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1、 人工智能【摘要】：人工智能是一门极富挑战性的科学，但也是一门边沿学科。它属于自然科学和社会科学的交叉。涉及的学科主要有哲学、认知科学、数学、神经生理学、心理学、计算机科学、信息论、控制论、不定性论、仿生学等。人工智能(Artificial Intelligence)，英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等.蔡自兴，徐光祐.人工智能及其应用.北京：清
2、华大学出版社，。【关键词】：人工智能；应用领域；发展方向；人工检索。 1人工智能描述 人工智能(Artificial Intelligence) ，英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学元慧议当人工智能的应用领域与发展状态。 人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式作出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。“人工智能”一词最初是在1956 年Dartmouth学会上提出的。从那以后,研究者们发展了众多理论和原理,人工智能的概念也随
3、之扩展。人工智能是一门极富挑战性的科学，从事这项工作的人必须懂得计算机知识，心理学和哲学。人工智能是包括十分广泛的科学，它由不同的领域组成，如机器学习，计算机视觉等等，总的说来，人工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂工作。但不同的时代、不同的人对这种“复杂工作”的理解是不同的。例如繁重的科学和工程计算本来是要人脑来承担的，现在计算机不但能完成这种计算, 而且能够比人脑做得更快、更准确，因之当代人已不再把这种计算看作是“需要人类智能才能完成的复杂任务”, 可见复杂工作的定义是随着时代的发展和技术的进步而变化的, 人工智能这门科学的具体目标也自然随着时代的变化
4、而发展。它一方面不断获得新的进展，一方面又转向更有意义、更加困难的目标。目前能够用来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, 人工智能的发展历史是和计算机科学与技术的发展史联系在一起的。除了计算机科学以外, 人工智能还涉及信息论、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科。人工智能学科研究的主要内容包括：知识表示、自动推理和搜索方法、机器学习和知识获取、知识处理系统、自然语言理计算机视觉、智能机器人、自动程序设计等方。2.国内外发展现状世界各国都前赴后继地奔跑在研究利用人工智能这条新路上，特别是美国和日本已经逐步发展成为了人工智能
5、强国。我国人工智能研究起步较晚。纳入国家计划的研究（智能模拟）始于1978年，1984年召开了智能计算机及其系统的全国学术研讨会,1986年起把智能计算机系统、智能机器人和智能信息处理（含模拟识别)等重大项目列为国家高技术研究计划，1993年起，又把智能10控制和智能自动化等项目列入国家科技攀登计划。1981年起，相继成立了中国人工智能学会，全国高校人工智能专业委员会、中国计算机学会人工智能与模式识别专业委员会等。1989年首次召开的中国人工智能控制联合会议（cjcai）至今已召开多次。已有多部国内自编的人工智能专著和教材公开出版。模拟识别与人工智能杂志已于1987年创刊。我国近年来许多单位都
6、紧跟世界研究潮流，开展了对知识发现、数据挖掘、多agent系统、模式识别、智能机器人、自然语言处理和自动推理等多领域的研究与开发工作，并取得了一定的进展。当前，我国已有数以万计的科技人员和大学师生从事不同层次的人工智能研究与学习，人工智能研究已经在我国深入开展。尽管中国人工智能学科起步晚，但在理论研究方面已赶超日本、追平美国，完全达到了世界领跑水平，特别是中国科学家协同配合国外传统研究方法，开发出的新的综合创新性研究体系，为国际人工智能科学发展做出了突出贡献。中国科学家提出的仿生识别方法、可拓学理论等在全球可谓独树一帜，能够较好地处理过去在人工智能方面难以解决的矛盾问题，并已逐步替代之前的模拟
7、人体结构理论等，成为全球实验室优先采用的研究方法。我国虽然在人工智能的软件方面水平不低，但在硬件、机器制造方面水平还不高，和日本等应用水平和普及度都较高的国家相比，中国还处于一个很初级的阶段。这并不代表我们不能开发出具有强大功能的机器人，事实上我国的实验室研究生产水平已经完全可以制造出与日本同等水平的人工智能成果。当前影响我国人工智能应用发展的原因主要是，工业化生产水平相比于美日还存在较大差距,对资源和能源的消耗也都难以达到需求，此外，一项先进的人工智能成果在刚开始投入市场生产时需要较高的成本，这对于我国一些普通家庭来说还属于奢侈品，因此在市场需求和推广上也难以跟上国外的脚步。虽然有差距，但是
8、也在不断的进行努力和尝试。在中国就曾经进行过一次中国象棋的人机大战，其过程和效果堪比美国的深蓝人机竞赛，另外，以哈工大为首的国内众多高校的人工智能研发水平近年来发展迅猛，在一些国际水平的机器人足球赛、机器人起重大赛等人工智能竞赛中都取得了优异的成绩。3.人工智能的应用前景 人工智能是在计算机科学、控制论、信息论、心理学、语言学等多种学科相互渗透的基础发展起来的一门新兴边缘学科，主要研究用用机器（主要是计算机）来模仿和实现人类的智能行为，经过几十年的发展，人工智能应用在不少领域得到发展，在我们的日常生活和学习当中也有许多地方得到应用。本文就符号计算、模式识别、专家系统、机器翻译等方面的应用作简单
9、介绍，籍此使读者对我们身边的人工智能应用有一个感性的认识。3.1符号计算计算机最主要的用途之一就是科学计算,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。长期以来,人们一直盼望有一个可以进行符号计算的计算机软件系统。早在50年代末,人们就开始对此研究。进入80年代后,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
10、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。Mathematica是第一个将符号运算,数值计算和图形显示很好地结合在一起的数学软件,用户能够方便地用它进行多种形式的数学处理。计算机代数系统的优越性主要在于它能够进行大规模的代数运算。通常我们用笔和纸进行代数运算只能处理符号较少的算式,当算式的符号上升到百位数后,手工计算就很困难了,这时用计算机代数系统进行运算就可以做到准确,快捷,有效。现在符号计算软件有一些共同的特点就是在可以进行符号运算、数值计算和图形显示等同时,还具有高效的可编程功能。在操作界面上一般都支持交互式处理,人们通过键盘输入命令,计算机处理后即显示结果。并且人机界面
11、友好,命令输入方便灵活,很容易寻求帮助。尽管计算机代数系统在代替人繁琐的符号运算上有着无比的优越性,但是,计算机毕竟是机器,它只能执行人们给它的指令，有一定的局限性。首先,多数计算机代数系统对计算机硬件有较高的要求,在进行符号运算时,通常需要很大的内存和较长的计算时间,而精确的代数运算以时间和空间为代价的。第二个问题是用计算机代数系统进行数值计算,虽然计算精度可以到任意位,但由于计算机代数系统是用软件本身浮点运算代替硬件算术运算,所以在速度要比用Fortran语言算同样的问题慢百倍甚至千倍。另外,虽然计算机代数系统包含大量的数学知识,但这仅仅是数学中的一小部分,目前仍有许多数学领域未能被计算机
12、代数系统涉及。计算机代数系统仍在不断地发展、完善之中。3.2模式识别模式识别就是通过计算机用数学技术方法来研究模式的自动处理和判读。这里,我们把环境与客体统称为“模式”,随着计算机技术的发展，人类有可能研究复杂的信息处理过程。用计算机实现模式（文字、声音、人物、物体等）的自动识别，是开发智能机器的一个最关键的突破口，也为人类认识自身智能提供线索 Troxel. Rethinking networking architectures for cognitivecontrol. In Microsoft Researchs Cognitive WirelessNetworking Summit.
13、Snoqualmie, WA, .。信息处理过程的一个重要形式是生命体对环境及客体的识别。对人类来说，特别重要的是对光学信息（通过视觉器官来获得）和声学信息（通过听觉器官来获得）的识别.曾雪峰论人工智能的研究与发展现代工业（13）。这是模式识别的两个重要方面。市场上可见到的代表性产品有光学字符识别系统 (Optical Character Recognition，OCR)、语音识别系统等。计算机识别的显著特点是速度快、准确性和效率高。识别过程与人类的学习过程相似。以“汉字识别”为例：首先将汉字图象进行处理，抽取主要表达特征并将其特征与汉字的代码存在计算机中。就像把老师教我们这个字叫什么、如何写
14、的知识记忆在大脑中。这一过程叫做“训练”。识别过程就是将输入的汉字图像经处理后与计算机中所保存的全部汉字进行比较，找出最相近的字作为识别结果,这一过程叫做“匹配”。语音识别就是让计算机能听懂人说的话，一个重要的例子就是七国语言（英、日、意、韩、法、德、中）口语自动翻译系统。其中，中文部分的实验平台设立在中国科学院自动化所的模式识别国家重点实验室，这是口语翻译研究跨入世界领先水平的标志。该系统实现后，人们出国预定旅馆、购买机票、在餐馆对话和兑换外币时，只要利用电话网络和国际互联网，就可用手机、电话等与“老外”通话。指纹是人体的一个重要特征，具有唯一性。北京大学有关专家对数字图像的离散几何性质进行
15、了深入研究，建立了从指纹灰度图像精确计算纹线局部方向、进而提取指纹特征信息的理论与算法，随后研究成功了适于民用身份鉴定的全自动指纹鉴定系统，以及适于公安刑事侦破的指纹鉴定系统。从而开创了我国指纹自动识别系统应用的先河。北大指纹自动识别系统的推出，使我国公安干警从指纹查对的繁重人工处理中解放出来。浙江省从1997年开始使用北大指纹自动识别系统，采取省地（市）二级建库、省地（市）县三级查询的方式，形成了独特的”浙江模式”。省公安厅现已建立了100多万人的指纹库，是目前国内的第二大库。在100多万人的指纹库中，检索一枚现场指纹仅需4分钟左右。浙江省用指纹自动识别系统直接破案3063起，连带破案1多起
16、。破案率为全国第一，并遥遥领先于国内其它指纹识别系统，被公安部树为指纹系统建设应用样板。这里介绍一个综合应用的例子，一汽集团公司与国防科技大学最近合作研制成功”红旗轿车自主驾驶系统”（即无人驾驶系统），它标志着我国研制高速智能汽车的能力已达到当今世界先进水平。汽车自主驾驶技术是集模式识别、智能控制、计算机学和汽车操纵动力学等多门学科于一体的综合性技术，代表着一个国家控制技术的水平。红旗车自主驾驶系统采用计算机视觉导航方式，并采用仿人控制，实现了对红旗车的操纵控制 L. Tesler. Adages & Coinages, . , cited 29 March .。首先，摄像机将车前方的道路和车辆行驶情况输入到图像处理和图像识别系统。该系统识别出道路状况、前方车辆的相对距离和相对车速。接着，路径规划系统根据这些信息规划出一条合适路径，即决定如何开车。然后，路径跟踪系统根据需跟踪的路
