人工智能进展及应用概述

人工智能进展及应用研究概述航天科工二院2016.071国内外人工智能发展回顾2人工智能应用概述3人工智能产业发展方向及建议主要内容国内外人工智能发展回顾一

人工智能(ArtificialIntelligence)：是用机器去实现所有目前必须借助人类智慧才能实现的任务。其具体研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统。？弱人工智能基于机器学习算法，程序设计者预测情况、做出执行方案。强人工智能程序自己思维，分析、理解外部事物，并做出决策。学术界分类国内外人工智能发展回顾一

强人工智能

也指通用人工智能（AGI），是人工智能研究的主要目标之一。其诞生的时间点被人们成为“技术奇点”或“奇异点”。（如图）从这个点开始，计算机智能将取代目前地球上最聪明的人类智慧。一（一）各国政策助力人工智能发展（一）美国“大脑研究计划”2013年4月，美国正式公布“推进创新神经技术脑研究计划”（BRAIN）。国内外人工智能发展回顾国内外人工智能发展回顾一（一）各国政策助力人工智能发展

美国已充分认识到人工智能的战略意义，陆续开展了人工智能相关计划，并从国家战略层面开始加紧布局。时间战略、规划备注2013年4月“推进创新神经技术脑研究计划”（BRAIN）政府拨款1.1亿美元2014年HIN小组制定未来十年详细计划十年总投资45亿美元2015年10月DARPA“未来技术论坛”未来30年技术发展预测2015年11月CSIS发布《国防2045：为国防政策制定者评估未来的安全环境及影响》报告指出人工智能是影响未来安全环境的重要因素2016年2月DARPA表示正在发展人工智能技术，以奠定其理论基础支撑美国第三次“抵消战略”2016年5月美国白宫探讨制定人工智能发展相关政策和法律（一）国内外人工智能发展回顾一欧盟：人类工程项目（HBP)

2013年初，欧盟宣布未来十年“新兴旗舰技术项目”——人脑计划（HBP）。总投资12亿欧元。计划2018年前开发出第一个智能人造大脑。（一）各国政策助力人工智能发展（二）国内外人工智能发展回顾一（三）日本：大脑研究计划（Brain/MINDS）2014年9月，启动大脑研究计划Brain/MINDS。计划为期10年，旨在理解大脑如何工作以及通过建立动物模型，研究大脑神经回路技术，从而更好地诊断以及治疗大脑疾病。（一）各国政策助力人工智能发展国内外人工智能发展回顾一（一）各国政策助力人工智能发展中国：

“脑科学与类脑科学研究”

中国脑计划主要有两个研究方向：以探索大脑秘密、攻克大脑疾病为导向的脑科学研究以及以建立和发展人工智能技术为导向的类脑研究。该计划将于2016年底前启动，国家资助15年。（四）国内外人工智能发展回顾一（一））各国国政策策助力力人工工智能能发展展中国：：“脑科科学与与类脑脑科学学研究究”国家层面面推出加加快人工工智能发发展的指指导文件件。时间战略、规划备注2015年3月国家发改委出台《工业机器人产业项目》对于机器人集成、本体、关键部件等会有30%补贴2015年4月科技部发布《智能制造科技发展“十二五”专项规划》。针对机器人领域发布了《服务机器人科技发展“十二五”专项规划》2015年5月《中国制造2025》出台，明确提出“加快发展智能制造装备和产品”2015年7月国务院出台关于“积极推进互联网+行动”的指导意见明确提出人工智能作为重点布局的11个领域之一2015年11月中国工业机器人高峰论坛召开，工信部与财政部考虑对于工业机器人等领域相关支持政策。2016年1月“科技创新—2030项目”智能制造和机器人成为重大工程2016年3月《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要(草案)》重点突破新兴领域人工智能技术等2016年5月国家发展改革委、科技部等联合发布《“互联网+”人工智能三年行动实施方案》到2018年，打造人工智能基础资源与创新平台，形成千亿级的人工智能市场应用规模（四）国内外人工智能发展回顾一（二）人人工智能能发展原原理人工智能能是一门门综合了了计算机机科学、、生理学学、哲学学的交叉叉学科。根据技术术原理不不同，可可以把人人工智能能分为符号号主义、联联结主义义和行为主义义三个流派，不同流派对人人工智能能发展的的观点不不同，研研究方法法也不相相同，但但在不同细分分领域都取得了突破和和成就。。表1人工智能能原理及及流派主要流派

主要原理

基本观点代表性成果符号主义(又称逻主义、心理学派)(又称逻主义、心理学派)符号操作系统“认知即计算”：认知过程就是在符号表示上的一种运算。因此可以用计算机的符号操作来模拟人的认知过程，从而实现人工智能。专家系统的成功开发与应用。联结主义(又称仿生学派或生理学派)(又称仿生学派或生理学派)神经网络、神经网络间的连接机制、学习算法“神经计算”：通过大量的非线性并行处理器来模拟人脑中众多的神经细胞（神经元）。1943年，麦克洛奇和皮兹提出形式化神经元模型，即M-P模型；1982年，美国物理学家霍普菲尔特提出离散神经网络模型；1984年，他又提出连续神经网络模型；1986年，鲁梅尔哈特等人提出多层网络中的反向传播（BP）算法；2006年，GeoffreyHinton等人提出深度学习算法。行为主义(又称进化主义或控制论学派)(又称进化主义或控制论学派)控制论、感知——动作型控制系统智能取决于感知和行为，取决于对外界复杂环境的适应，人工智能系统的建立应采用对自然智能进化过程仿真的方法。80年代诞生了智能控制和智能机器人系统。年代诞生了智能控制和智能机器人系统。国内外人工智能发展回顾一（二）人人工智能能发展原原理人工智能能至今经经历了诞诞生、黄黄金时代代（1956-1974）、遭遇遇基础障障碍（1974-1980）、繁荣荣（1980-1987）、低低潮（1987-1993）、爆发发（1993-现在）多多个时期期，在波波折中不不断发展展。c1956年，达特特茅斯会会议标志志着AI的诞生生罗森布拉拉特发明明第一款款神经网网络Perceptron，将人人工智能能推向第第一个个高峰1955年1957年计算能力力突破没没能使机机器完成成大规规模数据据训练和和复杂任任务，AI进进入第一一个低谷谷1970年霍普菲尔尔德神经经网络被被提出1982年1986年1990年2006年2013年人工智能能计算机机DARPA没能实实现，政政府投投入缩减减，AI进入第第二次低低谷••Hinton提提出“深深度学习习”神经经网络络使得人人工智能能性能获获得突破破性进进展深度学习习算法在在语音和和视觉觉识别上上取得成成功，识识别率率分别超超过99%和95%，，进进入感感知智能能时代国内外人工智能发展回顾一（三）人人工智能能技术进进展表2国外人工智能能研究典典型机构构国内外人工智能发展回顾一（三）人人工智能能技术进进展表3国外发展展人工智智能典型型企业国内外人工智能发展回顾一（三）人人工智能能技术进进展表4国外人工智能能研究项项目（2015-2016）序号时间项目名称具体内容12016年3月美军推进蜂群式无人机研究蜂群式无人机系统可实现更高水平的决策和功能，不仅可维系自身，还可与团队其他成员（包括飞行员和无人机）合作，共同执行任务。目前，已进入项目第二阶段。22015年12月俄罗斯开发脑控飞行器俄罗斯开发出一款脑控4轴飞行器，操作人员需要头戴一种新型传感器。这款新产品不仅能够向4个方向飞行，还能到达特定的目标点。32015年12月澳大利亚推出被动式可穿戴外骨骼澳大利亚国防部研制出一种新型被动式可穿戴外骨骼，能将士兵负重的2/3直接转移至地面。目前，处于概念验证阶段，42015年10月俄罗斯联合仪器制造公司验证机器人自动化指挥系统俄罗斯联合仪器制造公司研制出一种名为“独特”的多功能机器人部队自动化指挥系统，目前已经成功完成试验验证。该系统可使机器在无人参与的情况下完成既定任务。52015年8月美国海军排爆机器人改进型进入工程开发阶段62015年8月美国海军开发无人潜航器水下无线充电技术成功通过演示验证国内外人工智能发展回顾一（三）人人工智能能技术进进展表4国外人工智能能研究项项目（2015-2016）（续））序号时间项目名称具体内容72015年7月美国陆军开发机械外骨骼美国陆军研究实验室开发出一种可佩戴在手臂上以提高射击精度的机械外骨骼（MAXFAS）。82015年6月俄罗斯研制新型电子战系统新型电子战系统可防御敌方的巡航导弹、高精度制导武器系统以及卫星。92015年5月美日联合研制仿脑硬件计算平台由美国加州大学和日本国家材料科学研究所组成的研究小组开发出一种能够模拟大脑进行自然计算的硬件平台，可在人造大脑以及自然或认知计算研究中发挥重要作用，为人工智能走进现实世界奠定了基础。国内外人工智能发展回顾一（三）人人工智能能技术进进展表5DefenseAdvancedResearchProjectsAgency（2016）序号ProjectContentsFunding（$million）1YoungFacultyAward(YFA)YFAprogramfocusesonspeculativetechnologiesforgreatlyenhancingmicrosystemstechnologies,biologicaltechnologiesanddefensesciences.CurrentactivitiesincluderesearchinthirteentopicareasspanningfromQuantumScienceandTechnologytoRoboticsandSupervisedAutonomy,Mathematics,Computing,andtheInterfaceofEngineeringandBiology.FY2014FY2015FY201615.30616.50117.2472ProbabilisticProgrammingforAdvancingMachineLearning(PPAML)PPAMLprogramwillcreateanadvancedcomputerprogrammingcapabilitythatgreatlyfacilitatestheconstructionofnewmachinelearningapplicationsinawiderangeofdomains.FY2014FY2015FY201610.22114.02116.0883MiningandUnderstandingSoftwareEnclaves(MUSE)MUSEprogramwilldevelopprogramanalysesandframeworksforimprovingtheresilienceandreliabilityofcomplexsoftwareapplicationsatscale.FY2014FY2015FY20164.5008.00012.1004CommunicatingWithComputers(CWC)CWCaimstoprovidecomputerswithanalogouscapabilitiestosensethephysicalworld;encodethephysicalworldinaperceptualstructure;linklanguagetothisperceptualencoding;andlearntheskillsofcommunication.FY2014FY2015FY2016——8.11810.0005RoboticsFastTrackTheprogramseekstorevolutionizeroboticstechnologiesbypromotingnon-traditionaltechnicalopportunities.Theprogramwillcreatelow-cost,high-utilityroboticcomponentsolutionsbyengaginganovelperformercommunityinresearcheffortsthatresultinprototypesystemsandproofsofconceptinmonths,atafractionofthecostoftraditionaldesignprocesses.FY2014FY2015FY20161.5003.000——6PhoenixTheprogramseekstovalidateroboticsoperationsinGEOsuitableforavarietyofpotentialservicingtasks,infullcollaborationandcooperationwithexistingsatelliteowners.FY2014FY2015FY201657.50055.00019.0007RoboticServicingofGeostationarySatellites(RSGS)RSGSprogram,anoutgrowthofthePhoenixprogrambudgetedinthisProject,willestablishroboticsoperationsinGEOsuitableforavarietyofpotentialservicingtasks,infullcollaborationandcooperationwithexistingsatelliteowners.FY2014FY2015FY2016——4.00010.0008RoboticsChallengeTheprogramwillboostinnovationinautonomoussystemsandexpandplatformutilitythroughenhancedactuation,energydensity,perception,locomotion,agilereconfiguration,anddesignefficiency.FY2014FY2015FY20168.1004.000——国内外人工智能发展回顾一（三）人人工智能能技术进进展表6国内人工智能能典型研研究机构构单位学科带头人涉及技术北京理工大学智能机器人研究所黄强组仿生机器人(汇童)、智能控制(汇童)、智能控制南京大学周志华组机器学习、模式识别北大计算语言学研究所

自然语言处理北大视觉听觉信息处理国家重点实验室封富举组、查洪彬组、生物特性识别、机器学习、计算机视觉、机器人清华智能技术与系统国家重点实验室张钹院士马少平组、孙茂松组信息检索、自然语言处理中科院自动化研究所模式识别国家重点实验室谭铁牛院士模式识别中科院计算所智能信息处理重点实验室史忠植院士组信息处理清华大学自动化系张长水组机器学习，模式识别哈尔滨工业大学语言语音重点实验室李生、刘挺组信息检索、自然语言处理中科院计算所机器翻译实验室刘群组机器翻译国内外人工智能发展回顾一（三）人人工智能能技术进进展表7国内人工智能能典型企企业国内外人工智能发展回顾一（三）人人工智能能技术进进展表7国内人工智能能典型企企业国内外人工智能发展回顾一（三）人人工智能能技术进进展百度提出“百百度大脑脑计划””将对人人工智能能技术进进行全面面研究。。国内人工智能能研究企业业项目国内外人工智能发展回顾一（三）人人工智能能技术进进展小结1.人工智能能技术前前景：认知智能能突破尚尚不明朗朗。一是人类类认知激激励尚不不清晰，，认知算算法仍未未突破；；二是仅依依靠工程程学算法法难以突突破认知知智能。。2.市场规模模：2020年人工智智能全球球市场规规模超千千亿，中中国约91亿。人工智能应用快速发展二（一）人人工智能能技术在在军事装装备领域域应用无人作战战系统美国TALON“魔抓”机器人人（9.11）Atlas人形机机器人人美军研研制的的TALON（魔爪爪小型型移动动机器器人）），曾曾在美美国““9.11”事件件中用用于在在倒塌塌的世世界贸贸易中中心寻寻找遇遇难者者及残残骸，，并被被部署署到阿阿富汗汗和伊伊拉克克协助助简易易爆炸炸装置置的检检测和和清除除任务务。美国研研制的的世界界上首首款人人形作作战机机器人人，可可以实实现自自主双双腿行行走，，并规规划行行走路路线，，其控控制系系统能能够在在外力力作用用下依依然能能保持持单腿腿站立立平衡衡。2015年，美美俄积积极布布局军军用人人工智智能技技术研研究，，抢占占发展展先机机。美美国部部署大大脑皮皮层网网络机机器智智能研研究计计划，，快速速推进进机器器学习习技术术发展展；俄俄罗斯斯开发发人工工智能能控制制软件件，能能使机机器人人单独独或组组队自自主完完成各各类军军事任任务。。人工智能应用快速发展二（一））人工工智能能技术术在军军事装装备领领域应应用无人作作战系系统X-47B无人作作战飞飞机2015年4月22日，美美海军军X-47B无人机机与欧欧米伽伽空中中加油油服务务公司司的K-707加油机机完成成了自自主空空中受受油试试飞验验证。。无人机机蜂群群蜂群式式无人人系统统是美美国国国防部部战略略能力力办公公室的的项目目，该该项目目是美美国与与中俄俄军事事竞争争的关关键。。蜂群群式无无人机机未来来有可可能成成为改改变游游戏规规则的的项目目。蜂蜂群式式无人人机的的第一一步是发展空空军研研究实实验室室所谓谓的““忠诚诚僚机机”。。人工智能应用快速发展二（一））人工工智能能技术术在军军事装装备领领域应应用无人作作战系系统“真北””（TrueNorth）仿脑脑芯片片该神经经形态态芯片片具有有100万个电电子““神经经元””和2.56亿个神神经元元之间间的电电子““突触触”，，能够够对由由光学学、超超声和和红外外传感感器采采集的的数据据进行行分析析和做做出响响应。。美持续追追踪无人人反潜艇艇（ACTUV）“持续追踪踪无人反反潜艇””（ACTUV），安装装了自主主控制系系统软件件，于2014年进行测测试，成成功实现现了自主主导航，，能够通通过狭窄窄水道、、躲避航航标和淹淹没危险险，能够够操控并并避免与与其他船船只的碰碰撞。人工智能应用快速发展二（一）人人工智能能技术在在军事装装备领域域应用无人作战战系统俄罗斯“独特”机器人2015年10月，俄罗罗斯联合合仪器制制造公司司研制出出一种名名为“独独特”的的多功能能机器人人部队自自动化指指挥系统统，目前前已经成成功完成成试验验验证。该该系统可可使机器器在无人人参与的的情况下下完成既既定任务务。“独独特”系系统能够够将操作作人员从从指挥过过程中解解放出来来，自动动执行任任务，可可同时指指挥10部机器人人，使其其在战场场执行单单独或团团队作战战任务。。2016年2月，俄罗罗斯先期期研究基基金会研研制出““救援者者”仿人人战斗机机器人，，该机器器人可在在危险环环境下执执行任务务。人工智能应用快速发展二（一）人人工智能能技术在在军事装装备领域域应用无人作战战系统无人机““黑色大大黄蜂纳纳米”（（BlackHornetNano））无人战机机“雷神”人工智能应用快速发展二（一）人人工智能能技术在在军事装装备领域域应用导弹武器器系统1.美国持续续开展的的“远程反反舰导弹弹”项目研究究，该导导弹具备备在传感感器及信信息网络络完全切切断的情情况下自自动攻击击目标的的能力，，能够在在无任何何中继制制导信息息支持的的情况下下依靠弹弹载传感感器和计计算机探探测和识识别目标标，进行行完全自自主导航航和精确确末制导导，表现现出在复复杂环境境下仍具具有较强强的精确确毁伤能能力。5.美国国防防高级研研究计划划局（DARPA）正在研研发基于于人工智能能的下一一代电子子战系统统。该项目目有望为为美军对对抗中国国和俄罗罗斯先进进雷达系系统提供供相应的的对抗策策略。3.洛•马公公司测试试为DARPA研制专门门用于对对抗自适适应无线线通信威威胁的人工智能能系统原原型机进行现场场测试。。根据DARPA要求，洛洛•马公公司先进进技术实实验室（（ATL）将和雷雷声公司司空间和和机载系系统分部部一起对对该电子子战机器器学习软软件进行行现场测测试。该该软件能能够使系系统具备备自主测测试并干干扰敌方方自适应应通信系系统的能能力。4.2016年3月，DARPA宣布开开展无无线电电频谱谱共享享挑战战赛。。该挑挑战赛赛的主主题是是无线频频谱协协作技技术，旨在在使用用人工工智能能、机机器学学习技技术，，建立立一种种智能能系统统，使使设备备协作作（而而非竞竞争））实现现射频频带宽宽共享享，以以解决决当前前无线线电频频谱资资源日日益紧紧张难难题。。智能导导弹项项目智能电电子战战系统统2.法国开开发了了一种种名为为CVM101““层云””的导导弹指指挥控控制系系统。该系统统提供供了一一种分分布式式体系系概念念，通通过将将部署署在不不同位位置的的传感感器和和导弹弹武器器系统统联网网，建建立一一整套套覆盖盖全部部战场场地域域及空空域的的虚拟拟武器器系统统，并并依托托人工工智能能控制制技术术缩短短导弹弹武器器系统统对目目标反反映时时间，，大大大节省省作战战资源源、提提高作作战效效能。。人工智能应用快速发展二（一））人工工智能能技术术在军军事装装备领领域应应用武器装装备故故障诊诊断NASA把人工工智能能应用用到航航天器器的故故障诊诊断中中，开开发有有航天天飞机机液氧氧加注注诊断系系统LES，航天天飞机机主发发动机机透平平泵诊诊断专专家系系统SEES，，“旅旅行者者”号号探测测器通通信系系统故故障诊诊断专专家系系统SHARP美国空空军和和罗姆姆航空空发展展中心心研发发的智能BIT(SmartBIT)：提高高机内内测试试概念念安防领领域2015年2月，美美国海海军展展示了了其最最新研研制的的“舰载载自主主消防防机器器人””（SAFFiR）。该该机机器人人能够够在舰舰艇上上自主主移动动，承承担不不适宜宜人类类作业业的危危险消消防任任务。。人工智能应用快速发展二（一））人工工智能能技术术在军军事装装备领领域应应用航天领领域：：空间间在轨轨操作作技术术1.美国开展的的“凤凰凰”计计划目标是是实现现在轨轨机动动平台台自主主抓取取废弃弃卫星星，拆拆解零零件并并在轨轨组装装新卫卫星的的能力力。2.DARPA希望2019年能演演示验验证在轨维维护的的机器器人技术。。人工智能应用快速发展二（一））人工工智能能技术术在军军事装装备领领域应应用航天领领域：：空间间在轨轨操作作与信信息新新技术术俄罗斯斯计划2016~2025年设计计并建建造一一款““清理理者””航天天器日本开展““电磁磁网””的研研制，，用于于空间间碎片片清除除欧洲航航天局局将根据据“清清洁太太空倡倡议””开展展eDeOrbit任务，，捕捉捉与收收集在在轨尤尤其是是近地地轨道道的空空间碎碎片，，备选选方案案包括括投掷掷网、、夹钳钳机械械装置置和““鱼叉叉”诺·格公司司和美美国Toyon研究公公司正正在开开发的的先进导航和和地理理配准准系统统，能够够用于于增强强作战战人员员的态态势感感知，，提高高其安安全。。美空军军升级