人工智能技术导论 课件 01 人工智能概述

第一章人工智能概述本章目标了解人工智能的定义、分类及应用领域熟悉人工智能起源和发展掌握人工智能的技术框架

理解发展人工智能的战略意义1.1人工智能简介机器人索非亚获得沙特国籍AlphaGO战胜人类最强棋手人脸识别协助警方抓捕犯人手机多国语言在线翻译无人驾驶汽车种牙机器人超级震撼人工智能应用到城市生活、医疗、教育、通讯等领域，AI技术渐渐走进人们生活。1.1.1人工智能的定义

人工智能（AI，ArtificialIntelligence），是模拟实现人的抽象思维和智能行为的技术，即通过利用计算机软件模拟人类特有的大脑抽象思维能力和智能行为，如学习、思考、判断、推理等，以完成原本需要人的智力才可胜任的工作。1.1.2人工智能的分类低于人类智力水平AlphaGo特点：人类可以很好地控制其发展和运行和人类智力旗鼓相当，能够进行思考、计划、学习等特点：在人类设置的规则和轨道上发展超出人类智力水平西部世界（第三季）人工智能获得自主意识在几乎所有领域都比最聪明的人类大脑都聪明很多1.1.3人工智能起源和发展科幻电影中的人工智能人类的好帮手？人类的终结者？人类的朋友？如何与人工智能相处?60年代，星际迷航80年代，终结者21世纪，人工智能1.1.3人工智能起源和发展图灵测试图灵（AlanMathisonTuring，1912年6月23日—1954年6月7日）被称为计算机科学之父发表了一篇名为《计算机和智能》的论文1950年提出了著名的“图灵测试”让一位测试者分别与一台计算机和一个人进行交谈，测试者事先并不知道哪一个是人，哪一个是计算机。如果交谈后测试者分不出哪一个被测试者是人和哪一个是计算机，则认为这台被测试的计算机具有智能。图灵测试机器能思考吗？1.1.3人工智能起源和发展起源：1956年达特茅斯会议提出人工智能定义：使一部机器的反应方式就像是一个人在行动时所依据的智能。1.1.3人工智能起源和发展AI诞生的标志：1956年“人工智能”的名称和任务得以确定1.1.3人工智能起源和发展人工智能发展的六个阶段1.1.3人工智能起源和发展1、第一次热潮（1956-1976）人工智能主要用于解决代数、几何问题，以及学习和使用英语程序，研发主要围绕机器的逻辑推理能力展开。其中20世纪60年代自然语言处理和人机对话技术的突破性发展，大大地提升了人们对人工智能的期望，也将人工智能带入了第一波高潮。这个阶段产生了很多理论基石，这些不仅成为了人工智能的理论基石，还成为了计算机领域的基石。1.1.3人工智能起源和发展2、第一次寒冬（1976-1982）乐观的承诺一直无法兑现，而在实际中逻辑证明器、感知器、增强学习等只能做很简单、非常专门且很窄的任务。即使最杰出的AI程序也只能解决它们尝试解决的问题中最简单的一部分，也就是说所有的AI程序都只是“玩具”。受限于当时计算机算力不足，同时由于国会压力下美英政府于1973年停止向没有明确目标的人工智能研究项目拨款，人工智能研发变现周期拉长、行业遇冷。1.1.3人工智能起源和发展3、第二次热潮（1980-1987）：专家系统专家系统只能模拟特定领域人类专家的技能，但这足以激发新的融资趋势。最活跃的是日本政府，意图创造第五代计算机。间接迫使美国和英国恢复对人工智能研究的资助。但需要一个巨型知识库。最早的专家系统是1968年由费根鲍姆研发的DENDRAL系统，可以帮助化学家判断某特定物质的分子结构；DENDRAL首次对知识库提出定义。1.1.3人工智能起源和发展3、第二次热潮（1980-1987）：神经网络1982年英国科学家霍普菲尔德几乎同时与杰弗里·辛顿发现了具有学习能力的神经网络算法。

这使得神经网络一路发展，在后面的90年代开始商业化，被用于文字图像识别和语音识别。1986年出现了人工智能数学模型方面的重大发明，包括著名的多层神经网络和反向传播算法等,出现能与人类下象棋的高度智能机器。

1.1.3人工智能起源和发展4、第二次寒冬（1987-1997）1987年，个人电脑变得比人工智能多年的研究成果——专家系统（Lisp机器）更强大。专家系统最初取得的成功是有限的，它无法自我学习并更新知识库和算法，维护起来越来越麻烦，成本越来越高。1.1.3人工智能起源和发展5、复苏期（1997-2010）：机器学习1997年国际商业机器公司（简称IBM）深蓝超级计算机战胜了国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫。2001年，布雷曼博士提升随机森林2006年深度学习算法的提出2007年，在斯坦福任教的华裔科学家李飞飞，发起创建了ImageNet项目、2012年AlexNet在ImageNet训练集上图像识别精度取得重大突破，直接推升了新一轮人工智能发展的浪潮。机器学习是一种人工智能技术，它可以让计算机从数据中学习，并自动改进算法，以提高性能。这个时期的代表性机器学习算法包括决策树、神经网络和遗传算法。1.1.3人工智能起源和发展6、增长爆发期（2010-）：深度学习2016年，李世石与AlphaGo总比分1比4告负，将公众的视注意力也大量投向了人工智能，真正地将人工智能推向了研究和公众视野的中心，人工智能收获了空前的关注度。1.1.3人工智能起源和发展6、增长爆发期（2010-）：深度学习2020年代，自然语言处理和计算机视觉的技术得到了进一步的发展。自然语言处理方面，出现了一系列新的技术，如BERT、GPT和T5等预训练模型，以及GPT-3、GPT-4等生成式模型。计算机视觉方面，出现了一系列新的技术，如目标检测、图像分割和图像生成等。2022年11月底，人工智能对话聊天机器人ChatGPT推出，迅速在社交媒体上走红。ChatGPT是人工智能技术驱动的自然语言处理工具，它能够基于在预训练阶段所见的模式和统计规律，来生成回答，还能根据聊天的上下文进行互动，真正像人类一样来聊天交流，甚至能完成撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码，写论文等任务。1.1.3人工智能起源和发展人工智能发展的应用方面近期重要事件1950年图灵测试1956年达特茅斯会议提出“人工智能”概念……2011年苹果语音助手Siri2012年Google无人驾驶汽车2014年微软智能助理小娜2016年AlphaGo战胜世界围棋冠军（2017年最强版AlphaGoZero）2020年GPT-3问世最先进的自然语言处理模型2022年多轮对话聊天机器人ChatGPT1.1.3人工智能起源和发展思政小课堂：向科学家们致敬人工智能之父有四个人，他们分别是艾伦·麦席森·图灵、约翰.麦卡锡、马文·明斯基、西摩尔·帕普特。具体贡献：（1）艾伦·麦席森·图灵，奠定了人工智能的逻辑，并且提出了图灵测试，计算机在5分钟之内回答的问题中，超过百分之三十被认为是人类做出的解答，让人工智能初步得到人们的认可。（2）约翰.麦卡锡，将批处理方式改进成了能够同时允许多人使用的分时方式。（3）马文·明斯基，发明了能够模拟人类活动的机器人，也是最早的能够模拟人类的机器人。（4）西摩尔·帕普特，将儿童和人工智能以非常有趣的方式结合在了一起，从这里开始，科技与教育开始融合，对后来的教育影响非常大。LOGO语言创始人。1.1.4人工智能应用领域1.2人工智能技术领域1.2人工智能技术领域脑：机器学习(神经网络…)、专家系统、情景感知计算眼：计算机视觉、视频识别、图像识别耳：语音识别、自然语言处理、实时翻译身：智能机器人口：自然语言处理、实时翻译1.2.1人工智能四要素人工智能的四个维度(四要素)1.2.2人工智能技术框架人工智能的技术框架按照产业生态通常可以划分为基础层、技术层、应用层三大板块。基础层提供了支撑人工智能应用的基础设施和技术，包括存储和处理大规模数据的能力，以及高性能的计算和通信基础设施；技术层提供了各种人工智能技术和算法，用于处理和分析数据，并提取有用的信息和知识；应用层是人工智能技术的最终应用领域，将技术层提供的算法和模型应用到具体的问题和场景中，实现智能化的决策和优化。1.2.2人工智能技术框架1.2.2人工智能技术框架1.2.3人工智能技术发展趋势l框架：更易用的开发框架l算法：性能更优，体积更小的算法模型l算力：端-边-云全面发展的算力l数据：更完善的基础数据服务产业，更安全的数据共享l场景：不断突破的行业应用1、更易用的开发框架各种AI开发框架都在朝易用、全能的方向演进，不断降低人工智能的开发门槛。1.2.3人工智能技术发展趋势2、体积更小的深度模型性能更优的模型往往有着更大的参数量，大的模型在工业应用时会有运行效率的问题。越来越多的模型压缩技术被提出，在保证模型性能的同时，进一步压缩模型体积，适应工业应用的需求。1.2.3人工智能技术发展趋势3、端-边-云全面发展的算力应用于云端、边缘设备、移动终端的人工智能芯片规模不断增长，进一步解决人工智能的算力问题。1.2.3人工智能技术发展趋势4、更安全的数据共享联邦学习在保证数据隐私安全的前提下，利用不同数据源合作训练模型，进一步突破数据的瓶颈。1.2.3人工智能技术发展趋势5、不断突破的应用场景随着人工智能在各个垂直领域的不断探索，人工智能的应用场景将不断被突破：p缓解心理问题：人工智能聊天机器人结合心理学知识，帮助缓解孤独症等心理健康问题。p自动车险定损：人工智能技术帮助保险公司实现车险理赔优化，通过图像识别等深度学习算法完成车险定损。p后端办公自动化：AI正在自动化管理工作，但数据的不同性质和格式使其成为一项具有挑战性的任务。尽管每个行业和应用都有其独特的挑战，但不同的行业正在逐步采用基于机器学习的工作流程解决方案。p……1.2.3人工智能技术发展趋势1.3人工智能的意义及挑战人工智能是引领未来的战略性技术人工智能是开启未来智能世界的密匙是未来科技发展的战略制高点是推动人类社会变革的第四次工业革命谁掌握人工智能，谁就将成为未来核心技术的掌控者。1.3.1发展人工智能的战略意义1.3.1发展人工智能的战略意义1.人工智能的战略意义表现在其对经济发展的推动作用。2.人工智能的战略意义还表现在其对社会生活的改变和提升作用。3.人工智能的战略意义还体现在其对国家安全和国防建设的重要作用。4.人工智能的战略意义还体现在其对全球竞争力的提升作用。思政小课堂：中国“1+N”政策体系十九大以来，国家陆续出台了“1+N”政策体系，为人工智能发展提供政策依据和制度保障。其中，“1”是指2017年国务院发布的《新一代人工智能发展规划》，这是我国在人工智能领域中的首个系统部署的文件，也是面向未来打造我国先发优势的顶层设计文件，将人工智能正式上升为国家战略，提出了面向2030年我国新一代人工智能发展的指导思想、战略目标、重点任务和保障措施。“N”是顶层设计出台之后，部委层面陆续出台的关于人工智能产业的发展规划、行动计划、实施方案等落地政策，其中工信部、科技部发布的政策主要涉及数实融合、场景创新、区域创新等内容，国家标准委、发改委围绕标准体系、伦理规范、基础设施建设等内容开展工作。1.3.1发展人工智能的战略意义1.3.2人工智能的挑战1、数据隐私和安全性问题2、人工智能的伦理和道德问题3、就业问题随着人工智能技术的发展，人们越来越关注人工智能的伦理和社会问题。在2020年代，研究人员和政策制定者也开始探讨如何确保人工智能的公正性、透明性和责任性，以及如何保护个人隐私和数据安全等问题。同时，人工智能的发展也带来了一些新的社会问题，如人工智能对就业和教育的影响，以及人工智能的道德和法律问题等。1.3.2人工智能的挑战随着计算机视觉的发展，图像及视频的可行信也越来越低。现在我们可以通过PS，GAN（生成对抗网络）等技术制作假图像，让人难分真伪。p通过PS，把犯罪嫌疑人P在一个从未去过的地方或将他与从未见过的人放在一起，以此来制造假证据。p通过PS，很多减肥药广告可以改变人物的外观以达到减肥前后的对比。p如Lyrebird是一个可以从几分钟录音样本中自动模仿人声音的工具，也可能会被不法分子利用。p利用GAN网络生成家居图像发布在租房和订酒店的平台。还能眼见为实吗？1.3.2人工智能的挑战从人类的发展进程上看，我们一直在寻求提高效率的途径，即以更少的资源获得更多。我们用尖锐的石头，更高效地狩猎和采集食物；用蒸汽机，减少了对马匹的需求。实现自动化的每一步都会改变工作生活。在AI的时代，哪些工作会被AI取代呢？AI会取代那些重复性强、创造性低，弱社交的工作。大家都会失业吗？1.4人工智能初体验EasyDL是百度大脑推出的零门槛AI开发平台，提供从数据采集、标注、清洗到模型训练、部署的一站式AI开发能力。EasyDL支持6大技术方向:（1）EasyDL图像：图像分类、物体检测、图像分割（2）EasyDL文本：文本分类-单标签、文本分类-