時(shí)間:2023-03-17 18:05:26
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關(guān)鍵詞:人工智能計(jì)算機(jī)技術(shù)
一、人工智能的定義
“人工智能”(ArtificialIntelligence)一詞最初是在1956年Dartmouth學(xué)會(huì)上提出的。人工智能是指研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支,它企圖了解智能的實(shí)質(zhì),并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器。目前能夠用來研究人工智能的主要物質(zhì)手段以及能夠?qū)崿F(xiàn)人工智能技術(shù)的機(jī)器就是計(jì)算機(jī),人工智能的發(fā)展歷史是和計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展史聯(lián)系在一起的。人工智能理論進(jìn)入21世紀(jì),正醞釀著新的突破,人工智能的研究成果將能夠創(chuàng)造出更多更高級的智能“制品”,并使之在越來越多的領(lǐng)域超越人類智能,人工智能將為發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)和改善人類生活做出更大貢獻(xiàn)。
二、人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域
1.在管理系統(tǒng)中的應(yīng)用
(1)人工智能應(yīng)用于企業(yè)管理的意義主要不在于提高效率,而是用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)人們非常需要做,但工業(yè)工程信息技術(shù)是靠人工卻做不了或是很難做到的事情。在《談?wù)勅斯ぶ悄茉谄髽I(yè)管理中的應(yīng)用》一文中劉玉然指出把人工智能應(yīng)用于企業(yè)管理中,以數(shù)據(jù)管理和處理為中心,圍繞企業(yè)的核心業(yè)務(wù)和主導(dǎo)流程建立若干個(gè)主題數(shù)據(jù)庫,而所有的應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)該圍繞主題數(shù)據(jù)庫來建立和運(yùn)行。換句話說,就是將企業(yè)各部門的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一集成管理,搭建人工智能的應(yīng)用平臺(tái),使之成為企業(yè)管理與決策中的關(guān)鍵因子。
(2)智能教學(xué)系統(tǒng)(ITS)是人工智能與教育結(jié)合的主要形式,也是今后教學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展方向。信息技術(shù)的飛速發(fā)展以及新的教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)模式的提出和不斷完善,推動(dòng)人們綜合運(yùn)用超媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和人工智能技術(shù)區(qū)開發(fā)新的教學(xué)系統(tǒng),計(jì)算機(jī)智能教學(xué)系統(tǒng)就是其中的典型代表。計(jì)算機(jī)智能教學(xué)系統(tǒng)包含學(xué)生模塊、教師模塊,體現(xiàn)了教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)的全部內(nèi)容,擁有著不可比擬的優(yōu)勢和極大的吸引力。
2.在工程領(lǐng)域的應(yīng)用
(1)醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)是人工智能和專家系統(tǒng)理論和技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要應(yīng)用,具有極大的科研和應(yīng)用價(jià)值,它可以幫助醫(yī)生解決復(fù)雜的醫(yī)學(xué)問題,作為醫(yī)生診斷、治療的輔助工具。事實(shí)上,早在1982年,美國匹茲堡大學(xué)的Miller就發(fā)表了著名的作為內(nèi)科醫(yī)生咨詢的Internist2Ⅰ內(nèi)科計(jì)算機(jī)輔助診斷系統(tǒng)的研究成果,由此,掀起了醫(yī)學(xué)智能系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用的。目前,醫(yī)學(xué)智能系統(tǒng)已通過其在醫(yī)學(xué)影像方面的重要作用,從而應(yīng)用于內(nèi)科、骨科等多個(gè)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中,并在不斷發(fā)展完善中。
(2)地質(zhì)勘探、石油化工等領(lǐng)域是人工智能的主要作用發(fā)揮領(lǐng)地。1978年美國斯坦福國際研究所就研發(fā)制成礦藏勘探和評價(jià)專家系統(tǒng)“PROSPECTOR”,該系統(tǒng)用于勘探評價(jià)、區(qū)域資源估值和鉆井井位選擇等,是工業(yè)領(lǐng)域的首個(gè)人工智能專家系統(tǒng),其發(fā)現(xiàn)了一個(gè)鉬礦沉積,價(jià)值超過1億美元。
3.在技術(shù)研究中的應(yīng)用
(1)在超聲無損檢測(NDT)與無損評價(jià)(NDE)領(lǐng)域中,目前主要廣泛采用專家系統(tǒng)方法對超聲損傷(UT)中缺陷的性質(zhì)、形狀和大小進(jìn)行判斷和歸類;專家運(yùn)用超聲無損檢測儀器,以其高精度的運(yùn)算、控制和邏輯判斷力代替大量人的體力與腦力勞動(dòng),減少了任務(wù)因素造成的無擦,提高了檢測的可靠性,實(shí)現(xiàn)了超聲檢測和評價(jià)的自動(dòng)化、智能化。
(2)人工智能在電子技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用可謂由來已久。隨著網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的安全是我們關(guān)心的重點(diǎn),因此我們必須在傳統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的改進(jìn)和變更,大力發(fā)展數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、人工免疫技術(shù)等高效的AI技術(shù),開發(fā)更高級AI通用和專用語言,和應(yīng)用環(huán)境以及開發(fā)專用機(jī)器,而與人工智能技術(shù)則為我們提供了可能性。
三、人工智能的發(fā)展方向
1.專家系統(tǒng)是目前人工智能中最活躍、最有成效的一個(gè)研究領(lǐng)域,它是一種具有特定領(lǐng)域內(nèi)大量知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)。近年來,在“專家系統(tǒng)”或“知識(shí)工程”的研究中已出現(xiàn)了成功和有效應(yīng)用人工智能技術(shù)的趨勢。人類專家由于具有豐富的知識(shí),所以才能達(dá)到優(yōu)異的解決問題的能力。那么計(jì)算機(jī)程序如果能體現(xiàn)和應(yīng)用這些知識(shí),也應(yīng)該能解決人類專家所解決的問題,而且能幫助人類專家發(fā)現(xiàn)推理過程中出現(xiàn)的差錯(cuò),現(xiàn)在這一點(diǎn)已被證實(shí)。
2.智能信息檢索技術(shù)的飛速發(fā)展。人工智能在網(wǎng)絡(luò)信息檢索中的應(yīng)用,主要表現(xiàn)在:(1)如何利用計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)模仿、延伸與擴(kuò)展人類智能的理論、方法和技術(shù)。(2)由于網(wǎng)絡(luò)知識(shí)信息既包括規(guī)律性的知識(shí),如一般原理概念,也包括大量的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)這些知識(shí)不可避免地帶有模糊性、隨機(jī)性、不可靠性等不確定性因素對其進(jìn)行推理,需要利用人工智能的研究成果。
3.SOAr是一種通用智能體系結(jié)構(gòu),其始終處在人工智能研究的前沿,已顯示出強(qiáng)大的問題求解能力,它認(rèn)為機(jī)器人的開發(fā)是人工智能應(yīng)用的重要領(lǐng)域。在它的研究中突出4個(gè)概念:(1)所處的境遇機(jī)器人不涉及抽象的描述,而是處在直接影響系統(tǒng)的行為的境地。(2)具體化機(jī)器人有軀干,有直接來自周圍世界的經(jīng)驗(yàn),他們的感官起作用后會(huì)有反饋。(3)智能的來源不僅僅是限于計(jì)算裝置,也是由于與周圍進(jìn)行交互的動(dòng)態(tài)決定。(4)浮現(xiàn)從系統(tǒng)與周圍世界的交互以及有時(shí)候系統(tǒng)的部件間的交互浮現(xiàn)出智能。目前,國內(nèi)外不少學(xué)者都對機(jī)器人足球系統(tǒng)頗感興趣,足球機(jī)器人涉及機(jī)器人學(xué)、人工智能以及人工生命、智能控制等多個(gè)領(lǐng)域。足球機(jī)器人系統(tǒng)本身既是一個(gè)典型的多智能體系統(tǒng),是一個(gè)多機(jī)器人協(xié)作自治系統(tǒng),同時(shí)又為它們的理論研究和模型測試提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
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截至目前,古典控制方法一直都無法被人工智能控制技術(shù)所取代。但是隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展,現(xiàn)代控制理論也日臻完善,人工智能軟件技術(shù)(包括遺傳算法、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等)逐漸取代了傳統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)常規(guī)技術(shù)。這些方法有著許多的共同之處:都要具備不同類型和數(shù)量的描述特性和系統(tǒng)的“apriori”技術(shù)。這些方法都有著顯著的優(yōu)勢,所以工業(yè)界都做出了不斷的嘗試,旨在進(jìn)一步開發(fā)和使用這類方法,但是工業(yè)界又急于開發(fā)該系統(tǒng),從而使其性能更加優(yōu)異,系統(tǒng)更加簡單、易操作。直流傳動(dòng)的控制程序較為簡單,在過去得到了較為廣泛的應(yīng)用。但是不可忽視的是,它們有著難以克服的限制性因素,而且隨著DSP技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展,直流傳動(dòng)的優(yōu)勢逐漸隱沒,性能更高的交流傳動(dòng)逐漸取代了直流傳動(dòng)。但近幾年,部分廠商逐漸改良工藝,更高性能的直流驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品涌入市場,但是人工智能技術(shù)卻鮮少提及。在未來幾年,使用人工智能的直流傳動(dòng)技術(shù)將在更大范圍內(nèi)得到推廣和普及。
交流傳動(dòng)瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩具備較高的使用性能,它有著較強(qiáng)的控制性,僅次于直流電機(jī)。目前,直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)和矢量控制(VC)是比較常見的高性能交流傳動(dòng)控制方法。當(dāng)前,不少廠商都順應(yīng)市場形勢,相繼推出了矢量控制交流傳動(dòng)產(chǎn)品,而且無速度傳感器的矢量控制產(chǎn)品也大量上市。在性能較高的驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品中廣泛使用AI技術(shù),將會(huì)進(jìn)一步提高產(chǎn)品的使用性能,截至目前,僅有兩個(gè)廠家在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中運(yùn)用人工智能(AI)控制器。而在十五年前,日本和德國的研究人員提出了直接轉(zhuǎn)矩控制這一概念,經(jīng)過了十年的發(fā)展演變過程,ABB公司面向市場,將直接轉(zhuǎn)矩控制的傳動(dòng)產(chǎn)品引入市場,讓人們能夠直接感受直接轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)勢,從而開展相關(guān)的研究。可以預(yù)見,人工智能技術(shù)將會(huì)運(yùn)用到直接轉(zhuǎn)矩控制中,常規(guī)的電機(jī)數(shù)學(xué)模型將會(huì)被替代,從而退出市場。
人工智能控制器主要分三種類型,即:增強(qiáng)學(xué)習(xí)型、非監(jiān)督型和監(jiān)督型。當(dāng)前,常規(guī)的監(jiān)督學(xué)習(xí)型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的學(xué)習(xí)算法和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)已基本成型,這在一定程度上限制了此種結(jié)構(gòu)控制器的生產(chǎn)和使用,導(dǎo)致計(jì)算機(jī)計(jì)算時(shí)間增長,而且常規(guī)非人工智能學(xué)習(xí)算法在具體應(yīng)用上效果不明顯。而要克服這些困難,最好的辦法就是采用試探法和適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。常規(guī)模糊控制器的模糊規(guī)則表和規(guī)則初值是“a-priori”型,這加劇了調(diào)整難度。假若該系統(tǒng)無有效的“a-priori”信息作為支撐,那么將導(dǎo)致系統(tǒng)陷入癱瘓。而要有效克服此類缺陷和困難,就可以運(yùn)用自適應(yīng)模糊神經(jīng)控制器,保證系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
二、電力系統(tǒng)中的智能控制
當(dāng)前,世界各地的專家和學(xué)者都將眼光聚焦于智能控制理論的研究,研究表明,只要合理運(yùn)用智能系統(tǒng),就能在很大程度上提高電力系統(tǒng)控制水平,推動(dòng)我國電力傳動(dòng)系統(tǒng)步入新的階段。市面上廣泛使用的交直流傳動(dòng)系統(tǒng)在控制技術(shù)和手段上已日臻成熟,閉環(huán)控制、矢量控制都有著較好的運(yùn)用前景。PID控制法作為最新的控制方法,能較好地完成數(shù)學(xué)建模需承擔(dān)的控制任務(wù),但是在具體實(shí)踐中,電力傳動(dòng)系統(tǒng)表現(xiàn)出較強(qiáng)的不穩(wěn)定性,隨工作狀態(tài)的變化,電機(jī)參數(shù)也不斷變化著,這加劇了傳統(tǒng)建??刂频碾y度。
概述制造業(yè)是國家的經(jīng)濟(jì)命脈,而汽車制造又是戰(zhàn)略性支柱產(chǎn)業(yè),它包括了整車、各種零配件廠等生產(chǎn)商,也包括了各地經(jīng)銷企業(yè)和銷售企業(yè)。近年來,我國汽車行業(yè)面臨著前所未有的挑戰(zhàn),原材料、生產(chǎn)、物流成本上漲、利潤下降,以及國際經(jīng)濟(jì)形勢的影響。因此,汽車企業(yè)可以運(yùn)用具有智能分析功能的商務(wù)智能系統(tǒng),通過分析歷史數(shù)據(jù)快捷、及時(shí)地輸出各類報(bào)告,預(yù)測未來的客戶需求和銷售趨勢,在宏觀上為企業(yè)管理人員提供決策依據(jù)。計(jì)算機(jī)人工智能技術(shù)發(fā)展到了今天,已經(jīng)開始使用龐大的知識(shí)庫來有效地取代人類器官或機(jī)構(gòu)的記憶方法,近些年來很多的專家決策系統(tǒng)在考慮一定規(guī)則的基礎(chǔ)上對人類的診斷和經(jīng)驗(yàn)上的分析都能夠做出很好的判斷,甚至處于主導(dǎo)地位。這個(gè)系統(tǒng)可以很好地利用知識(shí)庫,并從中挖掘出我們想要的問題答案、成功地尋找到其中的關(guān)聯(lián)性,并提取相應(yīng)的模式等。而實(shí)際上,這樣的專家系統(tǒng)已經(jīng)在很多領(lǐng)域都有了非常不錯(cuò)的應(yīng)用,幫助很多企業(yè)在很短的時(shí)間內(nèi)就做出相應(yīng)的生產(chǎn)計(jì)劃、調(diào)度計(jì)劃、運(yùn)輸計(jì)劃等,非常有效率,而且可以大大地增加收益,并很好地控制企業(yè)的人力成本。我國工業(yè)機(jī)器人是從20世紀(jì)80年代開始起步。經(jīng)過二十年余年的努力已經(jīng)形成了一些具有競爭力的工業(yè)機(jī)器人研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)。先后研發(fā)出弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)、注塑、沖壓、噴漆等工業(yè)機(jī)器人。近幾年,我國工業(yè)機(jī)器人及含工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)化生產(chǎn)線相關(guān)產(chǎn)品的年產(chǎn)銷額已突破十億元。目前國內(nèi)市場年需求量在3000臺(tái)左右,年銷售額在20億元以上。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示中國市場上工業(yè)機(jī)器人總共擁有量近萬臺(tái),占全球總量的0.56%,其中完全國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)內(nèi)規(guī)模比較大的前三家工業(yè)機(jī)器人企業(yè),行業(yè)集中度占30%左右。其余都是從日本、美國、瑞典、德國、意大利等20多個(gè)國家引進(jìn)的。國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人目前主要以國內(nèi)市場應(yīng)用為主,年出口量為100臺(tái)左右,年出口額為0.2億以上。多年來我國汽車零部件生產(chǎn)一直是手工焊、專機(jī)焊占據(jù)焊接生產(chǎn)的主導(dǎo)地位、勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)環(huán)境惡劣、焊接質(zhì)量不易保證,而且生產(chǎn)的柔性也很差,無法適應(yīng)現(xiàn)代汽車生產(chǎn)的需要。
1.1搬運(yùn)機(jī)器人在汽車制造業(yè)中應(yīng)用
汽車橋箱類零件具有精度高、加工工序多、形狀復(fù)雜、重量重的特點(diǎn)。為提高其加工精度及生產(chǎn)效率,各重型汽車生產(chǎn)廠家紛紛采用數(shù)控加工中心來加工此類零部件。而在使用數(shù)控加工中心加工工件時(shí),要求工件在工作臺(tái)上具有非常高的定位精度,且需要保證每次上料的一致性。由于人工上料此類的工件具有勞動(dòng)強(qiáng)度高、上料精度不好控制等缺點(diǎn)現(xiàn)在正逐步被工業(yè)機(jī)器人或?qū)C(jī)進(jìn)行上下料所取代。工業(yè)機(jī)器人具有重復(fù)定位精度高、可靠性高、生產(chǎn)柔性化、自動(dòng)化程度高等、突出的優(yōu)勢,與人工相比,能夠大幅度提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,與專機(jī)相比具有可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的柔性化、投資規(guī)模小等特點(diǎn)。機(jī)器人智能化自動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng)作為減速器殼體加工的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié),雖然已經(jīng)在國內(nèi)重型汽車廠內(nèi)取得成功的應(yīng)用,但依然尚未普及。在國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)飛速發(fā)展的進(jìn)程中,重型載重汽車的生產(chǎn)能力及生產(chǎn)力水平亟待有一個(gè)質(zhì)的飛躍,而工業(yè)機(jī)器人即是提升生產(chǎn)力水平的強(qiáng)力推進(jìn)器。
1.2焊接機(jī)器人在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用
汽車行業(yè)的發(fā)展水平,代表了一個(gè)國家的綜合技術(shù)水平,汽車工業(yè)的發(fā)展將會(huì)帶動(dòng)其他行業(yè)的發(fā)展。各廠商為了在日漸激烈的競爭中立于不敗之地,必須率先實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化。因此,今后除了如汽車、摩托車這樣的大批量生產(chǎn)行業(yè)。一些產(chǎn)品多樣化的企業(yè),為了提高焊接質(zhì)量,也將會(huì)考慮使用焊接機(jī)器人,如鋼結(jié)構(gòu)等行業(yè),與此同時(shí),對焊接機(jī)器人的要求也必然會(huì)逐步提高,如說對焊道的自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的需求會(huì)逐步加大等。作為焊接機(jī)器人和焊接機(jī)的專業(yè)生產(chǎn)廠家,OTC公司將繼續(xù)為提高中國的高速、高效、自動(dòng)化焊機(jī)做出自己的貢獻(xiàn)。對于在汽車工業(yè)中的點(diǎn)焊應(yīng)用來說,目前已廣泛采用電驅(qū)動(dòng)的伺服焊槍。日本豐田公司已決定將這種技術(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)來裝備其日本國內(nèi)和海外的所有點(diǎn)焊機(jī)器人。
1.3裝配機(jī)器人在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用
在國內(nèi)外各大汽車公司裝配生產(chǎn)線上被廣泛采用的裝配機(jī)器人。一方面使汽車裝配自動(dòng)化水平大大提高,目前,國外某些大批量生產(chǎn)的轎車的裝配自動(dòng)化程度已達(dá)50%~65%。另一方面,有效地減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了裝配質(zhì)量并明顯地提高了生產(chǎn)率。在汽車整車裝配中,機(jī)器人不僅用于擋風(fēng)玻璃的密封濟(jì)涂覆、安裝和車輪備胎、儀表盤總成、后懸梁、車門、蓄電池等部件的安裝。
1.4噴涂機(jī)器人在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用
噴涂機(jī)器人在汽車制造業(yè)中可噴涂形態(tài)復(fù)雜的汽車工件而且生產(chǎn)效率和很高。多用于汽車車體的噴涂作業(yè),如噴漆、噴釉等。除了上述機(jī)器人以外,汽車制造業(yè)中應(yīng)用的機(jī)器人還有用于特殊加工的激光加工機(jī)器人用于部件形狀測量、裝配檢查和產(chǎn)品缺陷檢查的檢測機(jī)器人,抑制塵埃粒子大小及數(shù)量的水切割機(jī)器人和凈化機(jī)器人等。
2人工智能在汽車制造業(yè)中的進(jìn)展分析
隨著中國汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展,機(jī)器人在先進(jìn)汽車制造中的重要性也越來越凸顯。機(jī)器人的產(chǎn)品應(yīng)用廣泛,覆蓋焊接、物料搬運(yùn)、裝配、噴涂、精加工、拾料、包裝、貨盤堆垛、機(jī)械管理等領(lǐng)域。在汽車行業(yè)的應(yīng)用主要分為以下五大部分。車身系統(tǒng)中,采用虛擬仿真等手段,主要針對車身覆蓋件不斷開發(fā)出新的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化解決方案,動(dòng)力總成系統(tǒng)中,提供了涵蓋汽車傳動(dòng)系統(tǒng)核心部件,發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱和傳動(dòng)軸的全套裝配測試系統(tǒng)。在沖壓自動(dòng)化系統(tǒng)方面從卷材與堆垛到零件的碼垛,從提供控制系統(tǒng)到企業(yè)ERP,從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)支持與效率優(yōu)化,擁有全面的工程能力,涂裝自動(dòng)化系統(tǒng)方面,以高柔性高精度的噴涂機(jī)器人來幫助客戶提升涂裝質(zhì)量,減少生產(chǎn)廢料,而在焊接自動(dòng)化系統(tǒng)中,機(jī)器人比較典型的應(yīng)用是電阻點(diǎn)焊、電弧焊,其最新一代機(jī)器人配套提供一系列高度人性化的軟件工具。汽車工業(yè)的最大特點(diǎn)是產(chǎn)量大,生產(chǎn)節(jié)拍快,產(chǎn)品一致化程度高。消費(fèi)者對汽車質(zhì)量要求越來越高,是促使機(jī)器人應(yīng)用越來越普遍的一個(gè)重要原因。機(jī)器人本身只是集裝箱里的一個(gè)貨物,隨機(jī)器人的設(shè)備功能越來越精細(xì),客戶的思維在這時(shí)候逐漸走向成熟,在采購時(shí)不再單單考慮某生產(chǎn)工位的瓶頸,而更多地考慮到長期戰(zhàn)略因素,如維護(hù)成本加入的高低,長期投資回報(bào)是否劃算,服務(wù)涵蓋地域是否廣泛,響應(yīng)是否及時(shí),全球技術(shù)支持能力有多強(qiáng),中期后期不同階段解決問題的能力有多大等等。這時(shí),產(chǎn)品本身的價(jià)格和意義相對弱化而長期的價(jià)值越發(fā)凸顯。
3結(jié)束語
顧名思義,人工智能就是研究怎樣利用機(jī)器模仿人腦進(jìn)行推理、設(shè)計(jì)、思考和學(xué)習(xí)等思維方式和活動(dòng),幫助人們解決一些需要專家才能解決的問題,通俗一點(diǎn)說,就是借助計(jì)算機(jī)來執(zhí)行人類的智能活動(dòng),最終實(shí)現(xiàn)利用各種自動(dòng)化機(jī)器或是智能機(jī)器,模仿和完成人的智能活動(dòng),實(shí)現(xiàn)某些“機(jī)器思維”或是腦力自動(dòng)化。但從學(xué)術(shù)的角度說,人工智能包含的范圍非常廣,與人工智能相聯(lián)系的不下幾十門學(xué)科,所涉及的理論領(lǐng)域和應(yīng)用的領(lǐng)域幾乎涉及人類的所有活動(dòng),人類任何工作離不開智能,因此,任何領(lǐng)域都是人工智能的潛在應(yīng)用領(lǐng)域。例如,應(yīng)用人工智能的方法和技術(shù),設(shè)計(jì)和研制各種計(jì)算機(jī)的“機(jī)器專家”系統(tǒng),可以模仿各行各業(yè)的專家去從事醫(yī)療診斷、質(zhì)譜分析、礦床探查、數(shù)學(xué)證明、家務(wù)管理、運(yùn)籌決策等腦力勞動(dòng)工作,以完成某些需要人的智能、運(yùn)用專門知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)技巧的任務(wù)等等。在信息社會(huì)的構(gòu)建中,網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用正在深遠(yuǎn)的影響著人們的工作和生活方式,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展正處在日新月異、交融更替之際,信息安全的保證將成為公眾的需求和時(shí)代的責(zé)任,在這個(gè)方面,人工智能技術(shù)是一種模仿高級智能的推理和運(yùn)算技術(shù),在很多實(shí)際的控制和管理問題上都顯示出具有很強(qiáng)優(yōu)勢,如果能把人工智能科學(xué)中的一些算法與思想應(yīng)用到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中,將會(huì)大大提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能,不斷提高信息的安全性。
2信息安全與人類生活的關(guān)系
信息安全包含的范圍很廣,大到國家軍事機(jī)密,小到如何防范商業(yè)秘密和人身秘密。在目前的網(wǎng)絡(luò)信息社會(huì)中,信息安全的實(shí)質(zhì)就是要保護(hù)信息系統(tǒng)或信息網(wǎng)絡(luò)中的信息資源免受各種類型的威脅、干擾和破壞,但是在我們的日常生活中,這種事情還是屢有發(fā)生。
2.1信息安全對人們生活的影響
(1)對信息服務(wù)的破壞。
一是信息的泄露,被某個(gè)未被授權(quán)的實(shí)體或者是個(gè)人獲得用于不法目的,而且在這個(gè)過程中,可能導(dǎo)致信息被非法轉(zhuǎn)讓、刪減或者是破壞,讓原來信息擁有者的信息失去真正的意義;二是被拒絕服務(wù),這是對信息或者是相關(guān)資源的合法訪問被無條件阻止。
(2)非法使用對合法權(quán)的破壞。
這主要是某一資源被某個(gè)非授權(quán)的人,或以非授權(quán)的方式使用。一是竊聽。用各種可能的合法或非法的手段竊取系統(tǒng)中的信息資源和敏感信息。例如對通信線路中傳輸?shù)男盘柎罹€監(jiān)聽,或者利用通信設(shè)備在工作過程中產(chǎn)生的電磁泄露截取有用信息等。通過對系統(tǒng)進(jìn)行長期監(jiān)聽,利用統(tǒng)計(jì)分析方法對諸如通信頻度、通信的信息流向、通信總量的變化等參數(shù)進(jìn)行研究,從中發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的信息和規(guī)律。二是假冒。通過欺騙通信系統(tǒng)(或用戶)達(dá)到非法用戶冒充成為合法用戶,或者特權(quán)小的用戶冒充成為特權(quán)大的用戶的目的。黑客大多是采用假冒攻擊。攻擊者利用系統(tǒng)的安全缺陷或安全性上的脆弱之處獲得非授權(quán)的權(quán)利或特權(quán)。例如,攻擊者通過各種攻擊手段發(fā)現(xiàn)原本應(yīng)保密,但是卻又暴露出來的一些系統(tǒng)“特性”,利用這些“特性”,攻擊者可以繞過防線守衛(wèi)侵入系統(tǒng)的內(nèi)部破壞
2.2信息安全受到威脅的分類
(1)授權(quán)侵犯
被授權(quán)以某一目的使用某一系統(tǒng)或資源的某個(gè)人,卻將此權(quán)限用于其他非授權(quán)的目的,也稱作“內(nèi)部攻擊”。在某個(gè)系統(tǒng)或某個(gè)部件中設(shè)置的“機(jī)關(guān)”,使得在特定的數(shù)據(jù)輸入時(shí),允許違反安全策略。
(2)木馬攻擊。
軟件中含有一個(gè)覺察不出的有害的程序段,當(dāng)它被執(zhí)行時(shí),會(huì)破壞用戶的安全。這種應(yīng)用程序稱為特洛伊木馬(TrojanHorse)。計(jì)算機(jī)病毒:一種在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行過程中能夠?qū)崿F(xiàn)傳染和侵害功能的程序。
(3)人為原因。
一個(gè)授權(quán)的人為了某種利益,或由于粗心,將信息泄露給一個(gè)非授權(quán)的人。信息被從廢棄的磁碟或打印過的存儲(chǔ)介質(zhì)中獲得。侵入者繞過物理控制而獲得對系統(tǒng)的訪問。重要的安全物品,如令牌或身份卡被盜。業(yè)務(wù)欺騙:某一偽系統(tǒng)或系統(tǒng)部件欺騙合法的用戶或系統(tǒng)自愿地放棄敏感信息等等
3人工智能對信息安全的影響和未來發(fā)展趨勢
隨著人工智能的不斷發(fā)展和應(yīng)用方法的不斷成熟,人工智能在信息安全保障的服務(wù)能力將更加強(qiáng)大,人工智能也將處于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的前沿,與計(jì)算機(jī)發(fā)展的軌跡同行。筆者僅就人工智能在信息安全的具體領(lǐng)域“數(shù)字水印”的研究展開論述,分析未來人工智能與信息安全的密切關(guān)系。
3.1數(shù)字水印的定義
數(shù)字水印技術(shù)的基本思想源于古代的密寫術(shù)。古希臘的斯巴達(dá)人曾將軍事情報(bào)刻在普通的木板上,用石蠟填平,收信的一方只要用火烤熱木板,融化石蠟后,就可以看到密信。使用最廣泛的密寫方法恐怕要算化學(xué)密寫了,牛奶、白礬、果汁等都曾充當(dāng)過密寫藥水的角色??梢哉f,人類早期使用的保密通信手段大多數(shù)屬于密寫而不是密碼。然而,與密碼技術(shù)相比,密寫術(shù)始終沒有發(fā)展成為一門獨(dú)立的學(xué)科,究其原因,主要是因?yàn)槊軐懶g(shù)缺乏必要的理論基礎(chǔ)。
數(shù)字水?。―igitalWatermark)技術(shù)是指用信號處理的方法在數(shù)字化的多媒體數(shù)據(jù)中嵌入隱蔽的標(biāo)記,這種標(biāo)記通常是不可見的,只有通過專用的檢測器或閱讀器才能提取,因?yàn)楫?dāng)前的性信息安全技術(shù)都是以密碼學(xué)為基礎(chǔ),計(jì)算機(jī)處理能力提高后,這種密保措施已經(jīng)越來越不安全,因此數(shù)字水印就是人工智能跨速發(fā)展的結(jié)果,數(shù)字水印是信息隱藏技術(shù)的一個(gè)重要研究方向,這對于信息安全有著超強(qiáng)的保護(hù)能力。
3.2數(shù)字水印的特征
(1)隱蔽性:
在數(shù)字作品中嵌入數(shù)字水印不會(huì)引起明顯的降質(zhì),并且不易被察覺。
(2)超強(qiáng)安全性:
水印信息隱藏于數(shù)據(jù)而非文件頭中,文件格式的變換不應(yīng)導(dǎo)致水印數(shù)據(jù)的丟失。
(3)不可丟失性:
是指在經(jīng)歷多種無意或有意的信號處理過程后,數(shù)字水印仍能保持完整性或仍能被準(zhǔn)確鑒別。可能的信號處理過程包括信道噪聲、濾波、數(shù)/模與模/數(shù)轉(zhuǎn)換、重采樣、剪切、位移、尺度變化以及有損壓縮編碼等。
3.3發(fā)展前景
(1)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化作品產(chǎn)權(quán)信息保護(hù)。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)達(dá),讓數(shù)字作品(如電腦美術(shù)、掃描圖像、數(shù)字音樂、視頻、三維動(dòng)畫)的版權(quán)保護(hù)成為當(dāng)前的熱點(diǎn)問題。但是數(shù)字作品的拷貝、修改非常容易,而且可以做到與原作完全相同,“數(shù)字水印”利用數(shù)據(jù)隱藏原理使版權(quán)標(biāo)志不可見或不可聽,既不損害原作品,又達(dá)到了版權(quán)保護(hù)的目的。目前,用于版權(quán)保護(hù)的數(shù)字水印技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了初步實(shí)用化階段,IBM公司在其“數(shù)字圖書館”軟件中就提供了數(shù)字水印功能,Adobe公司也在其著名的Photoshop軟件中集成了Digimarc公司的數(shù)字水印插件。
(2)商務(wù)票據(jù)信息安全保護(hù)。
隨著高質(zhì)量圖像輸入輸出設(shè)備的發(fā)展,特別是精度超過1200dpi的彩色噴墨、激光打印機(jī)和高精度彩色復(fù)印機(jī)的出現(xiàn),使得貨幣、支票以及其他票據(jù)的偽造變得更加容易。網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)成熟以后,各種電子票據(jù)也還需要一些非密碼的認(rèn)證方式。數(shù)字水印技術(shù)可以為各種票據(jù)提供不可見的認(rèn)證標(biāo)志,從而大大增加了偽造的難度。
(3)重要聲像數(shù)據(jù)信息安全保護(hù)。
數(shù)據(jù)的標(biāo)識(shí)信息往往比數(shù)據(jù)本身更具有保密價(jià)值,如遙感圖像的拍攝日期、經(jīng)/緯度等。沒有標(biāo)識(shí)信息的數(shù)據(jù)有時(shí)甚至無法使用,但直接將這些重要信息標(biāo)記在原始文件上又很危險(xiǎn)。數(shù)字水印技術(shù)提供了一種隱藏標(biāo)識(shí)的方法,標(biāo)識(shí)信息在原始文件上是看不到的,只有通過特殊的閱讀程序才可以讀取。這種方法已經(jīng)被國外一些公開的遙感圖像數(shù)據(jù)庫所采用。
長久以來,人工智能對于普通人來說是那樣的可望而不可及,然而它卻吸引了無數(shù)研究人員為之奉獻(xiàn)才智,從美國的麻省理工學(xué)院(mit)、卡內(nèi)基-梅隆大學(xué) (cmu)到ibm公司,再到日本的本田公司、sony公司以及國內(nèi)的清華大學(xué)、中科院等科研院所,全世界的實(shí)驗(yàn)室都在進(jìn)行著ai技術(shù)的實(shí)驗(yàn)。不久前,著 名導(dǎo)演斯蒂文·斯皮爾伯格還將這一主題搬上了銀幕,科幻片《人工智能》(a.i.)對許多人的頭腦又一次產(chǎn)生了震動(dòng),引起了一些人士了解并探索人工智能領(lǐng) 域的興趣。
在本期技術(shù)專題中,中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所智能信息處理開放實(shí)驗(yàn)室的幾位研究人員將引領(lǐng)我們走近人工智能這一充滿挑戰(zhàn)與機(jī)遇的領(lǐng)域。
計(jì)算機(jī)與人工智能
"智能"源于拉丁語legere,字面意思是采集(特別是果實(shí))、收集、匯集,并由此進(jìn)行選擇,形成一個(gè)東西。intelegere是從中進(jìn)行選擇,進(jìn)而 理解、領(lǐng)悟和認(rèn)識(shí)。正如帕梅拉·麥考達(dá)克在《機(jī)器思維》(machines who thinks,1979)中所提出的: 在復(fù)雜的機(jī)械裝置與智能之間存在長期的聯(lián)系。從幾個(gè)世紀(jì)前出現(xiàn)的神話般的巨鐘和機(jī)械自動(dòng)機(jī)開始,人們已對機(jī)器操作的復(fù)雜性與自身的某些智能活動(dòng)進(jìn)行直觀聯(lián) 系。經(jīng)過幾個(gè)世紀(jì)之后,新技術(shù)已使我們所建立的機(jī)器的復(fù)雜性大為提高。1936年,24歲的英國數(shù)學(xué)家圖靈(turing)提出了"自動(dòng)機(jī)"理論,把研究 會(huì)思維的機(jī)器和計(jì)算機(jī)的工作大大向前推進(jìn)了一步,他也因此被稱為"人工智能之父"。
人工智能領(lǐng)域的研究是從1956年正式開始的,這一年在達(dá)特茅斯大學(xué)召開的會(huì)議上正式使用了"人工智能"(artificial intelligence,ai)這個(gè)術(shù)語。隨后的幾十年中,人們從問題求解、邏輯推理與定理證明、自然語言理解、博弈、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)、專家系統(tǒng)、學(xué)習(xí)以 及機(jī)器人學(xué)等多個(gè)角度展開了研究,已經(jīng)建立了一些具有不同程度人工智能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),例如能夠求解微分方程、設(shè)計(jì)分析集成電路、合成人類自然語言,而進(jìn)行 情報(bào)檢索,提供語音識(shí)別、手寫體識(shí)別的多模式接口,應(yīng)用于疾病診斷的專家系統(tǒng)以及控制太空飛行器和水下機(jī)器人更加貼近我們的生活。我們熟知的ibm的"深 藍(lán)"在棋盤上擊敗了國際象棋大師卡斯帕羅夫就是比較突出的例子。
當(dāng)然,人工智能的發(fā)展也并不是一帆風(fēng)順的,也曾因計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的限制無法模仿人腦的思考以及與實(shí)際需求的差距過遠(yuǎn)而走入低谷,但是隨著硬件和軟件的發(fā) 展,計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力在以指數(shù)級增長,同時(shí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)蓬勃興起,確保計(jì)算機(jī)已經(jīng)具備了足夠的條件來運(yùn)行一些要求更高的ai軟件,而且現(xiàn)在的ai具備了更多的 現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的基礎(chǔ)。90年代以來,人工智能研究又出現(xiàn)了新的。
我們有幸采訪了中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所智能信息處理開放實(shí)驗(yàn)室史忠植研究員,請他和他的實(shí)驗(yàn)室成員引領(lǐng)我們走近人工智能這個(gè)讓普通人感到深?yuàn)W卻又具有無窮魅力的領(lǐng)域。
問: 目前人工智能研究出現(xiàn)了新的,那么現(xiàn)在有哪些新的研究熱點(diǎn)和實(shí)際應(yīng)用呢?
答: ai研究出現(xiàn)了新的,這一方面是因?yàn)樵谌斯ぶ悄芾碚摲矫嬗辛诵碌倪M(jìn)展,另一方面也是因?yàn)橛?jì)算機(jī)硬件突飛猛進(jìn)的發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)速度的不斷提高、存儲(chǔ)容 量的不斷擴(kuò)大、價(jià)格的不斷降低以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展,許多原來無法完成的工作現(xiàn)在已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)。目前人工智能研究的3個(gè)熱點(diǎn)是: 智能接口、數(shù)據(jù)挖掘、主體及多主體系統(tǒng)。
智能接口技術(shù)是研究如何使人們能夠方便自然地與計(jì)算機(jī)交流。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),要求計(jì)算機(jī)能夠看懂文字、聽懂語言、說話表達(dá),甚至能夠進(jìn)行不同語言之間的 翻譯,而這些功能的實(shí)現(xiàn)又依賴于知識(shí)表示方法的研究。因此,智能接口技術(shù)的研究既有巨大的應(yīng)用價(jià)值,又有基礎(chǔ)的理論意義。目前,智能接口技術(shù)已經(jīng)取得了顯 著成果,文字識(shí)別、語音識(shí)別、語音合成、圖像識(shí)別、機(jī)器翻譯以及自然語言理解等技術(shù)已經(jīng)開始實(shí)用化。
數(shù)據(jù)挖掘就是從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機(jī)的實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)中提取隱含在其中的、人們事先不知道的、但又是潛在有用的信息和知識(shí)的過程。數(shù)據(jù) 挖掘和知識(shí)發(fā)現(xiàn)的研究目前已經(jīng)形成了三根強(qiáng)大的技術(shù)支柱: 數(shù)據(jù)庫、人工智能和數(shù)理統(tǒng)計(jì)。主要研究內(nèi)容包括基礎(chǔ)理論、發(fā)現(xiàn)算法、數(shù)據(jù)倉庫、可視化技術(shù)、定性定量互換模型、知識(shí)表示方法、發(fā)現(xiàn)知識(shí)的維護(hù)和再利用、半 結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)中的知識(shí)發(fā)現(xiàn)以及網(wǎng)上數(shù)據(jù)挖掘等。
主體是具有信念、愿望、意圖、能力、選擇、承諾等心智狀態(tài)的實(shí)體,比對象的粒度更大,智能性更高,而且具有一定自主性。主體試圖自治地、獨(dú)立地完成任務(wù), 而且可以和環(huán)境交互,與其他主體通信,通過規(guī)劃達(dá)到目標(biāo)。多主體系統(tǒng)主要研究在邏輯上或物理上分離的多個(gè)主體之間進(jìn)行協(xié)調(diào)智能行為,最終實(shí)現(xiàn)問題求解。多 主體系統(tǒng)試圖用主體來模擬人的理性行為,主要應(yīng)用在對現(xiàn)實(shí)世界和社會(huì)的模擬、機(jī)器人以及智能機(jī)械等領(lǐng)域。目前對主體和多主體系統(tǒng)的研究主要集中在主體和多 主體理論、主體的體系結(jié)構(gòu)和組織、主體語言、主體之間的協(xié)作和協(xié)調(diào)、通信和交互技術(shù)、多主體學(xué)習(xí)以及多主體系統(tǒng)應(yīng)用等方面。
問: 您在人工智能領(lǐng)域研究了幾十年,參與了許多國家重點(diǎn)研究課題,非常清楚國內(nèi)外目前人工智能領(lǐng)域的研究情況。您認(rèn)為目前我國人工智能的研究情況如何?
答: 我國開始"863計(jì)劃"時(shí),正值全世界的人工智能熱潮。"863-306"主題的名稱是"智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)",其任務(wù)就是在充分發(fā)掘現(xiàn)有計(jì)算機(jī)潛力的基礎(chǔ) 上,分析現(xiàn)有計(jì)算機(jī)在應(yīng)用中的缺陷和"瓶頸",用人工智能技術(shù)克服這些問題,建立起更為和諧的人-機(jī)環(huán)境。經(jīng)過十幾年來的努力,我們縮短了我國人工智能技 術(shù)與世界先進(jìn)水平的差距,也為未來的發(fā)展奠定了技術(shù)和人才基礎(chǔ)。
但是也應(yīng)該看到目前我國人工智能研究中還存在一些問題,其特點(diǎn)是: 課題比較分散,應(yīng)用項(xiàng)目偏多、基礎(chǔ)研究比例略少、理論研究與實(shí)際應(yīng)用需求結(jié)合不夠緊密。選題時(shí),容易跟著國外的選題走; 立項(xiàng)論證時(shí),慣于考慮國外怎么做; 落實(shí)項(xiàng)目時(shí),又往往顧及面面俱到,大而全; 再加上受研究經(jīng)費(fèi)的限制,所以很多課題既沒有取得理論上的突破,也沒有太大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
今后,基礎(chǔ)研究的比例應(yīng)該適當(dāng)提高,同時(shí)人工智能研究一定要與應(yīng)用需求相結(jié)合??茖W(xué)研究講創(chuàng)新,而創(chuàng)新必須接受應(yīng)用和市場的檢驗(yàn)。因此,我們不僅要善于找到解決問題的答案,更重要的是要發(fā)現(xiàn)最迫切需要解決的問題和最迫切需要滿足的市場需求。
問: 請您預(yù)測一下人工智能將來會(huì)向哪些方面發(fā)展?
答: 技術(shù)的發(fā)展總是超乎人們的想象,要準(zhǔn)確地預(yù)測人工智能的未來是不可能的。但是,從目前的一些前瞻性研究可以看出未來人工智能可能會(huì)向以下幾個(gè)方面發(fā)展: 模糊處理、并行化、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和機(jī)器情感。
目前,人工智能的推理功能已獲突破,學(xué)習(xí)及聯(lián)想功能正在研究之中,下一步就是模仿人類右腦的模糊處理功能和整個(gè)大腦的并行化處理功能。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是未來 人工智能應(yīng)用的新領(lǐng)域,未來智能計(jì)算機(jī)的構(gòu)成,可能就是作為主機(jī)的馮·諾依曼型機(jī)與作為智能外圍的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合。研究表明: 情感是智能的一部分,而不是與智能相分離的,因此人工智能領(lǐng)域的下一個(gè)突破可能在于賦予計(jì)算機(jī)情感能力。情感能力對于計(jì)算機(jī)與人的自然交往至關(guān)重要。
人工智能一直處于計(jì)算機(jī)技術(shù)的前沿,人工智能研究的理論和發(fā)現(xiàn)在很大程度上將決定計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向。今天,已經(jīng)有很多人工智能研究的成果進(jìn)入人們的日常生活。將來,人工智能技術(shù)的發(fā)展將會(huì)給人們的生活、工作和教育等帶來更大的影響。
什么是人工智能?
人工智能也稱機(jī)器智能,它是計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制論、信息論、神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)、語言學(xué)等多種學(xué)科互相滲透而發(fā)展起來的一門綜合性學(xué)科。從計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的 角度出發(fā),人工智能是研究如何制造出人造的智能機(jī)器或智能系統(tǒng),來模擬人類智能活動(dòng)的能力,以延伸人們智能的科學(xué)。
ai理論的實(shí)用性
在一年一度at&t實(shí)驗(yàn)室舉行的機(jī)器人足球賽中,每支球隊(duì)的"球員"都裝備上了ai軟件和許多感應(yīng)器,它們都很清楚自己該踢什么位置,同時(shí)也明白 有些情況下不能死守崗位。盡管現(xiàn)在的ai技術(shù)只能使它們大部分時(shí)間處于個(gè)人盤帶的狀態(tài),但它們傳接配合的能力正在以很快的速度改進(jìn)。
這種ai機(jī)器人組隊(duì)打比賽看似無聊,但是有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。因?yàn)橥ㄟ^這類活動(dòng)可以加強(qiáng)機(jī)器之間的協(xié)作能力。我們知道,internet是由無數(shù)臺(tái)服務(wù)器和 無數(shù)臺(tái)路由器組成的,路由器的作用就是為各自的數(shù)據(jù)選擇通道并加以傳送,如果利用一些智能化的路由器很好地協(xié)作,就能分析出傳輸數(shù)據(jù)的最佳路徑,從而可以 大大減少網(wǎng)絡(luò)堵塞。
我國也已經(jīng)在大學(xué)中開展了機(jī)器人足球賽,有很多學(xué)校組隊(duì)參加,引起了大學(xué)生對人工智能研究的興趣。
未來的ai產(chǎn)品
安放于加州勞倫斯·利佛摩爾國家實(shí)驗(yàn)室的asci white電腦,是ibm制造的世界最快的超級電腦,但其智力能力也僅為人腦的千分之一?,F(xiàn)在,ibm正在開發(fā)能力更為強(qiáng)大的新超級電腦--"藍(lán)色牛仔" (blue jean)。據(jù)其研究主任保羅·霍恩稱,預(yù)計(jì)于4年后誕生的"藍(lán)色牛仔"的智力水平將大致與人腦相當(dāng)。
以上論證說明:人工智能技術(shù)可以在人類隱性智慧定義的工作框架內(nèi)模擬人類顯性智慧(人類智能)生成知識(shí),創(chuàng)建主客雙贏的策略解決各種復(fù)雜問題。而這是現(xiàn)今其他各類技術(shù)做不到的。不過,由于在人工智能系統(tǒng)工作的基本過程中,(1)中客觀存在各種不確定性,人類給定的知識(shí)未必能夠理想地體現(xiàn)客觀規(guī)律,也未必能夠完全滿足求解問題的需要,(2)中人類預(yù)設(shè)的求解目標(biāo)也不見得完全合理,(3)中人工智能系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)必然存在各種不理想性。因此,人工智能系統(tǒng)對人類顯性智慧能力的模擬不可能完全到位,人工智能系統(tǒng)提供的問題解答也有可能不如人類自己求出的解答。換言之,人工智能系統(tǒng)所模擬的人類顯性智慧能力,原則上不可能超過人類自己的顯性智慧能力。如果說人工智能系統(tǒng)確實(shí)也有超人的地方,那主要是它的工作速度、工作精度、持久能力等因素,而不可能是顯性智慧中的智慧品質(zhì)。至于一些人所宣傳的機(jī)器超越人類甚至機(jī)器淘汰人類的說法,是沒有根據(jù)的。無論是人工智能系統(tǒng),還是其他各種機(jī)器系統(tǒng),它們共同的問題之一是:機(jī)器沒有生命,沒有目的,不可能自主發(fā)現(xiàn)應(yīng)當(dāng)解決的實(shí)際問題,不可能自主形成機(jī)器的智慧,尤其不可能無中生有地形成超越人類和淘汰人類的荒唐愿望,因此更不可能產(chǎn)生淘汰人類或滅絕人類的行為。
2人工智能與信息技術(shù)的關(guān)系
圖2的人工智能系統(tǒng)模型表明,完整的人工智能技術(shù)系統(tǒng)必須具有如下環(huán)節(jié):信息獲?。ǜ兄⑿畔鬟f(通信)、信息處理(計(jì)算)、知識(shí)生成(認(rèn)知)、策略創(chuàng)建(決策)、策略執(zhí)行(控制)以及反饋學(xué)習(xí)優(yōu)化等基本技術(shù)系統(tǒng),這正像“人”這個(gè)智能系統(tǒng)必須具有感覺器官(信息獲取)、傳輸神經(jīng)系統(tǒng)(信息傳遞)、思維器官(信息處理、知識(shí)生成、策略創(chuàng)建)以及執(zhí)行器官(策略執(zhí)行)。 其中傳感(感受信息)、通信(傳遞信息)、計(jì)算(處理信息)、控制(執(zhí)行信息)等技術(shù)屬于信息技術(shù)??梢?,人工智能系統(tǒng)是一個(gè)全局整體,其中包含著傳感、通信、計(jì)算、控制等信息技術(shù)環(huán)節(jié);這正像人這個(gè)智能系統(tǒng)是一個(gè)全局整體,其中包含感覺器官、傳輸神經(jīng)、丘腦和執(zhí)行器官這些信息器官。如果把人工智能系統(tǒng)稱為完整的人工智能系統(tǒng),而把其中的知識(shí)生成和策略創(chuàng)建稱為核心人工智能系統(tǒng),那么,則有:完整的人工智能系統(tǒng)=核心人工智能系統(tǒng)+信息技術(shù)系統(tǒng)其中,核心人工智能系統(tǒng)處于完整人工智能系統(tǒng)的核心,處理知識(shí)和智能層次的問題;信息技術(shù)系統(tǒng)處于完整人工智能系統(tǒng)的外周,處理信息層次的問題,同時(shí)擔(dān)任核心系統(tǒng)與外部環(huán)境之間的兩端接口:一端是從環(huán)境獲取本體論信息(傳感),另一端是對環(huán)境施加智能行為(控制)。這就表明,信息技術(shù)系統(tǒng)提供給人類的服務(wù)主要是方便快捷的信息共享,而不可能提供如何認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)的服務(wù)(因?yàn)檫@需要知識(shí)),更不可能提供如何解決問題的服務(wù)(因?yàn)檫@需要智能策略)[2]。
3“新型”信息技術(shù)
近十多年來,先后出現(xiàn)了大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)以及各種互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用技術(shù)。人們把它們稱為“新型”信息技術(shù)或“新一代”信息技術(shù)。深入分析可以發(fā)現(xiàn),這些新型信息技術(shù)的核心技術(shù)正是核心人工智能系統(tǒng)的知識(shí)生成和策略創(chuàng)建技術(shù)。不妨以大數(shù)據(jù)技術(shù)為例加以說明。圖3表示了大數(shù)據(jù)技術(shù)系統(tǒng)的工作流程。由于有著多種來源、多種背景以及多種格式,大數(shù)據(jù)通常是病態(tài)結(jié)構(gòu)或不良結(jié)構(gòu)的大規(guī)模數(shù)據(jù)集合,其中可能包含垃圾、病毒和黑客攻擊程序。因此,如圖3所示,大數(shù)據(jù)技術(shù)的第一個(gè)環(huán)節(jié)就是智能分類:把無用的數(shù)據(jù)識(shí)別分類出來加以過濾和抑制,把有用的數(shù)據(jù)按照某些特征進(jìn)行分類,再分門別類地送到恰當(dāng)?shù)脑朴?jì)算(和云存儲(chǔ))系統(tǒng),進(jìn)行相應(yīng)的信息處理,為知識(shí)生成(知識(shí)挖掘)做好必要的準(zhǔn)備。通過知識(shí)挖掘生成了足夠的知識(shí)之后,才可以把這些知識(shí)(結(jié)合求解目標(biāo))轉(zhuǎn)換成為用來解決問題的智能策略。其中,智能分類、知識(shí)挖掘和策略創(chuàng)建都是人工智能的基本技術(shù)??梢?,如果沒有這些人工智能技術(shù),大數(shù)據(jù)就只能是數(shù)據(jù),而不可能轉(zhuǎn)換成為有用的知識(shí)和可以用來解決問題的智能策略。
由此可知,大數(shù)據(jù)技術(shù)的核心就是人工智能技術(shù),可以把它比較確切地稱為面向大數(shù)據(jù)的智能技術(shù)。而把它稱為新型信息技術(shù)則沒有真正抓住大數(shù)據(jù)技術(shù)的要害和本質(zhì),模糊了人們對大數(shù)據(jù)技術(shù)和人工智能技術(shù)的認(rèn)識(shí),不利于大數(shù)據(jù)技術(shù)的研究和發(fā)展,也不利于人工智能的研究和應(yīng)用。真正的智能物聯(lián)網(wǎng)模型不是別的,正是圖2所示的模型。如圖2所示,只要在綜合知識(shí)庫內(nèi)設(shè)置“對物控制的目標(biāo)”,那么“外部世界的物”的信息就經(jīng)由傳感器獲得,經(jīng)過通信系統(tǒng)傳送到計(jì)算系統(tǒng)并在這里進(jìn)行必要的處理即把信息變成適用的信息,接著由認(rèn)知系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成為知識(shí),然后由決策系統(tǒng)根據(jù)控制目標(biāo)把信息和知識(shí)轉(zhuǎn)換成為智能策略,智能策略再經(jīng)通信系統(tǒng)傳到執(zhí)行系統(tǒng)之后轉(zhuǎn)換成為智能行為反作用于所關(guān)注的“物”,使它的狀態(tài)符合預(yù)設(shè)的目標(biāo)。近來人們在密切關(guān)注著“互聯(lián)網(wǎng)+”。其實(shí),“互聯(lián)網(wǎng)+”可以有兩種不同的理解。一種理解是當(dāng)前人們所關(guān)注的互聯(lián)網(wǎng)推廣,這里的“+”就相當(dāng)于信息化的“化”,就是互聯(lián)網(wǎng)的各種應(yīng)用。另一種更有意義的理解則把“互聯(lián)網(wǎng)+”理解為互聯(lián)網(wǎng)升級,就是把以計(jì)算機(jī)為終端的現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)升級為以人工智能系統(tǒng)為終端的智能互聯(lián)網(wǎng)。這就是2015年全國兩會(huì)期間全國政協(xié)委員的“中國大腦”提案。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為,互聯(lián)網(wǎng)推廣,即把互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用到各行各業(yè)是完全必要的,這是信息化建設(shè)的正常要求。但是,從信息化建設(shè)的發(fā)展大勢來看,互聯(lián)網(wǎng)升級即把當(dāng)前常規(guī)互聯(lián)網(wǎng)升級為智能互聯(lián)網(wǎng)則更為必要,這將為中國信息化建設(shè)注入更為強(qiáng)大的新活力,是轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的需要,是國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)升級的需要。綜上所述,大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、智能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),其實(shí)都是人工智能技術(shù)的相關(guān)具體應(yīng)用??梢赃@么說,如果沒有人工智能技術(shù),單憑信息技術(shù)很難有效地應(yīng)對大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)以及未來更多更復(fù)雜的技術(shù)挑戰(zhàn)。
4結(jié)束語
第一,植物的規(guī)格要確定好,要結(jié)合植物所適應(yīng)的地質(zhì)條件來對各種規(guī)格的植物進(jìn)行協(xié)調(diào)搭配。一般來說,中型及其以上規(guī)格的喬木作為園林的架構(gòu)之一,會(huì)對整個(gè)園林所呈現(xiàn)出來的景觀效果起著重要作用,應(yīng)當(dāng)先進(jìn)行安放,然后才是小型規(guī)格的植物的安放,保證在園林景觀的細(xì)節(jié)處做好處理;第二,要合理組合植物的品種類型,落葉植物和針葉常綠植物之間在園林中所占的比例應(yīng)當(dāng)保持一定的平衡關(guān)系,對于植物如花卉、葉叢的顏色要協(xié)調(diào)好,一般以夏東兩季的植物色彩為主色調(diào),其他色調(diào)為輔,以保證視覺上能起到互相補(bǔ)充的效果。
2園林設(shè)計(jì)中人工智能應(yīng)用現(xiàn)狀
2.1系統(tǒng)操作方面
由于園林設(shè)計(jì)既涉及藝術(shù)方法也涉及到技術(shù)手段,因此,對操作人員的綜合能力要求就比較高,也就是說,操作人員應(yīng)當(dāng)對建筑理論、園林綠植知識(shí)和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)三方面綜合掌握,而事實(shí)上,很多參與園林設(shè)計(jì)的人員并沒有很強(qiáng)的工程操作能力,要求太高,難以實(shí)現(xiàn)。
2.2園林可重復(fù)使用性方面
目前來說,園林的重復(fù)使用性還是太低,因?yàn)槊總€(gè)地方的氣候條件和地理環(huán)境都不相同,所以,針對一個(gè)地方所制作的園林設(shè)計(jì)并不能簡單地復(fù)制到另一個(gè)地方,如蘇州園林的設(shè)計(jì)不能直接用在遼寧的園林設(shè)計(jì),原因在于北方相對南方來說,園林供水相對困難,山石種類不同,綠植花卉種類也不如南方園林的豐富,而且南北審美觀不同,北方園林設(shè)計(jì)多采用渾厚石材,綠植多為松、柏、楊、柳、榆、槐,加上三季更迭的花灌木,呈現(xiàn)剛健雄渾的特點(diǎn),而南方則因?yàn)榛痉N類豐富,布局特別,注重山石與水的搭配,獨(dú)具精致淡雅的特點(diǎn),由此可見,園林的可重復(fù)使用性不高。
2.3計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方面
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)即常說的CAD。目前來說,CAD并不能完全對口符合園林設(shè)計(jì)的需求,因?yàn)镃AD只能呈現(xiàn)出單一的圖形畫面,既不利于設(shè)計(jì)者進(jìn)行設(shè)計(jì),也不利于客戶對設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)的理解,導(dǎo)致客戶與設(shè)計(jì)者之間難免信息不對稱,造成一定的信息偏差,影響之后園林設(shè)計(jì)出來的成果。
3加強(qiáng)人工智能在園林設(shè)計(jì)中應(yīng)用的辦法
3.1園林子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
作為整個(gè)園林系統(tǒng)的組成部分,園林子系統(tǒng)的設(shè)定概要應(yīng)通過計(jì)算機(jī)實(shí)施建模,來對項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)行基本設(shè)定,在獲得項(xiàng)目系統(tǒng)的自動(dòng)生成規(guī)則之后,在對所收集到的園林基本數(shù)進(jìn)行存檔,來作為全局的運(yùn)行參數(shù),在一定程度上影響了計(jì)算機(jī)的運(yùn)行結(jié)果。一般來說,存檔信息有園林的設(shè)計(jì)規(guī)模、投資情況、發(fā)展需求以及相關(guān)的環(huán)境因素等,存檔后,可能會(huì)對建筑的規(guī)模大小、選址、風(fēng)格特點(diǎn)以及植物的搭配等造成影響。
3.2地形子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
地形子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)是通過計(jì)算機(jī)對采集到的地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行推理而后才進(jìn)行的。一般來說,會(huì)采用規(guī)則引擎最為計(jì)算機(jī)的推理機(jī),是基于專家系統(tǒng)的模式下進(jìn)行推理的,工作原理是由機(jī)器來仿造人類在對事件進(jìn)行考慮的思維和方法,通過進(jìn)行試探性的方法來進(jìn)行推理,并不斷地對推理所得出來的結(jié)果進(jìn)行解釋和驗(yàn)證。對地質(zhì)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)實(shí)地勘查是保證園林設(shè)計(jì)圖紙正常輸出的要求,這是不能單純地依靠計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)的,因?yàn)榈刭|(zhì)勘查涉及到很多復(fù)雜地形的勘查,只能依靠人工的方式。地質(zhì)勘查可以分為前期階段和后期階段。前期階段主要是設(shè)定園林工程的初稿,因此,只要對地質(zhì)情況進(jìn)行系統(tǒng)的粗略勘察即可。后期階段主要是完成圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求,因此,對數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性要求更高,并勘查人員對此進(jìn)行較為細(xì)致的處理。這以后才是通過對計(jì)算機(jī)智能系統(tǒng)軟件的使用來將前期階段和后期階段所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化處理,完成相關(guān)數(shù)據(jù)的細(xì)化以及修正,然后通過系統(tǒng)推理得到一個(gè)初步的園林模型。
3.3主干道路子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
對地形子系統(tǒng)進(jìn)行地形數(shù)據(jù)的輸出即可得到主干道路設(shè)計(jì),因?yàn)槲覀兪紫韧瓿闪说匦蔚脑O(shè)計(jì),因此,在接下來對道路進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中就可以有效地避免其他的建筑和設(shè)施的干擾,這之后的設(shè)計(jì)才能按部就班地開展。推理的總體規(guī)則為:首先,由園林的建設(shè)規(guī)模、投資情況等來對道路的類型和所需費(fèi)用等進(jìn)行計(jì)算,得到相關(guān)數(shù)據(jù);然后,結(jié)合之前的輸出地形圖來生成推薦道路圖,并檢查道路的密度是否符合園林的設(shè)計(jì)規(guī)范,接著根據(jù)道路建設(shè)定額表來對工程造價(jià)進(jìn)行計(jì)算,看是否符合預(yù)期投資情況;最后,對道路圖進(jìn)行人工的調(diào)整,并反復(fù)驗(yàn)算。
3.4圖紙和圖表輸出子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)