《计算机应用基础》课件-人工智能技术

2019年，海底捞引进了“欢乐送”送餐机器人。与以往的送餐流程不同，服务员不再需要“扛”着大托盘来回于后厨与餐桌之间，而是由后厨在装盘完成后，直接将餐品放在机器人的托盘上，选择桌号后，机器人就将根据最优路线进行配送。这位基于人工智能技术的网红员工，不仅减少了人员间的接触，直接避免了交叉感染，并且大大提高了餐饮业的工作和服务效率。除机器人外，人工智能技术在制造、金融、交通、安防、医疗、物流等行业也有典型应用。人工智能（artificialintelligence，AI）是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门学科，其目标是生产出能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器。具体来说，人工智能就是让机器像人类一样具有感知能力、学习能力、思考能力、沟通能力、判断能力等，从而更好地为人类服务。一、人工智能是什么点击此处播放微课近几年，在移动互联网、大数据、云计算、物联网、脑科学等新理论、新技术，以及经济社会发展强烈需求的共同驱动下，人工智能的发展进入新阶段，深深地融入我们的生活。比如智能机器人（见左图）、自动驾驶汽车（见右图）等，都与人工智能密切相关。二、人工智能的关键技术机器学习是指使计算机能像人类一样学习，以获取新的知识或技能，重新组织已有的知识结构，从而不断改善自身性能，如图所示。机器学习是使计算机具有智能的根本途径。机器学习主要依赖大量数据训练和高效的算法模型，其背后需要具有高性能计算能力的软硬件和大量数据作为支撑。1.机器学习机器学习在人工智能的其他技术领域也扮演着重要角色，包括计算机视觉、生物特征识别、自然语言处理、语音识别等。例如，在计算机视觉领域，它能在海量图像中通过不断训练来改进视觉模型，从而不断提高识别图像的准确率。计算机视觉是指使计算机具备像人类那样通过视觉系统提取、观察、理解和识别图像和视频的能力，如图所示。计算机视觉相当于人工智能的大门，包括医疗成像分析、智能监控、自动驾驶、机器人、工业产品检测等，均需要利用计算机视觉系统提取并识别现场图像或视频信息。计算机视觉的识别准确率普遍可达90%以上，远远超过了人类。2.机器视觉生物特征识别是指根据人的生理或行为特征对人的身份进行识别、认证，如图所示。从应用流程看，生物特征识别通常分为注册和识别两个阶段。3.生物特征识别注册阶段是指通过传感器（如摄像头、麦克风等）对人体的生物特征信息（如人脸、指纹、声纹等）进行采集并存储；识别阶段采用与注册阶段一样的采集方式对待识别人进行信息采集和特征提取，然后将提取的特征与存储的特征进行对比、分析，完成识别。生物特征识别涉及的内容十分广泛，包括指纹、掌纹、人脸、虹膜、指静脉、声音、步态等。其识别过程涉及计算机视觉、语音识别、机器学习等多项技术。目前，生物特征识别作为重要的智能化身份认证技术，在金融、安防、交通等领域得到广泛的应用。自然语言处理是指使计算机拥有理解、处理人类语言的能力，包括机器翻译、语义理解、问答系统等。其中：利用语义理解可以自动识别文章的核心议题，自动将文章按内容进行分类，自动纠正文本错误，自动提取评论中表达的观点，自动检测文本中蕴含的情绪特征等；利用问答系统可以让计算机用自然语言（人类语言）与人交流。4.自然语言处理自然语言处理技术目前被广泛应用于自动翻译（如百度翻译）、聊天机器人（如图所示）、新闻推荐（如今日头条）、简历筛选、垃圾邮件屏蔽、舆情监控、消费者分析、竞争对手分析等。语音识别是指将人类语音中的词汇内容转换为计算机可以“读”的数据，即让机器能听懂“人话”。目前，语音识别的应用包括语音拨号、语音导航、室内设备语音控制、语音搜索、语音购物、语音聊天机器人等。5.语音识别利用机器人技术可以将计算机视觉、语音识别、自动规划等感知和认知技术整合至极小却高性能的传感器、致动器及其他设计巧妙的硬件中，制造出能在各种环境中灵活处理不同任务的机器人。6.机器人技术(1)工业机器人工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或其他形式的机器装置，如图所示。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序自动运行。工业机器人可以降低劳动力成本、提高生产效率，已在制造行业得到广泛应用。(2)服务机器人服务机器人的定位就是服务，如图所示。从服务机器人的功能特点上来看，它与工业机器人的一个本质区别在于，工业机器人的工作环境都是已知的，而服务机器人所面临的工作环境绝大多数都是未知的，因此制造难度更大。三、人工智能的应用场景人工智能在智能制造方面的应用主要表现在以下两个方面：智能装备，包括自动识别设备、人机交互系统、工业机器人及数控机床等具体设备；智能工厂，包括智能设计、智能生产、智能管理及集成优化等具体内容。1.智能制造人工智能在金融领域的应用主要包括以下几个方面：2.智能金融依托大数据和人工智能技术对金融用户进行画像，提升获客效率。（1）智能获取客户通过人脸识别、声纹识别等生物识别手段，对用户身份进行验证。（2）用户身份验证通过大数据、计算力、算法的结合，搭建反欺诈、信用风险等模型，多维度控制金融机构的信用风险和操作风险，避免资产损失。（3）金融风险控制基于自然语言处理能力和语音识别技术，建立聊天机器人客服和语音客服系统，降低服务成本，提升用户服务体验。（4）智能客服智能交通是指借助现代科技手段和设备，将各核心交通元素连通，实现信息互通与共享，以及各交通元素的彼此协调、优化配置和高效使用。此外，还可以通过不停车收费系统（ETC），实现对通过ETC入口的车辆进行身份及信息的自动采集、处理，并自动收费和放行，从而提高通行能力、简化收费管理。3.智能交通智能安防技术是一种利用人工智能对视频画面进行采集、存储和分析，从中识别安全隐患并对其进行处理的技术。智能安防与传统安防的最大区别在于，传统安防对人的依赖性比较强，非常耗费人力，而智能安防能够通过机器实现智能判断。4.智能安防国内智能安防分析技术主要有两类：一类是采用画面分割等方法对视频画面中的目标进行提取和检测，然后利用一定的规则来判断不同的事件并产生相应的报警联动，其应用包括区域入侵检测、打架检测、人员聚集检测、交通事件检测等；一类是利用计算机视觉识别技术，对特定的物体进行建模，并通过大量样本进行训练，从而达到对视频画面中的特定物体进行识别，如车辆识别、人脸识别等。人工智能在医疗方面的应用包括辅助诊疗、疾病预测、医疗影像分析和识别、药物开发、手术机器人等。其中，在疾病预测方面，人工智能借助大数据技术可以及时预测并预防疾病；在医疗影像方面，可以利用计算机视觉等技术对医疗影像进行分析和识别，为患者的诊断和治疗提供评估方法和精准诊疗决策。5.智能医疗(1)手术机器人应用案例世界上最具有代表性的手术机器人是达·芬奇手术系统，如图所示。分为手术台和远程监控终端两部分。其中，手术台是一个有三个机械手臂的机器人，它负责对病人进行手术。由于每个机械手臂的灵活性都远远超过人类，而且还带有可以进入人体内的摄像机，因此不仅手术的创口非常小，还能够实施一些人类很难完成的手术。(2)医疗影像识别案例以色列贝斯医学中心与哈佛医学院合作研发的人工智能系统，对乳腺癌病理图片中癌细胞的识别准确率达到92%；美国企业Enlitic开发的人工智能系统对癌症的检出率超越了4位顶级的放射科医生。物流企业除利用条形码、射频识别技术、传感器、全球定位系统等优化和改善运输、仓储、配送、装卸等物流业基本活动外，也在尝试使用计算机视觉及智能机器人等技术实现货物自动化搬运和拣选等复杂活动，使货物搬运速度、拣选精度得到大幅度提升。例如，京东商城构建的以无人仓、无人机和无人车为三大支柱的智慧物流体系。6.智能物流京东无人仓（如图所示）里主要用到了3种机器人——搬运机器人、小型穿梭车及分拣机器人。据了解，京东无人仓的存储效率是传统仓库存