人工智能技术与应用（案例版）课件 第3、4章 搜索与推理；人工智能在制造业的应用

第3章

搜索与推理人工智能技术与应用ArtificialintelligencetechnologyandApplication1.搜索概述2.盲目搜索3.启发式搜索4.推理5.搜索案例案例引入当我们到陌生的城市旅游时，常使用手机的APP进行搜索地点、路径导航等，也会搜索附近的美食、旅店等。当我们在面对一个新事物，新产品，新概念时，常使用搜索引擎工具进行查询、了解、学习。搜索技术在日常生活中的普遍应用和重要性是不言而喻的。但你是否想过，在你使用智能助手搜索附近的餐厅过程中，智能助手是如何从成千上万的选项中找到最符合你需求的那几家餐厅的？它不仅能够快速搜索，而且还对你的喜好、地理位置，甚至是当时的餐饮潮流进行复杂的分析和判断。这背后就是搜索技术的功劳。1.搜索概述美国人工智能专家尼尔森（Nilsson）把搜索列为人工智能研究的四个核心问题之一。知识的模型化和表示，常识性推理、演绎和问题求解，启发式搜索，人工智能系统和语言。在人工智能中，搜索问题一般包括两个重要的问题：（1）搜索什么（2）在哪里搜索发展历史20世纪50年代。最初，搜索被用于解决逻辑和数学问题，如象棋等游戏。这些早期的AI系统，如IBM的DeepBlue，通过搜索算法评估可能的棋局走法，并选择最佳策略。DeepBlue在1997年击败国际象棋世界冠军加里·卡斯帕罗夫，这标志着搜索技术在解决复杂问题上的巨大潜力。2.盲目搜索在问题的求解过程中，只按照一般的逻辑法则或控制性知识，在预定的控制策略下进行搜索。典型的盲目搜索有深度优先搜索和宽度优先搜索。回溯搜索

回溯算法实际上是一个类似枚举的搜索尝试过程，主要是在搜索尝试过程中寻找问题的解，当发现已不满足求解条件时，就“回溯”返回，尝试别的路径。回溯法是一种选优搜索法，按选优条件向前搜索，以达到目标。但当探索到某一步时，发现原先选择并不优或达不到目标，就退回一步重新选择，这种走不通就退回再走的技术为回溯法，而满足回溯条件的某个状态的点称为“回溯点”八皇后问题如何能够在8×8的国际象棋棋盘上放置8个皇后，使其不能互相攻击，即任意两个皇后都不能处于同一行、同一列或同一斜线上，问有多少种摆法。3.启发式搜索仅从当前状态节点扩展出子节点(相当于找到上爬的路径)，并将h(x)最小的子节点(对应于到顶峰最近的上爬路径)作为下一次考察和扩展的节点，其余子节点全部丢弃。3.启发式搜索A搜索算法是基于估价函数的一种加权启发式图搜索算法f(n)=g(n)+h(n)A*算法则是对A算法进行了优化，让h(n)≤h*(n)，对h(n）进行了限制，是优化版的A算法。A算法与A*算法模拟退火算法

模拟退火算法来源于固体退火原理，是一种基于概率的算法。左图物体处于非晶体状态。将固体加温至充分高（中图），再让其徐徐冷却，也就是退火（右图）。加温时，固体内部粒子随温升变为无序状，内能增大，而徐徐冷却时粒子渐趋有序，在每个温度都达到平衡态，最后在常温时达到基态，内能减为最小，此时物体以晶体形态呈现。4.推理人们在对各种事物进行分析、综合并最后做出决策时，通常是从已知的事实出发，通过运用已掌握的知识，找出其中蕴含的事实，或归纳出新的事实，这一过程通常称为推理。概念推理分类按推出新判断的途径分类01按推出新判断的途径分类02按所用知识确定性分类03按推理过程中的单调性04按推理过程是否运用启发性知识分类推理策略演绎推理所谓演绎推理，就是从一般性的前提出发，通过推导即“演绎”，得出具体陈述或个别结论的过程。形式有三段论、假言推理和选言推理等。归纳推理归纳推理属于逻辑学范畴，是一种由个别到一般的推理，由一定程度的关于个别事物的观点过渡到范围较大的观点，由特殊具体的事例推导出一般原理、原则的解决方法。5.搜索案例八数码状态程序结果本章小结AI+制造-人工智能在制造业的应用人工智能技术与应用ArtificialintelligencetechnologyandApplication1.智能制造概述2.智能制造产业综述3.人工智能典型产品——机器人4.人工智能在制造业的应用案例案例引入截至2023年底，我国已培育421家国家级智能制造示范工厂。2023年，我国智能车载设备制造、智能无人飞行器制造的增加值分别增长60.0%、20.5%。越来越多传统型工业制造企业开始加入智能工厂建设的行列，以此来推动工业制造业向数字化、网络化、智能化方向发展，从根本上变革制造业生产方式和资源组织模式，从而实现智能制造。1.智能制造概述

AI+的应用范围非常广泛，正在改变着传统产业，在提高生产效率和服务质量的同时，也在推动各个行业的创新和发展，形成新的业态和产业。（1）工业制造领域:利用人工智能技术优化工业制造流程进行质检，实现智能制造。

（2）金融领域:利用人工智能技术进行风险控制、投资决策、反欺诈等操作，提高金融服务的精准度和时效性。

（3）医疗卫生领域:利用人工智能技术实现疾病预测、影像诊断、精准医疗和健康管理。随着老龄化社会的到来，“AI＋健康与养老”等等。制造业概述制造业的定义：制造业是指机械工业时代利用某种资源(物料、能源、设备、工具、资金、技术、信息和人力等)，按照市场要求，通过制造过程，转化为可供人们使用和利用的大型工具、工业品与生活消费产品的行业。根据在生产中使用的物质形态，制造业可划分为离散制造业和流程制造业。制造业包括：产品制造、设计、原料采购、设备组装、仓储运输、订单处理、批发经营、零售。制造业分类制造业是国家的战略性产业高度发达的制造业，是实现工业化的必备条件高度发达的制造业，是衡量国家国际竞争力的重要标志高度发达的制造业，是决定国家在经济全球化进程中国际分工地位的关键因素智能制造的概念美国：“智能制造创新研究院”对智能制造的定义是：智能制造是先进传感、仪器、监测、控制和过程优化的技术和实践的组合，它们将信息和通信技术与制造环境融合在一起，实现工厂和企业中能量、生产率、成本的实时管理。德国：“工业4.0”的内涵就是数字化、智能化、人性化、绿色化，产品的大批量生产已经不能满足客户个性化订制的需求，要想使单件小批量生产能够达到大批量生产同样的效率和成本，需要构建可以生产高精密、高质量、个性化智能产品的智能工厂。中国：智能制造定义为基于新一代信息技术，贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节，具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。2.智能制造产业综述“AI+制造业”意义制造业为人工智能技术落地提供丰富的应用场景促进新经济增长人工智能支持制造业产品、流程及商业模式创新满足社会需求抢占新工业革命“智”高点，重构国际分工“AI+制造业”产业综述基础层是不可或缺的软硬件资源，包括人工智能芯片、工业机器人、工业物联网，提供人工智能技术在制造业应用所需的软硬件资源。

技术平台层是问题导向而非数据导向，包括公有制造云、制造业大数据、制造业人工智能算法，即基于数据和网络，开发设计人工智能算法。

应用层是让人工智能去做擅长的事情，利用人工智能技术在制造业生产和服务的各个环节创造价值。智能工厂内涵与基本架构“AI+制造业”未来趋势自适应学习与智能决策智能制造与工业互联网边缘计算与实时响应0203013.人工智能的典型产品——机器人机器人的定义发明第一台机器人的正是享有“机器人之父”美誉的恩格尔伯格先生。1958年他建立了Unimation公司，并于1959年研制出了世界上第一台工业机器人，1983年，恩格尔伯格和他的同事们毅然将Unimation公司卖给了西屋公司，并创建了TRC公司，开始研制服务机器人。机器人的分类1按机器人的发展2按机器人的控制方式3按应用环境的方式4按机器人的运动形式5按照机器人的移动方式6按照机器人的作业空间适应性通用性适应性是指机器人对环境的自适应能力。即所设计的机器人能够自我执行未经完全指定的任务，而不管任务执行过程中所发生的没有预计到的环境变化。通用性指的是某种执行不同功能和完成多样简单任务的实际能力。机器人的通用性取决于其几何特性和机械能力。机器人的主要特征及应用=

主要应用：

机器人有着极其广泛的研究和应用领域。研究机器人的学科叫机器人学，这些领域涉及众多课题，体现出广泛的学科交叉特点。机器人已在工业、农业、商业、旅游业、空中和海洋以及国防等领域获得越来越普遍的应用。此外，机器人已逐渐在医院、家庭和一些服务行业获得推广应用，发展十分迅速。

生产线上的工业机器人

“玉兔号”月球车机器人的主要特征及应用智能机器人定义智能机器人具有感知功能与识别、判断及规划功能。因此机器的智能分为两个层次，一具有感觉、识别、理解和判断功能；二具有总结经验和学习的功能。感觉要素01运动要素02思考要素035.人工智能在制造业的应用案例预防性维护预防维修生产维修20XX20XX20XX20XX事后维修状态维修数字孪生在工厂的应用数字孪生应用于制造流程设计中产生了盒装工厂。当机器与AI设备一起交付时，制造商将端到端的工作流程打包，并为用户提供安装说明、知识参考、传感器检测操作和机器维护的分析方法以及无人监督的模型。用户通过训练创建一个盒装工厂系统，使用无监督的模型来寻找异常或错误，并能够将它们与传感器的正常反馈模式进行比较。焊缝检测该系统主要完成焊缝中缺陷的识别和焊接缺陷分类任务。检测系统由转换部分、处理部分和串行通信部分组成。转换部分由一个X射线源、一个传输车辆、一个增强器和一个CCD相机组成。转换部分是通过光增强器使X射线转换为可见光，然后CCD摄像机将光信号转换成电信号并发送给处理部分。