人工基础及其应用 7

人工智能概述第1章授课人：目录CONTENTS人工智能的发展历程PART-02人工智能应用PART-03PART-01什么是人工智能本章实验PART-04PART01什么是人工智能PART01什么是人工智能

我国《人工智能标准化白皮书（2018年）》明确：人工智能是利用数字计算机或由其控制的机器，模拟、延伸和扩展人类智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术和应用系统。

当前主流观点认为，人工智能不仅限于复制人类思维过程，更在于构建能够自主完成复杂任务的系统。

作为人类各项能力的模拟和扩展，人工智能在“体力”、“感知能力”和“智力”三个领域发展迅速，在部分领域甚至已经远超人类，这种趋势在将来将会愈演愈烈。PART01人工智能分类人工智能的三种形态

根据智能水平的高低，产业界将人工智能分为三种形态：弱人工智能、强人工智能和超人工智能。弱AI的优势在于高效率、低错误率和可控性强，广泛应用于图像识别、自然语言处理、推荐系统等领域。具备与人类相当的通用认知能力，能在多个领域自主学习、推理和决策的系统。在所有认知领域全面超越人类的系统，目前仍处于理论探讨阶段。PART01人工智能基本原理AI技术三要素，一个都不能少PART02人工智能发展历程PART02人工智能发展历程思想萌芽和早期发展人工智能起源达特茅斯会议1956年人工智能元年华为、大疆等中国人工智能的发展发展历程、大事记人工智能的迭代兴衰人工智能发展的理论、技术和哲学背景010203040506公元前384-公元前322年，亚里士多德在他的名著《工具论》中提出了演绎推理的基本依据：三段论西周《周易》中的阴阳智慧，已经孕育二进制思想德国数学家和哲学家莱布尼茨(G.W.Leibniz)提出了二进制系统，提出万能符号和推理计算的思想英国数学家艾伦·麦席恩·图灵(A.M.Turing)在1936年提出了一种理想计算机数学模型，即图灵机英国数学家查尔斯·巴贝奇设计了差分机与分析机，被认为是现代计算机的雏形；阿达·洛芙莱斯为其编写了世界上第一个算法程序，被誉为“第一位程序员”1943年，沃伦·麦卡洛克与沃尔特·皮茨提出了第一个数学化的人工神经元模型（McCulloch-PittsNeuron,MCP神经元），成为后来人工神经网络与深度学习发展的起点PART02人工智能发展历程--（一）思想萌芽和早期发展启蒙与发展---图灵机与图灵测试图灵机的基本构造

人工智能历史上的第一座里程碑，便是图灵机。在1936年，被称为计算机科学之父、人工智能之父的英国数学家艾伦·麦席恩·图灵提出了一个抽象的计算模型的构想-图灵机。

左图便是图灵机的基本构造，我们可以简单地将其理解为三部分：纸带、程序和处理盒。PART02人工智能发展历程--（一）思想萌芽和早期发展启蒙与发展---图灵机与图灵测试

1950年，艾伦·麦席恩·图灵发表了一篇划时代的论文，这也为他正式获得了“人工智能之父”这一桂冠。

图灵提出了一个测试方法，这个方法就是通常说的“图灵测试”。测试的具体形式采取问与答的模式，观察者通过打字机与两个被测试对象（一人类一机器）通话，观察者不断提出问题，通过被测试对象的回答来辨别其是人还是机器，如果机器使30%以上的观察者对其身份产生了误判，那么这个机器就可以被认定为具备智能。

图灵测试为人工智能的概念与方向做出了进一步的解释与分析，也为人工智能做出了基本的标准。为纪念图灵对计算机科学和人工智能领域的贡献，美国计算机协会（ACM）于1966年设立了计算机奖项“A.M.图灵奖（ACM

A.MTuringAward）”，简称“图灵奖（TuringAward）”。PART02人工智能发展历程--（一）思想萌芽和早期发展在人工智能发展历史上称得上里程碑式的会议就是1956年8月在在美国的达特茅斯学院召开的达特茅斯会议，又称为达特茅斯夏季人工智能研究计划（DartmouthSummerResearchProjectonArtificialIntelligence）。在这个会议上人工智能（ArtificialIntelligence）这个词被正式使用和广泛接受，因此1956年被普遍称为人工智能元年。PART02人工智能发展历程--（二）人工智能元年（1956年）

达特茅斯会议的主题是“用机器来模仿人类学习以及其他方面的智能”，包括七个相关的基础议题：自动计算机AutomaticComputer如何通过编程使计算机使用自然语言HowCanaComputerbeProgrammedtoUseaLanguage神经元网络NeuronNets计算规模理论TheoryoftheSizeofaCalculation自我提升Self-Improvement抽象概念Abstraction随机性和创造力RandomnessandCreativityPART02人工智能发展历程--（二）人工智能元年（1956年）人工智能历史上的第一座里程碑是图灵机与图灵测试；从时间轴看，从人工智能元年（1956年）至今，人工智能经历了PART02人工智能发展历程--（三）人工智能的迭起兴衰第一次繁荣期（1956-1974）Unimate机器人1959年世界上第一台工业机器人

机器人WABOT-1世界上第一台人形机器人1973年日本早稻田大学全球最早聊天机器人ELIZA1966年在麻省理工韦森鲍姆教授PART02人工智能发展历程--（三）人工智能的迭起兴衰-大事记第一次寒冬（1974-1980）硬件限制凸显当时计算机性能不足，神经网络训练耗时过长，制约研究进展。例如训练稍复杂的神经网络可能需数月甚至数年，难以满足实际需求。理论瓶颈出现感知机无法解决异或问题，显示其局限性；自然语言处理方法过于简单。这些问题让研究者对神经网络和早期语言处理技术的前景感到失望。资金削减与研究停滞1973年《莱特希尔报告》否定AI价值，政府资金断供，研究项目中断。资金的减少使许多科研团队无法继续研究，人工智能进入低谷。PART02人工智能发展历程--（三）人工智能的迭起兴衰-大事记重振旗鼓期（1980-1987）专家系统广泛应用20世纪80年代，专家系统如MYCIN在医疗等领域崭露头角，模拟专家决策。MYCIN系统能根据患者症状等信息提供诊断建议，展现巨大应用潜力。知识工程成为热点知识工程技术推动专家系统发展，政府和企业大量投资。专家系统的成功应用使人们对人工智能在专业领域的应用充满期待。神经网络研究复苏1986年辛顿提出误差反向传播算法，使神经网络重获关注。这一算法解决了神经网络训练中的关键问题，推动了相关研究的复苏。PART02人工智能发展历程--（三）人工智能的迭起兴衰-大事记重振旗鼓期（1980-1987）专家系统卡耐基梅隆大学（CMU）1978年研发的XCON，在1980年正式投入工厂使用，XCON是一款能够帮助顾客自动选配计算机配件的软件程序，这是个完善的专家系统，包含了设定好的超过2500条规则，在后续几年处理了超过80000条订单，准确度超过95%，每年节省超过2500万美元。这成为一个新时期的里程碑。日本的第五代计算机系统日本研发的第五代计算机

日本尝试使用大规模多CUP并行计算来解决人工智能计算力问题，并希望打造面向更大的人类知识库的专家系统来实现更强的人工智能。PART02人工智能发展历程--（三）人工智能的迭起兴衰-大事记第二次寒冬（1987-1993）专家系统依赖人工知识输入，难以适应动态环境，维护成本高。例如XCON系统维护成本超过收益，导致其在实际应用中难以持续。专家系统局限性暴露011993年DARPA终止战略计算计划，AI研究经费削减90%。资金的大幅减少使许多研究项目无法继续，人工智能再次陷入低谷。资金投入减少02市场对专家系统的过度炒作未能实现，导致人们对人工智能的期望落空。这种落差使投资者和研究者对人工智能的信心受到打击。市场期望落空03PART02人工智能发展历程--（三）人工智能的迭起兴衰-大事记稳健时代（1993-2011）算法突破与数据驱动：深度学习的兴起2006年辛顿（Hinton）提出深度信念网络，2012年AlexNet夺冠，推动深度学习发展。深度学习通过多层神经网络和反向传播算法，实现了对复杂数据的有效处理。PART02人工智能发展历程--（三）人工智能的迭起兴衰-大事记稳健时代（1993-2011）1997年5月，“深蓝”以3.5-2.5正式击败国际象棋世界冠军卡斯巴罗夫，成为了首个在标准比赛时间内击败国际象棋世界冠军的计算机系统。人工智能在某个领域正式超越人类的消息广为传播，引起了世界的轰动。

超级计算机“深蓝”的其中一个机组PART02人工智能发展历程--（三）人工智能的迭起兴衰-大事记走向新的繁荣（2012-今）阿尔法狗（AlphaGo）

同样是下棋，对于计算机来说，围棋的难度要远高于国际象棋，因为围棋的落子点太多，分支因子也远多于其他游戏。AlphaGo通过数万盘的自我对弈进行练习强化，于2016年3月以4：1击败了韩国最强的职业棋手李世石。PART02人工智能发展历程--（三）人工智能的迭起兴衰-大事记走向新的繁荣（2012-今）

波士顿动力学公司机器狗和机器人的演进大狗机器人（Bigdog）

大狗机器人（Bigdog）因形似机械狗被命名为“大狗”。大狗机器人由波士顿动力学工程公司研制，1992年MarcRaibert与他人一起创办了波士顿动力学公司。

他首先开发了全球第一个能自我平衡的跳跃机器人。左图所示是波士顿动力学公司机器狗和机器人的演进。PART02人工智能发展历程--（三）人工智能的迭起兴衰-大事记走向新的繁荣（2012-今）全球科技巨头的投入科技巨头竞相投入资源，形成“算力竞赛”格局，推动技术发展。例如谷歌、百度等在人工智能领域的持续投入，促进了技术的快速进步。开源模型的崛起2025年中国DeepSeek等开源模型崛起，以低成本实现高性能突破。开源模型降低了应用门槛，使更多企业和开发者能够利用人工智能技术。跨领域应用拓展人工智能在医疗、自动驾驶、智能客服等领域实现规模化落地。例如医疗影像分析辅助医生诊断，自动驾驶提升出行安全性。PART02人工智能发展历程--（三）人工智能的迭起兴衰-大事记0102030420世纪70年代末-2000年萌芽起步期2012-2015年快速成长期2000-2012年起步发展期2015年至今战略推进期PART02人工智能发展历程--（四）中国人工智能的发展萌芽起步期（20世纪70年代末—2000年）--研究探索与基础奠定0102031978年，“智能模拟”被纳入国家研究计划，表明中国开始重视人工智能的基础研究。1986年起，智能计算机系统、智能机器人等项目列入国家高技术研究发展计划（863计划），为人工智能发展提供资金支持。国家计划推动研究1981年，中国人工智能学会（CAAI）成立，成为推动人工智能学术交流的重要平台。20世纪80年代中期，少数高校开始开设人工智能类课程，培养了一批早期的专业人才。学术组织与人才培养1986年，华中理工大学研制了链传动设计专家系统软件，推动了专家系统在工业领域的应用。1987年，《人工智能及其应用》出版，成为国内首部具有自主知识产权的人工智能专著。早期成果与应用探索PART02人工智能发展历程--（四）中国人工智能的发展起步发展期（2000-2012年）--互联网浪潮下的机遇搜索引擎与机器学习百度、搜狗等搜索引擎的出现，推动了机器学习技术在信息检索和个性化推荐中的应用。机器学习算法在搜索引擎优化中发挥了关键作用，提升了搜索结果的准确性和用户体验。01智能机器人与手写体识别2001年，中科院沈阳自动化研究所研制的自动导引运输装配系统应用于汽车产业，提升了生产效率。2010年，我国自主研发出能够识别中文地址的新一代信函分拣机，其识别技术基于机器学习算法。02企业布局与市场探索百度、腾讯、阿里巴巴等互联网巨头开始关注人工智能，探索其在各自业务中的应用潜力。2012年，百度上线基于深度神经网络技术的语音搜索系统，开启了语音识别技术的商业化应用。03PART02人工智能发展历程--（四）中国人工智能的发展快速成长期期（2012-2015年）--深度学习技术PART03PART02PART01硬件与计算能力提升图像与语音识别技术进步企业加大研发投入GPU、FPGA及TPU等芯片的快速发展，为深度学习提供了强大的计算支持。“CPU+GPU”模式成为主流，大幅提高了图像识别和语音识别的效率。2012年底，百度将深度学习技术应用于自然图像OCR识别和人脸识别，错误率降低30%，人脸验证准确率超过98%。深度学习在语音识别中的应用，使语音识别准确率大幅提升，推动了智能语音助手的发展。百度在硅谷成立人工智能研究中心，发布智慧商业平台，与宝马合作研发自动驾驶技术。腾讯成立智能计算与搜索研究室，推出撰稿机器人Dreamwriter，拓展人工智能在内容创作领域的应用。PART02人工智能发展历程--（四）中国人工智能的发展战略推进期（2015年至今）--政策支持与产业布局国家政策密集出台2015年，国务院印发《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》，将“互联网+人工智能”列为11项重点行动之一。2017年，国务院发布《新一代人工智能发展规划》，将人工智能上升为国家战略，明确了发展目标和重点任务。产业链逐步完善在基础层，龙芯系列和类脑芯片等取得突破，为人工智能发展提供了硬件支持。在技术层，百度牵头成立“中国深度学习技术及应用国家工程实验室”，推动深度学习技术的广泛应用。应用领域不断拓展人工智能在医疗、交通、教育、金融等领域的应用不断深化，推动了传统行业的智能化升级。智能客服、智能安防、智能驾驶等应用逐渐普及，提升了社会运行效率和生活质量。PART02人工智能发展历程--（四）中国人工智能的发展战略推进期（2015年至今）--技术创新与国际合作2022年，ChatGPT发布，引发了全球对人工智能大模型的关注，中国也积极跟进相关研究。2024年，多模态大模型（如GPT-4o、Claude3.5）成熟，支持文本、图像、音频跨模态交互。大模型与多模态技术发展中国积极参与国际人工智能合作，推动开源模型的发展，促进了技术的交流与共享。2025年，中国DeepSeekR1发布，训练成本降至OpenAI模型的1/70，推动了全球算力效率的提升。开源与国际合作加强随着人工智能技术的快速发展，中国加快构建人工智能伦理框架，参与国际治理规则的制定。伦理与治理体系建设成为人工智能发展的重要保障，确保技术的健康发展。伦理与治理体系建设PART02人工智能发展历程--（四）中国人工智能的发展

人工智能等新技术的进步极大地推动了中国制造向高端制造领域发展，近些年来，我国也诞生许多与人工智能相关的世界级品牌产品。以华为，小米，OPPO，VIVO为代表的智能手机，已形成中国智能手机集群优势，在全球占有极大的市场份额。MavicAir2型号大疆无人机PART02人工智能发展历程-（四）中国人工智能的发展研发大疆无人机的深圳市大疆创新科技有限公司，创立于2006年，短短的十五年时间，大疆创新的业务从无人机系统拓展至多元化产品体系，在无人机、手持影像系统、机器人教育等多个领域成为全球领先的品牌，以一流的技术产品重新定义了“中国制造”的内涵。PART03人工智能应用典型应用从信息社会