、传输和应用，使数字资源得到充分优化利用的一种虚拟教育环境。在智慧教育领域的应用物流行业通过利用智能搜索、推理规划、计算机视觉以及智能机器人等技术在运输、仓储、配送装卸等流程上进行了自动化改造，能够基本实现无人操作。在智慧物流领域的应用

901认识人工智能人工智能的应用领域3近些年来，智能安防行业发展迅速，视频监控数量不断增加，公共和个人场景监控摄像头安装总数已经超过了1.75亿。在部分一线城市，视频监控已经实现了全覆盖。在智能安防领域的应用

10机器人的发展历史102机器人初步Robot这个词是1920年由捷克剧作家卡雷尔·恰佩克（K.Capek）在科幻剧作《罗素姆的万能机器人》中第一次提出的，Robot（Robota，斯洛伐克语）就是“机器人”。1954年，美国人乔治·德沃尔（GeorgeC.Devol）设计了第一台可编程机器人（见图8-9），并注册了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器人基本上都采用这种控制方式。机器人产品最早的实用机型（示教再现）是1962年美国AMF公司推出的“VERSTRAN”和Unimation公司推出的“Unimate”。这些工业机器人的控制方式与数控机床大致相似，但外形特征迥异，主要由类似人的手和臂组成，如图8-10所示。它们在美国通用汽车公司投入使用，标志着第一代机器人的诞生。1965年，美国麻省理工学院的魔法积木机器人演示了第一个具有视觉传感器的、能识别与定位简单积木的机器人系统。1967年，日本成立了人工手研究会（现改名为仿生机构研究会），同年召开了日本首届机器人学术会。1970年，在美国召开了第一届国际工业机器人学术会议。1970年以后，机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·豪恩制造了第一台由小型计算机控制的工业机器人，它是液压驱动的，能提升的有效负载达45千克。到了1980年，工业机器人在日本普及。随着计算机技术和人工智能技术的飞速发展，机器人在功能和技术层次上有了很大的提高。现阶段，我国企业对高度自动化的需求日渐增加，带动了工业机器人在我国销售量的快速增长。《中国制造2025》提出，要“围绕汽车、机械、电子、危险品制造、国防军工、化工、轻工等工业机器人、特种机器人，以及医疗健康、家庭服务、教育娱乐等服务机器人应用需求，积极研发新产品，促进机器人标准化、模块化发展，扩大市场应用”。第一台可编程机器人第一代机器人

11工业机器人的特点和分类202机器人初步（1）可编程。生产自动化的进一步发展是柔性自动化。工业机器人可随工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量、多品种的均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造系统中的一个重要组成部分。（2）拟人化。工业机器人在机械结构上有类似人的行走等功能和大臂、小臂、手腕、手爪等构造，由电脑控制。此外，智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器等。传感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力。（3）通用性。除专门设计的专用的工业机器人外，一般工业机器人在执行不同的作业任务时都具有较好的通用性。比如，更换工业机器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可执行不同的作业任务。（4）工业机器技术涉及学科相当广泛，归纳起来就是机械学和微电子学的结合——机电一体化技术。第三代智能机器人不仅具有获取外部环境信息的各种传感器，而且具有记忆能力、语言理解能力、图像识别能力、推理判断能力等人工智能，这些都是微电子技术的应用，特别是与计算机技术的应用密切相关。因此，机器人技术的发展必将带动其他技术的发展，机器人技术的发展和应用水平也可以验证一个国家科学技术和工业技术的发展水平。工业机器人的特点

12工业机器人的特点和分类202机器人初步工业机器人的分类按照机器人的结构特征分类

13工业机器人的特点和分类202机器人初步工业机器人的分类按照机器人的结构特征分类

14工业机器人的特点和分类202机器人初步工业机器人的分类按照程序输入方式分类1）离线输入型机器人。离线输入型机器人是将计算机上已编号的作业程序文件，通过U口或者以太网等通信方式传送到机器人控制系统的机器人。2）示教再现型机器人。示教再现型机器人是一种可重复再现，通过示教编程存储作业程序的机器人。示教方式有两种：一种是由操作者手动操作示教器，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按照要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接移动执行机构，按照要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。

15工业机器人的应用202机器人初步焊接机器人装配机器人搬运机器人

16工业机器人的应用202机器人初步码垛机器人喷涂机器人数控机床上下料机器人

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