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人工智能的六个发展阶段,一起来看看吧 人工智能系统的典型应用包括哪些内容

人工智能的六个发展阶段,一起来看看吧

人工智能是研究、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新的技术科学。人工智能从诞生以来,理论和技术日益成熟,应用领域不断扩大,可以设想,未来人工智能带来的科技产品,将会是人类智慧的“容器”。

人工智能充满未知的探索道路曲折起伏,人工智能的发展历程基本划分为以下6个阶段:

1、起步发展期:1956年—20世纪60年代初

人工智能概念提出后,相继取得了一批令人瞩目的研究成果,如机器定理证明、跳棋程序等,掀起人工智能发展的第一个高潮。

2、反思发展期:20世纪60年代—70年代初

人工智能发展初期的突破性进展大大提升了人们对人工智能期望,人们开始尝试更具挑战性的任务,并提出了一些不切实际的研发目标。然而,接二连三的失败和预期目标落空使人工智能发展走入低谷。

3、应用发展期:20世纪70年代初—80年代中

20世纪70年代出现的专家系统模拟人类专家的知识和经验解决特定领域的问题,实现了人工智能从理论研究走向实际应用、从一般推理策略探讨转向运用专门知识的重大突破。专家系统在医疗、化学、地质等领域取得成功,推动人工智能走入应用发展的新高潮。

4、低迷发展期:20世纪80年代中—90年代中

随着人工智能的应用规模不断扩大,专家系统存在的应用领域狭窄、缺乏常识性知识、知识获取困难、推理方法单一、缺乏分布式功能、难以与现有数据库兼容等问题逐渐暴露出来。

5、稳步发展期:20世纪90年代中—2010年

由于网络技术特别是互联网技术的发展,加速了人工智能的创新研究,促使人工智能技术进一步走向实用化。

6、蓬勃发展期:2011年至今

随着大数据、云计算、互联网、物联网等信息技术的发展,泛在感知数据和图形处理器等计算平台推动以深度神经网络为代表的人工智能技术飞速发展,大幅跨越了科学与应用之间的“技术鸿沟”,诸如图像分类、语音识别、知识问答、人机对弈、无人驾驶等人工智能技术实现了从“不能用、不好用”到“可以用”的技术突破,迎来爆发式增长新高潮。

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人工智能导论——人工智能学科研究的基本内容及主要研究领域

一、人工智能研究的基本内容

(1)知识表示

人工智能研究的目的是要建立一个能模拟人类智能行为的系统,但知识是一切智能行为的基础,因此首先要研究知识表示方法。只有这样才能把只是存储到计算机中去,供求解现实问题使用。知识表示方法可分为两类:符号表示法(用各种包含具体含义的符号以各种不同的方式和顺序组合起来表示知识的方法)和连接机制表示法(用神经网络表示知识)。

(2)机器感知

所谓机器感知就是使机器(计算机)具有类似于人的感知能力,其中以机器视觉和机器听觉为主。机器感知是机器获取外部信息的基本途径。

(3)机器思维

所谓机器思维是指通过感知得来的外部信息及机器内部的各种工作信息进行有目的的处理。

(4)机器学习

机器学习就是研究如何使计算机具有类似于人的学习能力,使它能通过学习自动的获取知识。

(5)机器行为

机器行为主要是指计算机的表达能力,即“说”、“写”、“画”等能力。对于智能机器人,它还应具有人的四肢功能,即能走路、能取物、能操作等。

二、人工智能的主要研究领域

目前,随着智能科学和技术的发展和计算机网络技术的广泛应用,人工智能技术应用到越来越多的领域。下面简要介绍几个主要领域:

(1)自动定理证明

自动定理证明是人工智能中最先进行研究并得到成功应用的一个研究领域,同时它也为人工智能的发展起到了重要的推动作用。实际上,除了数学定理证明以外,医疗诊断、信息检索、问题求解等许多非数学领域问题,都可以转化为定理证明问题。

(2)博弈

诸如下棋、打牌、战争等一类竞争性的智能活动称为博弈(gameplaying)。人工智能研究博弈的目的并不是为了让计算机与人进行下棋、打牌之类的游戏,而是通过对博弈的研究来检验某些人工智能技术是否能实现对人类智慧的模拟,促进人工智能技术的深入研究。

(3)模式识别

模式识别(patternrecognition)是一门研究对象描述和分类方法的学科。分析和识别的模式可以是信号、图象或者普通数据。模式是对一个物体或者某些其他感兴趣实体定量的或者结构的描述,而模式类是指具有某些共同属性的模式集合。

模式识别方法有统计模式识别、结构模式识别、模糊模式识别、神经网络模式识别等。

(4)机器视觉

机器视觉(machinevision)或者计算机视觉(computervision)是用机器代替人眼进行测量和判断,是模式识别研究的一个重要方面。计算机视觉通常分为低层视觉和高层视觉两类。

(5)自然语言理解

自然语言理解(naturallanguageunderstanding)就是研究如何让计算机理解人类自然语言,是人工智能中十分重要的一个研究领域。它是研究能够实现人与计算机之间用自然语言进行通讯的理论与方法。

(6)智能信息检索

数据库系统是存储大量信息的计算机系统。随着计算机应用的发展,存储的信息量越来越大,研究智能信息检索系统具有重要的理论意义和实际应用价值。智能信息检索系统应具有下述功能:能理解自然语言、具有推理能力、系统拥有一定的常识性知识。

(7)数据挖掘与知识发现

知识发现系统通过各种学习方法,自动处理数据库中大量的原始数据,提炼出具有必然性的、有有意义的知识,从而揭示出蕴涵在这些数据背后的内在联系和本质规律,实现知识的自动获取。知识发现是从数据库中发现知识的全过程,而数据挖掘则是这个全过程的一个特定的、关键的步骤,数据挖掘的目的是从数据库中找出有意义的模式。

(8)专家系统

专家系统是一个智能的计算机程序,运用知识和推理步骤来解决只有专家才能解决的疑难问题,是目前人工智能最活跃、最有成效的一个研究领域。可以这样定义,专家系统是一种具有特定领域内大量知识和经验的程序系统,它应用人工智能技术模拟人类专家求解问题的思维过程求解领域内的各种问题,其水平可以达到甚至超过人类专家的水平。

(9)自动程序设计

自动程序设计是将自然语言描述的程序自动转换可执行程序的技术,包括程序综合和程序正确性验证两个方面的内容。

(10)机器人

机器人是指可模拟人类行为的机器。它可分为三代:程序控制机器人(第一代)、自适应机器人(第二代)、智能机器人(第三代)。

(11)组合优化问题

组合优化问题一般是NP完全问题。NP完全问题是指:用目前知道的最好的方法求解,问题求解需要花费的时间(称为问题求解的复杂性)是随问题规模增大以指数关系增长。组合优化问题的求解方法已经应用于生产计划与调度、通信路由调度、交通运输调度等。

(12)人工神经网络

人工神经网络是一个用大量简单处理但愿经广泛连接而组成的人工网络,用来模拟大脑神经系统的结构与功能。

(13)分布式人工智能与多智能体

分布式人工智能(DAI)是分布式计算与人工智能结合的结果。分布式人工智能的研究目标是要建立一种描述自然系统和社会系统的模型。

(14)智能控制

智能控制就是把人工智能技术引入控制领域,建立智能控制系统。

(15)智能仿真

智能仿真就是将人工智能技术引入仿真领域,建立智能仿真系统。

(16)智能CAD

智能CAD就是将人工智能技术引入计算机辅助设计领域,建立智能CAD系统。

(17)智能CAI

智能CAI就是将人工智能技术引入计算机辅助教学领域,简历智能CAI系统即ICAI。

(18)智能管理与智能决策

智能管理就是将人工智能技术引入管理领域,建立智能管理系统,研究如何提高计算机管理系统的智能水平,以及智能管理系统的设计理论、方法和实现方法。智能决策就是将人工智能技术引入决策过程,建立智能决策支持系统。

(19)智能多媒体系统

智能多媒体实际上是人工智能与多媒体技术的有机结合。

(20)智能操作系统

智能操作系统就是将人工智能技术引入计算机的操作系统之中,从质上提高操作系统的性能和效率。

(21)智能计算机系统

智能计算机系统就是人们正在研制的新一代计算机系统,它将全面支持智能应用开发,且自身就具有智能。

(22)智能通信

智能通信就是将人工智能技术引入通信领域,建立智能通信系统,在通信系统的各个层次和环节上实现智能化。

(23)智能网络系统

智能网络系统就是将人工智能技术引入计算机网络系统。

(24)人工生命

人工生命是以计算机为研究工具,模拟自然界的生命现象,生成表现自然生命系统行为特点的仿真系统。

 

 

----内容来自于《人工智能导论(第四版)》

人工智能的12个典型案例

虽然人工智能在各个行业的应用有很多的例子,但仍然被认为是一个仍在崛起的新生力量。事实上,人工智能对于许多企业的技术平台至关重要,其中包括金融、零售、医疗和媒体。则人工智能和深度学习的例子也数不胜数。

如今的人工智能例子如此之多,以至于在选择一些具有代表性的人工智能案例时成为一个困难的选择。

虽然人工智能在各个行业的应用有很多的例子,但仍然被认为是一个仍在崛起的新生力量。事实上,人工智能对于许多企业的技术平台至关重要,其中包括金融、零售、医疗和媒体。则人工智能和深度学习的例子也数不胜数。

虽然选择的一些人工智能例子彼此有很大不同,但它们都有一个共同的特点:输入的数据越多,学到的东西就越多。这就是人工智能的本质:基于输入学习的软件系统。这是大数据分析和人工智能的关键区别:大数据可以扫描数据并揭示趋势,但人工智能可以做到这一点,也可以根据输入进行调整。

人工智能的例子:跨部门的人工智能

以下人工智能的例子正在引领市场——未来几年采用人工智能的企业可以参考以下示例。

1.Siri和Alexa

语音助理在商业运营中扮演着越来越重要的角色,它们面临的挑战是需要真正理解人类的语言,然而更难的是需要真正了解人类。

这就是人工智能的用武之地。虽然人工智能系统工程师可以构建这些语音助理,但他们无法在发布时将大量的人类特质嵌入其中。因此,人工智能系统需要大量使用机器学习技术,使它们能够更好地完成人机界面这一异常复杂的任务。有了人工智能,语音助理将越来越有能力搜索网络,帮助人们购物,提供导航。人们期待这项语音技术在家庭助理中发挥重要作用,帮助照顾老人。这是人工智能语音识别的无数其他例子之一。

2.亚马逊和在线商务

响应客户输入的系统概念本身并不是人工智能的一个例子。例如,那些检测到用户了解衬衫产品之后然后在网上推荐衬衫广告的应用程序不一定是高级的人工智能应用程序。

但以亚马逊的推荐系统为例,它是一个交易性人工智能平台的强大引擎。人们可能已经观察到它的能力,这个系统可以不断学习。本质上,大批购物者正在“教导”亚马逊人工智能系统,以便更好地展示可能出售的商品。也就是说,将一件商品与过去展示的另一件商品相匹配将促进销售,可以将半关联的概念联系起来(例如灯架与摄影设备)。

另一方面,这种高端的人工智能系统需要庞大的计算平台来处理所有这些数据。对于使用小型服务器的用户来说很难为此类系统提供支持。显然,亚马逊网络服务公司拥有世界领先的计算平台。

3.Pandora

对于那些认为人工智能将会取代人类工作的人们来说,Pandora人工智能系统就是一个与人类合作的例子。首先,Pandora通过音乐专业人员的帮助来分析和分类歌曲。Pandora着眼于歌曲的450种属性进行分类,从声乐风格到节奏感。

当其人工智能算法工作时,根据大量用户对其歌曲库的响应,结合了来自用户的大量推荐。然后,人工智能系统可以批量分组和呈现对于用户具有意义的歌曲。

4.Cogito

这无疑是人工智能最活跃的领域之一:在销售和客服电话中使用人工智能,可以增强与客户的情感联系。具体地说,使用人工智能互动比人类更具移情能力。当然,这是人工智能使用的一个前沿。

Cogito(拉丁语的意思是“自我意识”)使用了人类互动的关键真理:它不仅仅是词语的表达意义,而且是词语的表达方式、情绪、节奏和感觉。

Cogito软件可以实时分析对话,提供有关正确和错误的线索和提示。也许对话者可能切入太多主题,或者反应不够快。应用程序提供基于颜色的警告和更新。该软件可以分析数百条线索,以确定对话的情感质量。

5.Nest

推动人工智能增长的关键因素之一是资金雄厚的厂商之间的竞争,希望在早期获得市场份额。以谷歌公司旗下的家用恒温器Nest为例,其部分目标是将谷歌公司的人工智能构建到设备中,用来应对苹果Siri和亚马逊Alexa的不断增长。

Nest使用人工智能来适应人类的行为模式,获得恒定的输入线索,并在家中工作时做出更准确的反应。在业主设置系统一段时间之后,Nest可以自己整合输入。

无论如何,智能家庭设备(物联网设备)无疑是争夺人工智能市场支配地位的关键战场。让一整组智能家庭设备协同行动,它们可以响应家庭成员的指令,并根据其行为学习,这显然是人工智能在家庭应用中的未来。

6.Boxever

总部位于爱尔兰的Boxever公司推出其Boxever“个性化平台”,其主要目标是旅游业。其基于云计算的平台允许旅游公司创建一个单一的客户视图,从而为客户提供更有效的营销。它的目标是通过单独针对客户来改进销售过程。如果人工智能可以在一对一的基础上定制交互过程,理论上它可以更有效地服务(并销售给)客户。

Boxever公司的方法承认竞争的关键部门是客户体验。如果零售商更加谨慎地满足客户的需求,将会在电子商务竞争中获胜。而使用智能软件比人工销售代表的成本要低得多。

7.AIRobotics、Humanoid和其他

人工智能为机器人的应用提供动力,其中包括加州大学伯克利分校的BRETT和麻省理工学院的MITdog。Sophia就是一个受到媒体热捧的人工智能机器人的例子,它和NBC电视台主持人JimmyFallon在“今夜秀”上聊天和唱歌。

除了流行文化的喧嚣之外,还有各种规格和大小的人工智能机器人。例如iRobot公司的RoomBA980吸尘器采用了人工智能技术,可以在家中完成各种清扫工作。该公司声称,Roombas公司已售出1000多万台RoomBA980吸尘器。

8.垃圾邮件过滤器

人工智能的核心就是学习。而使用机器学习和其他人工智能技术,软件系统将变得更智能,无需人工协助。

当然,采用人工智能防止垃圾邮件是一个迫切需要机器学习的领域。工作人员(甚至是团队)难以跟上垃圾邮件的增长。例如,Gmail会部署机器学习算法来过滤(大部分)垃圾邮件。

为此,垃圾邮件过滤器试图更快地跟上垃圾邮件发送者的工作,他们不断采用创造性的方法来欺骗收件人。垃圾邮件过滤器中的人工智能会持续扫描元数据,例如发件人的位置或主题行中的关键字。如果无法学习,垃圾邮件过滤器将在几天之后无法运行。

人工智能技术是使用来自人类的输入:因为对于一个用户具有价值的优惠券对于另一个用户来说则是垃圾邮件。特定用户如何对邮件流进行分类必须是垃圾邮件过滤器学习的一部分。

9.网上银行业务

银行为用户提供方便的优惠:扫描其支票并将其金额存入移动设备中,无需去实际的分支机构存款。其问题是:这样做需要机器来阅读用户的签名,这是一项既混乱又令人困惑的工作——甚至对工作人员来说也是如此。

在其他供应商中,MitekSystems公司采用专门从事基于软件的身份验证。其人工智能技术利用计算机视觉和机器学习使移动到银行的交易安全。

例如,Mitek公司采用视觉算法对银行交易中的无数ID格式进行分类。其核心是光学字符识别(OCR)软件,它扫描文档并将数据转换为可编辑的格式。可以使用人工智能调整OCR软件以准确提取个人签名或指纹。

10.贷款和信用卡处理

当消费者申请信用卡或贷款时,消费者信用评分(FICO)(通常在300到850分之间)将起到至关重要的作用。在过去,贷款工作人员审查了这些贷款和信用卡申请。虽然仍有很多工作人员,但许多关于信用卡的决定或者是否接受消费者的申请,都是由机器学习系统做出的。

同样,学习是这个过程的核心部分。银行管理人员可以设置他们希望当前信贷标准是宽松还是紧缩的参数。但他们希望银行的机器学习系统能够随着时间的推移而学习,以便更密切地确定哪些申请人是安全的借贷者。

11.Lyft和Uber

没有人工智能和机器学习技术,共享单车是不可能存在的。具体来说,票价、预计到达时间以及它将要走的路线:这些都是人工智能计算出来的。

人工智能即时进行大量计算。如果没有一个分析情况的机器学习系统,然后将结果数据路由到用户和驱动程序的应用程序,这些计算的数量和复杂性将是不可能的。当然,Lyft和Uber公司将其记录在自己的系统上,这两家公司拥有关于用户模式的大量数据。

在未来,这些服务预计将出现无人驾驶汽车的时代(尽管这种情况发生时最多仍然模糊不清)。如果没有人类驱动程序的元素,运行系统的过程将成为更纯粹的逻辑机器学习计算。从理论上说,这将导致共享乘车服务的成本下降,甚至可以节省雇佣驾驶员的成本。

12.社交网络

主要的社交媒体网络是人工智能发展的核心驱动力。特别是Facebook公司似乎采用了人工智能的各方面功能。例如,其算法定义了用户的时间轴,决定是否在其时间轴上显示或不显示其朋友的某些帖子。Facebook公司知道,如果某个用户的每位朋友都被展示出来,那么时间表就将变得很混乱,以至于它会让人感到厌烦。因此,时间轴算法可以了解用户与谁进行交互以及其通常忽略的对象。

对于Facebook而言,最重要的是,社交网络使用人工智能来帮助个性化为用户提供广告的方式,因此它具有一定程度的广告显示相关性。需要注意,Facebook允许用户评论广告与时间线的相关性;每个用户评论都有助于系统学习并变得更精细。由于他们使用人工智能微调显示系统的方式,Facebook和谷歌在整个网络广告市场的比例非常高。

此外,Facebook使用图像识别人工智能技术来识别照片中的人脸,因此它可以邀请用户为其添加标签。毫不奇怪,考虑到照片对Facebook的重要性,Facebook在面部识别技术上投入了大量资金。采用机器“读取”照片是当今人工智能时代最为显著的进步之一。

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