智能制造技术基础 课件 5.5混合增强智能

智能制造技术郑重说明课件制作不易，请尊重本课件制作者的知识产权，本课件仅限教学使用，不得发布到网上，不能拿来参加教学比赛、申报教学成果等！混合增强智能发展概述混合增强智能是指将人的作用或人的认知模型引入人工智能系统,在智能系统的运行过程中,能通过人的主动介入调整相应参数,或者智能系统直接具备像人脑一样的认知计算和推理能力,形成更强的智能形态。混合增强智能发展概述人类是机器智能的最终使用者,目前来看,任何机器智能都无法取代人类智能。在大数据不断取得重大进展的今天,人即使能为智能系统提供充足的数据资源,也必须对智能系统进行适当干预,智能系统才能达到人所期望的智能水平。将人的作用或认知模型引入人工智能系统中形成混合智能形态,将极大地提高机器智能水平,是人工智能发展可行而重要的成长模式。混合增强智能发展概述混合增强智能原理混合增强智能发展概述20世纪60年代,计算机科学家预测,计算机技术的发展终将是与人类大脑紧密耦合,并且以无法描述和构想的形式进行思考和数据分析。20世纪70年代,专家系统在医疗领域盛行,人与机器相结合的混合智能应用初现端倪。随着人类对认知科学、信息科学与神经科学的不断探索,人类智能和机器智能的差异性和互补性不断凸显,借助人机交互、认知计算、平行控制与管理等关键技术,有望实现人与机器的智能融合,完成复杂的感知和计算任务。当前,混合增强智能仍处于研究的早期阶段,未来有望在智能学习、医疗与保健、人机共驾和云机器人等领域得到广泛应用,并带来颠覆性变革。混合增强智能关键技术一是以人机接口为代表的人机交互,将人的作用引入智能系统中,形成人在回路的混合增强智能范式;二是在人工智能系统中引入受生物启发的智能计算模型,构建基于认知计算的混合增强智能范式;三是通过建立与实际系统“等价”的人工系统来研究对复杂系统的控制与管理,即平行控制与管理技术。混合增强智能存在三大技术路径:混合增强智能关键技术人机交互主要研究如何更好地进行人与计算机之间的信息交换,是混合增强智能的重要支撑技术。1.人机交互混合增强智能关键技术人、机之间传统的信息交换方式主要是依靠交互设备,如键盘、鼠标、操纵杆等,以手工输入或语音交互的形式进行。新型人机交互技术以脑机接口最具代表性,即用意念控制机器。1.人机交互混合增强智能关键技术植入型脑机接口需要通过手术将信号采集探针放入颅内,从而采集脑电信号。非植入型脑机接口是直接采集头皮脑电,其所能采集的脑电信号所带的信息量比植入型脑机接口的要少,信号采集的分辨率也更低,但因为是无创性的,便捷性和安全性高。1.人机交互按电极所处的位置,脑机接口分为：植入型脑机接口和非植入型脑机接口。混合增强智能关键技术脑机接口是多学科融合的新型人机交互技术,在医疗、生活、军事上都有重要的应用前景。1.人机交互医学领域,它能够帮助医生进行诊断,医生可以通过脑机接口系统实时监测病人状态,还可以帮助丧失行动能力的人一定程度上恢复正常生活。军事领域,近年来美军陆续提出“感知操控”“代理战士”等概念,人机结合的武器无疑是重点研究方向。娱乐领域,脑控游戏将会是游戏界下一次革命的突破点。混合增强智能关键技术认知计算是一种全新的计算模式与架构,相较于传统计算技术,它具有更加自然的人机交互能力、不完全依赖于计算机指令的自主学习的能力、以数据为中心的新型计算模型等。认知计算强调与人类更加自然地展开互动,而不是按照程序运行,具有学习的能力并且能够越用越“聪明”。2.认知计算混合增强智能关键技术一是辅助能力,在认知计算系统的帮助下,人类的工作可以更加高效;二是理解能力,认知计算系统非凡的观察和理解能力可以帮助人类在纷繁的信息中发现其中的内在关联和潜在发展趋势;三是决策能力,认知计算系统在有效数据分析的支持下帮助人类做出决策;四是发现和洞察的能力,帮助人类发现当今计算技术无法发现的新洞察、新机遇及新价值。2.认知计算认知计算系统具备四个层次的能力:1)自适应学习。2)与用户交互。3)迭代和状态性。4)环境的信息发现。认知计算系统的特征：混合增强智能关键技术2.认知计算

随着信息的变化以及目标和需求的发展来进行学习,消除歧义,容忍不可预测性,使用实时的或接近实时的动态数据。认知计算系统的特征：混合增强智能关键技术2.认知计算1)自适应学习

用户可以自定义需求,并且可以作为认知系统的训练师而与其他处理器、设备、云服务以及人、机进行交互。认知计算系统的特征：混合增强智能关键技术2.认知计算2)与用户交互

如果问题的状态是模糊者不完整的,认知计算系统就可以通过询问问题或者通过找到额外输入来源的方式来重新定义问题。同时它们也可以保存先前交互迭代的记录。认知计算系统的特征：混合增强智能关键技术2.认知计算3)迭代和状态性

认知计算系统可以理解、识别和提取环境因素,如语义、语法、时间、位置、合适的域、条例、用户属性、过程、任务和目标等。它们可能利用多个渠道的信息,包括所有结构化和非结构化数字信息,还可以利用感知输入,如视觉、手势、听觉或者传感器所提供的信息。认知计算系统的特征：混合增强智能关键技术2.认知计算4)环境的信息发现混合增强智能关键技术2.认知计算认知计算系统是基于预配置规则的,而且程序能够超越预配置的能力。它们能够进行基本的计算,并能基于更广泛的目标进行推断和推理。其最终目标是使得计算更接近人类的思考过程,在人类事业中与人类保持合作伙伴关系。认知计算系统与当前计算应用的区别：混合增强智能关键技术2.认知计算认知科学本质上来说是跨学科的。它涵盖了心理学、人工智能、神经科学及语言学等方面,同时也跨越了很多分析的层面,从底层的机器学习和决策机制到高层的神经元回路来建立模拟人脑的计算机。混合增强智能关键技术2.认知计算神经信息学和认知计算相关领域学科领域简介技术支持人工智能通过研究认知现象来在计算机中实现人类的智慧模式识别、机器人、计算机视觉、语音处理等学习和记忆研究人类学习和记忆的机制,以此来构建未来计算机机器学习、数据库系统、增强记忆等语言和语言学研究语言是如何学习和获取的,以及怎样理解新句子语言和语音处理、机器翻译等知觉和行动研究通过感官(如视觉和听觉)来获取信息的能力,触觉、嗅觉和味觉刺激都属于这一领域图像识别和理解、行为学、脑影像学、心理学和人类学神经信息学神经信息学是神经科学与信息科学的交叉学科神经计算机、人工神经网络、深度学习、疾病控制等知识工程研究大数据分析、知识挖掘、转型和创新过程数据挖掘、数据分析、知识发现及系统构建混合增强智能关键技术3.平行控制与管理系统平行控制与管理系统是指基于人工系统+计算实验+平行执行(ACP)方法,以社会物理信息系统等复杂系统为对象,在对已有事实认识的基础上,通过先进计算,借助人工系统对复杂系统进行“实验”进而对其行为进行分析,实现虚实互动的、比现实系统更优的运行系统。即通过人为设计实验,建立一个与实际对象或系统“等价”的人工模型,并构建人工系统和实际系统组成的双闭环反馈,使两者协同发展,从而对已发生及可能发生的事件进