第七章-人工智能与信息处理技术分析优秀PPT.ppt

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1、 人工智能与 信息处理技术 人工智能技术人工智能技术 机器学习 模式识别123第七章 人工智能与信息处理技术 7.1人工智能概述人工智能概述v7.1人工智能概念人工智能概念v人工智能（人工智能（Artificial Intelligence，AI）是）是一门综合了计算机科学、生理学、哲学的一门综合了计算机科学、生理学、哲学的交叉学科。人工智能的探讨课题涵盖面很交叉学科。人工智能的探讨课题涵盖面很广，从机器视觉到专家系统，包括了很多广，从机器视觉到专家系统，包括了很多不同的领域。不同的领域。其中特点是让机器学会其中特点是让机器学会“思索思索”v人工智能学科是计算机科学中涉及探讨、人工智能学科是计

2、算机科学中涉及探讨、设计和应用智能机器的一个分支。设计和应用智能机器的一个分支。7.1人工智能概述人工智能概述v7.1.2人工智能历史与展望人工智能历史与展望v人工智能的发展并非一帆风顺，它经验了以下几个阶段：人工智能的发展并非一帆风顺，它经验了以下几个阶段：v第一阶段：第一阶段：50年头人工智能的兴起和冷落。年头人工智能的兴起和冷落。v其次阶段：其次阶段：60年头末到年头末到70年头，专家系统使人工智能探讨年头，专家系统使人工智能探讨出现新高潮。出现新高潮。v第三阶段：第三阶段：80年头，第五代计算机使人工智能得到了很大年头，第五代计算机使人工智能得到了很大发展。发展。v第四阶段：第四阶段：

3、80年头末，神经网络飞速发展。年头末，神经网络飞速发展。v第五阶段：第五阶段：90年头，人工智能再次出现新的探讨高潮。年头，人工智能再次出现新的探讨高潮。7.1人工智能概述人工智能概述v7.1.3人类智能学派人类智能学派v人工智能自诞生以来，从符号主义、联结主义到行为主义人工智能自诞生以来，从符号主义、联结主义到行为主义变迁，这些探讨从不同角度模拟人类智能，在各自探讨中变迁，这些探讨从不同角度模拟人类智能，在各自探讨中都有取得了很大的成就。都有取得了很大的成就。v1.符号主义符号主义v符号主义，又称为逻辑主义、心理学派或计算机学派，其符号主义，又称为逻辑主义、心理学派或计算机学派，其原理主要为

4、物理符号系统假设和有限合理性原理。原理主要为物理符号系统假设和有限合理性原理。v2.联结主义联结主义v联结主义，又称为仿生学派或生理学派，其原理主要为神联结主义，又称为仿生学派或生理学派，其原理主要为神经网络及神经网络间的连接机制与学习算法经网络及神经网络间的连接机制与学习算法7.1人工智能概述人工智能概述v3.行为主义行为主义v行为主义，又称进化主义或限制论学派，行为主义，又称进化主义或限制论学派，他们认为，人工智能源于限制论，智能取他们认为，人工智能源于限制论，智能取决于感知和行动，提出了智能行为的决于感知和行动，提出了智能行为的“感知感知动作动作”模式，智能不须要学问、表示和推模式，智能

5、不须要学问、表示和推理；人工智能可以像人类智能一样逐步进理；人工智能可以像人类智能一样逐步进化；智能行为只能在现实世界中与四周环化；智能行为只能在现实世界中与四周环境交互作用而表现出来。境交互作用而表现出来。7.2人工智能技术及应用人工智能技术及应用v7.2人工智能技术及应用v7.2.1智能限制v智能限制（intelligent controls）是在无人干预的状况下能自主地驱动智能机器实现限制目标的自动限制技术。智能限制是多学科交叉的学科，它的发展得益于人工智能、认知科学、模糊集理论和生物限制论等很多学科的发展，同时也促进了相关学科的发展。7.2人工智能技术及应用人工智能技术及应用v1.历史

6、v限制理论发展至今已有100多年的历史，经验了“经典限制理论”和“现代限制理论”的发展阶段，已进入“大系统理论”和“智能限制理论”阶段。v自1932年奈魁斯特（H.Nyquist）的有关反馈放大器稳定性论文发表以来，限制理论的发展已走过了70多年的历程。v20世纪60年头，计算机技术和人工智能技术快速发展，为了提高限制系统的自学习实力，限制界学者起先将人工智能技术应用于限制系统。7.2人工智能技术及应用人工智能技术及应用v20世纪70年头初，傅京孙、Glofis0和Saridis等学者从限制论角度总结了人工智能技术与自适应、自组织、自学习限制的关系v20世纪70年头中期，以模糊集合论为基础，智

7、能限制在规则限制探讨上取得了重要进展。v20世纪80年头，专家系统技术的渐渐成熟及计算机技术的快速发展，使得智能限制和决策的探讨也取得了较大进展。v2.各行各业的应用v（1）工业过程中的智能限制。生产过程的智能限制主要包括两个方面:局部级和全局级。7.2人工智能技术及应用人工智能技术及应用v（2）机械制造中的智能限制。在现代先进制造系统中，须要依靠那些不够完备和不够精确的数据来解决难以或无法预料的状况，人工智能技术为解决这一难题供应了有效的解决方案。v（3）电力电子学探讨领域中的智能限制。电力系统中发电机、变压器、电动机等电机电器设备的设计、生产、运行、限制是一个困难的过程，国内外的电气工作者

8、将人工智能技术引入到电气设备的优化设计、故障诊断及限制中，取得了良好的限制效果。7.2人工智能技术及应用人工智能技术及应用v7.2.2机器学习机器学习v1.机器学习机器学习v机器学习机器学习(Machine Learning)是探讨计算是探讨计算机怎样模拟或实现人类的学习行为，以获机怎样模拟或实现人类的学习行为，以获得新的学问或技能，重新组织已有的学问得新的学问或技能，重新组织已有的学问结构使之不断改善自身的性能。它是人工结构使之不断改善自身的性能。它是人工智能的核心，是使计算机具有智能的根本智能的核心，是使计算机具有智能的根本途径，其应用遍及人工智能的各个领域，途径，其应用遍及人工智能的各个

9、领域，它主要运用归纳、综合而不是演绎它主要运用归纳、综合而不是演绎 7.2人工智能技术及应用人工智能技术及应用v机器学习的探讨是依据生理学、认知科学等对人类学习机理的了解，建立人类学习过程的计算模型或相识模型，发展各种学习理论和学习方法，探讨通用的学习算法并进行理论上的分析，建立面对任务的具有特定应用的学习系统。这些探讨目标相互影响相互促进。自从1980年在卡内基-梅隆高校召开第一届机器学术研讨会以来，机器学习的探讨工作发展很快，已成为中心课题之一。7.2人工智能技术及应用人工智能技术及应用v2.机器学习的发展史机器学习的发展史v机器学习是人工智能探讨较为年轻的分支，机器学习是人工智能探讨较为

10、年轻的分支，它的发展过程大体上可分为它的发展过程大体上可分为4个时期。个时期。第一阶段是在第一阶段是在50年头中叶到年头中叶到60年头中叶，年头中叶，属于热情时期。其次阶段是在属于热情时期。其次阶段是在60年头中叶年头中叶至至70年头中叶，被称为机器学习的冷静时年头中叶，被称为机器学习的冷静时期。第三阶段是从期。第三阶段是从70年头中叶至年头中叶至80年头中年头中叶，称为复兴时期。机器学习的最新阶段叶，称为复兴时期。机器学习的最新阶段始于始于1986年。年。7.2人工智能技术及应用人工智能技术及应用v机器学习进入新阶段的重要表现在下列诸方面：(1)机器学习已成为新的边缘学科并在高校形成一门课程

11、。v(2)结合各种学习方法，取长补短的多种形式的集成学习系统探讨正在兴起v(3)机器学习与人工智能各种基础问题的统一性观点正在形成v(4)各种学习方法的应用范围不断扩大，一部分已形成商品。v(5)与机器学习有关的学术活动空前活跃。7.2人工智能技术及应用v7.2.3模式识别模式识别v1.模式识别概述模式识别概述v模式识别模式识别(Pattern Recognition)是人类的是人类的一项基本智能，在日常生活中，人们常常一项基本智能，在日常生活中，人们常常在进行在进行“模式识别模式识别”。随着。随着20世纪世纪40年头计年头计算机的出现以及算机的出现以及50年头人工智能的兴起，年头人工智能的兴

12、起，人们当然也希望能用计算机来代替或扩展人们当然也希望能用计算机来代替或扩展人类的部分脑力劳动。人类的部分脑力劳动。(计算机计算机)模式识别在模式识别在20世纪世纪60年头初快速发展并成为一门新学年头初快速发展并成为一门新学科。科。7.2人工智能技术及应用人工智能技术及应用v模式识别(Pattern Recognition)是指对表征事物或现象的各种形式的(数值的、文字的和逻辑关系的)信息进行处理和分析，以对事物或现象进行描述、分辨、分类和说明的过程，是信息科学和人工智能的重要组成部分。v应用计算机对一组事务或过程进行辨识和分类，所识别的事务或过程可以是文字、声音、图像等具体对象，也可以是状态

13、、程度等抽象对象。这些对象与数字形式的信息相区分，称为模式信息。7.2人工智能技术及应用人工智能技术及应用v2.模式识别的应用模式识别的应用v（1）文字识别）文字识别v（2）语音识别）语音识别v（3）图像识别）图像识别v（4）医学诊断）医学诊断v专家系统专家系统v1.专家系统概述专家系统概述v专家系统是一个智能计算机程序系统，其内部含有大量的专家系统是一个智能计算机程序系统，其内部含有大量的某个领域专家水平的学问与阅历，能够利用人类专家的学某个领域专家水平的学问与阅历，能够利用人类专家的学问和解决问题的方法来处理该领域问题。问和解决问题的方法来处理该领域问题。7.2人工智能技术及应用人工智能技

14、术及应用v2.发展历史发展历史v专家系统的发展已经验了专家系统的发展已经验了3个阶段，正向第四代过渡和发个阶段，正向第四代过渡和发展。展。v第一代专家系统（第一代专家系统（dendral、macsyma等）以高度专业化、等）以高度专业化、求解特地问题的实力强为特点。但在体系结构的完整性、求解特地问题的实力强为特点。但在体系结构的完整性、可移植性等方面存在缺陷，求解问题的实力弱。可移植性等方面存在缺陷，求解问题的实力弱。v其次代专家系统（其次代专家系统（mycin、casnet、prospector、hearsay等）属单学科专业型、应用型系统等）属单学科专业型、应用型系统v第三代专家系统属多学

15、科综合型系统，接受多种人工智能第三代专家系统属多学科综合型系统，接受多种人工智能语言，综合接受各种学问表示方法和多种推理机制及限制语言，综合接受各种学问表示方法和多种推理机制及限制策略策略7.2人工智能技术及应用人工智能技术及应用v3.专家系统的基本结构专家系统的基本结构v专家系统的基本结构如图所示，其中箭头方向为数据流淌专家系统的基本结构如图所示，其中箭头方向为数据流淌的方向。专家系统通常由人机交互界面、学问库、推理机、的方向。专家系统通常由人机交互界面、学问库、推理机、说明器、综合数据库、学问获得等说明器、综合数据库、学问获得等6个部分构成。个部分构成。v学问库用来存放专家供应的学问。专家

16、系统的问题求解过学问库用来存放专家供应的学问。专家系统的问题求解过程是通过学问库中的学问来模拟专家的思维方式的，因此，程是通过学问库中的学问来模拟专家的思维方式的，因此，学问库是专家系统质量是否优越的关键所在，即学问库中学问库是专家系统质量是否优越的关键所在，即学问库中学问的质量和数量确定着专家系统的质量水平。学问的质量和数量确定着专家系统的质量水平。7.2人工智能技术及应用人工智能技术及应用v7.2.4物联网的应用物联网的应用v 物联网智能是利用人工智能技术服务于物联网络的技物联网智能是利用人工智能技术服务于物联网络的技术是将人工智能的理论方法和技术通过具有智能处理功术是将人工智能的理论方法

17、和技术通过具有智能处理功能的软件部署在网络服务器中去服务于接入物联网的物能的软件部署在网络服务器中去服务于接入物联网的物品设备和人。品设备和人。v 1.智能物联网智能物联网v 1）智能物联网概念）智能物联网概念v 智能物联网就是对接入物联网的物品设备产生的信息智能物联网就是对接入物联网的物品设备产生的信息能够实现自动识别和处理推断，并能将处理结果反馈给能够实现自动识别和处理推断，并能将处理结果反馈给接入的物品设备，同时能依据处理结果对物品设备进行接入的物品设备，同时能依据处理结果对物品设备进行某种操作指令的下达使接入的物品设备作出某种动作响某种操作指令的下达使接入的物品设备作出某种动作响应应.

18、而整个处理过程无需人类的参与。而整个处理过程无需人类的参与。7.2人工智能技术及应用人工智能技术及应用v 2）智能物联网的实现途径v要实现物联网智能化就必需让人工智能成为物联知终端、传输网络、具有人工智能的数据处理服务器。v2.物联网须要的人工智能技术v1）物联网中须要来自人工智能技术的探讨成果.如问题求解、逻辑推理证明、专家系统、数据挖掘、模式识别、自动推理、机器学习、智能限制等技术。v2）物联网的智能限制v在物联网的应用中.限制将是物联网的主要环节.如何在物联网中实现智能限制将是物联网发展的关键。7.2人工智能技术及应用v3.物联网智能模型v基于对人工智能技术的相识和探讨.依据人工智能模型.推演出了智能物联网智能化模型。智能物联网被分为五个层次机器感知交互层、通信层、数据层、智能处理层、人机交互层，共五层。v机器感知交互层包括各类传感器、PLC、数据接口该层主要是从设备物品获得数据.是物物联网的基础。THANK YOU!