《大学计算机-计算思维视角》 课件 第7章 人工智能概述

初识人工智能（一）人工智能概述章名：节名：无处不在的人工智能1341.世纪大战：AlphaGoVS李世石无处不在的人工智能李世石：人类围棋大师，围棋九段，世界顶级围棋旗手。最终AlphaGo以4:1完胜李世石AlphaGo：由谷歌公司DeepMind团队开发的一种能够自我学习、更新的围棋人工智能。无处不在的人工智能1.世纪大战：阿尔法狗VS李世石AlphaGo深度学习围棋棋盘李世石与“阿尔法狗”对弈围棋2.机器人的改变无处不在的人工智能世界第一台可编程机器人“尤尼梅特”机器人“但丁”无处不在的人工智能2.机器人的改变人形机器人“阿西莫”亚马逊公司黄色仓储机器人无处不在的人工智能2.机器人的改变历史上首个获得公民身份的机器人“索菲亚”2.机器人的改变无处不在的人工智能3.智能语音助手无处不在的人工智能苹果“siri”读短信、介绍餐厅、询问天气、设置闹钟、播放音乐等。无处不在的人工智能3.智能语音助手2012年，谷歌公司GoogleNow2014年，亚马逊公司Echo2015年，百度公司度秘2016年，谷歌公司GoogleAllo百度“度秘”2017年，阿里公司天猫精灵天猫“精灵”3.智能语音助手无处不在的人工智能微软智能语音助手“小冰”语音识别、语音合成、机器学习、深度学习等4.智能搜索无处不在的人工智能拉里·佩奇google公司的创始人之一google公司ceo与谢尔盖·布林联合创建了google公司谢尔盖·布林google公司的创始人之一现任google董事兼技术部总监4.智能搜索在百度上搜索“人工智能”深度学习无处不在的人工智能5.

邮件筛选垃圾邮件筛选无处不在的人工智能经常使用邮箱的人都知道，一般邮箱中都有自动检索垃圾邮件的功能，被认定为垃圾邮件的信息通常不会显示到收件箱中，这就是典型的“机器学习”。通过对大量邮箱数据的分析和学习，人工智能具备了将垃圾邮件另行分类的能力。同样的道理，在众多新闻信息中，通过“机器学习”技术，人工智能可以通过之前的学习内容以及分类方法，在极短的时间内将数量极其庞大的新闻信息分类、归纳，最终引导用户找到合适的信息。6.

智慧金融瑞银的交易场时隔五年的对比无处不在的人工智能在信息化社会中，数据是十分重要的资源，尤其对金融行业来说，数据的重要性不可言喻。随着互联网时代的到来，数据信息成爆炸性增长，金融机构在处理数据信息时要面对的困难也开始成倍增长，人工智能成为金融行业解决困难的突破口。通过人工智能技术中的深度学习系统，人工智能能通过大数据进行学习，从而不断完善自身的业务能力，金融机构相当于培养了一个具备金融知识的业务员，而人工智能程序在能力方面要远超人类。

在金融行业里，最有可能应用人工智能的领域主要包括：量化交易与智能固投、风险防控、安防与客户身份认证、智能客服等。7.

智慧医疗自动诊断工具无处不在的人工智能随着人工智能技术的不断成熟，人工智能在健康和生命科学领域的应用前景也日渐明朗。“智慧医疗”成了一个社会热点话题。在人工智能的加持下，高级分析工具等技术能帮助医疗人员诊断癌症及其它疾病，对医疗行业产生显著影响。通过在线自动化工具，人们足不出户便能检测自身轻微健康隐患。可穿戴设备能够利用算法对其记录的数据进行分析，从而检测用户潜在健康问题，并及时向他们（及医生）发出警报。8.

无人机无人机在建筑施工现场采集信息无处不在的人工智能无人机应用正在成为工业4.0的一个组成部分。当无人机与人工智能相结合，两者不断为人类管理者提供全新的视觉。这种视觉让我们有能力看得更广、更清晰、更深入。

当无人机采集的图像转化为大型数据集，并结合强大的分析软件，能够为我们提供前所未有的数据采集、分析、管理、维护与预测能力。随着无人机技术的不断发展和普及，用于维护、测量、测绘和监测等各种任务的高分辨率图像的可用性正在增加。作为人工智能在无人机行业中最重要的应用目标之一，有效利用无人机收集的大型数据集则意味着可对数据集以自动化方式进行处理。无人机与人工智能技术的结合让作业从起飞到数据分析实现了全过程自动化，将为安防、巡检、建筑、农业等行业带来巨大的效益。智能围棋AlphaGo智能机器人智能语音助理智能搜索机器学习、深度学习语音识别、语音合成、自然语言处理、模式识别、机器学习、深度学习语音识别、语音合成、自然语言处理、机器学习、深度学习深度学习、大数据初识人工智能（二）人工智能概述章名：节名：无处不在的人工智能1341.

智能推荐与新闻撰写无处不在的人工智能智能推荐2.

新闻撰写无处不在的人工智能罗比•艾伦（RobbieAllen）AutomatedInsightsCEO/创始人AIAI“要创建下一代基于技术的伟大媒体公司。”无处不在的人工智能2.

新闻撰写

宾夕法尼亚州立学院（美联社）：第十一局，一二三垒有人，一人出局的情况下，迪伦·蒂斯被触身球击中，保送上垒。这是本周三州立学院鹿角队9︰8战胜布鲁克林旋风队的比赛中的一幕。丹尼·哈茨纳通过牺牲打获得制胜一分。击球后，他成功跑上二垒但在跑向三垒时出局。

基恩·科恩在第一局中打出双杀，使旋风队以1︰0领先。但在第一局的随后时间内，鹿角队连得5分，其中，迪伦·蒂斯的触身球就直接送两人跑回本垒。新闻撰写“作家”（Wordsmith）3.

机器翻译无处不在的人工智能罗塞塔石碑无处不在的人工智能3.

机器翻译谷歌翻译4.

机器视觉无处不在的人工智能人脸识别技术深度学习人脸闸机无处不在的人工智能4.

机器视觉机器视觉：人脸识别、图像、视频中的各种物体识别、场景识别、地点识别乃至语义理解。人脸识别4.

机器视觉无处不在的人工智能无处不在的人工智能“Prisma”手机绘画程序人工智能绘画5.

AI艺术无处不在的人工智能5.

AI艺术人工智能绘画无处不在的人工智能无人驾驶汽车6.

自动驾驶谷歌公司无人驾驶汽车原型特斯拉公司

辅助驾驶软件“Autopilot”无处不在的人工智能6.

自动驾驶无处不在的人工智能无人驾驶汽车6.

自动驾驶智能围棋AlphaGo、智能机器人、智能语音助理、智能搜索、智能推荐、新闻撰写、自动翻译、机器视觉、AI艺术、自动驾驶无人飞行器、邮件筛选、智慧金融、智慧医疗、智能家居等人工智能的涵义人工智能概述章名：节名：人工智能的涵义134对人工智能的误解人工智能的涵义误解1：人工智能等于机器人。误解2：人工智能的产品离普通人很遥远。

人工智能是包含大量子领域的全部术语，涉及广泛的应用范围，如机器学习、深度学习、语音识别等。

我们已经在使用人工智能技术，而且无处不在。例如：邮件过滤、个性化推荐、微信语音转文字等。对人工智能的误解人工智能的涵义误解3：人工智能是一项技术。

人工智能是一组技术的统称，它包含许多技术。如语音识别、图像识别、自然语言处理、机器学习等。误解4：通用型人工智能（ArtificialGeneral）

将在短期内到来。

所谓“通用型人工智能”，指以往试图以机器人的形态还原人类智能和行为的智能系统，深度学习技术在各个领域的应用，是近期应用的焦点。人工智能的涵义对人工智能的误解误解5：人工智能可以独立、自主地产生意识。误解6：人工智能会在短期内取代人类的工作。

当下所能应用的工具型人工智能，仍无法产生意识。

工具型人工智能和人类的能力在许多情境下是互补的，短期内更有可能出现的是人机协作的状态。人工智能的定义人工智能的涵义人工智能—ArtificialIntelligence，英文缩写AI。历史上，人工智能的定义历经多次转变。一些肤浅的、未能揭示内在规律的定义很早就被研究者所抛弃。但直到今天，被广泛接受的定义仍有很多种。人工智能的涵义定义一AI就是让人觉得不可思议的计算机程序“人工智能就是机器可以完成人们不认为机器能胜任的事”缺点：主观性太强，不利于科学讨论几何定理证明器、西洋跳棋程序、积木机器人等人工智能的定义人工智能的涵义人工智能的定义定义二AI就是与人类思考方式相似的计算机程序“用程序来模拟人的智慧就是最直截了当的做法”缺点：定义方式不可取，虽然深度学习从生命的生物机理中获得灵感，但它与大脑的实际工作原理差别巨大。“现在有很多媒体，常说深度学习是‘模拟人脑’，其实这个说法不太对。我们可以说从最早的神经网络受到一点点启发，但完全不能说是‘模拟人脑’之类的。”定义三AI就是与人类行为相似的计算机程序

“简单程序，复杂程序，聪明管用的就是好程序。”缺点：缺乏周密的逻辑。AI就是可以解决问题并获得最大收益的计算机程序。人工智能的定义人工智能的涵义定义四AI就是会学习的计算机程序“人工智能=机器学习”深度学习引领流行技术方向特点：虽失之狭隘，但最有时代精神。人工智能的定义人工智能的涵义人工智能的涵义人工智能的定义定义五AI就是根据对环境的感知，做出合理的行动，并获得最大收益的计算机程序。维基百科的人工智能词条采用的是斯图亚特·罗素（StuartRussell）与彼得·诺维格（PeterNorvig）在《人工智能：一种现代的方法》]一书中的定义。“人工智能是有关‘智能主体（Intelligent

agent）的研究与设计’的学问”特点：全面均衡，偏重实证“智能主体是指一个可以观察周遭环境并做出行动以达致目标的系统”百度—科学百科：

人工智能是研究、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。

研究范围主要包括机器学习、计算机视觉、语音识别、自然语言处理等。人工智能的定义人工智能的涵义从技术的角度讲，人工智能是一组技术的统称，其涵盖的范围十分广泛，它包括机器学习、计算机视觉、语音识别等。从计算机程序的角度讲，人工智能就是根据对环境的感知，做出合理的行动，并获得最大收益的计算机程序。从技术科学的角度将，人工智能是研究、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。人工智能的起源人工智能概述章名：节名：人工智能之父

—图灵与图灵测试人工智能术语的起源

—达特茅斯学术研讨会124阿兰·图灵

英国逻辑学家、数学家计算机科学之父人工智能之父

人工智能之父图灵与图灵测试人工智能之父图灵与图灵测试人工智能之父图灵与图灵测试

阿兰·图灵

人工智能之父1950年，他发表了一篇名为《计算机器与智能》的论文，

并提出了著名的“图灵测试”。“图灵测试”：如果第三者无法辨别人类与人工智能机器反应的差别，就可以论断该机器具备人工智能。人工智能之父图灵与图灵测试人工智能之父图灵与图灵测试图灵测试人工智能之父图灵与图灵测试“机器能思考吗？”人工智能术语的起源达特茅斯学术研讨会1956年，在美国达特茅斯学院开的一场研讨会上，会议的召集者约翰·麦卡锡第一次提到了“人工智能”这个概念，正式拉开了人工智能发展的大幕。人工智能术语的起源达特茅斯学术研讨会人工智能术语的起源达特茅斯学术研讨会达特茅斯会议讨论的重点图灵：“机器能思考吗？”达特茅斯学术研讨会：提出“人工智能”这一概念，为尚在萌芽阶段的人工智能提供了理论支持和科学依据。人工智能的发展（一）人工智能概述章名：节名：人工智能1.0时代：推理与搜索人工智能2.0时代：知识表示人工智能3.0时代：机器学习人工智能4.0时代：深度学习12341.推理与搜索人工智能的发展

从处理方法上看，其实推理和搜索是两种相似的方法，因为它们都是将人的思维符号化、机械化，然后试图找到使这些符号能够运作的方式。一种“暴力”计算方法：搜索树1.推理与搜索人工智能的发展迷宫图带记号的迷宫图1.推理与搜索人工智能的发展带记号的迷宫图路径图“S→C→B→L”人工智能的发展机器人的行动规划1.离开机器人所在的位置（前提条件）;A2.如果打开餐厅的门（行动）；B

3.门会由关闭状态转变为开着的状态（结果）。C

当这种具有前提条件的行动被完成时，会直接进行下一步处理：

1.在门开着的状态下（前提条件）；D

2.移动到餐厅内（行动）；E

3.将由餐厅外的位置变成餐厅内的位置（结果）；FA→B→C→D→E→F2.知识表示人工智能的发展人工智能第一代→推理和搜索：解决迷宫、汉诺塔问题等所谓的“游戏问题”。人工智能第二代→将知识的载体从图书转变成人工智能。人工智能厨师人工智能医生2.知识表示人工智能的发展

语义网络：“语义网络”能够将人类的语义结构转化成网络化结构的表达方式。在这种表达方式中，“概念”可以用节点表示，通过节点之间的连接就能将各个语义串联起来，最终形成知识库。人工智能的发展语义网络语义网络2.知识表示人工智能的发展

本体论：

本体论是探究世界本源或基质的社会学理论。本体论研究的是一切事物的最终本性；

在人工智能领域，本体论是概念模型的明确的规范说明。人工智能的发展2.知识表示羊哺乳类具体的羊一只头两只角四只蹄子一身毛动物百度百科中“羊”的概念“羊”特征示意图人工智能的发展2.知识表示羊哺乳类具体的羊一只头两只角四只蹄子一身毛动物百度百科中“羊”的概念“羊”特征示意图推理与搜索：搜索树知识表示：语义网络、本体论人工智能的发展（二）人工智能概述章名：节名：人工智能1.0时代：推理与搜索人工智能2.0时代：知识表示人工智能3.0时代：机器学习人工智能4.0时代：深度学习12343.机器学习人工智能的发展互联网技术1990年，“互联网之父”——蒂姆·伯纳斯·李开发出了世界上第一个网页浏览器。1993年，伊利诺伊大学美国国家超级计算机应用中心的学生马克·安德里森又开发出了Mosaic浏览器。1998年

谷歌搜索引擎出现3.机器学习人工智能的发展人工智能从推理、搜索升华到知识获取阶段后，又一次进化到了机器学习阶段。早在1996年，人们就已经定义了机器学习，它是人工智能的一个研究领域，其主要研究对象是人工智能，特别是在经验学习中如何改进具体算法的性能。到了1997年，随着互联网的发展，机器学习被进一步定义为“一种能够通过经验自动改进计算机算法的研究”。

3.机器学习人工智能的发展机器学习是一门研究机器获取新知识和新技能，并识别现有知识的学问。以推理、演绎为主要目的使计算机具有智能，使其学会归纳和综合总结人工智能的发展3.机器学习执行系统知识库学习系统环境信息机器学习信息循环示意图3.机器学习人工智能的发展

学习的本质便是对某一事物进行判断和识别，如果人工智能能够进行学习，那么就必须对已有的信息进行区分。

机器学习就是在这种对海量数据进行处理的过程中，自动学习区分方法，以此不断消化新知识。执行系统知识库学习系统环境信息判断错误正确修正是4.深度学习人工智能的发展2006年，杰弗里·希尔顿等人提出了“深度学习”（Deep

Learning）的概念。

从数学本质上说，深度学习与前面谈到的传统机器学习方法并没有实质性差别，都是希望在高维空间中，根据对象特征，将不同类别的对象区分开来。人工神经网络人工智能的发展人工神经网络通过模仿人类的脑神经回路进行信息区分（即分类）的。

人的大脑通过神经元传输信息，数量巨大的神经元构成了神经网络。当某一个神经元接收到刺激信号后，就会传输给另一个神经元，这样逐层传递到大脑进行处理后就形成了感知。就好比传感器，当刺激达到某一个值的时候，传感器会形成反应；如果没到达到这个值，就不会形成反应。人工智能的发展人工神经网络神经元信息传递示意图人工智能的发展人工神经网络人工神经网络示意图人工智能的发展人工神经网络人工神经网络“权重通道”数量逐层增加示意图4.深度学习人工智能的发展

简单地说，深度学习就是把计算机要学习的东西看成一大堆数据，把这些数据丢进一个复杂的、包含多个层级的数据处理网络（深度神经网络），然后检查经过这个网络处理得到的结果数据是不是符合要求——如果符合，就保留这个网络作为目标模型，如果不符合，就一次次地、锲而不舍地调整网络的参数设置，直到输出满足要求为止。深度学习的核心计算模型就是人工神经网络。4.深度学习人工智能的发展

深度学习技术在各个领域有着广泛的应用，其在机器视觉、语音识别、自然语言处理、机器翻译、数据挖掘、自动驾驶等领域都取得了显著的效果。机器学习：对海量数据进行处理的过程中，自动学习区分方法，以此不断消化新知识。深度学习：机器学习的一个子集，其核心思想是利用多层神经网络从大量数据中进行学习。人工智能时代的商业应用（一）人工智能概述章名：节名：人工智能与中国智造人工智能与世界科技群雄

12中国经济发展的新引擎人工智能与中国智造

从2014年起，中国政府便陆续出台了一系列促进经济发展的政策规划：“十三五计划”“中国制造2025”“机器人产业发展规划”“‘互联网+’人工智能三年行动实施方案”等。2017年7月，按照党中央、国务院的部署，《新一代人工智能发展规划》制定并印发实施。人工智能与中国制造《新一代人工智能发展规划》

人工智能作为新一轮产业变革的核心驱动力，将进一步释放历次科技革命和产业变革积蓄的巨大能量，并创造新的强大引擎，重构生产、分配、交换、消费等经济活动各环节，形成从宏观到微观各领域的智能化新需求，催生新技术、新产品、新产业、新业态、新模式，引发经济结构重大变革，深刻改变人类生产生活方式和思维模式，实现社会生产力的整体跃升。百度：定位人工智能公司人工智能与中国智造

2014年年底，百度发布了深度语音系统Deep

Speech2015年，百度推出了智能机器人助理“度秘”，同时还推出了新一代深度语音识别系统Deep

Speech

2。百度：定位人工智能公司人工智能与中国智造2015年年底，百度还成立了自动驾驶汽车事业部。在2016年百度世界大会上，李彦宏展示了百度在人工智能领域的新成果“百度大脑”。在2017年国际消费类电子展上，百度发布了具有划时代意义的对话式人工智能操作系统DuerOS。人工智能与中国制造百度：定位人工智能公司阿里巴巴：人工智能的“扫地僧”人工智能与中国智造人工智能与中国制造阿里巴巴：人工智能的“扫地僧”2015年7月，阿里巴巴推出了虚拟购物助理机器人“阿里小蜜”。2015年8月，阿里巴巴推出可视化人工智能平台DT

PAI。2015年9月，阿里巴巴的智能机器人客服进驻支付宝。2015年10月，应用图像识别技术，阿里巴巴推出了“阿里绿网”。2016年3月，阿里巴巴推出了“阿里万象”。阿里巴巴：人工智能的“扫地僧”人工智能与中国智造腾讯：人工智能的“三国时代”人工智能与中国智造2017年“UEC杯”计算机围棋大赛

由腾讯AI

Lab研发的人工智能围棋程序“绝艺”以11战全胜的成绩夺得冠军，在“电圣战”人机围棋大战中，绝艺同样取得了胜利。2017年3月

腾讯正式发布了深度学习平台DI-X，在此之前，腾讯还在1月份推出了FPGA云服务器。DI-X是一个集开发、训练、预测和部署于一体的一站式深度学习平台，可以用于图像识别、语音识别、自然语言处理和机器视觉等领域。人工智能与世界群雄腾讯：人工智能的“三国时代”2017年6月

腾讯在“云+未来”峰会上发布了人工智能语音平台