人工智能ArtificialIntelligence-课件

1、 山东大学创新教育通识核心课程 人工智能与机器人 主讲：陈言俊 刘甜甜 王立志 Artificial Intelligence and Robotics 12.1 人工智能的基本概念 2.2 人工智能的发展简史 2.3 人工智能研究的基本内容2.4 人工智能的主要研究领域2.5 智能机器人 2.6 人工智能之-案例第 二章 人 工 智 能 绪 论（上）Artificial Intelligence and Robotics 2 “智能”简单的讲就是智力和能力，它涉及到诸如意识、思维（包括无意识的思维）、记忆、行动等问题。 这里的讲的“智能”是指人的智能，人唯一了解的智能是人本身的智能，但是我们

2、对我们自身智能的理解非常有限，对构成人的智能的必要元素也了解有限。32.1.1 智能的概念1.1.1 智能的概念 自然界四大奥秘：物质的本质、宇宙的起源、生命的本 质、智能的发生。 对智能还没有确切的定义，主要流派有： （1）思维理论：智能的核心是思维 （2）知识阈值理论：智能取决于知识的数量及文化程度 （3）进化理论：用控制取代知识的表示 智能是知识与智力的总和知识是一切智能行为的基础获取知识并应用知识求解问题的能力 2.1.1 智能的概念在自动控制系统中能产生一个校正动作的最小输入值4智能几种不同观点 根据对人脑已有的认识，结合智能的外在表现，从不同的角度、不同的侧面、用不同的方法对智能进

3、行研究，提出了几种不同的观点，其中影响较大的观点有思维理论、知识阈值理论及进化理论等 ,思维理论 认为智能的核心是思维，人的一切智能都来自大脑的思维活动，人类的一切知识都是人类思维的产物，因而通过对思维规律与方法的研究可望揭示智能的本质。知识阈值理论 认为智能行为取决于知识的数量及其文化的程度，一个系统之所以有智能是因为它具有可运用的知识。因此，知识阈值理论把智能定义为：智能就是在巨大的搜索空间中迅速找到一个满意解的能力。这一理论在人工智能的发展史中有着重要的影响，知识工程、专家系统等都是在这一理论的影响下发展起来的。2.1.1 智能的概念5 进化理论 人的本质能力有：在动态环境中的行走能力、

4、对外界事物的感知能力、维持生命繁衍生息的能力。 该智能一般是后天形成的，其原因为对外界刺激做出反应。 如将一婴儿置于黑屋子中，则一段时间以后，他的智力仍接近0，这说明智能的产生跟自己本身无关，而取决于自身对外界刺激的反应。思维的产生是基于对复杂刺激所生成的复杂反应。智能的体现为感知自身的存在。 2.1.1 智能的概念6基本解释 智能intelligence and ability 指人的智慧和行为能力。指智谋与才能。 即认识世界和改造世界的智慧和能力，发现问题和解决问题的理智与才能。 新华词典中提供的解释：智慧和能力。一个人的智能既有先天遗传因素，也有后天的学习和知识（智力）积累因素。如：智能

5、超群。 2.1.1 智能的概念7 从感觉（视觉、触觉、听觉等）到记忆到思维（梳理、分析、归纳等）这一过程，称为“智慧”(智力） 智慧的结果就会产生-行为和语言 行为和语言的表达过程，称为“能力”; “智慧”+ “能力” ，两者合称“智能”。 将感觉、记记、回忆、思维、语言、行为的整个过程称为智能过程，它是智力和能力的表现。 2.1.1 智能的概念 智能及智能的本质是古今中外许多哲学家、脑科学家一直在努力探索和研究的问题，但至今仍然没有完全了解，以致智能的发生与物质的本质、宇宙的起源、生命的本质一起被列为自然界四大奥秘。 8 综上，可以认为智能是知识与智力的总和。其中知识是一切智能行为的基础，而

6、智力是获取知识并运用知识求解问题的能力，是头脑中思维活动的具体体现。 一般认为，智能是指个体对客观事物进行合理分析，判断及有目的地行动和有效地处理周围环境事宜的综合能力。有人认为智能是多种才能的总和。 2.1.1 智能的概念9感知能力：通过视觉、听觉、触觉、嗅觉等感觉器官感知外部世界的能力。 80%以上信息通过视觉得到，10%信息通过听觉得到。2.1.2 智能的特征存储由感知器官感知到的外部信息以及由思维所产生的知识对记忆的信息进行处理2. 记忆与思维能力10（1）逻辑思维（抽象思维）（借助于概念、判断、推理反映现实的思维 ）要遵循逻辑规律；有分析性；是人脑的一种理性活动；思维过程是串行的；（

7、一个步骤一个步骤的去实施 ）容易形式化；思维过程具有严密性、可靠性；社会实践是形成和发展的基础。2.1.2 智能的特征逻辑思维特点： 以抽象的概念、判断和推理作为思维的基本形式，以分析、综合、比较、抽象、概括和具体化作为思维的基本过程，从而揭露事物的本质特征和规律性联系。11（2）形象思维（直感思维）（是用直观形象和表象解决问题的思维 ） 依据直觉。 思维过程是并行协同式的。（“并排行走”或“同时实行或实施” ） 形式化困难。 在信息变形或缺少的情况下仍有可能得到比较满意的结果。2.1.2 智能的特征（3）顿悟思维（灵感思维） 不定期的突发性。 非线性的独创性及模糊性。 穿插于形象思维与逻辑思

8、维之中。 12 4. 行为能力（表达能力） 2.1.2 智能的特征3. 学习能力 学习既可能是自觉的、有意识的，也可能是不自觉的、无意识的；既可以是有教师指导的，也可以是通过自己实践的。人们的感知能力：用于信息的输入。行为能力：信息的输出。 表达、行动。134、智能的分类： 根据加德纳的多元智能理论，人类的智能可以分成八个范畴： 1.语言智能 (Verbal/Linguistic)：政治家、律师、 编辑、 记者等。 2.逻辑智能 (Logical/Mathematical) ：科学家、会计师、软体研发等。 3.空间智能 (Visual/Spatial) :建筑师、摄影师、画家、飞行员等。 4.

9、身体运动智能 (Bodily/Kinesthetic)：运动员、演员、舞蹈家等。 2.1.2 智能的特征14 5.音乐智能 (Musical/Rhythmic) ：歌唱家、作曲家、指挥家等。 6.人际智能(Inter-personal/Social) ：外交家、领导者、推销等。 7.自我认知智能(Intrapersonal intelligence)：哲学家、政治家、思想家、心理学家等。 8.自然认知智能（Naturalist intelligence）：天文学家、地质学家、考古学家等。 2.1.2 智能的特征151、什么是人工智能： 人工智能从字面上可理解为两部分，即“人工”和“智能”。 “

10、人工”是人力所能制造的。也是“人工”制造的模拟人的“智能”。 人工智能的研究往往涉及对人的智能本身的研究。 人自身的智能程度有没有高到可以创造人工智能的地步。“人工系统”就是通常意义下的用人制造的系统 。2.1.3 人工智能的概念16 人唯一了解的智能是人本身的智能，这是普遍认同的观点。但是我们对我们自身智能的理解都非常有限。对构成人的智能的必要元素也了解有限，所以就很难定义什么是“人工”制造的“智能”了。 因此人工智能的研究往往涉及对人的智能本身的研究。2.1.3 人工智能的概念17 人工智能是对人的意识、思维的信息过程的模拟。人工智能不是人的智能，但能像人那样思考、也可能超过人的智能。 人

11、工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂工作。2.1.3 人工智能的概念18人工智能-思维模拟人工智能就其本质而言，是对人的思维的信息过程的模拟。 对于人的思维模拟可以从两条道路进行： 一是结构模拟，仿照人脑的结构机制，制造出“类人脑”的机器； 二是功能模拟，暂时撇开人脑的内部结构，而从其功能过程进行模拟。2.1.3 人工智能的概念19人工智能不是人的智能，更不会超过人的智能。 “机器思维”同人类思维的本质区别： 1.人工智能纯系无意识的机械的物理的过程，人类智能主要是生理和心理的过程。 2.人工智能没有社会性。 3.人工智能没有人类的意识所特有的能动的创造能

12、力。 4.两者总是人脑的思维在前，电脑的功能在后。 2.1.3 人工智能的概念20 用来研究人工智能的主要物质基础以及能够实现人工智能技术平台的机器就是计算机。212.1.3 人工智能的概念人工智能(Artificial Intelligence) 英文缩写为AI。 人工智能它是研究、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。 Artificial Intelligence and Robotics 2.1.3 人工智能的概念3、人工智能的研究目标和特点22 人工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂工作。 目的就是让计算

13、机这台机器能够像人一样思考。如果希望做出一台能够思考的机器，那就必须知道什么是思考。 目前能够用来研究人工智能的主要物质手段以及能够实现人工智能技术的机器就是计算机。2.1.3 人工智能的概念23 人工智能研究的目标2、人工智能的关键是什么? 人工智能涉及的方面太多了,有的人从软件方面想要去解决.但都失败。 人工智能的关键是学习,记忆,思考三大点。 学习能力:可以说,到现在为止,没有能力解决. 记忆能力:机械记忆已经广泛应用,但模糊记忆仍然没有解决。 思考能力:这是关键中的关键,首先,科学家到目前为止都没有一套另人信服的关于思考的理论.为什么产生思考,生物学家也是众说纷纭。 本世纪能否解决人工

14、智能，除非上面三条有重大突破.期待科学的发展。2.1.3 人工智能的概念24人工智能的特点没有专业限制：人工智能（AI）属于计算机科学研究领域，但AI是研究机器智能，凡是运用人脑的地方都可以运用AI ，因此， AI可应用于各专业领域。永远不过时： AI是研究机器智能，对人类智慧的不断逼近，但永远不会超过人类智慧，因此， AI永远不会过时。研究方法自然： AI模拟人类解决问题，因此， AI的研究方法非常自然，容易理解。Artificial Intelligence and Robotics 2.1.3 人工智能的概念25 20世纪七十年代以来世界三大尖端技术之一 ： 空间技术 原子能技术 人工智

15、能Artificial Intelligence and Robotics 人工智能是计算机学科的一个分支。 2.1.3 人工智能的概念264、图灵测试：2.1.3 人工智能的概念图灵测试：1950年图灵发表的计算机与智能中设计了一个测试，用以说明人工智能的概念。智者询问者27图灵测试 图灵提出“机器思维”的概念。由此提出一假想：即一个人在不接触对方的情况下，通过一种特殊的方式，和对方进行一系列的问答，如果在相当长时间内，他无法根据这些问题判断对方是人还是计算机，那么，就可以认为这个计算机具有同人相当的智力，即这台计算机是能思维的。这就是著名的“图灵测试”。当时全世界只有几台电脑，几乎所有计算

16、机根本无法通过这一测试。但图灵预言，在20世纪末，一定会有电脑通过“图灵测试”。目前为止还没有电脑通过图灵测试。 2.1.3 人工智能的概念28（1） 智能机器(intelligent machine)能够在各类环境中自主地或交互地执行各种拟人任务(anthropomorphic tasks)的机器。例子1：能够模拟人的思维，进行博弈的计算机。1997年5月11日，一个名为深蓝(Deep Blue)的计算机系统战胜当时的国际象棋世界冠军盖利.卡斯帕罗夫（Garry Kasparov）。 例子2：能够进行深海探测的潜水机器人。例子3：在星际探险中的移动机器人，如美国研制的火星探测车。 2.1.3

17、 人工智能的概念5、人工智能定义： 29（2）计算机去做过去只有人才能做的智能工作 美国麻省理工学院的温斯顿教授认为：“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。”2.1.3 人工智能的概念30（3）从人工智能所实现的功能来定义：人工智能（能力）是智能机器所执行的通常与人类智能有关的功能，如判断、推理、证明、识别、感知、理解、设计、思考、规划、学习和问题求解等思维活动。 2.1.3 人工智能的概念31 人工智能是研究使计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为（如学习、推理、思考、规划等）的学科，主要包括计算机实现智能的原理、制造类似于人脑智能的计算机，使计算机能实现更高层次的应

18、用。 人工智能将涉及到计算机科学、心理学、哲学和语言学等学科。可以说几乎是自然科学和社会科学的所有学科，其范围已远远超出了计算机科学的范畴，人工智能与思维科学的关系是实践和理论的关系，人工智能是处于思维科学的技术应用层次，是它的一个应用分支。2.1.3 人工智能的概念322.1 人工智能的基本概念 2.2 人工智能的发展简史 2.3 人工智能研究的基本内容2.4 人工智能的主要研究领域2.5 智能机器人 2.6 人工智能之-案例第 二章 人 工 智 能 绪 论（上）Artificial Intelligence and Robotics 332.2.1 孕育（1956年之前）第一阶段：50年代

19、人工智能的兴起和冷落 人工智能概念首次提出后，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s求解程序、LISP表处理语言等。但由于消解法推理能力的有限，以及机器翻译等的失败，使人工智能走入了低谷。 这一阶段的特点是：重视问题求解的方法，忽视知识重要性。 年“人工智能之父”阿兰图灵在其论文机器能思考吗？中提出了一种测试机器是不是具备人类智能的方法。这种方法被称为“图灵测试”。 1951年，美国计算机科学家马文明斯基建造了世界上第一个神经网络模拟器SNARC，能够学习如何穿越迷宫。2.2 人工智能的发展简史34 1956年,普林斯顿大学数学博士(麦卡锡)John McCarthy组

20、织了对机器智能感兴趣的专家学者聚集一次学会讨论机器智能问题。 会上经麦卡锡提议正式采用“人工智能”这一术语，标志着人工智能学科正式诞生。2.2 人工智能的发展简史2.2.2 形成（1956年1970年） 第二阶段：50年代末到70年代，专家系统出现，使人工智能研究出现新高潮。35 年第一台电脑控制的自动行走器“斯坦福车”诞生。2.2 人工智能的发展简史2.2.3 发展（1970年1980年）第三阶段 1970年，创刊了国际性的人工智能杂志（Artificial Intelligence）。 1977年，费根鲍姆在第五届国际人工智能联合会议上提出了“知识工程”概念，推动了知识为中心的研究。 36

21、 80年代，随着第五代计算机的研制，人工智能得到了很大发展。 1981年，日本宣布第五代计算机发展计划即“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，但它的开展形成了一股研究人工智能的热潮。并在1991年展出了研制的PSI3智能工作站和由PSI3构成的模型机系统。 年世界第一家批量生产统一规格电脑的公司“思考机器”诞生。2.2.4 发展（1980年1990年）第四阶段2.2 人工智能的发展简史37 第五阶段：90年代后，人工智能出现新的研究高潮由于网络技术特别是国际互连网的技术发展，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

22、研究。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，将人工智能更面向实用。 另外，由于Hopfield多层神经网络模型的提出，使人工神经网络研究与应用出现了欣欣向荣的景象。人工智能已深入到社会生活的各个领域。2.2 人工智能的发展简史2.2.5 突飞猛进（1990年）第五阶段381、诞生： 20世纪70年代末至80年代初，我国还处于改革开放的初期，国内学术界已经开始关注、开展和重视人工智能研究。 我国的人工智能研究起步较晚。1978年我国制定10年科学发展纲要，将“智能模拟”列为计算机科学的四个重要研究方向之一，“智能模拟”作为国家科学技术发展规划的主要研究课题。

23、 中科院在学科发展规划中也明确了人工智能这一学科方向。1979年，李家治、汪云九等教授在自动化学报（第5卷第1期）上发表了人工智能国外研究情况综述；王湘浩教授在长春吉林大学举办了“计算机科学暑期讨论班”，人工智能是其四大专题之一。 2.2.6 中国的发展2.2 人工智能的发展简史39 1980年，以常迥教授为首的中国自动化学会模式识别与机器智能专业委员会在武汉成立； 王湘浩教授在吉林大学举办了首届全国高校系统人工智能研讨会； 袁萌和何华灿教授在北京发起全国模糊数学与人工智能中级研讨班；由李家治和渠川璐等前辈主持，在北京科学会堂举行了全国第一届人工智能学术讨论会 。这是中国人工智能学会成立之前在

24、此领域举行的规模最大、水平最高的一次学术研讨会，成为中国人工智能学会成立的光明序曲。 2.2 人工智能的发展简史40中国人工智能学会早期的分支机构有7个。 1981年9月22日，中国人工智能学会“自然语言理解”专业委员会成立，李家治教授任主任委员。 1981年9月22日，中国人工智能学会“医药信息处理”专业委员会成立，郭荣江教授任主任委员。 1984年10月23日至26日，在镇江船舶学院成立了中国人工智能学会“离散数学”专业委员会，王遇科教授任主任委员，挂靠在北京理工大学。 1987年3月25日至27日，中国人工智能学会“计算机辅助教育”专业委员会在上海成立，万嘉若教授任主任委员，挂靠在华东师

25、范大学。2.2 人工智能的发展简史41 1987年4月10日，中国人工智能学会“计算机视觉与智能控制”专业委员会成立，涂序彦教授任主任委员，挂靠在北京钢铁学院。 1988年8月17日至19日，在昆明成立中国人工智能学会“知识工程”专业委员会，裴珉教授任主任委员，挂靠在北京联合大学自动化工程学院。 1989年8月2日至5日，中国人工智能学会“机器学习”专业委员会在桂林广西师范学院成立，蔡庆生教授任主任委员，挂靠在中国科技大学。2.2 人工智能的发展简史42 1991年7月5日，中华人民共和国民政部批准了中国人工智能学会的登记申请，颁发了由民政部部长崔乃夫签署的中华人民共和国社会团体登记证，法人代

26、表是涂序彦教授，同时批准了以上7个专业委员会医药信息处理、自然语言理解、计算机视觉与智能控制、离散数学、知识工程、机器学习、计算机辅助教育。2.2 人工智能的发展简史432、成长阶段（19922001年） 19922000年这一阶段，经过10年发展，中国人工智能学科初具规模，进入常规成长时期：在前一阶段的基础上，学会和各个专业委员会组织或参与组织了各种国内和国际的学术交流活动，推动了我国人工智能的研究与发展。2.2 人工智能的发展简史443、新世纪全面发展阶段（20012010年） (一) 中国人工智能学会组织机构迅速扩大 进入新世纪，信息技术全球性泡沫危机昭示和召唤着：人工智能科学技术在信息

27、科学技术的发展中必须扮演更重要的角色，信息化要同时注重智能化，才能使智能化的信息技术进入生产过程和经济活动的核心领域，满足生产过程和经济活动核心领域现代化的社会需求，促进经济-社会“信息化智能化”和“可持续发展”。2.2 人工智能的发展简史45(二) 我国人工智能自主创新研究取得重要成果 经过20多年的努力，我国人工智能领域的学术水平有了长足的进步，初步脱离了“跟在外国人后面亦步亦趋”的状态，在人工智能若干重要研究领域形成了我国的自主创新成就。 据20092010智能科学与技术学科发展报告的统计，下述各项均为我国自主创新研究的重要成果：2.2 人工智能的发展简史46 数学定理自动证明，历来是人

28、工智能研究的核心领域之一。在这方面，中国科学院吴文俊院士的研究成果“数学定理的自动证明和数学机械化”，是国际公认的领先成就。 神经网络，是人工智能的三大支柱之一。在这方面，中国科学院王守觉院士的研究成果“高维几何学与神经元的新模型”在国际学术界独树一帜，并在模式识别方面取得了显著的应用效果。 人机合作，是人工智能越来越引人注目的研究领域。清华大学李衍达院士的研究成果“人与机器在科学研究中的互补特性及其互补模型”是这一领域的创新思路，已在地质探测和基因分析等研究中发挥显著效用。2.2 人工智能的发展简史47 逻辑学原理，是人工智能特别是基于符号逻辑的专家系统的基础。北京航空航天大学李未院士的“开

29、放逻辑”和西北工业大学何华灿教授的“泛逻辑理论”是非常可喜的新进展，前者构建了一种新的逻辑体系，后者可以把现有的各种逻辑（规范的和非规范的）统一起来。 数据挖掘与知识获取，是近十多年来人工智能研究最受关注的领域。李德毅院士提出的“云模型”可以很好地把随机不定性和模糊不定性的描述和谐有机地统一起来，为处理复杂数据问题提供了一种新途径。 人工智能的体系和人工生命的体系是人工智能理论的宏观研究，涂序彦教授的研究成果“广义人工智能”和“广义人工生命”把许多看似零乱无关的研究内容提炼出内在的联系，对人工智能和人工生命的研究有重要指导作用。2.2 人工智能的发展简史48 智能信息处理、知识工程和分布式智能

30、，是人工智能特别是专家系统研究的重要方向，中国科学院计算研究所史忠植教授的“知识工程”“高级人工智能”和“智能主体理论及其应用”是这一方向的高水平成果。 知识理论，一直是人工智能理论中的弱项，钟义信教授提出的“知识轮”和“信息-知识-智能统一理论”是一个有意义的进展，它不仅可以统一传统人工智能三大不同学派，而且找到了信息、知识、智能之间的理论联系。 智能科学技术是信息技术的核心和灵魂，是信息科学技术的制高点。从这个意义上可以判断，智能化是信息化的核心和灵魂；没有智能化的信息化是一种初等的信息化，只有信息化加上智能化，才能对国民经济的发展和社会的进步产生实质性的贡献。2.2 人工智能的发展简史4

31、94、 继往开来 开创智能科技共同体高速发展新局面(2010) 2010年8月以来，中国人工智能学会第六届理事会在李德毅院士的领导下，进入了高标准、高水平、高速度建设智能科学技术共同体的发展快车道。 2011年新年伊始，中国人工智能学会通讯（简称通讯）承载着智能科学与技术研究和发展的光荣使命，诞生于元旦这一天。 2011年1月，“吴文俊人工智能科学技术奖”获得科技部的正式批准 。 2011年9月15日至17日，以“云计算与智能产业发展”为主题的2011中国智能产业高峰论坛暨IEEE云计算与智能系统国际大会在北京友谊宾馆隆重举行。 2.2 人工智能的发展简史50 2011年9月16日至18日，以

32、“智能体验智慧生活”为主题的首届中国智能博览会在北京全国农业展览馆举行，博览会共分展览区和体验区两大板块。 其中包括云计算与物联网、智能电网、智能家居、智能通信、智能科技成果5大类展览区； 以及智能体育、智能汽车、无人飞机、智慧医疗、人机博弈、仿人机器人奥运比赛6大类体验区。2.2 人工智能的发展简史51 现代人工智能的几种体现。1、机器人2、云计算3、物联网4、大数据5、我国的蛟龙号2.2 人工智能的发展简史521、机器人产业如何从“跟跑”转向“并行”“领跑” 进入21世纪以来，全球制造业正在向自动化、集成化、智能化、绿色化方向发展。作为智能制造的主力军，工业机器人不断从汽车制造领域向机械、

33、建材、物流、食品乃至航空、航天、船舶制造等领域渗透。智能技术与社会生产、生活相结合，还催生了可从事修理、运输、清洗、保安、救援、监护等工作的服务机器人和特种机器人。“机器人革命”有望成为“第三次工业革命”的一个切入点和重要增长点，将影响全球制造业格局。国际机器人联合会（IFR）预测：“机器人革命”将创造数万亿美元的市场，从而带动与机器人相关的新材料功能模块、感知获取与识别、智能控制与导航等关键技术与市场快速发展。2014年6月9日，习近平总书记在两院院士大会的报告中提到，“机器人是制造业皇冠顶端的明珠，其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。机器人主要制造商和国家纷

34、纷加紧布局，抢占技术和市场制高点”。“我们不仅要把我国机器人水平提高上去，而且要尽可能多地占领市场。我们要审时度势、全盘考虑、抓紧谋划、扎实推进”。2.2 人工智能的发展简史53全球发展现状 经过五十多年的快速发展，在发达国家中，工业机器人已经广泛应用于汽车及汽车零部件制造、机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料行业、食品工业、木材与家具制造业等诸多领域。作为先进制造业中不可替代的重要装备和手段，工业机器人已经成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志。目前，从全球机器人技术现状来看，呈现两大特点：其一，无人系统备受关注，仿生领域已成重点。在无人系统领域，典型代表为美国研制的RQ-4全球鹰

35、无人机。作为目前最先进的无人机，在伊拉克、阿富汗战场上得到了广泛应用。在仿人/生机器人领域，1999年日本本田率先研究双足仿人机器人的预测运动控制，并在2000年发布了首款ASIMO机器人。在仿动物机器人领域，波士顿动力公司率先突破四足机器人复杂动力学建模、控制与驱动问题，于2005年推出了首款BigDog四足大狗机器人。其二，医疗康复渐成热点，家用服务逐步成真。IntuitiveSurgical公司1999年首次发布达芬奇外科手术机器人。目前该系统在1450余家科研及医院场所得到安装使用。2.2 人工智能的发展简史54我国机器人发展现状据国际机器人联合会（IFR）统计，20042013年的十

36、年间，我国工业机器人市场销量的年均复合增长率高达29.8%。2013年，市场销量达36560台，同比增长30.4%，首次超过日本成为全球最大工业机器人市场。国产服务机器人、特种机器人也开始形成一定竞争力。尽管如此，2013年我国每万名制造业从业人员仅拥有25台机器人，不到日本的十分之一，与世界58台的平均水平也有较大差距。目前，我国已在工业机器人的多个领域取得重要进展。新松机器人在自动导引车（AGV）等方面取得重要市场突破。博实股份重点在石化等行业的自动包装与码垛机器人方面进行产品开发与产业化推广应用。广州数控研发了自主知识产权的工业机器人产品，用于机床上下料等。奇瑞装备与哈工大合作研制的16

37、5kg点焊机器人已在自动化生产线上开始应用。此外，安徽埃夫特、南京埃斯顿、安徽巨一自动化、常州铭赛、青岛科捷自动化、苏州博实、北京博创等企业在整机、系统集成应用与核心零部件方面也进行了研发和产业化推广。2.2 人工智能的发展简史55 在特种机器人领域，我国在一些领域已形成发展优势。例如，在水下机器人领域，中船重工702所、中科院沈阳自动化所、中科院声学所等多家单位设计完成的7000米级“蛟龙号”于2012年6月27日下潜最大深度达到了7062.68米。在民用无人机领域，深圳大疆科技自主研发的系列产品，填补了国内外多项技术空白。其飞行影像系统已占据国内70%、全球50%以上的市场份额。在医疗外科

38、机器人领域，北航机器人研究所联合海军总医院于2003年设计出了适合辅助脑外科手术的机器人，截至2008年底已经成功实施5000余例手术。我国从1982年就开始了工业机器人的标准化研究工作，现行标准36项。近年来，我国机器人领域的专利申请量也呈逐年递增态势。截至2014年9月19日，我国机器人专利申请23877项，其中发明专利13367项，实用新型专利8325项，外观专利2185项。2.2 人工智能的发展简史56我国机器人发展面临挑战 由于需求旺盛、潜力巨大，中国市场成为全球主要机器人厂家的必争之地。发那科、ABB、库卡、安川、Staubli、Denso、Epson、Toshiba、Adept、

39、三菱、Yamaha、川崎重工等，均在中国设立了分公司，并且大部分已在国内拥有工厂或计划开设工厂。这些企业普遍以六轴或以上高端工业机器人为主，几乎垄断了国内汽车制造、焊接等高端领域。此外，国外核心零部件企业也抓紧抢滩我国市场，如纳博特斯克近期将在中国投资50亿日元建立新工厂，并计划在2016年生产10万台精密减速器。据美国IHS统计，2015年国际机器人整机厂商在中国的总产能将超过55000台/年。加上本土企业及新进入者，2015年国内机器人整机产能将达到60000台/年2.2 人工智能的发展简史57截至2014年5月，国内机器人企业接近400家，其中工业机器人企业353家，上市企业44家；从事

40、机器人研究的科研院所达300余家。但迄今为止国内高校还没有开设独立的机器人学专业，无法培养机器人技术和产业发展所需要的专业交叉、复合型、工程化专门人才。相对庞大的市场需求，虽然国内相关专业毕业生队伍庞大，但推动成果转化和应用的专业研发人才、设计人才、应用人才尤其是领军创业的复合型人才奇缺。目前国内现有机器人研发人员约1.5万人，行业工程师约2万人，但我国机器人专家的国际影响力还相对较弱，鲜见能够在相关国际组织任职的世界级科学家，人才资源结构性短缺问题突出。此外，在国家将机器人提升至战略性新兴产业之后，国内各地陆续出台相关扶持政策，争相打造机器人产业基地。截至2014年6月，全国已建或拟建的机器

41、人相关产业园（基地）已超过30个，规划总面积超过2.8万亩，到2020年的规划投资额超过5000亿元。但总体说来，国内园区同质化竞争态势较为明显。2.2 人工智能的发展简史58我国机器人发展着力点目前我国在机器人领域的技术瓶颈主要体现在三个方面。一是减速器、伺服电机与驱动器等核心零部件无法与国外同类产品竞争。二是灵巧操作、感知与智能核心单元，传感器、实用化智能软件与国外产品差距显著。三是系统集成设计技术，与行业紧密配合的仿真环境试验数据积累不够，缺乏共性技术数据平台，应用工艺与集成设计、作业与操作工具、系统集成设计软件等较为落后。目前，我国机器人产业正处于重点跨越、整体带动的发展机遇期，即应以

42、发展工业机器人为突破口，同时以“政府引导、市场主导”的方式发展服务机器人，以支持重大工程的方式发展特种机器人。2.2 人工智能的发展简史59推动中国制造由大变强 国务院总理李克强在3月25日主持召开国务院常务会议指出，中国正处于加快推进工业化进程中，制造业是国民经济的重要支柱和基础。“中国制造2025”，对于推动中国制造由大变强，使中国制造包含更多中国创造因素，更多依靠中国装备、依托中国品牌，促进经济保持中高速增长、向中高端水平迈进，具有重要意义。会议强调，要顺应“互联网+”的发展趋势，以信息化与工业化深度融合为主线，重点发展新一代信息技术、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高

43、技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、新材料、生物医药及高性能医疗器械、农业机械装备10大领域，强化工业基础能力，提高工艺水平和产品质量，推进智能制造、绿色制造。2.2 人工智能的发展简史60 国家过去提出发展战略新兴产业后，各地也相应提出了类似的战略。目前各地也在提新的战略，不过各地要根据自己的情况来确定，要差异化发展，不能盲目一哄而上。中国社科院工业所所长助理张其仔则建议，推进“中国制造2025”，需进一步出台各种配套政策支持，否则很多高端产品即使生产出来了，也没有用武之地。此前无人机、新能源汽车、私人飞机、大屏幕网络电视等制造产业，在中国已经有所发展，不过无人机和一般私

44、人飞机因为低空未完全放开，难以有大的推进。而新能源汽车因为高速公路缺乏类似加油的充电桩，难以跑远路。至于网络电视，因为牌照限制的问题，仍难以大规模推广。2.2 人工智能的发展简史61 2、云计算云计算是一种通过Internet以服务的方式提供动态可伸缩的虚拟化的资源的计算模式。 云计算（Cloud Computing）是分布式计算（Distributed Computing）、并行计算（Parallel Computing）、效用计算（Utility Computing）、网络存储（Network Storage Technologies）、虚拟化（Virtualization）、负载均衡（L

45、oad Balance）等传统计算机和网络技术发展融合的产物。 云计算云计算是继1980年代大型计算机到客户端-服务器的大转变之后的又一种巨变。云计算的出现并非偶然，早在上世纪60年代，麦卡锡就提出了把计算能力作为一种像水和电一样的公用事业提供给用户的理念，这成为云计算思想的起源。在20世纪80年代网格计算、90年代公用计算，21世纪初虚拟化技术、SOA、SaaS应用的支撑下，云计算作为一种新兴的资源使用和交付模式逐渐为学界和产业界所认知。中国物联网校企联盟评价云计算为“信息时代商业模式上的创新”。 2.2 人工智能的发展简史62云计算具有以下几个主要特征： (1)资源配置动态化。根据消费者的

46、需求动态划分或释放不同的物理和虚拟资源，当增加一个需求时，可通过增加可用的资源进行匹配，实现资源的快速弹性提供；如果用户不再使用这部分资源时，可释放这些资源。云计算为客户提供的这种能力是无限的，实现了IT资源利用的可扩展性。 (2)需求服务自助化。云计算为客户提供自助化的资源服务，用户无需同提供商交互就可自动得到自助的计算资源能力。同时云系统为客户提供一定的应用服务目录，客户可采用自助方式选择满足自身需求的服务项目和内容。 (3)网络访问便捷化，客户可借助不同的终端设备，通过标准的应用实现对网络访问的可用能力，使对网络的访问无处不在。 (4)服务可计量化。在提供云服务过程中，针对客户不同的服务

47、类型，通过计量的方法来自动控制和优化资源配置。即资源的使用可被监测和控制，是一种即付即用的服务模式。 (5)资源的虚拟化。借助于虚拟化技术将分布在不同地区的计算资源进行整合实现基础设施资源的共享。2.2 人工智能的发展简史633、物联网： 英文名为The Internet of things。物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。 因此，物联网的定义是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智

48、能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络2.2 人工智能的发展简史64 物联网在国际上又称为传感网，这是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。世界上的万事万物，小到手表、钥匙，大到汽车、楼房，只要嵌入一个微型感应芯片，把它变得智能化，这个物体就可以“自动开口说话”。再借助无线网络技术，人们就可以和物体“对话”，物体和物体之间也能“交流”，这就是物联网。 物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。2.2 人工智能的发展简史

49、65 2009年8月温家宝总理提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告”，物联网在中国受到了全社会极大的关注，其受关注程度是在美国、欧盟、以及其他各国不可比拟的。 物联网的概念与其说是一个外来概念，不如说它已经是一个“中国制造”的概念，他的覆盖范围与时俱进，已经超越了1999年Ashton教授和2005年ITU报告所指的范围，物联网已被贴上“中国式”标签。截至2010年，发改委、工信部等部委正在会同有关部门，在新一代信息技术方面开展研究，以形成支持新一代信息技术的一些新政策措施，从而推动我国经济的发展。同时，中国物联网产业发展“多点开花”，热点地区将

50、不断涌现。2.2 人工智能的发展简史66 物联网在中国高校的研究，当前的聚焦点在北京邮电大学和南京邮电大学。作为“感知中国”的中心，无锡市2009年9月与北京邮电大学就传感网技术研究和产业发展签署合作协议，标志中国“物联网”进入实际建设阶段。协议声明，无锡市将与北京邮电大学合作建设研究院，内容主要围绕传感网，涉及光通信、无线通信、计算机控制、多媒体、网络、软件、电子、自动化等技术领域，此外，相关的应用技术研究、科研成果转化和产业化推广工作也同时纳入议程。 山东大学也开设了物联网专业。2.2 人工智能的发展简史674、大数据： 大数据是什么？是一种运营模式，是一种能力，还是一种技术，或是一种数据

51、集合的统称？ “大数据”和过去传统意义上的“数据”的区别： 过去我们说的“数据”很大程度上是指“数字”，如我们所说的客户量，业务量，营业收入额，利润额等等，都是一个个数字或者是可以进行编码的简单文本，这些数据分析起来相对简单。 今天我们所说的“大数据”则不单纯指“数字”，可能还包括“文本，图片，音频，视频”等多种格式，其涵括的内容十分丰富，如我们的博客，微博，轻博客，我们的音频视频分享，我们的通话录音，我们位置信息，我们的点评信息，我们的交易信息，互动信息等等，包罗万象。2.2 人工智能的发展简史68 “大数据”的定义:大数据，又称巨量资料，指的是所涉及的数据资料量规模巨大到无法通过人脑甚至主

52、流软件工具，在合理时间内达到撷取、管理、处理、并整理成为帮助企业经营决策更积极目的的资讯。 “大数据”有两个明显的特征：第一，数据的属性是包括结构化、非结构化和半结构化数据；第二，数据之间频繁产生交互，大规模进行数据分析，并实时与业务结合进行数据挖掘。2.2 人工智能的发展简史69 大数据的挖掘和处理。大数据必然无法用人脑来推算、估测，或者用单台的计算机进行处理，必须采用分布式计算架构，依托云计算的分布式处理、分布式数据库、云存储和虚拟化技术，因此，大数据的挖掘和处理必须用到人工智能云技术。 大数据的应用。大数据可应用于各行各业，将人们收集到的庞大数据进行分析整理，实现资讯的有效利用。举个本专

53、业的例子，比如在奶牛基因层面寻找与产奶量相关的主效基因，我们可以首先对奶牛全基因组进行扫描，尽管我们获得了所有表型信息和基因信息，但是由于数据量庞大，这就需要采用大数据技术，进行分析比对，挖掘主效基因。例子还有很多。2.2 人工智能的发展简史705、蛟龙号载人潜水器 在国家海洋局组织安排下，中国大洋协会作为业主具体负责“蛟龙号”载人潜水器项目的组织实施，并会同中船重工集团公司702所、中科院沈阳自动化所和声学所等约100家中国国内科研机构与企业联合攻关，攻克了中国在深海技术领域的一系列技术难关，经过6年努力，完成载人潜水器本体研制，完成水面支持系统研制和试验母船改造，完成潜航员选拔和培训，从而

54、具备开展海上试验的技术条件。 中国科技部于2002年将“蛟龙”号深海载人潜水器研制列为国家高技术研究发展计划(863计划)重大专项，启动“蛟龙号”载人深潜器的自行设计、自主集成研制工作。“蛟龙号”载人潜水器设计最大下潜深度为7000米，工作范围可覆盖全球海洋区域的99.8%。2011年8月18日，完成5000米级海试回国。 2.2 人工智能的发展简史71中国人工智能学会智能机器人专业委员会 民政部批准成立时间： 2003年 4月2日主任委员：黄心汉 挂靠单位：华中科技大学 1、开展活动 智能机器人专业委员会于1993年7月在成都成立，在中国人工智能学会的领导、关心和指导下，在智能机器人专业委员

55、会委员和广大会员的积极支持和参与下，每年都组织一次全国性学术会议，其中每两年举行一次专业委员会的学术年会（中国智能机器人学术研讨会），在隔年召开的每一届中国人工智能大会（由中国人工智能学会主办）期间负责智能机器人分会的组稿和分会场的组织主持工作。 自1993年智能机器人专业委员会成立以来，已先后举办了8届智能机器人学术研讨会，出版了学术研讨会论文集（或期刊专辑）。 2.2 人工智能的发展简史72 在历届学术会议上，从事智能机器人及相关领域学术研究、教学工作和产品开发的高等院校、科研院所和企事业单位的广大专家教授、研究人员、工程技术人员和研究生进行了学术交流，展示我国智能机器人的最新研究成果和进

56、展，总结科技开发和学术活动的经验，展望未来智能机器人的发展方向，探讨智能机器人的发展战略。这些学术活动对推动我国智能机器人科学技术的进步和产业的发展起到了很好的促进和推动作用。2.2 人工智能的发展简史732、科普与竞赛活动 为促进我国机器人科技与产业的发展，推广和普及机器人知识，智能机器人专业委员会举办和开展了各种不同类型和规模的全国性机器人比赛，特别是高校、中学、小学等。极大地促进了机器人相关知识的普及，激发了学生的学习热情，自1997年起由中国人工智能学会智能机器人专业委员会支持哈尔滨工业大学组织了多次MicroRob杯机器人大赛，成为全国最早的机器人赛事。 2.2 人工智能的发展简史7

57、4相继举行各类竞赛：1、国际上有名的FIRA和Robo Cup机器人竞赛；2、CCTV亚太机器人大赛 ；3、中国机器人大赛暨RoBoCup公开赛 ；4、小型仿人机器人为核心的机器人奥林匹克竞赛；5、“枭龙杯”中国空中机器人大赛 ；6、机器人足球比赛 ；7、“飞思卡尔杯”智能小车比赛等 。2.2 人工智能的发展简史75中国自动化学会机器人竞赛工作委员会 中国自动化学会机器人竞赛工作委员会于2001年6月21日成立。它的成立标志着我国机器人竞赛事业进入了一个新的阶段。 该委员会的宗旨是通过组织机器人比赛和技术研讨，让更多的群众尤其是青少年朋友了解机器人，喜爱机器人，向他们普及现代科学知识，为我国的

58、机器人事业培养更多的优秀人才。同时通过机器人比赛和技术研讨，也为推动和促进机器人与自动化技术的发展与创新，为我国的快速持续发展贡献力量。2.2 人工智能的发展简史767、人工智能近期研究的目标 1950年英国数学家图灵（A.M.Turing,19121954）发表了”计算机与智能”的论文中提出著名的“图灵测试”，形象地提出人工智能应该达到的智能标准；图灵在这篇论文中认为“不要问一个机器是否能思维，而是要看它能否通过以下的测试；让人和机器分别位于两个房间，他们只可通话，不能互相看见。通过对话，如果人的一方不能区分对方是人还是机器，那么就可以认为那台机器达到了人类智能的水平。 2.3 人工智能研究

59、的基本内容77 能满足这样的要求，要求计算机不仅能模拟而且可以延伸、扩展人的智能，达到甚至超过人类智能的水平，在目前是难以达到的，它是人工智能研究的根本目标。 人工智能研究的近期目标:是使现有的计算机不仅能做一般的数值计算及非数值信息的数据处理，而且能运用知识处理问题，能模拟人类的部分智能行为。按照这一目标，根据现行的计算机的特点研究实现智能的有关理论、技术和方法，建立相应的智能系统。 例如目前研究开发的专家系统，机器翻译系统、模式识别系统、机器学习系统、机器人等。 2.3 人工智能研究的基本内容788、人工智能对人类的影响人工智能的发展已对人类及其未来产生深远影响，这些影响涉及人类的经济利益

60、、社会作用和文化生活等方面。8.1人工智能对经济的影响人工智能系统的开发和应用，已为人类创造出可观的经济效益，专家系统就是一个例子。随着计算机系统价格的继续下降，人工智能技术必将得到更大的推广，产生更大的经济效益。 2.3 人工智能研究的基本内容79例如：人工智能推动计算机技术发展 人工智能研究已经对计算机技术的各个方面产生并将继续产生较大影响。人工智能应用要求繁重的计算，促进了并行处理和专用集成片的开发。算法发生器和灵巧的数据结构获得应用，自动程序设计技术将开始对软件开发产生积极影响。所有这些在研究人工智能时开发出来的新技术，推动了计算机技术的发展，进而使计算机为人类创造更大的经济实惠。 2