人工智能技术前沿范例

人工智能技术前沿范文1

人工智能是人类发展到一定阶段而必然产生的一门学科，它既包括人，也包括机和环境两部分，所以也可以说是人机环境系统交互方面的一种学问。它同样“有一个漫长的过去，但只有短暂的历史”。它的起源可以追溯到文艺复兴，接着，又在第一、二次工业浪潮中逐渐崭露头角。法国人帕斯卡尔研制了第一台现代意义上的数字计算机，第一、二次世界大战大大加快了该学科发展的进程，剑桥大学巴贝奇的差分机和图灵的测试进一步把人工智能领域的研究范围扩展到了人类学习、生活、工作等方面。到目前为止，研究人工智能的学科不但包括生理、心理、物理、数理、地理等自然科学技术领域，而且还涉及到哲理、伦理、法理、艺理、教理等人文艺术宗教领域。

1997年5月11日，名为“深蓝”的电脑毫无悬念地在标准比赛时限内击败了国际象棋男子世界冠军卡斯帕罗夫，从而证明了在有限的时空里电脑“计算”可以战胜人脑“算计”，进而论证了现代人工智能的基础条件(假设)——物理符号系统具有产生智能行为的充分必要条件(Newell and Simon，1976)是成立的。更有意思的是，2011年2月17日，一台以IBM创始人托马斯·沃森的名字命名的电脑在智力问答比赛中“狂虐”两位最聪明的美国人而夺得冠军，2016年3月9日至3月15日，“围棋名誉九段”AlphaGo在首尔以4:1的比分战胜了围棋世界冠军李世石九段，从而引发了人工智能将如何改变人类社会生活形态的话题。

人工智能是人机环境系统交互的产物

众所周知，当前制约机器人科技发展的瓶颈是人工智能，人工智能研究的难点是对认知的解释与建构，而认知研究的关键问题则是自主和情感等意识现象的破解。生命认知中没有任何问题比弄清楚意识的本质更具挑战性，或者说更引人入胜。这个领域是科学、哲学、人文艺术、神学等领域的交集。尽管意识问题如此重要，令人啼笑皆非的是：无论过去还是现在，一旦涉及到意识问题，大家不是缄口不提，就是敬而远之，避之唯恐不及。究其原因，不外乎意识的变化莫测与主观随意等特点严重偏离了科学技术的逻辑实证与感觉、经验、验证、判断，既然与科学技术体系相距较远，自然就不会得到相应的认同与支持了，这好像是顺理成章、理应如此的！然而，最近科技界一系列的前沿研究正悄悄地改变着这个局面：研究飘忽不定的意识固然不符合科技的尺度，那么在意识前面加上情境(或情景)二字呢？人在大时空环境下的意识是不确定的，但“格物致知”一下，在小尺度时空情境下的意识应该有迹可循吧！自古以来，人们就知道“天时地利人和”的小尺度时空情境对态势感知及意识的影响，只是明确用现代科学的手段实现情境(或情景)意识的研究是源自1988年Mica Endsley提出的Situation Awareness(SA)概念框架：“…the perception of the elements in the environment within a volume of time and space， the comprehension of their meaning， and the projection of their status in the near future.”(在一定的时间和空间内对环境中的各组成成分的感知、理解，进而预知这些成分的随后变化状况)但这只是个定性分析概念模型，其机理分析与定量计算还远远没有完善。

在真实的人机环境系统交互领域中，人的情景意识(Situation Awarensss)SA、机器的物理SA、环境的地理SA等往往同构于统一时空中(人的五种感知也应是并行的)，对于人而言，人注意的切换产生了不同的主题与背景感受／体验。在人的行为环境与机的物理环境、地理环境相互作用的过程中，人的情景意识SA被视为一个开放的系统，是一个整体，其行为特征并非由人的元素单独所决定，而是取决于人机环境系统整体的内在特征，人的情景意识SA及其行为只不过是这个整体过程中的一部分罢了。另外，人机环境中许多个闭环系统常常是并行或嵌套的，并且特定情境下这些闭环系统的不同反馈环节信息又往往交叉融合在一起，起着或刺激或抑制的作用，不但有类似宗教情感类的柔性反馈(不妨称之为“软调节反馈”，人常常会延迟控制不同情感的释放)，也存在着类似法律强制类的刚性反馈(不妨称之为“硬调节反馈”，常规意义上的自动控制反馈大都属于这类反馈)。如何快速化繁为简、化虚为实是衡量一个人机系统稳定性、有效性、可靠性大小的主要标志，是用数学方法的快速搜索比对还是运筹学的优化修剪计算，这是一个值得人工智能领域深究的问题。

人机环境交互系统往往是由有意志、有目的和有学习能力的人的活动构成，涉及变量众多、关系复杂，贯穿着人的主观因素和自觉目的，所以其中的主客体界线常常模糊，具有个别性、人为性、异质性、不确定性、价值与事实的统一性、主客相关性等特点，其中充满了复杂的随机因素的作用，不具备重复性。另外，人机环境交互系统有关机(装备)、环境(自然)研究活动中的主客体则界线分明，具有较强的实证性、自在性、同质性、确定性、价值中立性、客观性等特点。无论是在古代、中世纪还是在现代，哲学宗教早已不单纯是意识形态，而且逐渐成为各个阶级中的强大的政治力量，其影响不断渗透到社会生活的各个领域，更有甚者，把哲学、政治、法律等上层建筑都置于宗教控制之下。总之，以上诸多主客观元素的影响，进而导致了人机环境交互系统异常复杂和非常的不确定。所以对人机环境交互系统的研究不应仅仅包含科学的范式，如实验、理论、模拟、大数据，还应涉及到人文艺术的多种方法，如直观、揣测、思辨、风格、图像、情境等，在许多状况下还应与哲学宗教的多种进路相关联，如现象、具身、分析、理解与信仰，等等。

在充满变数的人机环境交互系统中，存在的逻辑不是主客观的必然性和确定性，而是与各种可能性保持互动的同步性，是一种得“意”忘“形”的见招拆招和随机应变能力。这种思维和能力可能更适合复杂的人类各种艺术过程。凡此种种，恰恰是人工智能所欠缺的地方。

人机之间的不同之处

人与机相比，人的语言或信息组块能力强，具有有限记忆和理性；机器对于语言或信息组块能力弱，具有无限记忆和理性，其语言(程序)运行和自我监督机制的同时实现应是保障机器可靠性的基本原则。人可以在使用母语时以不考虑语法的方式进行交流，并且在很多情境下可以感知语言、图画、音乐的多义性，如人的听觉、视觉、触觉等具有辨别性的同时还具有情感性，常常能够知觉到只可意会不可言传的信息或概念(如对哲学这种很难通过学习得到学问的思考)。。

人与机器在语言及信息的处理差异方面，主要体现在能否把表面上无关之事物相关在一起的能力。尽管大数据时代可能会有所变化，但对机器而言，抽象表征的提炼亦即基于规则条件及概率统计的决策方式与基于情感感动及顿悟冥想的判断(人类特有的)机理之间的鸿沟依然存在。

人工智能与哲学

人类文明实际上是一个认知的体现，无论是最早的美索不达米亚文明(距今6000多年)，还是四大文明之后日新月异的以西方为代表的现代科技力量，其原点都可以落实到认知这个领域上。；而古印度所表征的文明中常常蕴含着人与神之间的信念；排名最后的古代中国文明是四大古文明中唯一较为完整地绵延至今的文化脉搏，其核心之道理反映的是人与人、人与环境之间的沟通交流(这也许正是中华文明之所以持续的重要原因吧)。纵观这些人、机(物)、环境之间系统交互的过程中，认知数据的产生、流通、处理、变异、卷曲、放大、衰减、消逝无时无刻不在进行着……

有人说人工智能是哲学问题。这句话有一定的道理，因为“我们是否能在计算机上完整地实现人类智能”，这个命题是一个哲学问题。康德认为哲学需要回答三个问题：我能知道什么？我应该做什么？我可以期待什么？分别对应着认识、道德、信仰。哲学不是要追究“什么是什么”，而是追求为什么“是”和如何“是”的问题。自2013年10月回国后，笔者一直在思考人机交互的本质问题，偶然与朋友交谈时聊及“共在”(Being together)一词，顿感很是恰当，试想，当今乃至可见的未来，人机之间的关系应该不是取代而是共存吧：相互按力分配、相互取长补短，共同进步，相互激发唤醒，有科有幻，有情有义，相得益彰……非常巧合的是，2014年以来，机器学习、互联网、机器人、人工智能等领域的发展也相当迅速，深度学习、类脑计算、情景感知一时间成了关键词，成了时髦语，但细细品来，其核心实质都不过是解释与建构的问题，形而上后竟会变成高大上的哲学问题。

其实哲学与科学、宗教一样，都是一个人为了能够获得理解而必须相信(除非你相信你不应当理解)的过程，这不是盲从，而是一种先信仰后理解的先验！比如，在科学中，物理学研究世界是什么样的(解释世界)，计算机(数学)研究怎么造一个世界(建构世界)，在这两者之间若没有相信、信任、信仰等先于理解而存在，恐怕是难以坚持进行下去的，毕竟在伸手不见五指的黑夜中，人是很难自行产生前进动力的(如一个没有利润的环境常常少见商人身影一般)。而信仰是一种赞同的思考，常常是一种非理性的激情、冲动情感，通过非理性而达到理性(通情达理)，这不能不说是一个有趣的悖论！或许，这同时也是无中生有的禅理(以情化理)吧！

实际上，目前以符号表征、计算为代表的计算机虚拟建构体系是很难逼真反映以物理、生理、心理等理论解释真实世界的(数学本身并不完备)，而认知科学的及时出现不自觉地把各“理”(物理、生理、心理)解释与各“机”(计算机、飞机、拖拉机)建构之间对立统一了起来，围绕是(Being)、应(Should)、要(Want)、能(Can)、变(Change)等节点展开融合进而形成一套新的人机环境系统交互体系。

。。不管怎样，世界包括我们自己是由易、不易、简易、迁易、无易、有易、一易、多易……等诸多演化过程构成的，在这些纷繁复杂的变化中，都需要一种或多种参考框架体系协调其中的各种矛盾、悖论，而若追溯到这些框架体系的起源，应该就是人机环境之间的交互作用。或许，最好的智慧/智能真的就隐藏在这些交互的自相矛盾之中？！若果真如此，那又该如何破译呢?

哲学意义上的“我”也许就是人类研究的坐标原点或出发点，“我是谁”“我从哪里来”“要到那里去”这些问题也许就是人工智能研究的关键瓶颈？！

结束语

人工智能，尤其未来的强人工智能很可能是一种集科学技术、人文艺术、哲学宗教为一体的“有机化合物”，是各种“有限理性”与“有限感性”相互叠加和往返激荡的结果，而不仅仅是科学意义上的自然秩序之原理。它既包含了像科学技术那样只服从理性本身而不屈从于任何权威的确定性知识(答案)的东西，又包含着诸如人文艺术以及哲学、宗教等一些迄今仍为确定性的知识所不能肯定的思考。；它不但涉及计算、感知和认知等客观过程，而且还对算计、动机与猜测等主观过程颇为青睐；它不但与系统论、控制论和信息论等“老三论”相关，更与耗散结构论、协同论、突变论等“新三论”相联。它是整体与局部之间开环、闭环、自上而下、自下而上交叉融合的过程，是通过无关—弱相关—相关—强相关及其逆过程的混关联变换。

通过研究，我们是这样看待指问题的：首先人工智能过程不是被动地对环境的响应，而是一种主动行为，人工智能系统在环境信息的刺激下，通过采集、过滤，改变态势分析策略，从动态的信息流中抽取不变性，在人机环境交互作用下产生近乎知觉的操作或控制；其次，人工智能技术中的计算是动态的、非线形的(同认知技术计算相似)，通常不需要一次将所有的问题都计算清楚，而是对所需要的信息加以计算；再者，人工智能技术中的计算应该是自适应的，人机系统的特性应该随着与外界的交互而变化。因此，人工智能技术中的计算应该是外界环境、机器和人的认知感知器共同作用的结果，三者缺一不可。

人工智能技术前沿范文2

【关键词】工业机器人技术；发展现状；发展趋势

0.引言

工业机器人出现于20世纪60年代，并在不断升级发展着。由于工业机器人是结合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多门学科相互交互而形成的高新科技，在当代的研究非常的活跃。由于机器人不怕苦、不怕累，他们能够长期从事单调、重复的体力劳动，并能够在更复杂的领域替代人工作业。

据悉，世界工业机器人行业4大巨头瑞士ABB、日本FANUC发那科、日本YASKAWA安川电机、德国KUKA库卡都在中国设立了分公司，连同其他进口品牌，在中国市场的占有率达到8成以上。

作为世界上最大的制造业国家，中国市场对机器人产业意义重大。根据IFR（国际机器人联盟）的研究，到2014年，全球每年新安装工业机器人将达到16.67万台，届时我国工业机器人年装机量将超过日本，达到近3.2万台，将占到世界总量的20%。

1.工业机器人概念、组成、分类、技术前景

1.1 工业机器人的概念

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。从工业机器人的用途而言，其主要完成的是通过计算机来控制机器人的自主自动化控制系统。

1.2 工业机器人的组成

工业机器人的主要是由三大部分组成：机器人主体、驱动管理、计算机控制系统。具体而言，机器人主体是机器人所需要的操作机械，例如机械手腕、机械臂部、行走设备等，这是构成机器人运行的主体。驱动管理部件主要功能是将计算机控制命令转化成为机械语言，进而实现。控制系统是按照输入流程，对驱动程序、执行机构发出指令信息，并对其进行信息控制。

如图1所以，机械手系统由三套伺服器和伺服电机组成，分别为X、Y和Z轴，控制板卡上有三路脉冲+方向输出，可以单独对X、Y和Z轴进行控制。其中Z轴处于垂直位置，为防止掉电在重力作用下掉下来，需使用带抱闸的电机。

伺服驱动器工作在位置模式，以X轴为例，系统原理图如图2所示。通过脉冲控制卡的脉冲输出来控制伺服电机，方向信号控制电机的运转方向。 Y轴Z轴与X轴控制原理相同。

1.3 工业机器人的分类

（1）移动机器人（AGV）

移动机器人（AGV）是工业机器人的一种类型，它由计算机控制，具有移动、自动导航、多传感器控制、网络交互等功能，它可广泛应用于机械、电子、纺织、卷烟、医疗、食品、造纸等行业的柔性搬运、传输等功能，也用于自动化立体仓库、柔性加工系统、柔性装配系统（以AGV作为活动装配平台）；同时可在车站、机场、邮局的物品分捡中作为运输工具。

（2）点焊机器人

点焊机器人主要用于汽车整车的焊接工作，生产过程由各大汽车主机厂负责完成。国际工业机器人企业凭借与各大汽车企业的长期合作关系，向各大型汽车生产企业提供各类点焊机器人单元产品并以焊接机器人与整车生产线配套形式进入中国，在该领域占据市场主导地位。

（3）激光加工机器人

激光加工机器人是将机器人技术应用于激光加工中，通过高精度工业机器人实现更加柔性的激光加工作业。本系统通过示教盒进行在线操作，也可通过离线方式进行编程。该系统通过对加工工件的自动检测，产生加工件的模型，继而生成加工曲线，也可以利用CAD数据直接加工。可用于工件的激光表面处理、打孔、焊接和模具修复等。

1.4 工业机器人的经济效益

工业机器人是现代工业自动化发展到一定阶段的必然产物，它主要基于计算机自动化控制和电子物理相互结合。

采用工业机器人还有如下优点：第一，改善劳动条件，逐步提高生产效率；第二，更强与可控的生产能力，加快产品更新换代；第三，提高零件的处理能力与产品质量；第四，消除枯燥无味的工作，节约劳动力；第五，提供更安全的工作环境，降低工人的劳动强度，减少劳动风险；第六，提高机床；第七，减少工艺过程中的工作量及降低停产时间和库存；第八，提高企业竞争力。

2.我国机器人技术的发展

2.1 国内工业机器人的现状

我国工业机器人起步比较晚技术与国外的相比还是有着一定的差距。虽然我国在某些关键技术上有所突破，但还是缺乏整体核心技术的突破，具有中国知识产权的工业机器人则很少。目前我国工业机器人技术水平不是很高，特别是在制造工艺与装备方面，不能生产高精密、高速与高效的关键部件。我国目前取得较大进展的机器人技术有：数控机床关键技术与装备、隧道掘进机器人相关技术、工程机械智能化机器人相关技术、装配自动化机器人相关技术。现已开发出金属焊接、喷涂、浇铸装配、搬运、包装、激光加工、检验、真空、自动导引车等的工业机器人产品，主要应用于汽车、摩托车、工程机械、家电等行业。

2.2 制约我国工业机器人的因素

制约我国机器人技术发展的瓶颈是市场，换句话说，就是对机器人的应用需求。工业机器人发展长期以来受限于成本较高与国内劳动力价格低廉的状况，随着中国经济持续快速的发展，近几年的国民生产总值年平均增长率更是保持在9%左右，人民生活水平不断地提高，劳动力供应格局已经逐步从“买方”市场转为“卖方”市场、由供远大于求转向供求平衡。作为制造业主力的农民工也从早期的仅解决温饱问题到现在对薪资和工作条件提出了更高的要求。这些情况使得许多劳动密集型企业为了提高劳动生产率所采用的增加工人数量、延长工人劳动时间的方法变得成本高昂，同时也受到法律的和的阻碍。无论是企业还是社会都认识到必须采取从改善机器设备入手，提高技术和资金的密集度来减少用工量以应对这种改变。总之，劳动力过剩程度降低、单个工人成本上升、对产品质量更高的要求、国家对装备制造业的重视等变化改善了机器人的使用环境，工业机器人及技术在中国已逐步得到了和企业的重视。随着机器人知识的广泛普及，人们对于各种机器人的了解与认识逐步深化，利用机器人技术提升我国工业发展水平、从制造业大国向强国转变，提高人民生活质量成为全社会的共识。

2.3 如何解决制约我国工业机器人的因素

一是随着我国经济的快速发展，中国机器人界要能提供质量稳定可靠，价格适宜的各类机器人商品，要做到这一点，产业化是提高质量、降低成本的必由之路，是扩大市场销售（包括出口）量的前提，而现时，中国机器人的产业化还有一段路程要走。

二是有关各方（包括主管部门和企业界）要加深工业机器人对稳定提高工业产品质量和劳动生产率、快速满足商品更新换代要求的突出作用的认识。才能有决心在工业机器人这一高新技术领域采取“高投人高产出”的战略措施。

三是要解决用好机器人的问题，主管部门除继续鼓励机器人研制生产单位和用户紧密结合，坚持以实际应用带动机器人技术发展的方向，使机器人发展从经济方面走上良性循环的道路，为建立中国自己的机器人产业做好准备外，在有关策上，还应该向应用机器人的企业提供支持。

2.4 我国工业机器人的发展趋势

我国机器人技术主题发展的战略目标是：根据2l世纪初我国国民经济对先进制造及自动化技术的需求，瞄准国际前沿高技术发展方向创新性地研究和开发工业机器人技术领域的基础技术、产品技术和系统技术。未来工业机器人技术发展的重点有：第一，危险、恶劣环境作业机器人：主要有防暴、高压带电清扫、星球检测、油汽管道等机器人；第二，医用机器人：主要有脑外科手术辅助机器人，遥控操作辅助正骨等；第三，仿生机器人：主要有移动机器人，网络遥控操作机器人等。其发展趋势是智能化、低成本、高可靠性和易于集成。

3.机器人发展的热点和趋势

在发达国家中，工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流 机器人发展前景及未来的发展方向。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线，以保证产品质量，提高生产效率，同时避免了大量的工伤事故。

目前国际机器人界都在加大科研力度，进行机器人共性技术的研究，并朝着智能化和多样化方向发展。

（1）机器人涂胶工作站

机器人涂胶工作站是我所机器人中心近年来研制开发的机器人应用系统，主要包括机器人、供胶系统、涂胶工作台、工作站控制系统及其它周边配套设备。为了提高系统的可靠性，涂胶工作站中的机器人和供胶系统，一般采用国外产品，我所根据用户的需求，进行工作台、控制柜及周边配套设备的设计制造，并完成涂胶系统的集成。该工作站自动化程度高，适用于多品种、大批量生产，可广泛地应用于汽车风挡、汽车摩托车车灯、建材门窗、太阳能光伏电池涂胶等行业。

（2）机器人焊接工作站

随着电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展，自动弧焊机器人工作站，

①稳定和提高焊接质量；

②提高劳动生产率；

③改善工人劳动强度，机器人可在有害环境下工作；

④降低了对工人操作技术的要求；

⑤缩短了产品改型换代的准备周期（只需修改软件和必要的夹具即可），减少相应的设备投资。因此，在各行各业已得到了广泛的应用。该系统一般多采用熔化极气体保护焊（MIG、MAG、CO2焊）或非熔化极气体保护焊（TIG、等离子弧焊）方法。

（3）机器人自动装箱和码垛工作站

机器人自动装箱、码垛工作站是一种集成化的系统，它包括工业机器人、控制器、编程器、机器人手爪、自动拆/叠盘机、托盘输送及定位设备和码垛模式软件等。它还配置自动称重、贴标签和检测及通讯系统，并与生产控制系统相连接，以形成一个完整的集成化包装生产线。

4.结语

工业机器人的市场竞争日趋激烈，我国制造业面临着与国内外的高科技相互竞争、发展的要求，必须要加快工业机器人的研究和开发。