人工智能与机器人

1、第一页，共46页。第二页，共46页。第三页，共46页。我们为何需要人工智能 一、做人类做不到的事情一、做人类做不到的事情二、做人类做不好的事情做人类做不好的事情三、做对人类有危险的事情三、做对人类有危险的事情第四页，共46页。第五页，共46页。第六页，共46页。一个完整的语音识别系统可大致分为三部分：（1）语音特征提取：其目的是从语音波形中提取出随时间变化的语音特征序列。（2）声学模型与模式匹配（识别算法）：声学模型通常将获取的语音特征通过学习算法产生。在识别时将输入的语音特征同声学模型（模式）进行匹配与比较，得到最佳的识别结果。（3）语言模型与语言处理：语言模型包括由识别语音命令构成的语法网

2、络或由统计方法构成的语言模型，语言处理可以进行语法、语义分析。对小词表语音识别系统，往往不需要语言处理部分。第七页，共46页。图像识别图像识别 图形刺激作用于感觉器官，人们辨认图形刺激作用于感觉器官，人们辨认出它是经验过的某一图形的过程。也称图出它是经验过的某一图形的过程。也称图像再认。在图像识别中，既要有当时进入像再认。在图像识别中，既要有当时进入感官的信息，也要有记忆中存储的信息。感官的信息，也要有记忆中存储的信息。只有通过存储的信息与当前的信息进行比只有通过存储的信息与当前的信息进行比较的加工过程，才能实现对图像的再认。较的加工过程，才能实现对图像的再认。 第八页，共46页。第九页，共4

3、6页。机器翻译机器翻译 自然语言理解大致可分为机器翻译、语义理解及人机会话技术几个方面。其中机器翻译(machine translation)，又称机译(MT)，就是利用“机器”把一种自然语言转变成另一种自然语言的过程。 翻译机器所依赖的自动翻译技术包括语音翻译和文字翻译，主要的关键技术有四个方面：单词分析，语法分析，意义分析和文理分析。 第十页，共46页。第十一页，共46页。专家系统专家系统 专家系统是一个具有大量专门知识与经验的程序系统。它应用人工智能技术，根据某个领域一个或多个专家提供的知识和经验进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以解决那些需要专家决定的复杂问题。当前机器学习的研究

4、成果中，专家系统是发展比较快的一个分支。 专家系统与传统的计算机程序有着本质的不同,专家系统所要解决的问题一般没有算法解，并且经常要在不完全、不精确或不确定的信息基础上做出结论。所以，发展专家系统的关键是提高“机器”的自学习能力，这种能力越高，对专家知识的表达和运用就越好，专家系统的作用也就越显著。 第十二页，共46页。问题求解问题求解 人工智能的第一个大成就是发展了能够求解难题的下棋程人工智能的第一个大成就是发展了能够求解难题的下棋程序，如国际象棋、中国象棋、围棋等，我们今天在网上都可以序，如国际象棋、中国象棋、围棋等，我们今天在网上都可以找到各种各样的人机对弈软件。在下棋程序中，应用到的某

5、些找到各种各样的人机对弈软件。在下棋程序中，应用到的某些技术，如向前看几步，还有把困难的问题分成一些比较容易的技术，如向前看几步，还有把困难的问题分成一些比较容易的子问题等，其实就是数据库搜索和问题归纳这样的人工智能基子问题等，其实就是数据库搜索和问题归纳这样的人工智能基本技术。本技术。 问题求解程序不仅是能够下棋，还有一个重要的应用就问题求解程序不仅是能够下棋，还有一个重要的应用就是符号运算，可以把各种数学公式符号汇编在一起，其性能是符号运算，可以把各种数学公式符号汇编在一起，其性能达到很高的水平，这就极大地方便了科学家和工程师们的工达到很高的水平，这就极大地方便了科学家和工程师们的工作，帮

6、助他们从繁重的手工计算劳动中解脱出来，集中精力作，帮助他们从繁重的手工计算劳动中解脱出来，集中精力做好对问题的分析和对工作整体的把握上。有些高级的问题做好对问题的分析和对工作整体的把握上。有些高级的问题求解程序，已经具备了一定的求解程序，已经具备了一定的“机器学习机器学习”智能，能够利用智能，能够利用在被使用过程中积累起来的在被使用过程中积累起来的“经验经验”，自动地来改善和提高，自动地来改善和提高其自身性能。其自身性能。 第十三页，共46页。第十四页，共46页。第一代（程序控制）机器人： 这种机器人一般是按以下二种方式“学会”工作的。一种是由设计师预先按工作流程编写好程序，存贮在机器人的内部

7、存储器，在程序控制下工作。另一种是被称为“示教再现”方式，这种方式是在机器人第一次执行任务之前，由技术人员引导机器人操作，机器人将整个操作过程一步一步地记录下来，每一步操作都表示为指令。示教结束后，机器人按指令顺序完成工作（即再现）。如任务或环境有了改变，就要重新进行程序设计。这种机器人能尽心尽责的在机床、熔炉、焊机、生产线上工作。 第十五页，共46页。第二代（自适应）机器人： 这种机器人配备有相应的感觉传感器（如视觉、听觉、触觉传感器等），能取得作业环境、操作对象等简单的信息，并由机器人体内的计算机进行分析、处理，控制机器人的动作。虽然第二代机器人具有一些初级的智能，但还是需要技术人员的协调

8、工作。目前这种机器人已经有了一些商品化的产品，我们在后面所讲述的内容中，也将主要以这一类产品作为课堂学习的器材。第十六页，共46页。第三代（智能）机器人： 智能机器人具有类似于人的智能，它装备了高灵敏度的传感器，因而具有超过一般人的视觉、听觉、嗅觉、触觉的能力，能对感知的信息进行分析，控制自己的行为，处理环境发生的变化，完成交给的各种复杂、困难的任务，而且有自我学习、归纳、总结、提高已掌握知识的能力。目前研制的智能机器人大都只具有部分的智能，和真正的意义上的智能机器人，还差得很远。第十七页，共46页。第十八页，共46页。第十九页，共46页。第二十页，共46页。人类制造机器人的三原则：人类制造机

9、器人的三原则：1、机器人不应伤害人类；、机器人不应伤害人类；2、机器人应遵守人类的命令，与第一条违背的命、机器人应遵守人类的命令，与第一条违背的命令除外；令除外；3、机器人应能保护自己，与第一条相抵触者除外。、机器人应能保护自己，与第一条相抵触者除外。这是给机器人赋予的伦理性纲领。机器人学术界一直将这三原则作为机器人开发的准则。第二十一页，共46页。三千年前的歌者两千年张衡发明的指南车近年的弧焊机器人第二十二页，共46页。工业机器人工业机器人服务机器人服务机器人娱乐机器人娱乐机器人军用机器人军用机器人教育机器人教育机器人第二十三页，共46页。观察与思考：观察与思考：1、机器人一定要做成像人一样

10、的形状吗？2、举几个例子，看看机器人都能帮助我们人类做什么？3、通过学习，你能正确理解“将有形的机器人无形化”这句话的意思吗？第二十四页，共46页。机器人机器人本体机器人控制系统机械本体运动、动力系统主控系统感知系统机器人 机器人本体机器人控制系统机械本体运动、动力系统 主控系统感知系统第二十五页，共46页。 传感系统 主控系统 运动动力系统 外界信息信息转化下达命令 机器人工作过程图第二十六页，共46页。开关接口下载接口电机接口第二十七页，共46页。 跳线 第二十八页，共46页。轨迹识别传感器功能及原理轨迹识别传感器功能及原理 轨迹识别传感器 第二十九页，共46页。声音传感器功能及原理声音传

11、感器功能及原理 声音传感器 第三十页，共46页。光敏传感器功能及原理光敏传感器功能及原理 光敏传感器 跳线 第三十一页，共46页。第三十二页，共46页。第三十三页，共46页。什么是算法什么是算法算法包含两方面内容：算法包含两方面内容：1、数据。、数据。2、操作步骤，也就是算法。、操作步骤，也就是算法。第三十四页，共46页。 一架飞机每分钟飞行20千米，问每小时能飞行多少千米？ 在这道应用问题中，20千米和每小时是（数据），根据问题我们列出的乘法算式（20千米60）就是算法，得数1200千米（算法结果）。这道应用问题我们采用了乘法算法，若我们采用加法（20千米20千米20千米 ）加60次，也可以得出1200千米的结果。但显然加法的算法不好。如用减法或除法那就是错误的算法了。根据这个例子，我们不难看出，算法是程序的灵魂与核心，一个算法的优劣就决定着程序的好坏及是否正确。第三十五页，共46页。步骤的安排有不同的方式，主要是以下三种：1、顺序模式、顺序模式 顺序模式就是一步一步来，做完一步再做下一步。编写程序的时候，就是表示为执行完一个步骤，再按顺序执行下一个步骤。其程序结构为顺序结构。 2、选择模式、选择模式 选择，就是在不同的结果里确定一个，然后执行下一步的操作。编写程序的时候，其程序结构为选择结构。3、循环模式、循环模式 循环模式，就是不断地重复一个动作，直到完成最初计划好的重复