人工智能与机器人

人工智能与机器人人类智能

人类智能，又叫自然智能，主要包含三个方面：感知能力、思维能力、行为能力。当我们动用全身的感觉器官感受到外界的信息刺激之后，能够通过大脑进行记忆、联想、分析、判断等一系列思维活动，其结果就是做出一种决策，最后再通过我们的具体行动，把这一决策体现出来。人工智能人工智能(ArtificialIntelligence，简称AI)，也称作机器智能，它是计算机科学、控制论、信息论、神经生理学、心理学、语言学等多种学科互相渗透而发展起来的一门综合性学科。从计算机应用系统的角度出发，人工智能是研究如何制造出人造的智能机器或智能系统，来模拟人类智能活动的能力，以延伸人们智能的科学。同样，人工智能也主要包含三个方面：感知能力、思维能力、行为能力。只不过这三个方面是通过“机器”系统，而不是“人”这一系统来完成。（楼道感应灯）我们为何需要人工智能

一、做人类做不到的事情二、做人类做不好的事情三、做对人类有危险的事情人工智能可以为我们做什么1.

模式识别

模式，是指已经界定好的，用来供模仿的一个标本或标准。模式识别就是指识别出这个标本或标准。人工智能所研究的模式识别是指用“机器”代替人类或帮助人类感知模式，也就是使一个“机器”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。模式识别主要需要建立的是语音识别和图像识别体系。语音识别

语音识别研究的目的就是让机器“听懂”人类口述的语言。包括两方面的含义：其一是逐字逐句听懂非转化成书面语言文字；其二是对口述语言中所包含的要求或询问加以理解，做出正确响应，而不拘泥于所有词的正确转换。语音识别系统从讲叙方式角度可分为孤立词、连接词和连续语音三种。从服务对象的角度可分为特定人与非特定人。即系统只针对一个用户或可用于任意用户。

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。

图像识别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。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。

自然语言理解“机器”要能够理解自然语言，需要达到以下三个标准：一是能正确理解人类的自然语言输入的信息，并能正确答复（或响应）输入的信息。二是对输入的信息能产生相应的摘要，而且复述输入的内容。三是能把输入的自然语言翻译成要求的另一种语言，如将汉语译成英语或将英语译成汉语等。机器翻翻译自然语语言理理解大大致可可分为为机器器翻译译、语语义理理解及及人机机会话话技术术几个个方面面。其其中机机器翻翻译(machinetranslation)，又又称机机译(MT)，，就是是利用用“机机器””把一一种自自然语语言转转变成成另一一种自自然语语言的的过程程。翻译机机器所所依赖赖的自自动翻翻译技技术包包括语语音翻翻译和和文字字翻译译，主主要的的关键键技术术有四四个方方面：：单词词分析析，语语法分分析，，意义义分析析和文文理分分析。。机器学习习人的智能能是通过过学习来来获得进进步的，，学习的的能力是是我们人人类的自自然属性性。而人人工智能能研究上上最突出出和最重重要的一一个方面面，就是是机器学学习。首先，我我们要赋赋予“机机器”一一个最基基本的智智能基础础。这一一智能基基础就是是专家系系统与问问题求解解系统。。专家系统统专家系统统是一个个具有大大量专门门知识与与经验的的程序系系统。它它应用人人工智能能技术，，根据某某个领域域一个或或多个专专家提供供的知识识和经验验进行推推理和判判断，模模拟人类类专家的的决策过过程，以以解决那那些需要要专家决决定的复复杂问题题。当前前机器学学习的研研究成果果中，专专家系统统是发展展比较快快的一个个分支。。专家系统统与传统统的计算算机程序序有着本本质的不不同,专专家系统统所要解解决的问问题一般般没有算算法解，，并且经经常要在在不完全全、不精精确或不不确定的的信息基基础上做做出结论论。所以以，发展展专家系系统的关关键是提提高“机机器”的的自学习习能力，，这种能能力越高高，对专专家知识识的表达达和运用用就越好好，专家家系统的的作用也也就越显显著。问题求解解人工智能能的第一一个大成成就是发发展了能能够求解解难题的的下棋程程序，如如国际象象棋、中中国象棋棋、围棋棋等，我我们今天天在网上上都可以以找到各各种各样样的人机机对弈软软件。在在下棋程程序中，，应用到到的某些些技术，，如向前前看几步步，还有有把困难难的问题题分成一一些比较较容易的的子问题题等，其其实就是是数据库库搜索和和问题归归纳这样样的人工工智能基基本技术术。问题求解解程序不不仅是能能够下棋棋，还有有一个重重要的应应用就是是符号运运算，可可以把各各种数学学公式符符号汇编编在一起起，其性性能达到到很高的的水平，，这就极极大地方方便了科科学家和和工程师师们的工工作，帮帮助他们们从繁重重的手工工计算劳劳动中解解脱出来来，集中中精力做做好对问问题的分分析和对对工作整整体的把把握上。。有些高高级的问问题求解解程序，，已经具具备了一一定的““机器学学习”智智能，能能够利用用在被使使用过程程中积累累起来的的“经验验”，自自动地来来改善和和提高其其自身性性能。智能机器器人智能机器器人是人人工智能能中的最最重要的的应用，，机器人人是一种种能模拟拟人的行行为的机机械，对对它的研研究经历历了三代代的发展展过程：：第一代（（程序控控制）机机器人；；第二代（（自适应应）机器器人；第三代（（智能））机器人人；第一代（（程序控控制）机机器人：：这种机器器人一般般是按以以下二种种方式““学会””工作的的。一种种是由设设计师预预先按工工作流程程编写好好程序，，存贮在在机器人人的内部部存储器器，在程程序控制制下工作作。另一一种是被被称为““示教——再现””方式，，这种方方式是在在机器人人第一次次执行任任务之前前，由技技术人员员引导机机器人操操作，机机器人将将整个操操作过程程一步一一步地记记录下来来，每一一步操作作都表示示为指令令。示教教结束后后，机器器人按指指令顺序序完成工工作（即即再现））。如任任务或环环境有了了改变，，就要重重新进行行程序设设计。这这种机器器人能尽尽心尽责责的在机机床、熔熔炉、焊焊机、生生产线上上工作。。第二代（（自适应应）机器器人：这种机器器人配备备有相应应的感觉觉传感器器（如视视觉、听听觉、触触觉传感感器等）），能取取得作业业环境、、操作对对象等简简单的信信息，并并由机器器人体内内的计算算机进行行分析、、处理，，控制机机器人的的动作。。虽然第第二代机机器人具具有一些些初级的的智能，，但还是是需要技技术人员员的协调调工作。。目前这这种机器器人已经经有了一一些商品品化的产产品，我我们在后后面所讲讲述的内内容中，，也将主主要以这这一类产产品作为为课堂学学习的器器材。第三代（（智能））机器人人：智能机器器人具有有类似于于人的智智能，它它装备了了高灵敏敏度的传传感器，，因而具具有超过过一般人人的视觉觉、听觉觉、嗅觉觉、触觉觉的能力力，能对对感知的的信息进进行分析析，控制制自己的的行为，，处理环环境发生生的变化化，完成成交给的的各种复复杂、困困难的任任务，而而且有自自我学习习、归纳纳、总结结、提高高已掌握握知识的的能力。。目前研研制的智智能机器器人大都都只具有有部分的的智能，，和真正正的意义义上的智智能机器器人，还还差得很很远。1.5人人工智智能的发发展目标标人工智能的的发展目标标可以分为为近期目标标和远期目目标。近期目标：：能模拟人人类的部分分智能行为为，代替人人类的部分分工作。这这一目标正正在实现的的过程中，，例如目前前研究开发发的专家系系统，机器器翻译系统统、模式识识别系统、、机器学习习系统、机机器人等。。远期目标：：不仅能模模拟而且可可以延伸、、扩展人的的智能，具具有联想、、推理、理理解、学习习等高级思思维能力，，达到甚至至超过人类类智能的水水平。走进机器人人世界机器人的定定义目前科学家家对机器人人的定义是是：“机器器人是一种种自动化的的机器，所所不同的是是这种机器器具备一些些与人或生生物相似的的智能能力力，如感知知能力、规规划能力、、动作能力力和协同能能力，是一一种具有高高度灵活性性的自动化化机器”。。人类制造机机器人的三三原则：1、机器人人不应伤害害人类；2、、机器人应应遵守人类类的命令，，与第一条条违背的命命令除外；；3、机器人人应能保护护自己，与与第一条相相抵触者除除外。这是给机器器人赋予的的伦理性纲纲领。机器器人学术界界一直将这这三原则作作为机器人人开发的准准则。2.2机机器人的发发展历程三千年前的的歌者两千年张衡衡发明的指指南车近年的弧焊焊机器人2.3机机器人的分分类及应用用工业机器人人服务机器人人娱乐机器人人军用机器人人教育机器人人观察与思考考：1、机器人人一定要做做成像人一一样的形状状吗？2、举几个个例子，看看看机器人人都能帮助助我们人类类做什么？？3、通过学学习，你能能正确理解解“将有形形的机器人人无形化””这句话的的意思吗？？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的构构成机器人机器人本体体机器人控制制系统机械本体运动、动力力系统主控系统感知系统传感系统主控系统运动动力系统外界信息机器人的灵灵魂—控制制系统输入：该信息来自自机器人的的传感器；；程序：你想让机器器人遵循的的一种规则则或指令；；输出：机器人的运运动，通常常包括马达达（运转））、灯和声声音信息转化下达命令机器人工作作过程图机器人的大大脑—主控控系统可调电阻传传感器板接接口通用用接口9V电池接接口4.5V电池池接口单片机开关接口下载接口电机接口机器人的感感官—传感感系统避障传感器器功能及原原理跳线轨迹识别传传感器功能能及原理轨迹识别传传感器声音传感器器功能及原原理声音传感器器光敏传感器器功能及原原理光敏传感器器跳线机器人的身身体——机机器人本体体赋予机器人人“智慧””机器人智智慧的来来源—计计算机程程序计算机程程序的核核心—算算法什么是算算法算法包含含两方面面内容：：1、数据据。2、操作作步骤，，也就是是算法。。一架飞机机每分钟钟飞行20千米米，问每每小时能能飞行多多少千米米？在这道应应用问题题中，20千米米和每小小时是（（数据）），根据据问题我我们列出出的乘法法算式（（20千千米×60）就就是算法法，得数数1200千米米（算法法结果））。这道道应用问问题我们们采用了了乘法算算法，若若我们采采用加法法（20千米＋＋20千千米＋20千米米＋………））加60次，也也可以得得出1200千千米的结结果。但但显然加加法的算算法不好好。如用用减法或或除法那那就是错错误的算算法了。。根据这这个例子子，我们们不难看看出，算算法是程程序的灵灵魂与核核心，一一个算法法的优劣劣就决定定着程序序的好坏坏及是否否正确。。步骤的安安排有不不同的方方式，主主要是以以下三种种：1、顺序序模式顺序模式式就是一一步一步步来，做做完一步步再做下下一步。。编写程程序的时时候，就就是表示示为执行行完一个个步骤，，再按顺顺序执行行下一个个步骤。。其程序序结构为为顺序结结构。2、选择择模式选择，就就是在不不同的结结果里确确定一个个，然后后执行下下一步的的操作。。编写程程序的时时候，其其程序结结构为选选择结构构。3、循环环模式循环模式式，就是是不断地地重复一一个动作作，直到到完成最最初计划划好的重重复次数数为止。。编写程程序的时时候，其其程序结结构为循循环结构构。算法有哪哪些特征征1、有限限性2、确定定性3、输出出（结果果）性4、有效效性算法的表表示方法法1、用自自然语言言表示算算法。2、用伪伪代码表表示算法法3、用流流程图表表示算法法。起止框处理框流程线判断框输入输出出框让机器人人行动起起来1、解析析算法解析算法法是指用用数学表表达式来来表示事事务间的的数量关关系。通通常就是是我们日日常生活活中的算算术。例如：多多边形的的外角表表达式360。÷N（边数数）让机器人人行动起起来2递归归算法递归算法法是指按按规律的的递增（（或递减减）一定定数值，，直到完完成任务务。让机器人人行动起起来3、枚举举算法在现实生生活中又又叫做搜搜索，就就是列举举出问题题所有可可能的结结果，并并在逐一一识别的的过程中中，搜索索到正确确的答案案，并保保留符合合要求的的结果。。注意：当当问题的的全部可可能的个个数不多多的时候候，才能能用枚举举。3、枚举举算法——实例救护机器器人：在在机器人人的前、、左、右右三个方方向分别装有有避障传传感器。。机器人人在行进进中会遇遇到以下情况况：1、前避避障传感感器有信信号左边有信信号，右右边也有有信号。。左边边有信号号，右边边没有信信号。右边也有有信号，，左边没没信号。。右边边没有信信号，左左边也有有信号2、前避避障传感感器没有有信号左边有信信号，右右边也有有信号。。左边边有信号号，右边边没有信信号。右边也有有信号，，左边没没信号。。右边边没有信信号，左左边也有有信号3、枚举举算法——实例机器人前前进的时时候，当当前避