智能科学技术的发展前沿与机遇.ppt

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1、1智能科学技术导论 Introduction to Intelligence Science and TechnologyIntroduction to Intelligence Science and Technology 吴渝吴渝吴渝吴渝 教授教授教授教授计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院重重庆邮电大学大学第第9讲讲 智能科学技术的发展前沿智能科学技术的发展前沿与机遇与机遇3Outline自然智能的前沿探秘自然智能的前沿探秘人工智能的概念人工智能的概念人工智能的应用领域人工智能的应用领域中国学人的贡献中国学人的贡献展望未来展望未来4自然智能的前

2、沿探秘自然智能的前沿探秘智能科学技术关注的两个点是智能科学技术关注的两个点是自然智能和和人工智能，前者是基础，后者是手段，或者说，探索自然智能前者是基础，后者是手段，或者说，探索自然智能的奥秘，构建人工智能的图景。的奥秘，构建人工智能的图景。这里所讨论的自然智能主要是指人类的智能。这里所讨论的自然智能主要是指人类的智能。众所周知，人类智能主要是由大脑完成的，大脑是掌管人体感觉和运动的“司令部”，也是思想活动的“指挥中心”。研究人脑的两门重要科学研究人脑的两门重要科学脑科学认知科学 5自然智能的前沿探秘自然智能的前沿探秘脑科学脑科学脑科学，狭义的讲就是神经科学，是为了了解神经系统内分子水平、细胞

3、水平、细胞间的变化过程，以及这些过程在中枢功能控制系统内的整合作用而进行的研究。（美国神经科学学会）广义的定义是研究脑的结构和功能的科学，还包括认知神经科学等。关于大脑功能的研究，已经成为现代科学最深奥的课题，也是最难攻克的科学堡垒。现代科学对外部世界的认识已经相当辉煌。脑是人类生理与心理活动的司令部，但是人类对它的工作原理的认识恰恰最为肤浅。关键原因是，关于物质如何产生意识的问题没有突破。因此，脑科学成为当代科学研究的热点不是偶然的，是科学发展的必然结果。自然智能的前沿探秘自然智能的前沿探秘脑科学科学研究方向 基础神经科学：侧重基础理论临床神经科学：侧重医学临床应用当前研究开展情况 了解脑阐

4、明脑功能 保护脑征服脑疾患 创造脑开发脑型计算机主要研究进展分子和细胞水平的神经科学发展迅猛 视觉的脑机制重大突破 神经网络的研究进入新的高潮 发育生物学的崛起 神经和精神疾病的研究进展 脑的意识功能主要研究方法解剖学方法 生理学方法 分子生物学方法 系统生物学方法67自然智能的前沿探秘自然智能的前沿探秘认知科学认知科学是20世纪世界科学标志性的新兴研究门类，它作为探究人脑或心智工作机制的前沿性尖端学科，已经引起了全世界科学家们的广泛关注。一般认为认知科学的基本观点最初散见40年代到50年代中的一些各自分离的特殊学科之中，60年代以后得到了较大的发展。认知科学是一门相当年轻的学科，然而却为揭示

5、人脑的工作机制这一最大的宇宙之谜作出了不可磨灭的贡献。研究人脑的认知过程和机制，包括意识、感情、思维等高级神经活动。作为一门交叉科学，它是在哲学（认识论）、心理科学、计算机科学、神经科学、科学语言学、比较人类学、进化生物学、动物行为学以及其他基础科学交界面上涌现出来的高度跨学科的新兴科学。自然智能的前沿探秘自然智能的前沿探秘认知科学的研究知科学的研究 知觉信息的表达和处理 学习提升智能 语言开启智能之门 工作记忆蕴藏智能的玄机 注意是智能的开关 意识是智能的控制中枢认知科学的主要分支学科知科学的主要分支学科认知心理学 人工智能 认知神经科学 哲学 认知语言学 认知人类学 8自然智能的前沿探秘自

6、然智能的前沿探秘其他其他动物智能物智能蚂蚁智能 蜜蜂智能 鸽子智能 公鸡智能 猴子智能 9猴子救狗的真相10人工智能的概念人工智能的概念人工智能是一门正在发展中的综合性前沿学科。人工智能是一门正在发展中的综合性前沿学科。目前研究人工智能的主要物质手段以及能够实现人目前研究人工智能的主要物质手段以及能够实现人工智能技术的机器就是计算机。工智能技术的机器就是计算机。人工智能是十分广泛的科学，除了计算机科学以外人工智能是十分广泛的科学，除了计算机科学以外还涉及信息论、控制论、自动化、仿生学、生物学、还涉及信息论、控制论、自动化、仿生学、生物学、心理学、数理逻辑、语言学、医学和哲学等多门学心理学、数理

7、逻辑、语言学、医学和哲学等多门学科，可以说几乎是自然科学和社会科学的所有学科。科，可以说几乎是自然科学和社会科学的所有学科。11人工智能的应用领域人工智能的应用领域人工智能研究已经涉及很多领域，包括问题求解、人工智能研究已经涉及很多领域，包括问题求解、自然语言处理、口语识别、智能信息检索、专家系自然语言处理、口语识别、智能信息检索、专家系统、机器视觉、神经网络、智能统、机器视觉、神经网络、智能Agent技术和分布的技术和分布的协同工作、遗传与演化计算、人工生命、智能大厦、协同工作、遗传与演化计算、人工生命、智能大厦、智能机器人等等，其中一些已经成为新的研究热点。智能机器人等等，其中一些已经成为

8、新的研究热点。12人工智能的应用领域人工智能的应用领域问题求解问题求解从人工智能初期的智力难题、棋类游戏、简单数学定理证明等问题的研究中开始形成和发展起来的一大类解题技术，简称解题。机器定理证明（即自动演绎）已形成一门独立的分支学科。解题技术主要包括问题表示、搜索和行动计划等内容。也有人对问题求解作更广泛的理解，即指为了实现给定目标而展开的动作序列的执行过程。这样，一切人工智能系统便都可归结为问题求解系统。13人工智能的应用领域人工智能的应用领域自然语言处理自然语言处理自然语言处理是计算机科学领域与人工智能领域中的一个重要方向。它研究能实现人与计算机之间用自然语言进行有效通信的各种理论和方法。

9、自然语言处理是一门融语言学、计算机科学、数学于一体的科学。基础理论：自动机、形式逻辑、统计、机器学习、汉语语言学、形式语法理论 语言资源：语料库、词典关键技术：汉字编码、词法分析、句法分析、语义分析、文本生成、语音识别应用系统：文本分类和聚类、信息检索和过滤、信息抽取、问答系统、拼音汉字转换系统、机器翻译、新信息检测14人工智能的应用领域人工智能的应用领域语音音识别与机器进行语音交流，让机器明白你说什么，这是人们长期以来梦寐以求的事情。语音识别技术就是让机器通过识别和理解过程把语音信号转变为相应的文本或命令的高技术。语音识别技术主要包括特征提取技术、模式匹配准则及模型训练技术三个方面。微软在o

10、ffice和vista中都应用了自己开发的语音识别引擎，微软语音识别引擎的使用是完全免费的，所以产生了许多基于微软语音识别引擎开发的语音识别应用软件语音音识别技技术适用于家用适用于家用电器和器和电子子设备，如，如电视、计算机、汽算机、汽车、音响、冷气、音响、冷气等的声控遥控器，等的声控遥控器，电话、手机或、手机或PDA上的声控人名上的声控人名拨号、数字号、数字录音机的声控音机的声控语音音检索索标签、儿童玩具的声控等；也可用于个人、呼叫中心，以及、儿童玩具的声控等；也可用于个人、呼叫中心，以及电信信级应用的信用的信息息查询与服与服务等等领域。域。带语音信箱的接音信箱的接线员“关键词检出器”技术是

11、一种自动语音识别（ASR）技术。它应用于一些具有特定要求的场合，由于速度、高检出率或其他特定的要求，人们并不需要系统识别出整个句子，更不需要理解整个句子，而只关注那些包含特定词（称为“关键词”）的句子。比如，对一些特殊人名、地名和词语进行电话监听，又比如通过人名进行自动分机接驳服务 口口语学学习系系统 口语学习系统利用可视化的朗读评分等人机交互的方式，通过视觉、听觉等综合手段，反复提示和帮助用户接近标准发音。该系统广泛应用于多种电脑设备和网络环境：可集成到语言学习软件和VCD中，可与复读机/mp3配套使用，用户可直接对着麦克风朗读，也可把录音与标准模型对照，提供了更方便和全面的口语训练方案；支

12、持网络远程服务。适合教育机构、商业企业、政府部门方便、快捷、可靠、客观地考核各类人才的口语能力和会话水平，应用于优秀人才聘用、工作能力考察、设定入学和毕业标准、评估教学成效等领域。声控声控拨号器号器 声控拨号器(Voice Dialer)是基于Pocket PC的汉语声控拨号器。声控拨号器应用了与说话人无关(即非特定人)的语音识别技术，用户无需在线训练，也无需预先录制声控标签，就能通过语音方便、快捷拨号，好学易用。1516人工智能的应用领域人工智能的应用领域机器视觉机器视觉机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是指通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分 CMOS 和CCD 两种）

13、将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。机器视觉的应用自动光学检查 人脸侦测、笑脸检测 无人驾驶汽车布匹质量检测互动电视（手势交互）、增强现实游戏国国际计际计算机博弈算机博弈锦标赛锦标赛国国际计算机博弈算机博弈锦标赛，公，公认的世界最高水平的世界最高水平计算机博弈算机博弈竞赛，2009年是第十四届比年是第十四届比赛计算机博弈算机博弈锦标赛,顾名思名思义就是就是让计算机学会人算机学会人类的思考的思考过程，能程，能够像人一像人一样下棋。包下棋。包括

14、括2个方面个方面,一是一是计算机和算机和计算机之前的算机之前的对抗，二是抗，二是计算机和人之算机和人之间的的对抗。抗。首届中国象棋首届中国象棋计算机博弈算机博弈锦标赛在浪潮集在浪潮集团赞助下在北京中国科技助下在北京中国科技馆举行（），来自海内行（），来自海内外的外的18支代表支代表队参加。参加。锦标赛的前五名挑战了五名中国象棋大师和特级大师：柳大华、徐天红、卜凤波、张强、汪洋，进行了“浪潮杯”首届中国象棋人机大战（，北京奥体中心）。于同年8月15日还进行了中国象棋的“巅峰对决”，由浪潮天梭计算机和东北大学棋天大圣软件（世界冠军）结合对阵中国象棋第一人中国象棋世界冠军许银川（北京，香格里拉饭店）

15、，成为中国机器博弈史上的佳话。2007年，第二届中国年，第二届中国计算机博弈算机博弈锦标赛是在承是在承办单位位重重庆工学院工学院举行的（）。行的（）。比赛项目增加为4项，即中国象棋、六子棋、围棋和九路围棋。来自15所高校的40余支代表队进行了高水平的角逐。2008年由国年由国际机器博弈机器博弈协会（会（ICGA）主）主办，中国人工智能学会机器博弈，中国人工智能学会机器博弈专业委委员会承会承办，北京北京长寿集寿集团赞助的助的2008国国际机器博弈机器博弈锦标赛在北京金世在北京金世纪高高尔夫俱夫俱乐部成功部成功举办近20个棋种（包括国际象棋、中国象棋、围棋、九路围棋、六子棋、日本将棋、点格棋等）的

16、150多支机器博弈代表队参赛，成为国际机器博弈历史上规模最大、水平最高的一次比赛，也有力地推动了中国机器博弈活动的开展。中国象棋人机大中国象棋人机大战与机器博弈（与机器博弈（东北大学）北大学）北京理工大学勇北京理工大学勇夺第十四届国第十四届国际计算机算机锦标赛金金奖在2009年第十四届国际计算机博弈锦标赛六子棋项目中，软件学院2006级本科生崔皓、李亮、林思然、王锐坚开发的六子棋程序“中国深度”，一举夺得金奖，2007级软件学院本科生刘海滢、邴杰、黎正晗、唐志峰开发的程序“北理之芯”同时获得铜牌。第十三届国际计算机博弈锦标赛中获得银牌后。17中国学人的中国学人的贡贡献献“吴方法吴方法”1977

17、年，我国著名数学家吴文俊院士关于平面几何定理的机械化证明首次取得成功，“开放复开放复杂巨系巨系统理理论”1990年，钱学森院士、于景元、戴汝为院士发表了“一个科学新领域-开放的复杂巨系统及其方法论”，提出“开放的复杂巨系统”（open complex giant systems）概念，并提出“从定性到定量综合集成方法”、“从定性到定量综合集成研讨厅体系”，将专家体系、数据和信息体系以及计算机体系三者有机结合，构成一个高度智能化的人机综合系统。泛泛逻辑学学西北工业大学何华灿教授的泛逻辑学以高屋建瓴的学术观念和学术思想统一了现有各种逻辑理论，包括经典逻辑和非经典逻辑理论，预示了现代逻辑理论发展的方

18、向，并且在很大程度上做到了柔性逻辑。可拓学可拓学广东工业大学蔡文教授的“可拓学”用形式化的模型研究事物拓展的可能性，为处理矛盾问题开辟了崭新的途径。18中国学人的中国学人的贡贡献献常常识知知识推理推理陆汝钤院士把数学中黎曼曲面的思想引进PETRI网论，建立了多层PETRI网模型，为发展我国的数学与理论计算机事业作出了突出贡献。“高高维几何与神几何与神经计算算”中国科学院王守觉院士研究的仿生模式识别不是进行简单分类，而是模仿儿童学习的模式，所实现的模式识别准确度明显比其它系统高。“人机合作信息人机合作信息处理理”清华大学李衍达院士提出的“知识表达的情感适应模型”可通过人机合作方式向网络用户提供诸

19、如服装风格、音乐流派等各类信息的候选模型，根据用户的选择结果，可以自动建立适合特定用户的情感信息模型。云模型云模型中国工程院院士李德毅教授专注于“知识发现的机理研究”，提出了一种“云模型”，在数学上找到随机与模糊不定性的统一表达，该模型应用于数据挖掘和知识发现等新领域，取得了出色的效果。19展望未来展望未来为推推进人工智能和知人工智能和知识工程技工程技术的的实用化，人工智用化，人工智能从以往的追求自主的系能从以往的追求自主的系统，改，改变为人机人机结合合的系的系统。将将计算机的定量与人的定性信息算机的定量与人的定性信息处理相理相结合合，取，取长补短。短。目前正在开拓以下方面的研究：目前正在开拓

20、以下方面的研究：开发对应用领域和问题求解任务的深入理解，包括深、浅层知识的综合应用和问题求解的结构化组织。全面高效的知识获取及其自动化，包括知识的获取、表示、更新和推理新机制和数据挖掘与查询。与计算机主流技术综合集成。2021展望未来展望未来由于理论和技术的进步，总体前景非常好。由于理论和技术的进步，总体前景非常好。一般来讲，在获取信息、传递信息和咨询信息这几一般来讲，在获取信息、传递信息和咨询信息这几个方面可以做到比人的能力还要强，但是在创造性个方面可以做到比人的能力还要强，但是在创造性思维方面还是不如人。思维方面还是不如人。计算机将无处不在，我们将用极小的、无线的、高计算机将无处不在，我们

21、将用极小的、无线的、高度可移动的、高速的和高度个人化的计算与网络经度可移动的、高速的和高度个人化的计算与网络经常接触。常接触。有计算机和移动电话功能的手表或戒指可能首先登有计算机和移动电话功能的手表或戒指可能首先登市。市。可穿戴计算：比如在衣服中或植入皮肤下的计算机。可穿戴计算：比如在衣服中或植入皮肤下的计算机。22展望未来展望未来智能用具智能用具量子计算的进步将带来更小更强的计算机和电子产品，从而往用具及其他产品增添惊人的智能。有广收并蓄的电话簿的电话机告诉你的炉灶包内食品如何烹调的智能食品包装帮你列出购物单，并告诉你到何处以最低价格买到所需食品的电冰箱不烤焦面包片的烤炉。智能影音花盆增强现

22、实增强现实利用传感器以及电子或遗传技术，将利用传感器以及电子或遗传技术，将可以把装置植入人体，使听力大大增可以把装置植入人体，使听力大大增强，在黑暗中能够看得更远强，在黑暗中能够看得更远观看：植物人和意识观看：植物人和意识.pdf 网网络资络资源推荐源推荐第第1集集脑-机接口机接口第第2集集为脑构建原理构建原理图第第3集集耳耳聋：一个新：一个新兴的治的治疗策略策略第第4集集让盲人重盲人重获光明光明第第5集集可可视化的欲望化的欲望第第6集集新的精神疾病工程新的精神疾病工程疗法法第第7集集在芯片上搜索大在芯片上搜索大脑23小小结结了解智能科技在了解智能科技在经济发展、社会展、社会进步等各个方面的步等各个方面的成功案例，可成功案例，可举例例阐述典型述典型应用。用。人工智能和自然智能的关系？人工智能和自然智能的关系？举例例说明明人工智能的应用领域（人工智能的应用领域（5个以上）个以上）展望未来，你的看法？展望未来，你的看法？