人工智能应用素养 课件 第1章　人工智能技术概述

人工智能的基本概念人工智能应用素养01目录CONTENTS人工智能的定义02人工智能在生活以及生产中的应用03人工智能技术的发展历程及其历史意义人工智能的定义1PartMinimalistwindAI人工智能（ArtificialIntelligence，AI）是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法、技术及应用系统的一门技术科学，其本质是对人类意识与思维信息过程的模拟。人工智能综合了计算机科学、生理学、哲学等学科，是一门利用计算机模拟人类智能行为科学的统称。人工智能的定义人工智能与人类拥有的自然智能形成对比，是用机器展示智能的一种机器智能，可以模仿人类“听到”、“看见”、“学习”、“解决问题”等认知功能。MinimalistwindAI人工智能的定义人工智能之父艾伦·图灵究竟什么样的机器才能判断为具备了人类的智能呢？图灵测试如果被测试者（机器）和测试者（人）在分隔开的条件下进行沟通交流，如果测试者中超过30%相信与自己沟通的是人，即认为这台机器具有了“智能”。1.强人工智能具备自我意识的机器，在遇到问题的时候需要能像人类一样对问题进行判断和决策。人工智能的研究分为两类2.弱人工智能模仿人类的某些特定能力去执行相应的任务人工智能的定义人工智能在生活以及生产中的应用2Part1、语音助手语音助手是一款智能型的手机应用，通过智能对话与即时问答的智能交互，实现帮助用户解决生活类问题。可以实现语音启动应用服务以及通过对话获取信息发布指令的功能，语音助手的发展实际是语音人工智能技术的商业落地。人工智能在生活以及生产中的应用

小艺语音助手人们与手机或者其他大屏设备的交互方式除了按键和触控等传统方式以外有了革新的应用，即语音交互。2.指纹识别指纹识别是利用人类指纹进行身份识别和鉴定的一项技术。随着技术的日益完善，指纹识别的应用场景越来越多，其中最为大家熟知的莫过于手机的指纹解锁功能，另外还有房屋门禁、公司考勤、安保防盗等都用到了指纹识别的技术。人工智能在生活以及生产中的应用

手机指纹解锁作为传统和成熟的生物鉴定方式之一，指纹具有很强的稳定性和独特性，至今还没有两个人的指纹是完全一样的。3、人脸识别人脸识别是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。用摄像机镜头采集含有人脸的图像或视频流，并自动在图像中检测和跟踪人脸，进而对检测到的人脸进行脸部识别的一系列相关技术，通常也叫做人像识别或面部识别。人工智能在生活以及生产中的应用

人脸识别在我们日常生活中是应用最为广泛的一项技术，比如我们乘坐飞机或高铁前的身份识别系统、无人零售商店的刷脸支付系统、公司员工上下班的考勤门禁系统、公安部门追查犯罪分子的安防监控系统等。人脸识别系统智能家居是以住宅为平台，基于物联网技术、软件系统、云计算平台构成的家居生态圈，并通过数据收集，分析用户行为数据为用户提供个性化服务。人工智能在生活以及生产中的应用

智能家居4.智能家居智能家居主要分为三部分人工智能在生活以及生产中的应用

4.智能家居010203智能家居系统利用核心的网关来控制所有的智能家居产品的系统智能单品单个可以实现智能化的产品，通常可以利用手机的应用程序对其进行智能化的设置，比如智能台灯、智能温度计智能设备通常为较大型的智能化产品，在原有完整成熟产业链基础上进行了智能化的升级，比如智能冰箱、智能空调5.无人零售无人零售作为无人值守服务中的一种，主要是指无人情形下进行的一种零售消费行为。无人零售是基于人工智能技术实现的一种无导购、无收银的新零售模式。人工智能在生活以及生产中的应用

无人零售形式多样，可小可大，小到无人便利货柜，大到无人零售店或者无人超市都是其中之一。缤果盒子是全球第一家可规模化复制的24小时无人值守便利店。缤果盒子无人便利店6.智慧教育智慧教育，教师和学生可不仅仅局限于一个教室和课堂，可以采用更为灵活多样化的教学模式和方法。课前，教师可以通过知识图谱选择课件、素材进行备课，学生可以进行提前预习；课中，教师通过专用终端和屏幕，学生通过原笔迹书写追踪完成课堂教学、测试等过程；课后，教师可以根据学生情况智能组卷，个性化分配题目，并进行智能批改，大大提升了教育系统的智慧化水平。人工智能在生活以及生产中的应用

智慧教育可以重新整合各类教育教学资源，以便捷高效的方式适应日益增多的数字化时代的学习者，改变传统教学方式及模式。智慧教育课堂7.自动驾驶自动驾驶又称无人驾驶或轮式移动机器人，是依靠计算机与人工智能技术在没有人为操纵的情况下，完成完整、安全、有效驾驶的一项前沿科技。谷歌自动驾驶汽车通过摄像机、雷达传感器和激光测距仪来“看到”其他车辆，并使用详细的地图来进行导航。人工智能在生活以及生产中的应用

2015年12月，百度公司宣布，百度无人驾驶车国内首次实现城市、环路及高速道路混合路况下的全自动驾驶。百度Apollo汽车机器人8.服务机器人服务机器人行业基本在慢慢向技术层面的行为类人化进行研究。语音交互方面向智能问答，自如交流靠近，例如询问机器人语音库中的问题后，机器人的处理方式以及回答方式，在语音交互方面要求交流的流畅度，识别度更高更快更准。人工智能在生活以及生产中的应用

服务机器人以后会出现逐渐家庭化的趋势。生活和家庭中越来越多可以和人类正常沟通和交流的机器人大量出现，日益成为我们生活不可分割的一部分。服务机器人9.智能诊疗智能诊疗是将人工智能技术应用于疾病诊疗中，计算机可以帮助医生进行病理，体检报告等的统计，通过大数据和深度挖掘等技术，对病人的医疗数据进行分析和挖掘，自动识别病人的临床变量和指标。人工智能在生活以及生产中的应用

智能诊疗是人工智能在医疗领域最重要，也是最核心的应用场景。智能诊疗系统计算机通过“学习”相关的专业知识，模拟医生的思维和诊断推理，从而给出可靠诊断和治疗方案。人工智能技术的发展历程及其历史意义3Part1.人工智能的发展历程人工智能诞生于1956年召开的达特茅斯十人研讨会。人工智能的发展主要经历了三个阶段。人工智能技术的发展历程及其历史意义

第一阶段20世纪50—60年代第二阶段20世纪70-80年代第三阶段20世纪末以来提出了人工智能的概念，主要注重逻辑推理的机器翻译，以命题逻辑、谓词逻辑等知识表达以及启发式搜索算法为代表提出了专家系统，基于人工神经网络的算法研究发展迅速，随着半导体技术和计算机硬件能力的逐步提高，人工智能逐渐开始突破，分布式网络降低了人工智能的计算成本深度学习被提出，随着移动互联网发展，人工智能应用场景开始增多，深度学习算法在语音和视觉识别上实现了突破，同时人工智能商业化高速发展。人工智能技术的发展历程及其历史意义

工业革命发展史2.人工智能的历史意义人工智能作为新时代的科技生产力，必将带来各行各业的翻天覆地的变化，迎来人类全新的智能化时代。180019002000时间工业1.0蒸汽->机械化工业2.0电力->规模化工业3.0信息化->自动化工业4.0物联网->智慧化蒸汽机促进了机械化生产，掀起了第一次工业革命电力应用，劳动分工和批量生产的实现，拉开第二次工业革命的大幕进一步实现了生产自动化的电子和lT系统，开创了第三次工业革命信息物理系统将引发第四次工业革命感谢您的观看！以上是

本节全部内容人工智能技术的实现人工智能应用素养01目录CONTENTS人工智能常用术语02人工智能主流学派03人工智能技术的优势以及局限性人工智能常用术语1PartMinimalistwindAI人工智能如今已经是一门专业的学科门类，包含很多专业术语，随着人工智能技术的逐渐发展，想要理解和掌握所有的专业术语越来越成为一项挑战。人工智能常用术语1.人工智能常识概念人工智能常用术语术语解释人工智能（AI：ArtificialIntelligence）机器能够做出决策并执行模拟人类智能和行为的任务机器智能（MI：MachineIntelligence）研究如何提高机器应用的智能水平，把机器用得更聪明。这里，“机器”主要指：计算机、自动化装置、通信设备等机器学习（ML：MachineLearning）人工智能的一个方面，专注于算法，允许机器学习而不需要编程，并在暴露于新数据时进行更改深度学习（DL：DeepLearning）机器通过由级联信息层组成的人工神经网络自主模仿人类思维模式的能力人工神经网络（ANN：ArtificialNeuralNetwork）一种学习模型，可以像人脑一样工作，解决传统计算机系统难以解决的任务卷积神经网络（CNN：ConvolutionalNeuralNetworks）是一类包含卷积计算且具有深度结构的前馈神经网络，主要用于识别和理解图像2.人工智能主流领域术语人工智能常用术语术语解释计算机视觉（CV：ComputerVision）用计算机实现人的视觉功能，对客观世界的三维场景的感知、识别和理解的技术自然语言处理（NLP：NaturalLanguageProcessing）使计算机能够像人类一样理解、处理和生成语言的技术语音识别（VC：VoiceRecognition）让机器通过识别和理解过程把语音信号转变为相应的文本或命令的技术知识图谱（KG：KnowledgeGraph）是显示知识发展进程与结构关系的一系列各种不同的图形，用可视化技术描述知识资源及其载体，挖掘、分析、构建、绘制和显示知识及它们之间的相互联系数据挖掘（DM：DataMining）指从大量的数据中通过算法搜索隐藏于其中信息的过程数字图像处理（DIP：DigitalImageProcessing）用计算机对图像信息进行处理的技术，主要包括图像数字化、图像增强和复原、图像数据编码、图像分割和图像识别等专家系统（ES：ExpertSystem）用计算机去模拟、延伸和扩展专家的智能，基于专家的知识和经验，可以求解专业性问题的、具有人工智能的计算机应用系统计算机博弈（CG：ComputerGame）是机器智能、兵棋推演、智能决策系统等人工智能领域的重要科研基础，也是人工智能的重要研究方向人工智能常用术语术语解释分类（Classification）分类算法让机器根据训练数据为数据点分配类别聚类（Clustering）聚类算法允许机器将数据点或项目分组到具有相似特征的组中回归（Regression）在已有数据的基础上学会一个回归函数或者构造出一个回归模型，该函数或模型可以把测试的数据映射到某个给定的值，从而预测连续的数据Tensorflow谷歌开源的深度学习框架，由于其良好的架构、分布式架构支持以及简单易用，自开源以来得到广泛的关注PyTorchtorch的Python版本，是由Facebook开源的神经网络框架，专门针对GPU加速的深度神经网络(DNN)编程PaddlePaddle中文名为飞桨，是百度自主研发的集深度学习核心框架、工具组件和服务平台为一体的技术领先、功能完备的开源深度学习平台3.人工智能常用算法以及框架术语人工智能主流学派2PartMinimalistwindAI在人工智能技术发展历程中，学者们学科背景不同，其对人工智能技术理解角度也各不相同。因此人工智能技术产生了不同的学术流派。人工智能主流学派其中对人工智能影响最为深远的有符号主义、连结主义和行为主义三大学派。1.符号主义符号主义，又称逻辑主义、心理学派或计算机学派，是一种基于逻辑推理的智能模拟方法。主张人类认知和思维的基本单元是符号，智能是符号的表征和运算过程，计算机同样也是一个物理符号系统。人工智能主流学派该学派认为人工智能源于数学逻辑，其原理主要为物理符号系统（即符号操作系统）假设和有限合理性原理。符号主义主张（由人）将智能形式化为符号、知识、规则和算法，并用计算机实现符号、知识、规则和算法的表征和计算，从而实现用计算机来模拟人的智能行为。1.符号主义其首个代表性成果是启发式程序LT（逻辑理论家），它证明了38条数学定理，表明了可以应用计算机研究人的思维过程，模拟人类智能活动。1997年5月，名为“深蓝”的IBM超级计算机打败了国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫，这一事件在当时也曾轰动世界，其实本质上，“深蓝”就是符号主义在博弈领域的成果。人工智能主流学派此后，符号主义走过了一条启发式算法——专家系统——知识工程的发展道路。IBM“深蓝”计算机击败国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫2.连接主义连接主义，又称仿生学派或生理学派，是一种基于神经网络和网络间的连接机制与学习算法的智能模拟方法。连接主义学派强调对人类大脑的直接模拟。如果说神经网络模型是对大脑结构和机制的模拟，那么连接主义的各种机器学习方法就是对大脑学习和训练机制的模拟。人工智能主流学派连接主义强调智能活动是由大量简单单元通过复杂连接后，并行运行的结果，基本思想是，既然生物智能是由神经网络产生的，那就通过人工方式构造神经网络，再训练人工神经网络产生智能。2.连接主义学习和训练是需要有内容的，数据就是机器学习、训练的内容。尤其在深度学习理论取得了系列的突破后，人类进入互联网和大数据的时代。作为人工智能重新崛起的标志性事件的就是2016年谷歌旗下的DeepMind公司开发的AlphaGo击败了围棋世界冠军李世石人工智能主流学派互联网产生了大量的数据，包括海量行为数据、图像数据、内容文本数据等。这些数据分别为智能推荐、图像处理、自然语言处理技术发展做出卓著的贡献。AlphaGo击败围棋世界冠军李世石3.行为主义行为主义，又称进化主义或控制论学派，是一种基于“感知——行动”的行为智能模拟方法，思想来源是进化论和控制论。其原理为控制论以及感知——动作型控制系统。行为主义对传统人工智能进行了批评和否定，提出了无须知识表示和无须推理的智能行为观点。相比于智能是什么，行为主义对如何实现智能行为更感兴趣。在行为主义者眼中，只要机器能够具有和智能生物相同的表现，那它就是智能的。人工智能主流学派该学派认为：智能取决于感知和行为，取决于对外界复杂环境的适应，而不是表示和推理，不同的行为表现出不同的功能和不同的控制结构。这一学派的代表作首推六足行走机器人，它被看作是新一代的“控制论动物”，是一个基于感知-动作模式模拟昆虫行为的控制系统。Laikago可以实现爬斜坡、穿过石板路等场景，即使被测试人员用脚踹也仍然保持了良好的平衡性和稳定性。人工智能主流学派宇树科技Laikago机器人3.行为主义国内的宇树科技公司研发的四脚机器狗Laikago，就可以完成很多炫酷的动作，如图所示。人工智能技术的优势以及局限性3Part人工智能目前已经在很多领域替代人类完成很多的工作，具有非常多的优点，尤其擅长数据的大规模计算，分类等，但是仍然有很多的领域还不能完全替代人类，说明依然存在一定的局限性。人工智能技术的优势以及局限性人工智能是对人的思维模式的模仿，能够实现人的智能功能，更能超越人的智能，在计算速度和精度、应用广泛度上已经远远超越了人类。人工智能技术的优势以及局限性同时人工智能处理数据的速度和精度也要高于人类，人工智能能够从数据中学习，其运算速度是人类无法比拟的。1.人工智能的优势1.人工智能的优势（1）从事高重复性事务效率高（3）数字协助降低人力资源成本人工智能技术的优势以及局限性（2）降低人为粗心导致的出错（4）更加精准快速的决策水准2.人工智能的局限性（1）实用性欠缺

机器学习革命建立在三个基础上：改进的算法、更强大的计算机，以及伴随社会数字化发展而产生的可供学习的大量数据。然而，数据并不总是现成的。人工智能技术的优势以及局限性（2）认知能力不足缺乏人类大脑所具备的许多认知能力。这使得它们有时更像是“人造白痴”，可以出色地完成有边界的任务，但如果遇到意想不到的输入，就会把事情搞砸。感谢您的观看！以上是

本节全部内容人工智能技术的现状以及未来人工智能应用素养01目录CONTENTS人工智能的发展现状02人工智能的未来趋势03全球各国人工智能发展战略人工智能的发展现状1PartMinimalistwindAI人工智能从感知和认知两方面模拟人类智慧，赋予机器学习以及推断能力，具体来说，就是让机器会听（不同的语音识别、翻译等）、会看（图像识别、人脸识别、证件识别、文字识别等）、会学习（机器学习、自然语言处理、知识图谱等）、会行动（无人驾驶、机器人等）、会思考（智能考试、阅卷、人机对弈等）。人工智能的发展现状MinimalistwindAI目前，全球人工智能产业的生态系统正逐步成型。依据产业链上下游关系，可以将人工智能划分为上游基础层、中间技术层和下游应用层。人工智能的发展现状MinimalistwindAI

基础层是人工智能产业的基础，主要提供硬件设施（芯片和传感器）、云计算、大数据等。硬件主要是为人工智能应用提供强大的算力支撑，包括计算资源如GPU、FPGA、AISC等加速芯片，存储资源，以及各种传感器件；云计算为人工智能提供算力支撑；大数据为当前的人工智能技术提供了充足的数据支持。人工智能的发展现状MinimalistwindAI技术层是人工智能产业的核心，以模拟人的智能相关特征为出发点，将基础能力转化成人工智能技术，如计算机视觉、智能语音、自然语言处理等应用算法研发。在每个研究领域中，又有很多细分技术研究方向等。技术层是目前整个人工智能产业中最核心的部分，这些技术直接决定了行业应用落地的效果。人工智能的发展现状MinimalistwindAI应用层是人工智能产业的延伸，人工智能技术与行业深度结合，并将技术应用到具体行业，涵盖制造、教育、金融、医疗等多个领域，未来将会拓展到更多的领域。人工智能的发展现状人工智能的未来趋势2Part目前人工智能已经在很多领域应用非常广泛，比如安防、交通、商业零售、农业、教育、工业机器人领域等等，但是目前很多的领域的应用还是处于初级的，弱人工智能的场景，用户的体验还有待于进一步的完善。人工智能的未来趋势相信随着技术的不断发展，未来人工智能将会为人类带来更多方便和快捷，最终服务于千家万户和各行各业。1.无人驾驶无人驾驶技术让汽车实现自动驾驶，解放司机；更是出行方式的彻底颠覆。人工智能的未来趋势未来的智能交通，会让我们感觉不到自己在出行的路上，而是一种自然的生活状态。2.智慧城市未来每一座城市将各种传感器网络、声音采集设备、嗅探器技术、热特征监测器、化学分析仪、光电子能谱仪、热扫描仪、磁强计、色谱仪等等植入到城市的各个角落，这样就把城市看作是一个有生命的有机体，城市的每一个方面都在扩张、收缩、流淌、输入、输出、吸入、呼出。人工智能的未来趋势全球各国人工智能发展战略3Part中国高度重视人工智能发展，在各国紧锣密鼓地制定人工智能发展战略的时刻，中国也在加强顶层设计和人才培养。2016年3月，“人工智能”一词写入国家“十三五”规划纲要；2016年5月，《“互联网+”人工智能3年行动实施方案》发布，提出到2018年的发展目标；2016年8月，国务院发布《“十三五”国家科技创新规划》，明确将人工智能作为发展新一代信息技术的主要方向。全球各国人工智能发展战略2015年5月，国务院印发《中国制造2025》，明确了9项战略任务与重点，提出8个方面的战略支撑与保障，目标是促进中国从制造大国向制造强国转变。1.中国发展战略2017年7月，国务院印发《新一代人工智能发展规划》，该规划包含了研发、工业化、人才发展、教育和职业培训、标准制定和法规、道德规范与安全等方面，并确立了“三步走”战略目标：（2）第二步，到2025年人工智能基础理论实现重大突破，部分技术与应用达到世界领先水平，人工智能成为带动我国产业升级和经济转型的主要动力，智能社会建设取得积极进展。全球各国人工智能发展战略（1）第一步，到2020年人工智能总体技术和应用与世界先进水平同步，人工智能产业成为新的重要经济增长点，人工智能技术应用成为改善民生的新途径，有力支撑进入创新型国家行列和实现全面建成小康社会的奋斗目标。1.中国发展战略（3）第三步，到2030年人工智能理论、技术与应用总体达到世界领先水平，成为世界主要人工智能创新中心，智能经济、智能社会取得明显成效，为跻身创新型国家前列和经济强国奠定重要基础。2016年以来，美国持续加大了对人工智能的战略关注与支持，不断升级人工智能的国家战略版本。2016年，美国发布《为人工智能的未来做好准备》报告，强调对人工智能加强治理；阐述人工智能引发的机遇；确保人工智能应用公正、安全和可控。2019年，美国总统特朗普签署《维护美国人工智能领导力的行政命令》，目的是保持美国在人工智能领域的全球领导力，其要点包括：推动人工智能技术突破，联合政产学，建立人工智能技术优势，促进科学发现、经济竞争力和国家安全，促进技术成果转化。全球各国人工智能发展战略2018年，美国发布的《国防授权法案2019》相关条文规定，美国国防部支持成立国家人工智能安全委员会（NSCAI）。2.美国发展战略2018年4月，欧盟委员会发布政策文件《欧盟人工智能》，该报告提出欧盟将采取三管齐下的方式推动欧洲人工智能的发展：增加财政支持并鼓励公共和私营企业应用人工智能技术；促进教育和培训体系升级，以适应人工智能为就业带来的变化；研究和制定人工智能道德准则，确立适当的道德与法律框架。2018年12月，欧盟委员会及其成员国发布主题为“人工智能欧洲造”的《人工智能协调计划》。这项计划除了明确人工智能的核心倡议外，还包括具体的项目，涉及高效电子系统和电子元器件的开发，以及人工智能应用的专用芯片、量子技术和人脑映射领域。全球各国人工智能发展战略3.欧盟发展战略日本政府和企业界非常重视人工智能的发展，不仅将物联网、人工智能和机器人作为第四次工业革命的核心，还在国家层面建立