人工智能与未来 课件 2.2 人工智能

AutomatictointelligentinCalculation第2章从自动计算到智能计算2035主讲：王红梅目录CONTENTS2.12.22.3人工智能应用场景人工智能智能计算2.2.1从人类智能到人工智能2.2.2人工智能起源与图灵测试2.2.3人工智能实现与发展

人类智能（Intelligence），简单地说就是人的智慧与能力。2.2.1.从人类智能到人工智能同学们可以讨论你有具备哪些能力？拥有哪些智慧？（一）人类智能（1）物态转化发明制作石斧、石矛、石锄、石臼、骨刺、弓箭等。2.2.1.从人类智能到人工智能（一）人类智能：人类智能源于“劳动”，并不断“进化”。(2)能量转化火给人带来熟食，瓷器和冶金等。总之，火的使用带来了材料加工技术质的变化，带来了劳动工具质的进步。

2.2.1.从人类智能到人工智能（一）人类智能：人类智能源于“劳动”，并不断“进化”。(2)能量转化

正如恩格斯指出的那样，“摩擦生火第一次使人支配了一种自然力，从而最终把人同动物界分开”。2.2.1.从人类智能到人工智能（一）人类智能：人类智能源于“劳动”，并不断“进化”。（3）信息转化在物态转化和能量转化中伴随着信息转化，其成果承载着人与自然、人与人之间的关系和信息。

当人们想传递和交换信息时就促使了语言的产生。当想保留信息，把信息载体变成特定的抽象符号时就出现了文字。

文字出现后，能记录，后人就更方便的不断学习前人的经验，人类智能也逐步迈向更高阶段。2.2.1.从人类智能到人工智能（一）人类智能：人类智能源于“劳动”，并不断“进化”。

随着技术的不断发展，人类智能活动对物质的转化方式及转化成果也不断从对单一要素的转化向复合要素的转化。（1）蒸汽机的制造和使用，是人类智能对物质（包括物质的形态、质性等）和能量两大要素的复合转化；（2）电子计算机的制造和使用，则是对物质、能量和信息三大要素的综合转化。（3）当今人们对人工智能的研究，可以说正是人类正向物质、能量、信息及人类智能四者合一的转化方式迈进。2.2.1.从人类智能到人工智能（一）人类智能：人类智能源于“劳动”，并不断“进化”。换句话说：随着人类智能从手工计算到自动计算阶段的发展，人为了寻找更高级的智能，或者说人为了让自己更强大，边开始了进一步的探索：就是对机器智能的探索，就出现了人工智能。2.2.1.从人类智能到人工智能（一）人类智能：人类智能源于“劳动”，并不断“进化”。

人工智能（ArtificialIntelligence，AI）是研究如何使计算机具有智能或如何利用计算机实现智能的理论、方法和技术，是一个涉及计算机科学、生物学、心理学、神经科学、数学和哲学等的新兴交叉学科。2.2.1.从人类智能到人工智能（二）人工智能人工智能哲学计算机科学心理学社会学神经科学数学生物学2.2.1.从人类智能到人工智能（二）人工智能

人工智能是人类智能的延伸。人工智能的研究目的是探寻智能本质、研制出具有类人智能的智能机器。2.2.1.从人类智能到人工智能（二）人工智能看-模式识别、图像识别、符号识别、行为识别（机器视觉）。说-语音识别、语音合成、自然语言理解（机器翻译）、人机对话、机器翻译等。动-机器人、自动驾驶汽车、无人机等。想-人机对弈、定理证明、医疗诊断等。学-机器学习、知识表示、深度学习等。2.2.1.从人类智能到人工智能（二）人工智能：能力表现形式

随着技术的发展，人工智能功能不断丰富、能力不断增强，正从弱人工智能发展为强人工智能，不断渗透到之前被认为是人类智能的专属领域，并且比人做得更好。这是否意味着人工智能比人类智能更聪明呢？实际上，将人工智能与人类智能进行对比，这本来就是一个错误的想法，因为二者是完全不同的东西，即使有时候它们的功能会重叠。2.2.1.从人类智能到人工智能（三）人工智能与人类智能2.2.1.从人类智能到人工智能（三）人工智能与人类智能

飞机不与鸟比飞技，AI不与人类比聪明

在一百多年前，我们看到天上有鸟在飞，然后大家就想，那我们能不能做一个东西让它飞起来，后来经过空气动力学研究，我们有了飞机。但是如果我们问，飞机到底有没有比鸟飞得更好，这其实可能很难说。2.2.2.人工智能起源与图灵测试（一）古代人的梦想

古代先民对人类自身之外的智能追求表现在神话、传说和预言等创作中的机器人偶。期中古希腊诗人荷马在长篇叙事诗《伊利亚特》中描绘天后“赫拉”命令天庭开启自动之门时第一次使用。同样在这篇叙事诗中，荷马描绘了火神赫菲斯托斯用黄金“铸造”了两个机器女仆。2.2.2.人工智能起源与图灵测试三国诸葛亮：木牛流马不因风水，施机自运，不劳人力《列子汤问》：偃师造人人之巧,乃可与造化者同功乎

春秋鲁班的木制飞鸢

成而飞之，三日不下

（一）古代人的梦想2.2.2.人工智能起源与图灵测试

这说明，人类追求人类以外智能（人工智能）的努力从古代既已开始，不过只能停留在梦想阶段。（一）古代人的梦想2.2.2.人工智能起源与图灵测试（二）现代人工智能：从图灵开始

现在的人工智能，作为一门科学，是从阿兰•图灵的工作开始的。其实，图灵在20世纪30年代研究机器自动计算时就研究了机器思考问题，因为人类在计算时一定是要思考的，要进行归纳和演绎的，如果造出的机器可以像人一样进行自动计算，那么这个机器是不是也像人一样会思考，像人一样有思维活动、有智能呢？

1950年，阿兰·图灵在论文“计算机和智能”(Computingmachineryandintelligence)中肯定了人造智能的可能性，并给出了一个机器是否具有智能的测试标准——图灵测试2.2.2.人工智能起源与图灵测试（二）现代人工智能：从图灵开始问：你今天吃的什么？答：蛋炒饭问：你今天吃的什么？答：蛋炒饭，挺好吃的。问：你今天吃的什么？答：蛋炒饭是我最喜欢的，每天都吃，今天也不例外。问：你今天吃的什么？答：蛋炒饭啊问：你今天吃的什么？答：你没听清码？我说了是蛋炒饭了。问：你今天吃的什么？答：你丫有病吧？2.2.2.人工智能起源与图灵测试（三）图灵测试使得人类迈入人工智能时代1956年约翰·麦卡锡、马文·明斯基、克劳德·香农、纳撒尼尔·罗切斯特、赫伯特·西蒙等在美国汉诺斯小镇的达特茅斯学院(DartmouthCollege)举行会议，研究“用机器来模仿人类学习以及其他方面的智能”。2.2.2.人工智能起源与图灵测试（四）“人工智能”诞生：达特茅斯会议2.2.2.人工智能起源与图灵测试（四）“人工智能”诞生：达特茅斯会议纳撒尼尔·罗切斯特NathanielRochesterIBM,701主设计师约翰·麦卡锡JohnMcCarthy1971年获图灵奖马文·明斯基MarvinLeeMinsky1969年获图灵奖克劳德·香农ClaudeShannon

信息理论之父1966年获图灵奖人物介绍视频见学习通平台2.2.2.人工智能起源与图灵测试（四）“人工智能”诞生：达特茅斯会议2.2.2.人工智能起源与图灵测试（四）“人工智能”诞生：达特茅斯会议达特茅斯会议合影(1956年)报告列举了ArtificialIntelligence值得关注七个问题

AutomaticComputers自动计算机HowCanaComputerbeProgrammedtoUseaLanguage如何为计算机编程NeuronNets神经网络TheoryoftheSizeofaCalculation计算规模理论Self-improvement：自我改进Abstractions：抽象RandomnessandCreativity随机性与创造性2.2.2.人工智能起源与图灵测试（四）“人工智能”诞生：达特茅斯会议

这7个问题为人工智能研究提供了框架，并推动了多个领域的发展，尽管达特茅斯会议并未立即解决这些问题，但它为人工智能领域指明了方向，并激励了后续几十年的研究。这些问题至今仍然是人工智能研究的核心议题。

本会议另外一个重要意义，就是为讨论的内容起了一个名字：人工智能。因此，1956年也就被后人称为人工智能元年。

人工智能（ArtificialIntelligence）是以机器为载体所展示的人类智能，因此人工智能也被称为机器智能（MachineIntelligence）2.2.2.人工智能起源与图灵测试

人工智能研究的目的就是造出智能机器来拓展人类智能，帮助人类改造自然，拓展生存空间，提高生活品质。要实现人工智能，需要三个要素支持：

数据、算法和算力，简称人工智能三要素。2.2.3.人工智能实现与发展（一）人工智能实现的三要素2.2.3.人工智能实现与发展（一）人工智能实现的三要素人工智能的发展高度依赖海量的数据,由于大数据产业的发展,数据量呈现爆炸性增长态势,积累了海量、多维度数据,为深度学习提供了外部素材。从传统逻辑到机器学习再到深度学习,算法的演变极大的提高了人工智能的应用维度和效率。算法的实现、海量数据的获取和存储以及计算能力的体现都离不开人工智能算力基础——芯片。具有超高运算能力、符合市场需求的AI芯片，是人工智能领域可持续发展的重要因素。数据算法算力

数据、算法和算力是人工智能基本要素。有点像一个人：2.2.3.人工智能实现与发展（一）人工智能实现的三要素吃的饭想的Idea干的活（1）数据：数据是人工智能的基础。人工智能最基本的算法就是机器学习，而学习的对象是数据。数据是人工智能的燃料和动力，几乎所有的人工智能系统都要利用大量数据进行训练，通过学习提高能力。当前大模型发展的一个巨大的困难就是数据的质和量不够。我们国家正在大力开展数据采集、存储、流通等基础设施建设。2.2.3.人工智能实现与发展（一）人工智能实现的三要素（2）算法：算法概念源于自动计算，是计算机算法的简称。人工智能思想及其方案，必须转化成算法才能在计算机上实现，因此算法是人工智能的灵魂。人工智能的根本目的就是让机器具有人的智能，所以人工智能研究就是从模仿人开始的。到目前，比较成功的算法主要有3类，也叫3个流派（后面单独讲）。2.2.3.人工智能实现与发展（一）人工智能实现的三要素（3）算力：人工智能应用无不是人工智能算法在自动计算平台上的实现，因此平台计算能力（算力）是人工智能实现与发展的关键。智能计算算力需求增长迅猛，算力载体从早期的通用计算机发展为网络，再发展专门的智算系统。当前，国家正在大力发展算力基础设施，启动“东数西算”工程，兴建了大批智算中心。2.2.3.人工智能实现与发展（一）人工智能实现的三要素符号主义(SymbolicAIorLogicalAI)流派

符号主义认为人工智能源于数理逻辑，注重知识表示和推理，旨在让机器像人一样理解和运用符号。其成功应用就是专家系统。专家系统是一种模拟人类专家决策过程的人工智能系统，它集成了大量专业知识与经验，能够解决特定领域的复杂问题。2.2.3.人工智能实现与发展（二）人工智能的三大流派符号主义(SymbolicAIorLogicalAI)流派2.2.3.人工智能实现与发展卡斯帕罗夫对战“深蓝”斯坦福大学人工智能实验室的首任主任：约翰·麦卡锡，是符号主义流派。（二）人工智能的三大流派讨论你还知道有哪些专家系统？连接主义(ConnectionismorNeuralNetworks)流派主张通过模拟人脑神经元的连接方式来实现人工智能，强调从大量的数据中学习并优化网络连接，以实现智能行为。深度学习就是联结主义的典型应用，它在语音识别、图像识别等领域取得了巨大成功。Google公司的AlphaGo是典型代表。2.2.3.人工智能实现与发展（二）人工智能的三大流派2.2.3.人工智能实现与发展斯坦福大学人工智能实验室的后来的：吴恩达和李飞飞，是连接主义流派。吴恩达：2010—2012年李飞飞：2013—2018年

（二）人工智能的三大流派行为主义(Behavior-BasedRoboticsorBehaviorisminAI)派起源于控制论，认为人工智能应该基于感知和行动，让机器在与环境的交互中学习并优化行为。强调实时响应和适应性，常见于机器人控制、自动驾驶等领域，比如大疆的无人机控制，特斯拉的自动驾驶汽车控制。搞机器人的布鲁克斯是行为主义的典型代表。2.2.3.人工智能实现与发展（二）人工智能的三大流派2.2.3.人工智能实现与发展人工智能三种流派算法思想学习模式学科基础典型代表优势不足符号主义用规则教，注重逻辑推理计算机科学专家系统深蓝与人类逻辑推理相似，解释性强难以构建完备的知识规则库连接主义用数据学，注重人脑仿生脑科学AlphaGo直接从数据中学以深度学习为例：依赖于数据、解释性不强行为主义用问题引导，注重学习和反馈控制论自动驾驶从经验中进行能力的持续学习非穷举式搜索而需更好策略（二）人工智能的三大流派2.2.3.人工智能实现与发展人工智能算法的每个流派都有其独特的起源和发展历程，并在人工智能领域发挥了重要作用。随着技术的不断进步和应用需求的不断变化，三大流派之间的融合和交叉也日益增多。近两年火爆的生成式人工智能(AGIC)就是符号主义和连接主义融合运用的结果。而具身智能则是三个流派融合的必然趋势。（二）人工智能的三大流派

虽然人工智能这个词诞生在1956年，但人工智能的研究工作其实早就开始了。其发展经历了三起两落的过程，按照时间先后，人工智能发展可分为下面几个时期。2.2.3.人工智能实现与发展（三）人工智能的发展历史人工智能的发展历史三起两落195019601970198019902000201020202030热度时间人工智能的发展历史三起两落195019601970198019902000201020202030热度时间（1）1940—1950年。一帮来自数学、心理学、工程学、经济学和政治学领域的科学家在一起讨论人工智能的可能性。人工智能的发展历史三起两落195019601970198019902000201020202030热度时间（2）1950—1956年。阿兰•图灵（AlanTuring）1950年发表了一篇具有里程碑意义的论文“计算机器和智能”。该文论证了创造思考机器的可能性，标志着现代机器思维问题研究的开始。起步期人工智能诞生人工智能的发展历史三起两落195019601970198019902000201020202030热度时间（3）1956年8月，达特茅斯会议提出“人工智能”名字。人工智能进入快速发展的10年。起步期人工智能诞生人工智能的发展历史三起两落195019601970198019902000201020202030热度时间（4）1957年弗兰克·罗森布拉特（FrankRosenblatt）发明了感知机(Perceptron)。起步期人工智能诞生人工智能的发展历史三起两落195019601970198019902000201020202030热度时间起步期人工智能诞生反思期任务失败目标落空人工智能的发展历史三起两落195019601970198019902000201020202030热度时间起步期人工智能诞生反思期任务失败目标落空应用期专家系统发展基于逻辑推理的专家系统开始应用人工智能的发展历史三起两落195019601970198019902000201020202030热度时间起步期人工智能诞生反思期任务失败目标落空应用期专家系统发展低迷期专家系统发展乏力神经网络发展受阻人工智能的发展历史三起两落195019601970198019902000201020202030热度时间起步期人工智能诞生反思期任务失败目标落空应用期专家系统发展低迷期专家系统发展乏力神经网络发展受阻1982年，物理学家约翰·霍普菲尔德（JohnHopfield）发明了一种递归神经网络。人工智能的发展历史三起两落195019601970198019902000201020202030热度时间起步期人工智能诞生反思期任务失败目标落空应用期专家系统发展低迷期专家系统发展乏力神经网络发展受阻1986年，杰弗里·辛顿（GeoffreyHinton）等人提出BP算法（BackPropagationAlgorithm反向传播算法）约翰·霍普菲尔德2024年获得诺贝尔奖。2.2.3.人工智能实现与发展（三）人工智能的发展历史杰弗里·辛顿2018年获得图灵奖，2024年获得诺贝尔奖。人工智能的发展历史三起两落195019601970198019902000201020202030热度时间起步期人工智能诞生反思期任务失败目标落空应用期专家系统发展低迷期专家系统发展乏力神经网络发展受阻稳步期互联网发展深蓝获得象棋冠军1993—2011年。互联网迅速发展，得益于数据和算力的巨大进步，连接主义获得突破，成功应用。人工智能的发展历史三起两落195019601970198019902000201020202030热度时间起步期人工智能诞生反思期任务失败目标落空应用期专家系统发展低迷期专家系统发展乏力神经网络发展受阻稳步期互联网发展深蓝获得象棋冠军典型事件1997年IBM的“深蓝”（DeepBlue）超级计算机击败了当时的世界象棋冠军加里·卡斯帕罗夫人工智能的发展历史三起两落195019601970198019902000201020202030热度时间起步期人工智能诞生反思期任务失败目标落空应用期专家系统发展低迷期专家系统发展乏力神经网络发展受阻稳步期互联网发展深蓝获得象棋冠军2014年左右，深度学习算法获得突破，再加上大数据技术支持，人工智能再次进入发展高潮蓬勃期深度学习算法突破阿尔法狗战胜李世石人工智能的发展历史三起两落195019601970198019902000201020202030热度时间起步期人工智能诞生反思期任务失败目标落空应用期专家系统发展低迷期专家系统发展乏力神经网络发展受阻稳步期互联网发展深蓝获得象棋冠军2016年著名围棋棋手与AlphaGo的人机大战。蓬勃期深度学习算法突破阿尔法狗战胜李世石人工智能的发展历史三起两落1950