人工智能综述(原创论文).wps

1、人工智能及其发展 人工智能及其发展*201000445 模式识别与智能系统（*科技大学 信息工程学院）摘要摘要：人工智能是 20 世纪计算机科学发展的重大成就，在许多领域有着广泛的应用。本文从人工智能的概念出发,首先介绍了人工智能研究的历史与现状,并分析了人工智能与具体领域相结合形成的不同学科领域,阐述了人工智能主要的应用领域,并从哲学的角度对人工智能能否超过人的智能这个问题进行了分析,最后介绍了人工智能未来的发展趋势及潜力。关键词：关键词：人工智能；机器人；专家系统；模式识别；计算机科学；发展方向 Artificial Intelligence and its development*,20

2、10000445,Pattern Recognition and Intelligent Systems(School of Information Engineering,Southwest University of Science)Abstract:AI is the major achievements in the development of computer of the 20th century,and it has been widely applied in many fields.In this paper,based on the concepts of artific

3、ial intelligence,we firstly introduce the history and current situation of artificial intelligence research and analyse artificial intelligence combined with specific areas in different disciplines,then,we describe the main application areas of artifical intelligence,and from the view of a philosoph

4、ical point,we analyse whether Artifical intelligence can exceed human intelligence.Finally,we introduce the trend of the future development of artificial intelligence and its potential.1 引言1 引言人工智能(Artificial Intelligence,AI)是 20 世纪 50 年代中期兴起的一门新兴边缘科学，它既是计算机科学的一个分支，又是计算机科学、控制论、信息论、语言学、神经生理学、心理学、数学、哲

5、学等多种学科相互渗透而发展起来的综合性学科。人工智能又称为智能模拟，是用计算机系统模仿人类的感知、思维、推理等思维活动。1.1 人工智能的定义 1.1 人工智能的定义 顾名思义,人工智能就是人造智能,其英文表示是“Artificial Intelligence”,简称 AI。“人工智能”一词目前是指用计算机模拟或实现的智能,因此人工智能又称机器智能。当然,这只是对人工智能的字面解释或一般解释。关于人工智能的科学定义,学术界目前还没有统一的认识。是一门综合了计算机科学、生理学、哲学的交叉学科。“人工智能”一词最初是在 1956 年美国计算机协会组织的达特莫斯(Dartmouth)学会上提出的。自

6、那以后，研究者们发展了众多理论和原理，人工智能的概念也随之扩展。由于智能概念的不确定，人工智能的概念一直没有一个统一的标准。著名的美国斯坦福大学人工智能研究中心尼尔逊教授对人工智能下了这样一个定义“人工智能是关于知识的学科怎样表示知识以及怎样获得知识并使用知识的科学。”而美国麻省理工学院的温斯顿教授认为“人工智能就是研究如何使计算机去做过去只有人才能做的智能工作。”童天湘在从“人机大战”到人机共生中这样定义人工智能：“虽然现在的机器不能思维也没有“直觉的方程式”，但可以把人处理问题的方式编入智能程序，是不能思维的机器也有智能，使机器能做那些需要人的智能才能做的事，也就是人工智能。”诸如此类的定

7、义基本都反映了人工智能学科的基本思想和基本内容。即人工智能是研究人类智能活动的规律，构造具有一定智能的人工系统，研究如何让计算机去完成以往需要人的智力才能胜任的工作，也就是研究如何应用计算机的软硬件来模拟人类某些智能行为的基本理论、方法和技术。1.2 研究人工智能的意义1.2 研究人工智能的意义我们知道,计算机是迄今为止最有效的信息处理工具,以至于人们称它为“电脑”。但现在的普通计算机系统的智能还相当低下,譬如缺乏自适应、自学习、自优化等能力,也缺乏社会常识或专业知识等,而只能是被动地按照人们为它事先安排好的工作步骤进行工作。因而它的功能和作用就受到很大的限制,难以满足越来越复杂和越来越广泛的

8、社会需求。既然计算机和人脑一样都可进行信息处理,那么是否能让计算机同人脑一样也具有智能呢？这正是人们研究人工智能的初衷。研究人工智能也是当前信息化社会的迫切要求。我们知道,人类社会现在已经进入了信息化时代。信息化的进一步发展,就必须有智能技术的支持。例如,当前迅速发展着的互联网(Internet)、万维网(WWW)和网格(Grid)就强烈地需要智能技术的支持。也就是说,人工智能技术在 Internet、WWW 和 Grid 上将发挥重要作用。智能化也是自动化发展的必然趋势。自动化发展到一定水平,再向前发展就必然是智能化。事实上,智能化将是继机械化、自动化之后,人类生产和生活中的又一个技术特征。

9、1.3 人工智能的研究目标和策略1.3 人工智能的研究目标和策略人工智能作为一门学科,其研究目标就是制造智能机器和智能系统,实现智能化社会。具体来讲,就是要使计算机不仅具有脑智能和群智能,还要具有看、听、说、写等感知和交流能力。简言之,就是要使计算机具有自主发现规律、解决问题和发明创造的能力,从而大大扩展和延伸人的智能,实现人类社会的全面智能化。人工智能学科的研究策略则是先部分地或某种程度地实现机器的智能,并运用智能技术解决各种实际问题特别是工程问题,从而使现有的计算机更灵活、更好用和更有用,成为人类的智能化信息处理工具,从而逐步扩展和不断延伸人的智能,逐步实现智能化。2 人工智能的应用领域

10、2 人工智能的应用领域 目前,人 工 智 能 是 与 具 体 领 域相 结 合 进 行 研 究 的,有 如 下领 域：（1）专家系统 专家系统是一种模拟人类专家解决某些领域问题的计算机程序系统。专家系统内部含有大量的某个领域 的专家水平的知识与经验，能够运用人类专家的知识和解决问题的方法进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，来解决该领域的复杂问题专家系统是人工智能应用研究最活跃和最广泛的应用领域之一,涉及到社会各个方面，各种专家系统已遍布各个专业领域，取得很大的成功。根据专家系统处理的问题的类型，把专家系统分为解释型、诊断型、调试型、维修型、教育型、预测型、规划型设计型和控制型等 10 种类

11、型。（2）机器学习主要在三个方面进行 首先是研究 人 类 学 习 的机 理、人脑 思 维 的过程。其次是机器学 习的方法。最后是建立针对具体任务的学习系统。（3）模式识别研究如何使机器具有感知能力,主要研究听觉模式和视觉模式的识别。理解 自然语言,计算机如能“听懂”人的语言,便可以直接用 口语操作计算机,这将给人们带来极大的便利。机器人学机器人是一种模 拟人的行为的机械,对它的研究历经三代发展过程 第一代机器人只能按程序完成工作。第二代机器人配备了像样的感觉传感器,能取得作业环境、操作对象等简单的信息,并由机器人体内的计算机进行分析处理,控制机器人的动作。第三代机器人具有类似人的智能,它装备了

12、高灵敏度传感器,因而具有超过人的视觉、听觉、嗅觉、触觉的能力,能对感知的信息进行分析,控制 自己的行为,处理环境发生的变化,完成各种复杂的任务。而且有 自我学习、归纳、总结、提高已掌握知识的能力。（4）数据挖掘与数据库中的知识发现数据挖掘(也称数据开采、数据采掘等)和数据库中的知识发现的本质含义是一样的,只是前者主要流行于统计、数据分析、数据库和信息系统等领域,后者则主要流行于人工智能和机器学习等领域,所以现在有关文献中一般都把二者同时列出。（5）人工神经网络在研 究人脑 的奥秘 中得 到启 发,试图用大量的处理单元模仿人脑系统工程结构和工作机理。(6)符号计算计算机最主要的用途之一就是科学计

13、算,科学计算可分为两类:一类是纯数值的计算,例如求函数的值,方程的数值解,比如天气预报、油藏模拟、航天等领域;另一类是符号计算,又称代数运算,这是一种智能化的计算,处理的是符号。符号可以代表整数、有理数、实数和复数,也可以代表多项式,函数,集合等。随着计算机的普及和人工智能的发展,相继出现了多种功能齐全的计算机代数系统软件,其中 Mathematica 和 Maple 是它们的代表，由于它们都是用 C 语言写成的,所以可以在绝大多数计算机上使用。(7)机器翻译 机器翻译是利用计算机把一种自然语言转变成另一种自然语言的过程，用以完成这一过程的软件系统叫做机器翻译系统。目前，国内的机器翻译软件不下

14、百种，根据这些软件的翻译特点，大致可以分为三大类：词典翻译类、汉化翻译类和专业翻译类。词典类翻译软件代表是“金山词霸”了，堪称是多快好省的电子词典，它可以迅速查询英文单词或词组的词义，并提供单词的发音，为用户了解单词或词组含义提供了极大的便利。汉化翻译软件的典型代表是“东方快车 2000”，它首先提出了“智能汉化”的概念，使翻译软件的辅助翻译作用更加明显。2.1 在管理系统中的应用 2.1 在管理系统中的应用 人工智能应用于企业管理的意义主要不在于提高效率，而是用计算机实现人们非常需要做，但工业工程信息技术是靠人工却做不了或是很难做到的事情。智能教学系统(ITS)是人工智能与教育结合的主要形式

15、，也是今后教学系统的发展方向。信息技术的飞速发展以及新的教学系统开发模式的提出和不断完善，推动人们综合运用超媒体技术、网络基础和人工智能技术区开发新的教学系统，计算机智能教学系统就是其中的典型代表。它包含学生模块、教师模块，体现了教学系统开发的全部内容，拥有着不可比拟的优势和极大的吸引力。2.2 人工智能专家系统在工程领域的应用2.2 人工智能专家系统在工程领域的应用 人工智能专家系统在医学中的应用。国外最早将人工智能应用于医疗诊断的是 MYCIN 专家系统。1982 年，美国 Pittsburgh 大学 Miller 发表了著名的作为内科医生咨询的Internist 2内科计算机辅助诊断系统

16、的研究成果，1977 年改进为 Internist 2，经过改进后成为现在的 CAU-CEUS，1991 年美国哈佛医学院 Barnett 等开发的 DEX-PLAIN，包含有2200 种疾病和 8000 种症状。我国研制基于人工智能的专家系统始于上世纪 70 年代末，但是发展很快。早期的有北京中医学院研制成“关幼波肝炎医疗专家系统”，它是模拟著名老中医关幼波大夫对肝病诊治的程序。上世纪 80 年代初，福建中医学院与福建计算机中心研制的林如高骨伤计算机诊疗系统。其他如厦门大学、重庆大学、河南医科大学、长春大学等高等院校和其他研究机构开发了基于人工智能的医学计算机专家系统，并成功应用于临床。人工智能在矿业中的应用。与矿业有关的第一个人工智能专家系统是 1978 年美国斯坦福国际研究所的矿藏勘探和评价专家系统 PROSPECTOR，用于勘探评价、区域资源估值和钻井井位选择等。20 世纪 80 年代以来，美国矿山局匹兹堡研究中心与其它单位合作开发了预防煤矿巷道底臌、瓦斯治理和煤尘控制的专家系统；弗尼吉亚理工学院及州立大学研制了模拟连续开采过程中开采、装载、运输、顶板锚固和设备检查专家系统 C