人工智能应用 课件 第1章 人工智能概述

第一章人工智能概述Technologyempowersthefutureofintelligence——掌握人工智能创造美好生活——04030201CONTENTS人工智能的概念计算机产生智能需要三个要素人工智能的发展人工智能的分类目录人工智能的概念ANOVERVIEWOFTHEBACKGROUNDANDOBJECTIVESOFTHEPROJECT01生成式人工智能人工智能（ArtificialIntelligence，AI）是计算机科学的一个研究分支，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，主要研究智能的实质，并生产出一种新的能与人类智能相似的方式做出反应的智能机器。人工智能是什么图灵测试生成式人工智能图灵测试的核心思想是，如果一台机器在与人类的对话中，能够使得测试者无法区分其回答是人类还是机器，那么就可以认为这台机器具有智能。该测试的流程是，一名测试者写下自己的问题，随后将问题以纯文本的形式（如计算机屏幕和键盘）发送给另一个房间中的一个人与一台机器。测试者根据他们的回答来判断哪一个是真人，哪一个是机器。所有参与测试的人或机器都会被分开。这个测试旨在探究机器能否模拟出与人类相似或无法区分的智能。人工智能之父——图灵计算机产生智能需要三个要素KEYTECHNOLOGYDEVELOPMENTANDAPPLICATION02计算机产生智能需要三个要素数据、算法、算力三个要素在上个世纪九十年代，一些人工智能算法就已经很成熟了，但是数据量不足、算力不够，所以限制了人工智能的发展。数据是实现人工智能的首要因素，是机器学习的基础。在人工智能系统中，数据被用来训练和优化算法，不断提高系统的“智能”水平。智慧体“处理”的数据越多，它就越智能。数据人工智能算法就是实现如何对海量的数据进行处理的方法，其本质就是构建一个能够实现数据处理的模型。通过对大量数据的学习训练，使它的功能达到最佳。算法就像一个人有强大的学习能力必须有强大的大脑支持一样，对大量数据进行训练也需要功能强大的计算机硬件支持，这就是算力，计算机的计算能力。算力人工智能的发展CHALLENGESANDRESPONSESINTHEIMPLEMENTATIONPROCESS03机器学习和深度学习1950年，艾伦·图灵发表了论文《计算机器和智能》，提出了智能的概念和图灵测试。1952年，计算机科学家亚瑟·塞缪尔（被誉为“机器学习之父”）设计了一款可以学习的西洋跳棋程序，这是一款具有学习能力、具有智能特性的程序。1956年，人工智能领域的科学家在达特茅斯开了一个讨论会，讨论的主题是：用机器来模仿人类学习以及其他方面的智能。这次会议在人工智能发展史上有重要意义，这一年被称为“人工智能元年”。1958年，麦卡锡开发了Lisp，这是人工智能研究中很受欢迎的编程语言，也是一门应用非常广泛的人工智能语言。人工智能的发展1950年，艾伦·图灵发表了论文《计算机器和智能》，提出了智能的概念和图灵测试。1952年，计算机科学家亚瑟·塞缪尔（被誉为“机器学习之父”）设计了一款可以学习的西洋跳棋程序，这是一款具有学习能力、具有智能特性的程序。1956年，人工智能领域的科学家在达特茅斯开了一个讨论会，讨论的主题是：用机器来模仿人类学习以及其他方面的智能。这次会议在人工智能发展史上有重要意义，这一年被称为“人工智能元年”。1958年，麦卡锡开发了Lisp，这是人工智能研究中很受欢迎的编程语言，也是一门应用非常广泛的人工智能语言。1961年，乔治·德沃尔发明的工业机器人Unimate成为第一个在新泽西州通用汽车装配线上工作的机器人。Unimate是一个机械臂，如图1-2-1所示，它的职责包括从装配线运输压铸件并将零件焊接到汽车上。人工智能的发展人工智能在国外的发展1968－1972年，美国斯坦福国际研究所研制了移动式机器人Shakey，如图1-2-2。这是第一台具备一定人工智能，能够自主进行感知、环境建模、行为规划并执行任务的机器人。人工智能的发展人工智能在国外的发展人工智能的发展人工智能在国外的发展1970年，第一个拟人机器人WABOT-1在日本早稻田大学建造，它包括了肢体控制系统、视觉系统、会话系统。WABOT-1可以用嘴巴进行简单的日语对话，用耳朵、眼睛测量距离和方向，再靠双脚行走前进，而且两手也具有触觉，可以搬运物体。1968－1972年，美国斯坦福国际研究所研制了移动式机器人Shakey。这是第一台具备一定人工智能，能够自主进行感知、环境建模、行为规划并执行任务的机器人。1972年，计算机科学家、康奈尔大学教授贾里尼克采用统计学数学模型加数据驱动的方法来研究语音识别问题，取得了很大成功，将语音识别率提高到90%以上。1979年，斯坦福大学人工智能研究中心研制的一个移动机器人——斯坦福推车，在没有人工干预的情况下自动穿过摆满椅子的房间，前后行驶了5个小时，相当于早期的无人驾驶汽车。人工智能的发展人工智能在国外的发展1980年，日本早稻田大学研制出WABOT-2机器人（如图1-2-4）。这是一个人形音乐机器人，可以与人沟通、阅读乐谱，还可以演奏普通难度的电子琴。1986年，慕尼黑大学开发了一辆配备摄像头和传感器的无人驾驶的奔驰厢式货车。它能够在没有其他障碍物和人类驾驶员的道路上行驶。1988年，罗洛·卡朋特开发了聊天机器人Jabberwacky，它可以用有趣、娱乐、幽默的形式模拟人类对话。1989年，燕乐存与AT&T贝尔实验室的其他研究人员携手合作，成功将反向传播算法应用于多层神经网络，它可以识别手写邮编数字。但由于当时的计算机算力存在限制，训练神经网络花了3天时间。人工智能的发展人工智能在国外的发展1995年，理查德·华莱士开发了聊天机器人A.L.I.C.E。由于互联网已经出现，网络为华莱士提供了海量自然语言数据样本。1997年，计算机科学家赛普·霍克赖特和于尔根·施密德相伯开发了长短期记忆网络（LSTM）。这是一种时间递归神经网络，用于手写和语音识别。1997年，由IBM开发的国际象棋电脑“深蓝”（DeepBlue）成为第一个赢得国际象棋比赛并与世界冠军相匹敌的人工智能系统。1998年，戴夫·汉普顿和钟少男发明了Furby，这是第一款儿童玩具机器人，最大的特点是可以通过和主人谈话来学习语言。1999年，索尼推出了AIBO，一种价值2000美元的机器人宠物狗，它通过与环境、所有者和其他AIBO的互动来“学习”。其功能包括理解和响应100多个语音命令并与其所有者进行通信。人工智能的发展人工智能在国外的发展2000年，MIT研究人员西蒂亚·布雷泽尔开发了Kismet，如图1-2-5所示，这是一个可以识别、模拟表情的机器人。2002年，i-ROBOT发布了Roomba，一种自动真空吸尘器机器人，可在避开障碍物的同时进行清洁。人工智能开始进入了家居领域，替代人类做一些简单重复的工作。2004年，美国国家航空航天局（NASA）的机器人火星探索漫游者在没有人为干预的情况下探索火星的表面，如图1-2-6所示。。2006年，“机器阅读”这一术语出现，意思是系统不需要人的监督就可以自动学习文本。缺图1-2-5人工智能的发展人工智能在国外的发展2007年，杰弗里·辛顿发表LearningMultipleLayersofRepresentation。根据他的构想，可以开发出多层神经网络，包括自上而下的连接点，可以生成感官数据训练系统，而不是用分类的方法训练。因为多层神经网络的出现，人工智能开始进入飞速发展阶段。2009年，谷歌秘密开发了一款无人驾驶汽车。2014年，它通过了内华达州的自动驾驶测试。2009年，西北大学智能信息实验室的研究人员开发了StatsMonkey，它是一款可以自动撰写体育新闻的程序，不需要人类干预。2010年，ImageNet大规模视觉识别挑战赛（ILSVCR）举办，比较人工智能产品在影像辨识和分类方面的运算能力。2011年，苹果发布了Siri—一款苹果iOS操作系统的虚拟助手。Siri使用自然语言用户界面来向人类用户推断、观察、回答和推荐事物。它适应语音命令，并为每个用户投射“个性化体验”。人工智能的发展人工智能在国外的发展2011年，瑞士DalleMolle人工智能研究所发布报告称，用卷积神经网络识别手写笔迹，错误率只有0.27%，与前几年的错误率0.35%～0.40%相比，进步巨大。2012年，杰夫·迪恩和吴恩达发布了一份实验报告。他们向大型神经网络展示1000万张随机从YouTube视频中抽取的未标记的图片，发现当中的一个人工神经元对猫的图片特别敏感，能够识别出猫。2013年，来自卡内基梅隆大学的研究团队发布了NEIL程序，这是一种可以比较和分析图像关系的语义机器学习系统。2014年，微软发布了全球第一款个人智能助理Cortana，是微软在机器学习和人工智能领域方面的尝试。2014年，亚马逊创建了语音助手Alexa，后来发展成智能扬声器，可以充当“个人助理”。人工智能的发展人工智能在国外的发展2016年，谷歌DeepMind公司研发的围棋机器人AlphaGo击败围棋冠军李世石。AlphaGo的原理就是深度学习。2016年，美国机器人公司HansonRobotics创建了一个名为Sophia的人形机器人，她被称为第一个“机器人公民”。Sophia与以前类人生物的区别在于她与真实的人类相似，能够看到（图像识别）物体，做出面部表情，还能够与人类正常交流。2016年，谷歌发布了一款智能扬声器GoogleHome，使用人工智能充当“个人助理”，帮助用户记住任务、创建约会，并通过语音搜索信息。2017年，Facebook人工智能研究实验室培训了两个“对话代理”（聊天机器人），以便相互沟通，以学习如何进行谈判。之后，他们偏离了人类语言（用英语编程）并发明了自己的语言来相互交流，在很大程度上展示了人工智能的强大学习能力。2017年，由谷歌DeepMind公司团队开发的围棋机器人AlphaGo与排名世界第一的世界围棋冠军柯洁对战，以3比0的总比分获胜。人工智能的发展人工智能在国外的发展2018年，阿里巴巴语言处理AI在斯坦福大学的阅读理解测试中得了82.44分，超过人类选手的82.304分。2018年，OpenAI推出了第一代GPT-1，这是OpenAI在2018年推出的第一代生成式预训练模型。GPT-1的发布标志着自然语言处理领域的一个重要进展。2019年，OpenAI推出了第二代GPT-2。2020年，OpenAI推出了第三代GPT-3，这是GPT系列模型的一个重要里程碑，标志着自然语言处理技术的又一大进步。在GPT-3的基础上，2022年OpenAI推出了ChatGPT，这是一款聊天机器人，能够进行自然、流畅的对话，还能够实现文本生成、自动翻译、摘要生成、知识问答、程序生成、图片生成等功能。随着它的广泛使用，数据越来越多，它的版本不断升级，功能也越来越强大。2024年，OpenAI正式发布文生视频模型Sora。Sora能够根据用户的需要生成各种场景下的视频，呈现“具有多个角色、特定类型的动作、以及主题和背景的准确细节的复杂场景”。人工智能的发展人工智能在国内的发展1978年，全国科学大会在北京召开，提出了“向科学技术现代化进军”的战略决策，促进了中国科学事业的发展，包括人工智能领域的初步解禁和活跃。1981年，中国人工智能学会（CAAI）在长沙成立，标志着中国人工智能领域学术组织的正式建立。1982年，中国人工智能学会刊物《人工智能学报》在长沙创刊，成为国内首份人工智能学术刊物。1980年代，中国开始派遣留学生出国研究人工智能，并开展了一些基础性的研究工作。人工智能的发展人工智能在国内的发展1990年代，中国加大了对人工智能领域的投入，研究人员在神经网络、遗传算法等方面取得了重要成果。1993年，智能控制和智能自动化等项目被列入国家科技攀登计划。2006年，中国人工智能学会联合其他学会和有关部门，在北京举办了“庆祝人工智能学科诞生50周年”大型庆祝活动，并举办了首届中国象棋计算机博弈锦标赛暨首届中国象棋人机大战，彰显了中国人工智能科技的进步。2014年，随着大数据、云计算、移动互联网等新一代信息技术的快速发展，中国人工智能产业迎来了新的发展机遇，进入了百花齐放的快速发展阶段，国家也出台了一系列推动人工智能发展的战略规划。人工智能的发展人工智能在国内的发展2015年5月，国务院发布《中国制造2025》，部署全面推进实施制造强国战略。这是中国实施制造强国战略的第一个十年的行动纲领，其中核心内容就是实现制造业的智能化升级。2015年7月在北京召开了“2015中国人工智能大会”。发表了《中国人工智能白皮书》，包括“中国智能机器人白皮书”、“中国自然语言理解白皮书”、“中国模式识别白皮书”、“中国智能驾驶白皮书”和“中国机器学习白皮书”，为中国人工智能相关行业的科技发展描绘一个轮廓，给产业界指引一个发展方向。人工智能的发展人工智能在国内的发展2016年4月，工业和信息化部、国家发展改革委、财政部等三部委联合印发了《机器人产业发展规划(2016—2020年)》，为“十三五”期间中国机器人产业发展描绘了清晰的蓝图。人工智能也是智能机器人产业发展的关键核心技术。2016年5月，国家发改委和科技部等4部门联合印发《“互联网+”人工智能三年行动实施方案》，明确未来3年智能产业的发展重点与具体扶持项目，进一步体现人工智能已被提升至国家战略高度。2017年7月8日，国务院印发的《新一代人工智能发展规划》提出要“抢抓人工智能发展的重大战略机遇，构筑我国人工智能发展的先发优势，加快建设创新型国家和世界科技强国”。人工智能的发展人工智能在国内的发展2019年3月，中央全面深化改革委员会第七次会议审议通过了《关于促进人工智能和实体经济深度融合的指导意见》指出“促进人工智能和实体经济深度融合，要把握新一代人工智能发展的特点，坚持以市场需求为导向，以产业应用为目标，深化改革创新，优化制度环境，激发企业创新活力和内生动力，结合不同行业、不同区域特点，探索创新成果应用转化的路径和方法，构建数据驱动、人机协同、跨界融合、共创分享的智能经济形态”。2021年制定的国家十四五规划中，将新一代人工智能技术作为重点发展规划，其中和人工智能技术密切相关的云计算技术、大数据技术、物联网技术、工业互联网