为智能机器感知课件

1、智能科学与技术专业发展问题 2004年11月7日 于首都师范大学 刘宏中国人工智能学会北京大学智能科学系1主要内容与 “智能”有关的基础研究与应用研究情况智能科学与技术专业建设进展问题1：什么是“智能科学与技术”（IST）？问题2：新学科研究范围如何界定？问题3：“智能科学” 学什么？问题4：如何实现新学科的健康发展？2把握国内外智能科学技术研究和应用的基本情况，是专业建设的基础如何获取有效的信息，科学地分析，准确地把握？ 毕业生？论文？学科数量？科研项目？可靠的线索博士生招生培养方向：信息公开、可靠；方向前沿；与人才对应；与科研项目密切相关；面向三级学科的分析：方向导师队伍有关“智能”的基础

2、研究与应用研究情况3数据采集：代表性、地域性、信息的方便采集单位选择： 北京大学 清华大学 中国科学院研究生院 复旦大学 南京大学 中国科学技术大学 浙江大学 国防科学技术大学 哈尔滨工业大学 西安交通大学部分著名高校的数据收集不够全面，本次未能列入数据来源：各单位在网站上正式发布的2005年博士生招生专业目录仅收集目录中出现直接“智能”两字的研究方向与智能科学技术密切相关的，如“人工生命”、“神经网络”、“Agent技术”、机器感知等，由于搜索上和界定上的难度而未做收集和统计 不排除“计算机=智能”和以“智能”为标签的可能性；有关“智能”的基础研究与应用研究情况4有关“智能”的基础研究与应用

3、研究情况1北京大学（北京）涉及专业总数 6个； 带有“智能”字样的研究方向 7 个学科名称（一、二级）“智能”方向数量研究方向研究方向应用数学1人工智能与智能软件一般力学与力学基础 1网络化系统与群体智能地图学与地理信息系统1空间信息智能处理与理解摄影测量与遥感 1卫星导航与智能交通信号与信息处理 1智能机器人计算机应用技术 2计算智能多媒体与智能信息处理2清华大学（北京）涉及专业总数 3个；带有“智能”字样的研究方向：4 个学科名称（一、二级）“智能”方向数量研究方向研究方向仪器科学与技术1传感器与智能仪器计算机科学与技术2人工智能智能控制及机器人控制科学与工程1智能交通系统5有关“智能”的

4、基础研究与应用研究情况3中国科学院研究生院（北京为主）涉及专业总数11个；带有“智能”字样的研究方向：19个学科名称（一、二级）“智能”方向数量方向举例1方向举例2应用数学 1自动推理与智能CAD计算机软件与理论 1人工智能及基于知识的软件工程一般力学与力学基础2智能系统与遥操作技术智能制造工艺力学凝聚态物理1智能磁性材料和金属计算机软件与理论 （不同的研究所）4人工智能和智能系统自动推理与智能软件多媒体技术/人工智能企业智能系统计算机应用技术2虚拟现实与智能人机交互技术、智能接口技术控制理论与控制工程1智能控制与智能系统模式识别与智能系2智能机器与系统人工智能理论与应用计算机应用技术1集成电

5、路智能分析计算机软件与理论2数据挖掘及人工智能智能软件工程、实时系统信号与信息处理2光电跟踪仪智能控制智能化信息处理6有关“智能”的基础研究与应用研究情况4复旦大学（上海）涉及专业总数 3个；带有“智能”字样的研究方向：3个学科名称（一、二级）“智能”方向数量研究方向研究方向电路与系统图像与智能信息处理计算机软件与理论智能信息处理计算机应用技术媒体计算与Web智能5南京大学（华东）涉及专业总数2个；带有“智能”字样的研研究方向究方向：4个学科名称（一、二级）方向数量研究方向研究方向计算机应用技术3分布式人工智能和机器学习、智能人机交互人工智能与模式识别情报学1信息智能化处理与检索7有关“智能”

6、的基础研究与应用研究情况6中国科学技术大学（华东）涉及专业总数8个；带有“智能”字样的研究方向：18 个学科名称（一、二级）“智能”方向数量研究方向研究方向精密仪器及机械 1智能识别与控制工程热物理 1智能交通信号与信息处理 2人工智能与信息处理智能信息系统控制理论与控制工程 2智能控制智能控制与优化检测技术与自动化装置 3计算机智能控制系统智能机器人（学）系统工程 3智能系统控制智能机器人系统模式识别与智能系统 5智能机器人技术智能系统科学、智能计算机器人与智能机器智能信息处理信息获取与控制 1智能信息处理7国防科学技术大学（中南）涉及专业总数5个；带有“智能”字样的研研究方向究方向：6 个

7、学科名称（一、二级）“智能”方向数量研究方向研究方向信号与信息处理2多维信号智能化信息处理、智能信息系统技术电路与系统1计算机视觉与智能识别管理科学与工程；1信息管理与智能决策技术计算机应用技术1人工智能系统分析与集成 1分布式智能信息系统8有关“智能”的基础研究与应用研究情况8浙江大学（华东）涉及专业总数17个；带有“智能”字样的研究方向：44个学科名称（一、二级）“智能”方向数量研究方向研究方向基础心理学 1智能及认知工程计算数学 1计算智能运筹学与控制论 1系统优化与智能控制机械电子工程3机电系统的电液智能与节能控制智能机器与图像信息技术、智能机器人化学工程 1化工系统工程与信息智能处理

8、化工过程信息工程1化工智能信息工程电气工程5智能控制系统及网络化技术、人工智能在电力系统中的应用电力传动与人工智能应用、智能材料及结构、微特电机与智能化系统控制理论与控制工程5智能系统与智能控制智能控制和智能系统智能控制系统理论与应用复杂系统故障诊断与智能控制、智能机器人控制控制科学与工程3大系统综合自动化与智能控制仿生计算与智能系统智能控制理论与技术信号与信息处理1机器视觉和智能信息处理9有关“智能”的基础研究与应用研究情况8浙江大学（华东）（续）涉及专业总数17个；带有“智能”字样的研究方向：44个学科名称（一、二级）“智能”方向数量研究方向研究方向岩土工程 1智能岩土工程结构工程 2工程

9、结构健康监测与智能控制智能结构、工程智能材料农业机械化工程 1农产品品质智能化无损检测技术农业电气化与自动化 3智能化检测与控制技术、 基于电子鼻与电子舌的农业物料智能化检测生物图像的实时智能化识别方法生物系统工程 3智能化生物生产装备和设施、基于GPS和GIS的智能化作业机器人农田信息快速采集技术装备及智能化管理药物分析学 1中药材与天然药物智能数据库构建技术计算机科学与技术11人工智能、智能软件和Agent技术、信息智能和决策支持、智能动画技术、智能化信息处理与决策 智能网络辅助教学技术人工智能技术与机器人智能、人工智能与智能信息处理、智能搜索引挚、感知智能技术、智能CAD10有关“智能”

10、的基础研究与应用研究情况9哈尔滨工业大学（东北）涉及专业总数12个；带有“智能”字样的研究方向：53 个学科名称（一、二级）“智能”方向数量研究方向研究方向仪器科学与技术 4智能量仪与虚拟仪器；智能测试理论与技术自动化、智能化、网络化试技术与仪器工程；智能测试及仪器动力工程工程热物理1智能信息处理及过程控制计算机科学与技术 9智能软件工程；人工智能大规模信息流智能处理智能决策支持系统多智能体机器人系统机器学习与人工智能企业智能计算与管理决策信息系统；智能机器人；智能控制与智能系统控制科学与工程 10智能控制与智能系统；智能控制与复杂适应系统；智能机器人；智能导航与组合导航；智能控制；智能交通系

11、统；智能优化与智能信息处理；智能检测处理与控制；智能信息处理；智能机器人电气工程 5计算机智能控制；智能机器人与运动控制；智能控制理论及建筑中的应用电机与电器的智能测试与故障诊断；电气智能化与控制网络/现场总线；11有关“智能”的基础研究与应用研究情况9哈尔滨工业大学（东北）（续）涉及专业总数12个；带有“智能”字样的研究方向：53 个学科名称（一、二级）“智能”方向数量研究方向研究方向机械工程7智能加工；智能机器人；智能机构设计与制造；人工智能及其应用智能机构与仿生机器人；智能机构系统原理、设计及应用；管理科学与工程2智能决策支持系统智能决策一般力学与力学基础 5大系统智能控制；智能复合材料

12、与结构；复合材料低成本与智能化智能控制；智能、功能梯度复合材料与结构；建筑技术科学 1智能建筑市政工程2污水处理系统的自动控制与智能控制污水处理专家系统与智能化土木工程3高强与智能混凝土及结构；智能材料与结构系统结构智能监测传感元件智能结构与系统材料科学与工程4功能复合材料与智能结构；机器人及焊接过程智能控制研究智能材料系统与结构智能化检测技术；12有关“智能”的基础研究与应用研究情况10西安交通大学（西北）涉及专业总数16个；带有“智能”字样的研究方向：48 个学科名称（一、二级）“智能”方向数量研究方向研究方向数学 4计算智能与信息技术的数学基础、智能计算与数据挖掘人工智能原理及应用智能控

13、制理论及应用凝聚态物理 1智能材料及奇异多尺度效应力学 4智能结构力学与电磁介质力学、多物理场耦合理论及在智能结构系统和MEMS中应用机敏材料与智能结构力学分析、智能结构与振动控制机械工程7机械监测与诊断；智能化、集成化、可视化、网络化CAD/CAM系统；绿色流体传动的智能控制智能制造、复杂齿面成形及智能制造设备研究；机电系统与工业过程的计算机智能监控；智能控制机床（INC）仪器科学与技术 8智能传感器系统理论与技术；仪器智能化、虚拟化理论与技术；智能仪器与传感器技术；智能光电检测；网络化智能仪器技术电力设备在线监测及故障诊断中的智能化仪器技术；面向现场的计算机智能监控与数据分析；设备智能监测

14、与网络化诊断技术；1310西安交通大学（西北）（续）涉及专业总数16个；带有“智能”字样的研究方向：48 个学科名称（一、二级）“智能”方向数量研究方向研究方向材料科学与工程1智能材料及奇异多尺度效应电气工程3低压电器及其智能化高压电器及其智能化智能化电器电子科学与技术3智能电力电子器CAD技术；智能化电器智能电力电子CAD技术信息与通信工程1移动通信与智能天线系统控制科学与工程5机器学习与智能信息处理；智能检测理论及应用制造化信息工程及智能机器人智能决策支持理论与应用；工业智能控制技术； 计算机科学与技术2智能网络学习环境的理论及技术人工智能康复医学与理疗学2智能康复器械智能化信息系统的研究

15、管理科学与工程1智能化信息系统的研究力学2智能结构机理及工程应用压电智能结构中的声表面波机械工程2智能机械与能源管理机械结构声振分析及智能控制仪器科学与技术2智能光电检测智能网络有关“智能”的基础研究与应用研究情况14有关“智能”的基础研究与应用研究情况：统计单位学校特点包含“智能”方向的专业数带有“智能”字样的研究方向数南京大学综合24华东复旦大学综合33上海清华大学理工34北京国防科学技术大学理工56中南北京大学综合67北京中国科学技术大学理工818华东中国科学院研究生院综合1119各地哈尔滨工业大学理工1253东北西安交通大学理工1648西北浙江大学理工1744华东总数83206平均8.

16、320.61）三甲：浙江大学 西安交通大学 哈尔滨工业大学2）理工大学方向多，综合大学实力集中3）东南、西北、东北多于京、沪15有关“智能”的基础研究与应用研究情况：博士生研究方向数量统计南京大学复旦大学清华大学国防科学技术大学北京大学中国科学技术大学中国科学院研究生院哈尔滨工业大学西安交通大学浙江大学16有关“智能”的基础研究与应用研究情况：分析10大研究生院，206个标写“智能”的研究方向 按1：2保守估计10大研究生院，400以上标写“智能”和未标写“智能”的研究方向 按1：1 保守估计10大研究生院，400以上从事“智能”基础和应用研究的“博导” 按1：2.5估计10大研究生院，100

17、0以上从事“智能” 基础和应用研究的高级研究人员 按1：2估计全国各单位，2000以上从事“智能” 基础和应用研究的高级研究人员 按1：2估计全国各单位，4000以上从事“智能” 基础和应用研究的研究生 按1：5估计人才需求规模，20000以上具有“智能” 科技基础的大学本专科生2万IST大学生= 50人*4个年级*100所大学17智能科学与技术专业建设进展：二级学科高等学校原有一级学科新设二级学科上海交通大学计算机科学与技术智能信息处理哈尔滨工业大学计算机科学与技术人工智能与信息处理西安交通大学电气工程智能电气器件及系统南京航空航天大学仪器科学与技术智能监测与控制南京理工大学机械工程智能机械

18、与仿生学西南交通大学机械工程驱动技术与智能系统东华大学材料科学与工程物质智能系统(工程)解放军理工大学土木工程国防工程内部设备及智能化南京理工大学兵器科学与技术特种系统智能与控制工程中国科学技术大学管理科学与工程商务智能 2002年10月24日国务院学位办发布关于做好博士学位授权一级学科范围内自主设置学科、专业工作的几点意见，2003年初批准如下新学科：18智能科学与技术专业建设进展：研究方向研究生专业方向初步确定人工智能理论与方法：AI理论、认知、NN、计算智能、分布智能等智能信息处理：自然语言处理、数据挖掘、网上智能、机器视觉、机器听觉、多传感、模式识别、智能接口、人机交互等智能系统与工程

19、：专家系统、智能机器人系统、Agent技术、多Agent系统、智能机器、智能决策支持技术、智能远程教育技术、智能网络系统、智能控制技术、智能产品、智能工程等研究生阶段培养的二级学科,本科生阶段培养的重要依据研究生阶段课程的适当下移:交叉的基础 专门的知识 宽阔的就业19智能科学与技术专业建设进展：本科专业已经建立IST专业并招生的单位：北京大学已经按IST专业方向培养学生的单位：首都师范大学筹备申报IST专业的单位： 北京邮电大学 北京科技大学 北京理工大学 南开大学 哈尔滨工程大学 天津职业师范学院等积极参与、关注IST新学科建设与发展的单位： 南京工业大学 武汉工程大学 北京工商大学等几十

20、所大学2021中国人工智能学会 教育专业委员会组织的系列活动：2002年12月 第一届全国人工智能教育学术研讨会（北航）2003年11月第十次全国人工智能大会 智能教育论坛（广州）2004年8月 智能科学与技术专业建设座谈会（首师大）2004年11月第二届全国智能科学与技术教育学术研讨会初步形成的学科建设文件（专业委员会网站下载）智能科学与技术专业规范智能科学与技术专业建设论证报告国内外智能科学技术相关学科建设情况智能科学与技术专业本科生课程体系智能科学与技术专业建设进展：交流与积累22概念的界定（钟义信教授提出）什么是“智能科学与技术”（IST）？传感：信息获取通信：信息传递计算机：信息处理

21、（非认知*处理）控制：信息执行狭义智能：信息认知与信息再生# * 认知：把信息提炼为知识的过程，以知识的形成为标志自动化智能化# 再生：把知识激活为策略的过程，一策略的形成为标志23什么是“智能科学与技术”（IST）？Intelligence Science Lab（史忠植教授提出）Intelligence Science is a cross discipline which dedicates to joint research on basic theory and technology of intelligent behavior by Brain Science, Cognitiv

22、e Science, Artificial Intelligence and others. Brain Science explores the essence of brain, research on the principle and model of natural intelligence in molecular, cell and behavior level. Cognitive Science studies human mental activity, such as perception, learning, memory, thinking, consciousnes

23、s etc. In order to implement machine intelligenceArtificial Intelligence attempts simulation, extension and expansion of human intelligence using artificial methodology and technology. Above three disciplines work together to explore new concept, new theory, new methodology. It will be successful an

24、d create a brilliant future in 21 century. 24新学科研究范围如何界定？信息社会的新趋势人类社会已进入了以计算机和网络技术为基础，数字化、智能化为标志的现代信息社会网络将成为信息运动的主要载体信息将成为主导社会生活的一种全新的力量机器人将走进人类生活的各个领域，并成为重要的社会组成部分人类快速增长的物质文化需求与有限的物质和能源、有限的生存发展空间的矛盾空前突出人在信息社会中的地位、作用和价值将面临越来越多的困惑和挑战。 。25新学科研究范围如何界定？ 信息社会的新问题？科技进步改变生活：巨大方便+难以理解的现象+另人困惑的问题。为什么越来越多的信息随

25、手可得，而人们却感觉更加茫然和无知？ 为什么越来越多的机器想为人服务，而人们却感觉成了机器的奴隶？ 为什么在越来越舒适的工作和生活空间，人的健康却面临更多的挑战？ 为什么用计算机的速度越来越快，仍然难以解决很多“简单”的问题？ 为什么航天飞机越飞越远，面临地球上的常见灾害却往往无能为力？ 为什么越来越宽的城市道路上，偶然的交通事仍会破坏半个城市的交通？ 机器人见了她也会感觉到头晕吗?26新学科研究范围如何界定？ 1.为什么越来越多的信息随手可得，而人们却感觉更加茫然和无知？ 信息管理和信息检索问题（人-信息） 2.为什么越来越多的机器想为人服务，而人们却感觉成了机器的奴隶？ 友好的人-机接口问

26、题（人-机器） 3.为什么在越来越舒适的工作和生活空间，人的健康却面临更多的挑战？ 人与环境的相互感知、和谐互动问题（人-环境） 4.为什么用计算机的速度越来越快，仍然难以解决很多“简单”的问题？ 信息在机器中的表示和处理方式问题（信息-机器） 5.为什么航天飞机越飞越远，面前地球上的灾害却常常无能为力？ 环境信息的采集、处理和控制问题（信息-环境） 6.为什么道路越来越宽，偶然的交通事仍会破坏半个城市的交通？ 机器运动、时空约束与有效调度问题（机器-环境）27新学科研究范围如何界定？交互问题 环境信息机器人交互问题 和谐问题 和谐问题 (信息检索/用户接口) 结合问题 结合问题 (信息处理/

27、机器智能化) (智能环境、环境建模) (人体工程学、人机互动) (机器感知、虚拟现实) (穿戴计算/智能家居) “机器”是具有一定自主能力的机器 “信息”是具有能动性的客观实体 “环境”具有感知、计算能力、调整能力，“人”是作业参与者或服务对象 28新学科研究范围如何界定？科技进步的的确确改变着我们的生活，但却使人在信息、机器高度密集的环境中，变得更为被动和无奈。如何才能更好地尊重、理解并满足人的各种需要，最大限度地体现以人为本的精神，对科技发展和社会进步提出了一个重大的挑战。 人是具有高度智能的社会动物，满足人类需求最大的困难是正是由于人的智能性。研究人的智能性，并将它赋予给信息、机器和环境

28、，是最为有效的解决途径之一。为什么需要智能科技？因为人是有智能的，人需要在智能的条件下生存和发展；人的智能是有限的，需要复制、转移和扩展。因此，智能科学技术必将成为信息科学技术学科群中新最耀眼的新成员。29智能科学与技术面临的中心课题 将人、信息、机器和环境等信息社会的构成要素统一作为有感知能力和运动能力的“智能体”来认识，研究智能体之间的感知、理解、互动、和谐问题，为智能机器感知、智能信息处理、智能人机交互和智能系统集成不段提供理论、方法和技术，提高传统机器和机器人的智能水平，最大限度地实现人与信息、与机器、与环境的高度协调，推进全社会的智能化进程。新学科研究范围如何界定？30“智能科学”

29、学什么？新学科的基本特征将人、信息、机器和环境等信息社会的构成要素统一作为有感知能力和运动能力的“智能体”来认识；以最大限度地实现人与信息、与机器、与环境的高度协调，推进全社会的智能化进程宗旨。以AI理论和智能信息处理基本方法为基础，引入生命科学、认知科学和脑科学的研究成果和研究方法，建设自然智能与人工智能有机结合的新学科。互联网络将成为智能信息处理、智能行为交互和智能系统集成的主要环境。 传统机器智能化和智能机器人系统为新学科发展提供研究载体和持久动力。 智能科学与技术新学科的建立，适应国家中长期科技发展和社会进步的需要，是一个面向未来的学科。推动信息科技实现跨越式发展，解决信息社会中以人为

30、本的众多科学技术问题，又是一个服务现实的学科。31“智能科学” 学什么？学什么？专业界定培养方案课程设置人才需求社会发展相关性：硬件工程师软件工程师智能工程师 智能是对信息的“深加工” 信息+网络+机器人互补性：很多大学计算机专业本科生规模过剩，软件工程师“危机”特殊性：掌握软件硬件技术 + 智能科技知识针对性：由于处理对象的综合性、环境的多样性和需求的特殊性，需要针对不同层次、不同需求探索教学内容；坚定性：智能化将是人类长期面临的重大课题，将成为可持续发展、广阔的研究和应用领域，“智能工程师”将成为大有前途的高尚职业。32“智能科学” 学什么？特色课程是新学科区别与相关学科的重要标志智能的主要表现主体特色核心课程复杂问题的求解能力AI人工智能、自然智能综合劳动的作业能力Robots智能机器人、人工生命未知环境的适应能力Environment机器感知、智能规划感知网络的交互能力Internet网上智能、人机互动人机环境的和谐能力Human智能论、智能化社会33“智能科学” 学什么？第一学期第二学期第三学期第四学期课程结构数学基础数学基础数学基础自然智能课程结构物理基础物理基础控制基础控制基础课程结构外语基础外语基础外语基础外语基础课程结构政治基础政治基础政治基础政治基础课程结构计算机基础