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1、人工智能进展及应用研究概述,航天科工二院 2016.07,主要内容,国内外人工智能发展回顾,人工智能 (Artificial Intelligence)： 是用机器去实现所有目前必须借助人类智慧才能实现的任务。其具体研究、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。,？,弱人工智能 基于机器学习算法，程序设计者预测情况、做出执行方案。,强人工智能 程序自己思维， 分析、理解外部事物， 并做出决策。,学术界分类,国内外人工智能发展回顾,强人工智能 也指通用人工智能（AGI），是人工智能研究的主要目标之一。其诞生的时间点被人们成为“技术奇点”或“奇异点”。（如图）从这个点开始，计
2、算机智能将取代目前地球上最聪明的人类智慧。,（一）各国政策助力人工智能发展,（一）,美国“大脑研究计划” 2013年4月，美国正式公布“推进创新神经技术脑研究计划”（BRAIN） 。,国内外人工智能发展回顾,国内外人工智能发展回顾,（一）各国政策助力人工智能发展,美国已充分认识到人工智能的战略意义，陆续开展了人工智能相关计划，并从国家战略层面开始加紧布局。,（一）,国内外人工智能发展回顾,欧盟：人类工程项目（HBP) 2013年初，欧盟宣布未来十年“新兴旗舰技术项目”人脑计划（HBP）。总投资12亿欧元。计划2018年前开发出第一个智能人造大脑。,（一）各国政策助力人工智能发展,（二）,国内外
3、人工智能发展回顾,（三）,日本：大脑研究计划（Brain/MINDS） 2014年9月，启动大脑研究计划 Brain/MINDS。计划为期10年，旨在理解大脑如何工作以及通过建立动物模型，研究大脑神经回路技术，从而更好地诊断以及治疗大脑疾病。,（一）各国政策助力人工智能发展,国内外人工智能发展回顾,（一）各国政策助力人工智能发展,中国： “脑科学与类脑科学研究” 中国脑计划主要有两个研究方向：以探索大脑秘密、攻克大脑疾病为导向的脑科学研究以及以建立和发展人工智能技术为导向的类脑研究。 该计划将于2016年底前启动，国家资助15年。,（四）,国内外人工智能发展回顾,（一）各国政策助力人工智能发展
4、,中国： “脑科学与类脑科学研究” 国家层面推出加快人工智能发展的指导文件。,（四）,国内外人工智能发展回顾,（二）人工智能发展原理,人工智能是一门综合了计算机科学、生理学、哲学的交叉学科。根据技术原理不同，可以把人工智能分为符号主义、联结主义和行为主义三个流派，不同流派对人工智能发展的观点不同，研究方法也不相同，但在不同细分领域都取得了突破和成就。,表1 人工智能原理及流派,国内外人工智能发展回顾,（二）人工智能发展原理,人工智能至今经历了诞生、黄金时代（1956-1974）、遭遇基础障碍（1974-1980）、繁荣（1980-1987）、 低潮（1987-1993）、爆发（1993-现在）
5、多个时期，在波折中不断发展。,c,1956年，达特茅斯会议标志着AI的诞生,罗森布拉特发明第一款神经网络 Perceptron，将人工智能推向第 一个高峰,1955年,1957年,计算能力突破没能使机器完 成大规模数据训练和复杂任务， AI进入第一个低谷,1970年,霍普菲尔德神经网络被提出,1982年,1986年,1990年,2006年,2013年,人工智能计算机 DARPA没能实现，政府 投入缩减，AI进入第二次 低谷 ,Hinton提出“深度学习”神经网 络使得人工智能性能获得突破性 进展,深度学习算法在语音和 视觉识别上取得成功，识 别率分别超过99%和95%， 进入感知智能时代,国内
6、外人工智能发展回顾,（三）人工智能技术进展,表2 国外人工智能研究典型机构,国内外人工智能发展回顾,（三）人工智能技术进展,表3 国外发展人工智能典型企业,国内外人工智能发展回顾,（三）人工智能技术进展,表4 国外人工智能研究项目（2015-2016）,国内外人工智能发展回顾,（三）人工智能技术进展,表4 国外人工智能研究项目（2015-2016）（续）,国内外人工智能发展回顾,（三）人工智能技术进展,表5 Defense Advanced Research Projects Agency（2016）,国内外人工智能发展回顾,（三）人工智能技术进展,表6 国内人工智能典型研究机构,国内外人工智
7、能发展回顾,（三）人工智能技术进展,表7 国内人工智能典型企业,国内外人工智能发展回顾,（三）人工智能技术进展,表7 国内人工智能典型企业,国内外人工智能发展回顾,（三）人工智能技术进展,百度提出“百度大脑计划”将对人工智能技术进行全面研究。,国内人工智能研究企业项目,国内外人工智能发展回顾,（三）人工智能技术进展,小结 1. 人工智能技术前景： 认知智能突破尚不明朗。 一是人类认知激励尚不清晰，认知算法仍未突破； 二是仅依靠工程学算法难以突破认知智能。 2. 市场规模： 2020年人工智能全球市场规模超千亿，中国约91亿。,人工智能应用快速发展,（一）人工智能技术在军事装备领域应用,无人作战
8、系统,美国TALON“魔抓”机器人（9.11）,Atlas人形机器人,美军研制的TALON（魔爪小型移动机器人），曾在美国“9.11”事件中用于在倒塌的世界贸易中心寻找遇难者及残骸，并被部署到阿富汗和伊拉克协助简易爆炸装置的检测和清除任务。,美国研制的世界上首款人形作战机器人，可以实现自主双腿行走，并规划行走路线，其控制系统能够在外力作用下依然能保持单腿站立平衡。,2015年，美俄积极布局军用人工智能技术研究，抢占发展先机。美国部署大脑皮层网络机器智能研究计划，快速推进机器学习技术发展；俄罗斯开发人工智能控制软件，能使机器人单独或组队自主完成各类军事任务。,人工智能应用快速发展,（一）人工智能
9、技术在军事装备领域应用,无人作战系统,X-47B无人作战飞机,2015年4月22日，美海军X-47B无人机与欧米伽空中加油服务公司的K-707加油机完成了自主空中受油试飞验证。,无人机蜂群,蜂群式无人系统是美国国防部战略能力办公室的项目，该项目是美国与中俄军事竞争的关键。蜂群式无人机未来有可能成为改变游戏规则的项目。蜂群式无人机的第一步是发展空军研究实验室所谓的“忠诚僚机”。,人工智能应用快速发展,（一）人工智能技术在军事装备领域应用,无人作战系统,“真北”（TrueNorth）仿脑芯片,该神经形态芯片具有100万个电子“神经元”和2.56亿个神经元之间的电子“突触”，能够对由光学、超声和红外
10、传感器采集的数据进行分析和做出响应。,美持续追踪无人反潜艇（ACTUV）,“持续追踪无人反潜艇”（ACTUV），安装了自主控制系统软件，于2014年进行测试，成功实现了自主导航，能够通过狭窄水道、躲避航标和淹没危险，能够操控并避免与其他船只的碰撞。,人工智能应用快速发展,（一）人工智能技术在军事装备领域应用,无人作战系统,俄罗斯“独特”机器人,2015年10月，俄罗斯联合仪器制造公司研制出一种名为“独特”的多功能机器人部队自动化指挥系统，目前已经成功完成试验验证。该系统可使机器在无人参与的情况下完成既定任务。“独特”系统能够将操作人员从指挥过程中解放出来，自动执行任务，可同时指挥10部机器人，
11、使其在战场执行单独或团队作战任务。,2016年2月，俄罗斯先期研究基金会研制出“救援者”仿人战斗机器人，该机器人可在危险环境下执行任务。,人工智能应用快速发展,（一）人工智能技术在军事装备领域应用,无人作战系统,无人机“黑色大黄蜂纳米”（Black Hornet Nano）,无人战机“雷神”,人工智能应用快速发展,（一）人工智能技术在军事装备领域应用,导弹武器系统,1. 美国持续开展的“远程反舰导弹”项目研究，该导弹具备在传感器及信息网络完全切断的情况下自动攻击目标的能力，能够在无任何中继制导信息支持的情况下依靠弹载传感器和计算机探测和识别目标，进行完全自主导航和精确末制导，表现出在复杂环境下
12、仍具有较强的精确毁伤能力。,5.美国国防高级研究计划局（DARPA）正在研发基于人工智能的下一代电子战系统。该项目有望为美军对抗中国和俄罗斯先进雷达系统提供相应的对抗策略。,3. 洛马公司测试为DARPA研制专门用于对抗自适应无线通信威胁的人工智能系统原型机进行现场测试。根据DARPA要求，洛马公司先进技术实验室（ATL）将和雷声公司空间和机载系统分部一起对该电子战机器学习软件进行现场测试。该软件能够使系统具备自主测试并干扰敌方自适应通信系统的能力。,4. 2016年3月，DARPA宣布开展无线电频谱共享挑战赛。该挑战赛的主题是无线频谱协作技术，旨在使用人工智能、机器学习技术，建立一种智能系统
13、，使设备协作（而非竞争）实现射频带宽共享，以解决当前无线电频谱资源日益紧张难题。,智能导弹项目,智能电子战系统,2.法国开发了一种名为CVM101“层云”的导弹指挥控制系统。该系统提供了一种分布式体系概念，通过将部署在不同位置的传感器和导弹武器系统联网，建立一整套覆盖全部战场地域及空域的虚拟武器系统，并依托人工智能控制技术缩短导弹武器系统对目标反映时间，大大节省作战资源、提高作战效能。,人工智能应用快速发展,（一）人工智能技术在军事装备领域应用,武器装备故障诊断,NASA把人工智能应用到航天器的故障诊断中，开发有航天飞机液氧加注诊断系统LES，航天飞机主发动机透平泵诊断专家系统SEES，“旅行
14、者”号探测器通信系统故障诊断专家系统SHARP,美国空军和罗姆航空发展中心研发的智能BIT (Smart BIT)：提高机内测试概念,安防领域,2015年2月，美国海军展示了其最新研制的“舰载自主消防机器人”（SAFFiR）。 该机器人能够在舰艇上自主移动，承担不适宜人类作业的危险消防任务。,人工智能应用快速发展,（一）人工智能技术在军事装备领域应用,航天领域：空间在轨操作技术,1. 美国开展的“凤凰”计划目标是实现在轨机动平台自主抓取废弃卫星，拆解零件并在轨组装新卫星的能力。,2. DARPA希望2019年能演示验证在轨维护的机器人技术。,人工智能应用快速发展,（一）人工智能技术在军事装备领
15、域应用,航天领域：空间在轨操作与信息新技术,俄罗斯计划20162025年设计并建造一款“清理者”航天器,日本开展“电磁网”的研制，用于空间碎片清除,欧洲航天局将根据“清洁太空倡议”开展eDeOrbit任务，捕捉与收集在轨尤其是近地轨道的空间碎片，备选方案包括投掷网、夹钳机械装置和“鱼叉”,诺格公司和美国Toyon研究公司正在开发的先进导航和地理配准系统，能够用于增强作战人员的态势感知，提高其安全。,美空军升级“联合空间作战中心任务系统”（JMS），提高处理空间态势感知数据的能力。,人工智能应用快速发展,（一）人工智能技术在军事装备领域应用,国防制造,装备制造业的核心能力是高精尖的制造设备技术，
16、工业机器人无疑是制造设备中最重要的一环。20082013 年期间，日本和欧洲是全球工业机器人市场的两大主角。,生产线上的工业机器人,1. FANUC公司的并联六轴结构的机器人3iA具有很高的柔性，集成iRVision视觉系统、Force Sensing传感系统、Robot Link通信系统和Collision Guard碰撞保护系统等多个智能功能，可对工件进行快速识别, 利用视觉跟踪系统引导完成作业 。,2. 2015年11月，NASA用全美最大的、用于复合材料制造的机器臂，制造直径超过8米、史上最大的复合材料火箭部件。该机械臂安装在一根40英尺长的轨道上，手臂长21英尺，机械臂头部一次可装入16束碳纤维，可在多个方向上运动，以实现精确铺丝。为适应不同项目的要求，机械臂头部还可拆装更换，进行灵活生产。,人工智能应用快速发展,（二）人工智能技术在民用产业的应用,消费电子领域,智能穿戴设备,以智能穿戴设备为例，目前的Fitbit、Charge HR以及微软手环等可穿戴设备可实时获
