人工智能综述

精品文档 1欢迎下载 人工智能综述人工智能综述 摘要 摘要 随着科学的进步 一个新的概念走进了人们的视野 人工智能人工智能 是一项高科技技术 也是计算机技术的一个重要分支 此技术是以人工的方法 对人类的行动和思维进行模仿 同时在人的智能基础上进行拓展 人工智能应 用面比较广泛 可代替人类进行各个方面的工作 可以说大大提高了人类在日 常生活工作中的效率 因此 本文将结合人工智能技术的发展及应用现状 对 整体的人工智能技术在未来的技术走向及覆盖面进行研究分析 以此完善人工 智能技术 关键词关键词 人工智能 神经网络 计算机科学 一 人工智能的概念一 人工智能的概念 计算机科学的一个分支 主要研究用计算机来模拟人类的某些智力活动的 有关理论和技术 人工智能的研究课题主要有 问题求解 如博弈 感知 视觉 听觉 触觉等 推理 执行 说话 写字等 学习 如专家系统 研究内容包 括 建立感觉和思维的模型 用计算机进行符号 图像 声音 语言等识别 证明定理和求解等 人工智能涉及到控制论 计算机科学 仿生学 生理学 心理学等多种学科 人工智能研究从 50 年代中期开始 至今已取得很多成果 目前正进行研制的第五代计算机系统 其主要特点就是使之具有人工智能的能 力 整体结构是人类智能产生的条件 神经元之间的不断作用和刺激带来了感 官上的认识 为智能认知提供了极好的模型 二 人工智能的理论基础二 人工智能的理论基础 1 海森堡的不确定理论 不确定理论又称 测不准原理 是德国物理学家海森堡于 1927 年提出的 海森堡对于测不准原理是这样定义的 对任何物体进行测量 并且它的动量的 不确定量是 p 同时对它的 x 位置就不能知道的比不确定量 x h p 更精 确 任何时刻的位置不确定量和动量不确定量的乘积都必须大于普朗克常量 即 x h p 或 p h x 该原理表明 一个微观粒子的某些物理量不能 同时具有确定的数值 在人类社会以及整个客观世界中存在着许多不确定因素 精品文档 2欢迎下载 这些不确定因素表现为模糊性和随机性 其中复杂的系统演化和人类智能的进 化都有随机因素 这种量子力学的不确定性给予我们的很多重要的启示 复杂 的网络 人类思维变异和进化都体现了不确定性 海森堡的不确定理论是物理 学的重大发现 同时具有重要的意义就是在机器在模仿人类智能的不确定性方 面提供宝贵的思想理论依据 2 歌德尔的不完备理论 歌德尔的不完备理论论证自然科学的不确定性的结果是 所有的公理化形 式系统都是不完备的 这就是说数学的能力不完美的 有限的 它的缺陷就是 不能证实其相容性 不能证明所有的论题真和假 都可能有不相兼容的东西 具有相互矛盾性 歌德尔的不完备理论不仅仅在数学上带来极大的影响 而且 其中一些整数函数是无法计算的观点为图灵的研究提供了思想材料 启发了图 灵对于机器模仿思维的研究 为图灵机的研究奠定了理论基础 3 图灵 智能的本质 1950 年 自然哲学家 人工智能开拓者图灵在 思想 杂志上发表了一篇论 文 机器能思维吗 在文章中他提出了著名的 图灵实验 针对 机器 能不能思维 给与了巧妙的回答 他设计了一种由 3 个人参加的 模仿游戏 其中一个人是询问者 他单独在一个房间里与其他两个人分别通过电传打字 机联系 他可以向这两人提各种问题 图灵设想 如果在这个游戏中用一台机 器代替一个被询问者 情况会怎样 这种 模仿游戏 后来被称为 图灵测试 图灵给出了 机器思维 的行为主义定义 并且对人工智能的研究提出初步的 设想 他建议不要关心机器能不能思维 而是要看机器能否通过智能行为的测 验 他针对一些哲学家的 机器不能思维 给予强有力的反驳 他倡导要关心 机器对人类的行为模拟而不是关心这个模拟是 真实的 还是 模拟的 关 心如何创造模拟人类行为的算法或程序 在取得了一系列成就以后 他进一步 得出了结论是 直觉是可以计算和操作的思想 并认为机器是能模拟人类心灵 活动的 4 维纳控制论 动物和机器中控制和通信的科学 20 世纪中期 诺伯特 维纳的控制论带动了整个控制理论根本变革 该理 论是用统一的观点研究动物和机器 成为人工智能研究的一个重要的理论基础 维纳的 控制论 中基本思想是 用统一的观点讨论控制 通信与计算机 精品文档 3欢迎下载 指出了计算机与神经系统工作机理的相似性 找出它们的内在联系 控制论建 立在统计的理论基础上 分析了控制系统中信息流的统计性质 将自动控制的 研究提高到一个新阶段 为生物学 物理学 和化学的研究开辟了一条新途径 还首次提出以计算机为中心的自动化工厂的思想 1 维纳将机器与生物的 控制和通讯机制进行类比 抽象出它们的共同特征 在 控制论 中他指出 就其控制行为而言 所有的人工系统都模仿生物系统 但没有任何一种生物 系统模仿人工系统 维纳对于生物神经系统及其信息处理机制的观点 引起 了人们对生物神经系统进行模仿研究的兴趣 维纳在 控制论 中写道 能 够做计算系统所做工作的人和动物的神经系统 它们的工作单元动作起来就像 继电器 这个事实值得我们注意 这些工作单元就是所谓的神经元或神经细胞 1948 年诞生的维纳控制论对人工智能研究产生的影响是把过去的传统的模拟 发展到功能模拟 这是人工智能研究的一个新的历史阶段 这个转变的重大意 义就是使得机器代替人类智能的部分智能变成了可能 使得人工智能研究途径 转向了功能模拟 带动人工智能向纵深发展 在维纳的思想的带动下 20 世纪 五十年代兴起了基于开关网的神经系统模拟研究 Simon 和 Newell 称 用计 算机程序实现的人对弱结构化问题的求解搜索方法为弱方法 这是继承了维纳 控制论思想的精华 总之 推动智能学发展的科学理论还有很多 有心理学的 语言学生物 学等 从正是这些众多学科的力量的集合 才能推动智能学从理论到实践的发 展 人工智能在外部有科学理论的支持 其内部也在不断进步着 尽管其内部 发展有着不平衡性 也正是这些问题才带来诸多的解决途径 这些途径有的是 从物理方面 有的是从生物和心理方面的等等 三 人工智能的应用及影响三 人工智能的应用及影响 1 人工智能的应用 人工智能技术是在计算机科学 控制论 信息论 心理学 语言学包括哲学 在内的多种学科相互渗透的基础上发展起来的一门新型边缘学科 主要用于研 究用机器 主要是计算机 来模范和实现人类的智能行为 经过几十年的发展 人工智能在不少领域得到发展 在我们的日常生活和学习当中也有许多应用 1 1 智能感知 智能感知 智能感知包括模式识别和自然言语理解 人工智能所研究的模式识别是指 精品文档 4欢迎下载 用计算机代替人类或帮助人类感知的模式 是对人类感知外界功能的模拟 研 究的是计算机模式识别系统 也就是使一个计算机系统具有模拟人类通过感官 接受外界信息 识别和理解周围环境的感知能力 而自然言语理解 就是让计 算机通过阅读文本资料建立内部数据库 可以将句子从一种语言转换为另一种 语言 实现对给定的指令获取知识等 此类系统的目的就是建立一个可以生成 和理解语言的软件环境 2 2 智能推理 智能推理 智能推理包括问题求解 逻辑推理与定理证明 专家系统 自动程序设计 人工智能的第一个主要成果是一个可以解决问题的国际象棋程序的发展 在象 棋应用中的某些技术 如果再往前看几步 可以将很难的问题分为一些比较容 易的问题 开发问题搜索和问题还原等人工智能技术 而基于此的逻辑推理也 是人工智能研究中最持久的子领域之一 这就需要人工智能不仅需要解决问题 的能力 更要有一些假设推理和直觉技巧 在此两者的基础上出现的专家熊就 是一个相对完整的智能计算机程序系统 应用大量的专家知识 解决相关领域 的难题 经常要在不完全 不精确或不确定的信息基础上作出结论 而所有这 三个功能的实现都是最终实现自动程序的基础 让计算机学会人类的编程理论 并自行进行程序设计 而这一功能目前最大的贡献之一就是作为问题求解策略 的调整概念 3 3 智能学习 智能学习 学习能力无疑是人工智能研究中最突出和最重要的方面之一 学习更是人 类智力的主要标志 是获取知识的基本手段 近年来 人工智能技术在这方面 的研究取得了一定的进展 包括机器学习 神经网络 计算智能和进化计算 而智能学习正是计算机获得智能的根本途径 此外 机器学习将有助于发现人 类学习的机制 揭示人类大脑皮层的奥秘 所以这是一个一直受到关注的理论 领域 思维和行动是创新的 方法也是近乎完美的 但目前的水平还距离理想 状态有一定的距离 4 4 智能行动 智能行动 智能行动是人工智能应用最广泛的领域 也是最贴近生活的领域 包括机 器人学 智能控制 智能检索 智能调度与指挥 分布式人工智能与 Agent 数据挖掘与知识发现 人工生命 机器视觉 智能行动就是对机器人操作程序 精品文档 5欢迎下载 的研究 从研究机器人手臂相关问题开始 进而达到最佳的规划方法 以获得 完美的机器人移动序列为目标 最终成功产生人工生命 而将来智能人工生命 的成功研制也必将会作为人工智能技术突破的标志 2 人工智能技术对人类社会的主要影响 1 1 取代重复简单劳动力 取代重复简单劳动力 人工智能技术的崛起将导致 失业潮 的发生已基本成为行业的共识 世 界经济论坛 2016 年年会 基于对全球企业战略高管和个人的调查发布的报告 称 未来五年 机器人和人工智能等技术的崛起 将导致全球 15 个主要国家 的就业岗位减少 710 万个 2 3 将属于办公和行政人员 莱斯大学计算机工程 教授摩西 瓦迪近日同样表示 今后 30 年 电脑可以从事人类的所有工作 他预计 2045 年的人类失业率将超过 50 2 2 新成员进入社会 新成员进入社会 一方面 人们迫切希望人工智能能代替人类在各种各样的劳动中 另一方 面 他们担心人工智能的发展会带来新的社会问题 事实上 近年来 社会结 构正在悄然的发生变化 社会结构正在由 人 机器 到 人 智能机器 机器 悄然的转变 因此 人们必须开始学习如何与智能机器和睦相处 3 3 人类容易滋生惰性思维方式 人类容易滋生惰性思维方式 人工智能对知识的掌握将会是动态的 是会不断增加和更新的 而且知识 更新的速度远超人类的极限 这势必会影响到人类的思维方式 使得越来越多 的人过度的依赖人工智能的计算 从而自身的主动思维能力日渐下降 这会造 成人们对于事物和是非的判断能力减弱 到最后只是一味的听取计算机给予的 建议 认知能力越来越弱 并逐渐开始对社会产生错觉 并且在日常生活中失 去对问题的求知责任感 这或许才是人工智能真正的威胁吧 四 人工智能的现状四 人工智能的现状 目前 全球的人工智能技术正在被科研人员大力开发与研究 究其人工智 能的本质 实际上就是对人的思维进行模仿 以此代替人类工作 人工智能技 术与基因过程 纳米科学并列为二十一世纪的三大尖端技术 并且人工智能技 术所包含的科学知识也较多 理解上也较为复杂 通过人工智能技术的覆盖 精品文档 6欢迎下载 计算机可以熟练完成只有人类才能完成的工作 减少了人类的工作量 同时也 提升了整体的工作效率 目前的人工智能多为低端人工智能 还不能完全像人 类一样行动和思考 仅仅也只能代替人类进行简单的工作而已 目前在各个领 域 人工智能应用广泛 在某些程度上极大的方便了人类的正常生活与工作 人工智能种类较多 如机器视觉 指纹识别 人脸识别 视网膜识别 虹膜识 别 专家系统 智能搜索等等 目前这些人工智能都属于弱人工智能 暂时智 能按指定程序对机器进行指挥下达命令 并不具备人类的意识与行为 但随着 科学技术的飞快发展 未来的人工智能水平将会走上一个新的高度 这一具体 走向并不是人为所能控制的 而是因时代的需要必然会出现的 人工智能相对 于其他智能技术来说 属于一种比较另类的科学技术 目前 因技术本身的局 限性 人工智能技术并没有全面普及 即使已经普及的地方 也都是弱人工智 能 并不是科学家所要真正实现的人工智能 在我们的手机与电脑中都可以看 到人工智能的影子 就拿当今功能强大的智能手机来说 指纹识别或智能语音 搜索等相关技术引擎皆为低端人工智能技术的研究成果 通过人的行为或特征 对设备下达指令 从而实现智能化系统的工作 当前应用于该方面的人工智能 技术极为简单 对人类有明显的帮助 并没有任何威胁 五 人工智能的发展前景五 人工智能的发展前景 对于人工智能的研发在世界各地都存在较大的争议 有些科学家认为 人 工智能对于科学技术领域来说是一种革命 可大大改变人类在科学领域的具体 技术水平 同时造福人类 而持反对意见的科学家则认为 人工智能技术的快 速发展将对人类在地球上的地位产生极大的威胁 当弱人工智能逐渐向强人工 智能发展时 为了方便人类而产生人工智能将逐渐拥有人的全部思维与行动能 力 也就是在科幻片中常常会看到的情节 机器人取代人类成为主宰 综合这 两种看法 都有各自的道理 强人工智能的出现可以大大提高人类的科学技术 水平 必然也会向拟人化发展 拟人化之后带来的副作用就需要提前全面考虑 好 无论对此的争议有多大 对于人工智能的研究是永远不会停止的 科学的 进程也只会越来越快 人工智能技术作为一项另类的科学技术 需要被完善 但不能急于开发 相关学者以及科学家对于此方面的研究可以说是近乎疯狂的 越来越先进与安全性未知的人工智能设备将会被制造出来 在技术上