人工智能的发展

人工智能的发展与应用摘要：人工智能是研究使机器来模拟人的思维和智能行为的学科，主要包括机器实现人工智能的原理、制造类似于人脑智能的计算机等。人工智能涉及到计算机科学、心理学、信息科学、生物科学、认知科学和语言学等学科。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，人工智能是人类进入信息产业革命时代，达到认识和改造客观世界能力的高峰。关键词：人工智能、计算机、科学、发展一、 人工智能的概念人工智能是从ArtificialIntelligence译来的，可简称为AI，也称机器智能。人工智能一词可分为“人工”和“智能”两个部分来理解。人工主要是指人力所能制造和完成的，智能则涉及到了意识、自我、思维等各个方面。人工智能是指用人工的方法与技术来模仿、延伸和扩展人类的智能，实现“机器思维”。人工智能一词最初是在1956年Dartmouth学会上提出的。人工智能是一门研究机器和智能的计算机学科的一个重要分支，它涉及到心理学、认知科学、思维科学、信息科学、生物科学和系统科学等多个学科的知识领域，是一门非常复杂的高科技学科。人工智能是关于怎样表示知识以及怎样获得知识并使用知识的学科，也是研究如何使计算机去做只有人才能做的智能的工作的学科。二、 人工智能的发展人工智能的研究始于古希腊，亚里士多德为形式逻辑奠定了基础。形式逻辑是一切推理活动的最基本的出发点。德国数学家莱布尼茨提出了有关于数理逻辑的思想，把形式逻辑进行了符号化，从而就能够对人类的思维进行运算和推理。美国神经生理学家McCulloch，建立了第一个神经网络数学模型。从某种意义上可以说近代人工智能的发展，首先是从人工神经网络研究开始的。但是由于某种原因，神经网络的研究一度进入低潮。1941年的世界上的第一台电子计算机出现了，这使得使信息存储和处理在各个方面都发生了极大的变革。计算机的发展产生了计算机科学，并为人工智能的可能实现提供了可能性。计算机为人工智能提供了必要的技术基础。20世纪50至60年代初是人工智能发展的初级阶段。1950年图灵发表了《计算机器与智能》，提出了用图灵测试来确定一台计算机是否具有智能行为。在书中，他还提出了人工智能机械化的可能性和图灵机的理论模型，为现代计算机的出现奠定了理论基础，被誉为“计算机科学之父”和“人工智能之父”。他是计算机逻辑的奠基者，许多人工智能的重要方法也源自于他。50年代初出现了符号处理，产生了搜索法。人工智能的基本方法是逻辑法与搜索法。最初的搜索主演是应用于机器翻译、机器定理证明、跳棋程序等。其中机器翻译至今仍然是人工智能的主要应用领域。1955年，Newell和Simon制作出名为“逻辑专家”的程序。这个程序被普遍认为是第一个世界上的第一个人工智能程序。这个程序对公众和人工智能研究领域产生了很大影响，是人工智能发展史中一个十分重要的里程碑。正是这一个程序使得人工智能之父JohnMcCarthy组织了1956年的Dartmouth人工智能夏季研究会，在这个学会上，这个领域被正式命名为“人工智能”，并为以后的人工智能研究奠定了基础。Dartmouth会议后，人工智能的研究开始快速发展，越来越多的人工智能程序开始涌现。1959年发明的西洋跳棋程序成功打败了最优秀的棋手。1963年美国政府为保证美国在技术进步上领先于苏联，资助了研究机器辅助识别，加快了人工智能研究的发展步伐。1966年，斯坦福研究所研发出了机器人沙基，这是世界上第一个能够根据环境来推理的移动机器人。但在5年之后，机器开始出现较多的问题。同年，美国麻省理工学院一位教授开发出了计算机程序Eliza，该程序可以在电脑上进行病人和治疗专家之间对话的模拟。20世纪70年代，人工智能开始从理论研究走向实践。一批高水准的程序系统开始出现，知识专家等系统在全世界范围内得到了迅速的发展和应用，它的应用范围延伸到了人类生活等各个领域，创造了很大的经济效益。1977年出现了知识工程的这一概念，科学家对以知识为基础的专家咨询系统展开了研究。20世纪80年代，人工智能发展达到阶段性的顶峰，同时也进入了以知识为中心的发展阶段，越来越多的人开始认识到知识在人工智能中的重要性，围绕知识、推理、机器学习，以及结合问题领域等知识的新认知模拟开始了更深入的探索。1981年出现了机器人伤人事件，日本一家工厂的技师被机器人意外造成死亡。1986年，ThinkingMachines公司研发出了连接机，这种超级计算机能够通过平行计算等模拟出人体大脑的结构。20世纪90年代，人工智能出现了新的研究高潮。由于网络技术，尤其是互联网技术的高速发展，人工智能也开始从单一的智能个体研究转向基于网络环境的发展的分布式人工智能研究。人工智能研究不再局限于同一目标的分布式问题求解，人工智能技术逐渐与数据库、多媒体等主流技术相结合，并融合在主流技术之中。可见人工智能正逐渐变得更为实用化，生活化，也逐渐地深入到了社会生活的方方面面。1997年IBM公司的研发的电脑DeepBlue打败了世界国际象棋冠军盖瑞•卡斯帕罗夫。DeepBlue的计算速度达到了每秒2亿步。2004年日本本田公司研发出了先进的人形机器人Asimo。2011年IBM研制的超级机器人“沃森”在连续三天的比赛中战胜了“快问快答”节目中最优秀的两名选手。同年10月5日，苹果公司发布了内含人工智能软件Siri的IPhone4S手机。目前，人工智能技术正在向大型分布式人工智能及多专家协同系统、并行推理、多种专家系统开发工具，以及大型分布式人工智能开发环境和分布式环境下的多智能体协同系统等方向发展。随着加入到人工智能研究行列的学者的不断增加，人工智能上的新思想、新技术不断地出现，人们也在不停地开拓新的领域和方向。人工智能的理论研究越来越深入，应用的范围越来越广泛，社会影响力也越来越大。人工智能的技术在美国、欧洲和日本等发达国家依然在不断地飞速发展。在AI技术领域十分活跃的IBM公司，已经为加州劳伦斯•利佛摩尔国家实验室制造7ASCIWhite电脑，号称具有人脑的千分之一的智力能力，而正在开发的更为强大的新超级电脑一一“蓝色牛仔”(BlueJean)，据其研究主任保罗•霍恩称，“蓝色牛仔”的智力水平将大致与人脑相当。三、人工智能的应用现在，人工智能的应用主要有符号计算，模式识别，机器翻译和专家系统等。符号计算符号计算，又称为代数运算，这是一种智能化的计算，处理的是符号。符号可以代表整数、有理数、实数和复数，也可以代表多项式，函数，集合等。随着计算机的逐渐普及和人工智能的不断发展，出现了很多功能齐全的计算机代数系统软件，其中Mathematica和Maple是它们的代表，由于它们都是用C语言写成的，所以可以在大多数计算机上应用。这些计算机代数系统软件包含着大量的数学知识，计算可以精确到任意位。模式识别模式识别就是指通过计算机数学技术的方法来研究模式的自动处理和判读。模式可以分成抽象的和具体的两种形式。抽象模式如意识、思想、议论等，属于概念识别研究的范畴，是人工智能的另一研究分支。模式识别包括对语音波形、地震波、心电图、脑电图、图片、照片、文字、符号、生物传感器等对象的具体模式进行辨识和分类。在实际应用中，可以通过计算机实现模式如文字、声音、人物、物体等的自动识别，这是开发智能机器的一个最关键的突破口，也为人类认识自身智能提供线索。计算机识别的显著特点是速度快、准确性和效率高。识别过程与人类的学习过程相似，主要应用有语言识别、指纹识别、遥感图像识别和医学诊断等。语音识别就是使计算机内部存储着人类语言的相关知识信息，能够自动识别出人类的语言。语音识别涉及到了信号处理、模式识别、概率论和信息论、发声机理和听觉机理、人工智能等多个领域的知识。语音技术的已经成为一个具有经济竞争力的新兴高技术产业。指纹识别基本上可分成：预处理、特征选择和模式分类几个大的步骤。指纹是人体的一个重要特征，具有唯一性。指纹识别是通过对指纹灰度图像精确计算纹线局部方向、进而提取指纹特征信息的理论与算法，应用于身份鉴定的全自动指纹鉴定系统，可用于公安机关刑事侦破的指纹鉴定系统，开创了国内指纹识别系统应用的先河。遥感图像识别可广泛应用于农作物估产、资源勘察、气象预报和军事侦察等。医学诊断主要是将模式识别应用于癌细胞检测、X射线照片的分析、血液化验、染色体的分析、心电图诊断和脑电图诊断等方面。专家系统专家系统是一种模拟人类专家智能来解决某些领域问题的计算机程序系统，是人工智能研究领域中一个重要分支，它实现了人工智能从理论研究向实际应用的重大突破。专家系统可以看作是一类具有专门知识的计算机智能程序系统，它能运用特定领域中专家提供的专门知识和经验，并采用人工智能中的推理技术来求解和模拟通常由专家才能解决的各种复杂问题。专家系统内部含有大量的专家水平的知识与经验，能够运用人类专家的知识和解决问题的方法进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，来解决该领域的复杂问题。专家系统是人工智能应用研究最活跃和最广泛的应用领域之一,涉及到社会各个方面，各种专家系统已遍布各个专业领域，取得很大的成功。根据专家系统处理的问题的类型，把专家系统分为解释型、诊断型、调试型、维修型、教育型、预测型、规划型、设计型和控制型等10种类型。具体应用就很多了，例如血液凝结疾病诊断系统、电话电缆维护专家系统、花布图案设计和花布印染专家系统等等。机器翻译机器翻译是通过计算机把一种语言转变成另一种语言的过程，又称自动化翻译。机器翻译的主要的目标就是要克服人类的语言障碍，推出能够在实际应用的机器翻译系统。机器翻译归根结底还是一个关于知识处理的问题，它涉及到的知识面非常的广，随着互联网的的普及与高速发展，机器翻译有着非常广阔的应用前景。目前，国内的机器翻译软件不下百种，根据这些软件的翻译特点，大致可以分为三大类：词典翻译类、汉化翻译类和专业翻译类。词典类翻译软件代表可以迅速查询英文单词或词组的词义，并提供单词的发音，为用户了解单词或词组含义提供了极大的便利。但总体来说，这些软件翻译的准确率还有待提高。四、总结人工智能是科学技术发展的一个重要趋势，从上个世纪50年代开始，人们就一直没有停止过对人工智能的研究。因此，人工智能的发展虽然偶有滞缓，但总体上仍然是不断地发展进步的。人工智能研究的理论成果在很大程度上将影响着计算