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1、智能技术与系统研究进展 ProgressinResearchofIntelligentTechnology Systems刘红星2003年5月 1 智能 正在走来的时尚什么是智能 若干智能技术的原理简介智能技术与系统研究的现状智能技术与系统研究的展望结束语 2 一 智能 正在走来的时尚 3 据统计 国内2002年智能卡总发卡量达4 28亿张 总的销售金额达28 2亿元 相对2001年而言 总发行量增长33 8 智能卡按用途的种类 公用电话卡 SIM卡 公交卡 社保卡 银行卡 加油卡 工商企业卡 税务卡等 另据报道 中科院自动化研究所和一家高科技公司合作年内还将推出一种新的IC卡 指纹 卡 这种
2、指纹卡将在银行 政府保密部门等找到用武之地 届时 去银行持卡取钱将不再怕忘记密码 智能卡 IC 4 智能发动机 天津一汽新推出一款装备了智能发动机的新款威姿轿车 CA7106型 所采用的技术 VVTI VariableValveTimingintake 即发动机根据实际需要自动调整配气正时 从而在所有速度范围内大大改善燃油经济性 减少废气排放 据测试 每百公里耗油仅4升 这一指标甚至比0 8升排量的微型汽车的油耗还低 4月14日 5 您是否有这样的梦想 夏天 在到家前几分钟 用手机打开家中空调降温 冬季 随时通过远程遥控提前启动家中独立供暖系统 睡觉前 您按一下 晚安 键 家庭主控系统会进入
3、晚间休息模式 此刻 家中的灯全部熄灭 窗帘落下 大门锁好 防盗报警与自动探头同时工作 它们对外防盗抢 对内为家人夜间生活服务 而今这些都已不是梦想 时尚的智能型家居可以把这些事情一一 摆平 智能小区 智能家居 3月26日 各地房产商争相打 智能 牌 内容 安保系统 远程抄表 宽带上网 电子公告等 6 2003 04 0911 04 ChinaByte 海尔集团4200万打造家电行业智能平台 商业智能 BI 据IDC提供的数据 在五年之内 商业智能市场规模将从现在的55亿美元扩大到157亿美元 一些IT服务提供商纷纷推出了自己的BI软件 如Oracle 微软 IBM公司 国内的金碟公司等均大力开
4、发和推广BI软件 与此同时 一些商业企业 制造企业也在积极应用BI软件 为其决策提供有价值的服务 7 信息产业部通信科技委日前宣布 将于6月4日 5日召开 首届中国智能网业务研讨会 会议议题包括 智能网在电信网络发展中的地位 作用以及未来的走向 最新智能网解决方案与案例 智能网的标准化进程 智能网发展对服务器平台的新需求 智能网业务开发与推广模式 与智能网相关联的卡类业务的创新与管理等 智能网就是一种快速 灵活 方便地实现新业务的体系 它在不改变现有电信网络基本结构的条件下 通过开发集中数据库系统和集中的业务控制点 能使全网在最短的时间内以最低的代价向用户提供新业务 智能网 8 2002年11
5、月 国家自然基金委组织21位院士级相关专家召开了 认知科学与智能信息处理 重大研究计划立项研讨会 会议认为 认知科学及智能信息处理 是我国目前迫切需要研究的重要科学问题 它具有前瞻性 交叉性 复杂性和巨大的潜在应用前景 基金委与 智能 9 2001年10月15日清华大学邀请何毓琦等6位国内外著名学者组建了 智能与网络化系统研究中心 该中心由美国哈佛大学讲座教授 美国工程院院士 中国科学院 中国工程院两院外籍院士 著名华裔科学家何毓琦教授和中国科学院 中国工程院两院院士 美国工程院外籍院士宋健教授担任首席科学家 西安交通大学特聘教授管晓宏教授担任中心主任 该中心的宗旨是在智能与网络化系统领域开展
6、世界一流水平的科学研究 早在10年前 清华大学跨系建立了 智能技术与系统 国家重点实验室 其下设三个分室 智能图形图象处理分室 电子工程系 智能信息处理分室 自动化系 人机交互与多媒体分室 计算机系 等 清华与 智能 10 今后将针对国民经济 国家安全和科技进步的需求 集中力量优先开展国家急需的现代通信与空间信息技术 计算机体系设计和技术 电子商务与信息安全技术等方面的研究 开发和应用 加强智能信息通信与处理研究 空间信息技术研究 军事信息创新技术研究及跨学科的信息农业技术 生物医学工程研究 中国科学技术大学建设世界知名的高水平大学规划 节选 科大与 智能 11 复旦大学2002年4月成立智能
7、信息处理开放实验室 由中科院院士陆汝钤带领一批来自国内外的科研人员在人工智能信息处理方面进行研究 复旦与 智能 12 中科院计算所在2000年12月组建 智能信息处理开放研究实验室 的基础上 又于2002年12月建立了 中俄智能信息处理联合实验室 联合实验室主要研究知识处理的数学基础和逻辑基础 研究大规模知识处理的计算模型和方法 研究大规模知识获取和管理的理论和技术 可视化与智能化人机接口技术 开发智能信息处理平台和工具等 中科院与 智能 13 智能控制 IntelligentControl 智能自动化 IntelligentAutomation 智能管理 IntelligentManagem
8、ent 智能通信 IntelligentCommunication 智能CAD IntelligentCAD 智能机器人 IntelligentRobot 智能仪表 IntelligentInstrument 智能计算机 IntelligentComputer 智能网络 IntelligentNetwork 智能优化 IntelligentOptimization 智能玩具 Intelligentplaything 智能家电 IntelligentHomeElectronics 智能汽车 IntelligentAutomobile 智能材料 IntelligentMaterial 智能软件 I
9、ntelligentSoftware 智能仿真 IntelligentSimulation 智能商务 IntelligentBusiness 智能经济 IntelligentEconomy 等 智能系统工程 IntelligentSystemsEngineering 总之 智能化 是当前新技术 新产品 新产业的重要发展方向 开发策略和显著标志 14 二 什么是 智能 15 1947年 1950年英国的阿兰 图林 Turing 分别发表了 智能机器 计算机与智能 两文 提出了检验智能的一个标准 将问答双方互相隔开 问的一方为人 答的一方可以完全是计算机程序 也可以是人 如果提出的问题实际是由计算
10、机程序来回答的 而在一定的范围内提问者又不能区分回答者是人还是机器 则可称这一机器是具有智能的 图林的检验标准不去关心机器内部如何运作 而是从 外部行为 来判断 16 人的智能 HumanIntelligence 指人在知识的获取 存储 更新等方面的杰出表现 及人在事物的判断 推理 识别等方面的杰出表现 是人有别于动物的属性 对人的智能行为的模拟产生了人工智能 模拟人智能行为的系统即为智能系统 IntelligentSystem 有关模拟人智能行为的技术即为智能技术 IntelligentTechnology 人工智能 ArtificialIntelligence 17 自适应性 adapta
11、bility 自学习性自组织性 橡皮泥 特性柔性 鲁棒性 Robustness 强壮性稳健性环境变化时能否正常工作 容错性 FaultTolerance 三大特性 泛化性 generalizationcapability 18 IC智能发动机智能网BIHP智能打印耗材 根据监测的耗材状态 自动使碳粉均匀 免摇碳粉盒 智能燃气检测仪 可与室内的抽油烟机和燃气阀门联动 一旦室内空气中燃气的含量达到一定浓度 就会报警 并自动切断气源 开启抽油烟机排出燃气 智能型灶具 使用时只要按下 煲饭 按钮 就可自动煮饭 而且灶眼还可根据水和米的量 自动调节火力 如果你是一个比较健忘的人 那么没关系 灶具会在连续
12、使用超出一段时间 约2小时 后 自动熄火 实例分析 19 人工智能 AI 与自动化 Automation 人工智能是自动化 自动化未必是人工智能 电脑研究若达不到人工智能的水平 就跟程序控制器没什么区别了 人一步一步做的事让机器做了就是自动化 但并不是人做的事让机器做了都是人工智能 电脑 小区监视系统 20 人工智能与计算智能 机器智能 ComputationalIntelligenceMachineIntelligence ARTIFICIALINTELLIGENCE thestudyofhowtomakecomputersdothingsatwhich atthemoment people
13、arebetter ElaineRich 1988 狭义的人工智能就是计算智能 图林的检验标准也是关于 计算智能 的 21 三 若干智能技术的原理简介 22 传统AI与专家系统 ES 传统AI 在宏观层面上 撇开人脑的内部结构和机制 仅从人脑外在表现出来的智能现象出发研究智能活动的规律 将知识的获取 更新 判断 推理等心理活动编制成规则 然后用计算机进行模拟 使计算机表现出智能 八十年代日本研究第五代计算机就是基于传统AI的 传统AI是属于认知科学的符号主义流派 它认识的基本元素是符号 认知过程又是用符号表示的运算 这种做法的依据 人类的语言文字均可用符号来描述 思维过程只不过是这些符号的存储
14、 变换和输入 输出而已 传统AI实际体现了逻辑思维的基本特性 23 传统AI的前期努力把研究重点放在 寻求问题求解的通用方法 开发通用目的程序 这一努力取得了一些成果 但均难以达到实用水平 直到80年代初 AI科学家才认识到 程序智能化的关键是拥有大量的高质量的专业化知识 这一概念上的突破导致了特殊目的的智能计算机程序即专家系统的诞生 专家系统是传统AI的成功范例 建造一个专家系统的过程通常被称为 知识工程 知识工程师把一个或多个人类领域专家的知识变成规则融入系统 有了规则的系统就可以看作专家系统的原型了 完备的专家系统还包括人机接口 解释以及知识获取等功能子系统 ES的成功实例很多 如 19
15、97年斯坦福大学研制成功的MYCIN医疗诊断系统 24 神经网络 ANN ES是成功的 但传统AI还是遇到了很大的挑战 表现在 连续的模拟信号无法直接处理 模糊信息的处理有较大的困难 程序的点滴错误可能造成不能正常执行 容错性差 从案例获取知识和更新知识的本领不强 可学习性差 噪声环境下的输入不易获得满意的解 鲁棒性差 在自然语言理解 图象模式识别 景物理解等方面显得力不从心 总之 传统AI在很多方面与人的智能无法比拟 ANN与传统AI相比是一个新的思路 属认知科学的联接主义流派 联接主义流派认为 人的大脑对符号的处理是看不见的 是不存在的 是大脑的结构决定了大脑的智能 对人脑智能的模拟不能撇
16、开或绕开大脑的结构 ANN顾名思义 就是要人工从结构上模拟大脑以实现人工智能 它是从微观结构出发到宏观行为 25 脑科学 神经科学的研究表明 人的神经系统是由其基本元素神经细胞 神经元 相互联接而成 神经元既是信息存储的单元也是信息处理的单元 人的大脑有数不清的神经元 单个神经元简单 信息存储和处理能力有限 信息处理的速度也不快 但是整个神经网络的总体处理速度极快 神经系统是大规模的并行处理和分布式的信息存储 这与当今的冯 诺依曼计算机是截然不同的 神经系统的神经元本身和神经元间的连接强度是可变的 这使人的大脑之所以有很好的自适应性 自组织性 很强的学习功能 人的大脑通过学习把知识分布式地存储于各神经元中 表现为神经元本身的类型 参量和它们之间的连接强度的自适应变化 由于是大量神经元协同并行处理 故其容错性自然比较好 连续信号 模糊信息都可以处理 鲁棒性好 26 1943年美国心理学家McCulloch和数学家Pitts共同提出了一个神经元的数学模型 一个神经元对来自其他神经元的刺激依次在突触处和在细胞体处进行运算 首先在各突触处对其所有外部刺激进行运算 再将运算的结果作为内部刺激由树
