人工智能进展及应用研究概述.pptx
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1、人工智能进展及应用研究概述航天科工二院2016.071国内外人工智能发展回顾2人工智能应用概述3人工智能产业发展方向及建议主要内容国内外人工智能发展回顾一 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。学术界分类学术界分类国内外人工智能发展回顾一 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
2、成为“技术奇点”或“奇异点”。(如图)从这个点开始,计算机智能将取代目前地球上最聪明的人类智慧。一(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(一)各国政策助力人工智能发展 美国已充分美国已充分认识到人工智能的战略意义,陆续开展了人工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智能相关计划,并从国家战略层面开始加紧布局。时间时间战略、规划战略、规划备注备注2013年4月“推进创新神经技术脑研究计划”(BRAIN)政府拨款1.1
3、亿美元2014年HIN小组制定未来十年详细计划十年总投资45亿美元2015年10月DARPA“未来技术论坛”未来30年技术发展预测2015年11月CSIS发布国防2045:为国防政策制定者评估未来的安全环境及影响报告指出人工智能是影响未来安全环境的重要因素2016年2月DARPA表示正在发展人工智能技术,以奠定其理论基础支撑美国第三次“抵消战略”2016年5月美国白宫探讨制定人工智能发展相关政策和法律(一)国内外人工智能发展回顾一欧盟: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
4、国政策助力人工智能发展(二)国内外人工智能发展回顾一(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(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(一
5、)各国政策助力人工智能发展中国:“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。时间时间战略、规划战略、规划备注备注2015年3月国家发改委出台工业机器人产业项目对于机器人集成、本体、关键部件等会有30%补贴2015年4月科技部发布智能制造科技发展“十二五”专项规划。针对机器人领域发布了服务机器人科技发展“十二五”专项规划2015年5月中国制造2025出台,明确提出“加快发展智能制造装备和产品”2015年7月国务院出台关于“积极推进互联网+行动”的指导意见明确提出人工智能作为重点布局的11个领域之一2015年11月中国工业机器人高峰论坛召开,工信部与财政部考虑对于工业机器人等领
6、域相关支持政策。2016年1月“科技创新2030项目”智能制造和机器人成为重大工程2016年3月国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要(草案)重点突破新兴领域人工智能技术等2016年5月国家发展改革委、科技部等联合发布“互联网+”人工智能三年行动实施方案到2018年,打造人工智能基础资源与创新平台,形成千亿级的人工智能市场应用规模(四)国内外人工智能发展回顾一(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
7、。表表1 人工智能原理及流派人工智能原理及流派主要流派主要流派 主要原理主要原理 基本观点基本观点 代表性成果代表性成果 符号主义(又称逻主义、心理学派)(又称逻主义、心理学派)符号操作系统“认知即计算”:认知过程就是在符号表示上的一种运算。因此可以用计算机的符号操作 来模拟人的认知过程,从而实现人工智能。专家系统的成功开发与应用。联结主义(又称仿生学派或生理学派)(又称仿生学派或生理学派)神经网络、神经网络间的连接 机制、学习算法“神经计算”:通过大量的非线性并行处理器来模拟人脑中众多的神经细胞(神经元)。1943 年,麦克洛奇和皮兹提出形式化 神经元模型,即 M-P 模型;1982 年,美
8、国物理学家霍普菲尔特提 出离散神经网络模型;1984 年,他又 提出连续神经网络模型;1986 年,鲁梅尔哈特等人提出多层网 络中的反向传播(BP)算法;2006 年,Geoffrey Hinton 等人提出深 度学习算法。行为主义(又称进化主义或控制论学派)(又称进化主义或控制论学派)控制论、感知动作型控制系统 智能取决于感知和行为,取决于对外界复杂环境的适应,人工智能系统的建立应采用对 自然智能进化过程仿真的方法。80年代诞生了智能控制和智能机器人系统。年代诞生了智能控制和智能机器人系统。国内外人工智能发展回顾一(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)、
9、遭遇基础障碍(1974-1980)、繁荣(1980-1987)、低潮(1987-1993)、爆发(1993-现在)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
10、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 国内外人工智能发展回顾一(三)人工智能技术进展表表2 国外国外人工智能研究典型机构人工智能研究典型机构国内外人工智能发展回顾一(三)人工智能技术进展表表3 国外发展人工智能典型企业国外发展人工智能典型企业国内外人工智能发展回顾一(三)人工智能技术进展表表4 国外国外人工智能研究项目(人工智能研究项目(2015-2016)序号序号时间时间项目名称项目名称具体内容具体内容12016年3月美军推进蜂群式无人机研究蜂群式无人机系统可实现更高水平的决策和功能,不仅可维系自身,还可与团队其他成员(包括飞行员和无人机)
11、合作,共同执行任务。目前,已进入项目第二阶段。22015年12月俄罗斯开发脑控飞行器俄罗斯开发出一款脑控4轴飞行器,操作人员需要头戴一种新型传感器。这款新产品不仅能够向4个方向飞行,还能到达特定的目标点。32015年12月澳大利亚推出被动式可穿戴外骨骼澳大利亚国防部研制出一种新型被动式可穿戴外骨骼,能将士兵负重的2/3直接转移至地面。目前,处于概念验证阶段,42015年10月俄罗斯联合仪器制造公司验证机器人自动化指挥系统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。52015年8月美国海军排
12、爆机器人改进型进入工程开发阶段62015年8月 美国海军开发无人潜航器水下无线充电技术成功通过演示验证国内外人工智能发展回顾一(三)人工智能技术进展表表4 国外国外人工智能研究项目(人工智能研究项目(2015-2016)(续)(续)序号序号时间时间项目名称项目名称具体内容具体内容72015年7月美国陆军开发机械外骨骼美国陆军研究实验室开发出一种可佩戴在手臂上以提高射击精度的机械外骨骼(MAXFAS)。82015年6月俄罗斯研制新型电子战系统新型电子战系统可防御敌方的巡航导弹、高精度制导武器系统以及卫星。92015年5月美日联合研制仿脑硬件计算平台由美国加州大学和日本国家材料科学研究所组成的研究
13、小组开发出一种能够模拟大脑进行自然计算的硬件平台,可在人造大脑以及自然或认知计算研究中发挥重要作用,为人工智能走进现实世界奠定了基础。国内外人工智能发展回顾一(三)人工智能技术进展表表5 Defense Advanced Research Projects Agency(2016)序号序号ProjectContentsFunding($million)1Young Faculty Award(YFA)YFA program focuses on speculative technologies for greatly enhancing microsystems technologies,bi
14、ological technologies and defense sciences.Current activities include research in thirteen topic areas spanning from Quantum Science and Technology to Robotics and Supervised Autonomy,Mathematics,Computing,and the Interface of Engineering and Biology.FY 2014FY 2015FY 201615.30616.50117.2472Probabili
15、stic Programming for Advancing Machine Learning(PPAML)PPAML program will create an advanced computer programming capability that greatly facilitates the construction of new machine learning applications in a wide range of domains.FY 2014FY 2015FY 201610.22114.02116.0883Mining and Understanding Softw
16、are Enclaves(MUSE)MUSE program will develop program analyses and frameworks for improving the resilience and reliability of complex software applications at scale.FY 2014FY 2015FY 20164.5008.00012.1004Communicating With Computers(CWC)CWC aims to provide computers with analogous capabilities to sense
17、 the physical world;encode the physical world in a perceptual structure;link language to this perceptual encoding;and learn the skills of communication.FY 2014FY 2015FY 20168.11810.0005Robotics Fast TrackThe program seeks to revolutionize robotics technologies by promoting non-traditional technical
18、opportunities.The program will create low-cost,high-utility robotic component solutions by engaging a novel performer community in research efforts that result in prototype systems and proofs of concept in months,at a fraction of the cost of traditional design processes.FY 2014FY 2015FY 20161.5003.0
19、006PhoenixThe program seeks to validate robotics operations in GEO suitable for a variety of potential servicing tasks,in full collaboration and cooperation with existing satellite owners.FY 2014FY 2015FY 201657.50055.00019.0007Robotic Servicing of Geostationary Satellites(RSGS)RSGS program,an outgr
20、owth of the Phoenix program budgeted in this Project,will establish robotics operations in GEO suitable for a variety of potential servicing tasks,in full collaboration and cooperation with existing satellite owners.FY 2014FY 2015FY 20164.00010.0008Robotics ChallengeThe program will boost innovation
21、 in autonomous systems and expand platform utility through enhanced actuation,energy density,perception,locomotion,agile reconfiguration,and design efficiency.FY 2014FY 2015FY 20168.1004.000国内外人工智能发展回顾一(三)人工智能技术进展表表6 国内国内人工智能典型研究机构人工智能典型研究机构单位单位学科带头人学科带头人涉及技术涉及技术北京理工大学智能机器人研究所黄强组仿生机器人(汇童)、智能控制(汇童)、智
22、能控制南京大学周志华组机器学习、模式识别北大计算语言学研究所 自然语言处理北大视觉听觉信息处理国家重点实验室封富举组、查洪彬组、生物特性识别、机器学习、计算机视觉、机器人清华智能技术与系统国家重点实验室张钹院士 马少平组、孙茂松组信息检索、自然语言处理中科院自动化研究所模式识别国家重点实验室谭铁牛院士模式识别中科院计算所智能信息处理重点实验室史忠植院士组信息处理清华大学自动化系张长水组机器学习,模式识别哈尔滨工业大学语言语音重点实验室李生、刘挺组信息检索、自然语言处理中科院计算所机器翻译实验室刘群组机器翻译国内外人工智能发展回顾一(三)人工智能技术进展表表7 国内国内人工智能典型企业人工智能典
23、型企业国内外人工智能发展回顾一(三)人工智能技术进展表表7 国内国内人工智能典型企业人工智能典型企业国内外人工智能发展回顾一(三)人工智能技术进展百度百度提出提出“百度大脑计划百度大脑计划”将对人工智能技术进行全面研究。将对人工智能技术进行全面研究。国内国内人工智能人工智能研究企业研究企业项目项目国内外人工智能发展回顾一(三)人工智能技术进展小结小结 1.人工智能技术前景: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: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二(一
24、)人工智能技术在军事装备领域应用无无人人作作战战系系统统美国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
25、任务。人工智能应用快速发展二(一)人工智能技术在军事装备领域应用无人作战系统无人作战系统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二(一)人工智能技术在军事装备领域应用无人作战系统无人作战系统“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
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