人工智能技術(shù)及其在智能機器人領(lǐng)域的應(yīng)用

黑龍江省實驗中學(xué) 朱昱衡

人工智能，顧名思義其研究的內(nèi)容主要是與人類智慧相似的內(nèi)容，通過計算機技術(shù)模擬人類的思維。而研究智能機器人的主要目的是為了輔助人們完成生活以及工作中的一些繁重的事物，使人們從這些勞動中解脫出來，從而使生活更加便捷化和輕松化。而機器人的研究離不開科學(xué)技術(shù)的支持，這也使得人工智能在機器人領(lǐng)域的應(yīng)用成為必然。

1.人工智能的概述以及研究的內(nèi)容分析

1.1 人工智能的概念

人工智能是由計算機技術(shù)通過對人類智慧的模擬，使計算機完成一些需要人類智慧完成的復(fù)雜的任務(wù)。但是在不同的階段，人們對人工智能的認識也不同，比如在人工智能發(fā)展的初期階段，人們認為計算機所承擔(dān)的最繁重的任務(wù)為復(fù)雜的計算?，F(xiàn)代隨著科技的發(fā)展，人們不再將這些復(fù)雜的科學(xué)計算視為復(fù)雜的工作，而是認為其是計算機完成的最簡單的工作內(nèi)容。現(xiàn)在在人工智能中又加入了心理學(xué)、生物學(xué)、哲學(xué)等方面的內(nèi)容。當(dāng)前人工智能研究的內(nèi)容包括程序設(shè)計、知識處理以及推理等方面的內(nèi)容[1]。

1.2 人工智能研究的內(nèi)容

人工智能技術(shù)的研究內(nèi)容比較廣泛，包括問題求解、專家模式、模式識別、機器視覺、機器學(xué)習(xí)等。

1.2.1 問題求解

人工智能技術(shù)中的問題求解指的是計算機根據(jù)人的要求尋求答案以及解答方式的過程，隨著人工智能的發(fā)展，在問題求解的程序中已經(jīng)取得了很大的進展，比如博弈程序。其中AlphaGo的學(xué)習(xí)模式中，包括離線學(xué)習(xí)和在線對弈。其中離線學(xué)習(xí)又可以分為三個階段，分別為通過大量的棋譜訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)，包括策略、下一步棋的落子概率，以及走棋的策略等；第二個階段為網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的修改策略，提升網(wǎng)絡(luò)的策略性；第三個階段為自我對弈，主要用于對對弈輸贏概率的判斷[2]。在該程序內(nèi)共有3000多萬盤棋局。在線對弈是利用蒙特卡洛搜索樹的模式，在其中進行深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)嵌入，進而有效的減少了搜索空間，提升搜索效率。

1.2.2 專家模式

人工智能技術(shù)的專家系統(tǒng)中擁有大量的經(jīng)驗和專業(yè)知識，通過在人工智能技術(shù)中的應(yīng)用，可以使人工智能計算機達到某個領(lǐng)域?qū)＜业乃?，進而實現(xiàn)對該領(lǐng)域知識的判斷和推理，從而解決一些復(fù)雜的問題。專家系統(tǒng)具有三個特點，分別為靈活性、啟發(fā)性以及透明性。同時專家系統(tǒng)中的原則也具有多樣化的特點，包括基于規(guī)則、基于模型等。專家系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)庫、解釋器、推理機以及接口等部分組成[3]。其中數(shù)據(jù)庫中需要大量的信息和數(shù)據(jù)才能夠建立起來，通過在數(shù)據(jù)庫中搜索相關(guān)的信息實現(xiàn)任務(wù)。而推理機指的是根據(jù)相關(guān)的知識進行推理，并獲取相應(yīng)的結(jié)論。接口是系統(tǒng)與用戶連接的通道。

1.2.3 模式識別

人工智能的研究中，模式識別是其中一種重要的研究內(nèi)容，主要是利用計算機技術(shù)對研究的模式進行識別，通過這種方式使計算機的程序可以模擬人的思維對外界進行感知，創(chuàng)建智能識別系統(tǒng)。通過計算機系統(tǒng)對人類識別和感知能力的模擬，利用數(shù)據(jù)分析和處理的方式，識別外界的環(huán)境特征。模式識別主要是通過聲音、文字和圖像等數(shù)據(jù)的識別，實現(xiàn)對外界的感知，同時通過感知傳感器對這些數(shù)據(jù)進行采集、處理，并對環(huán)境進行模擬和分類。

1.2.4 機器視覺

人工智能通過對人類視覺功能的模擬，可以對周圍的環(huán)境進行準確的識別和理解，所以在對機器視覺的研究上存在很大的難度。經(jīng)過多年的研究后，雖然在機器視覺的研究上取得了一定的進步，但是當(dāng)前的發(fā)展仍然不夠完善[4]。機器視覺是人工智能模式中的一種非常重要的分支，其未來的發(fā)展方向為對人類視覺功能的模仿，進而實現(xiàn)對自然景物的識別。

1.2.5 機器學(xué)習(xí)

人工智能的機器學(xué)習(xí)能力是人類智慧模擬的最高層次，通過機器學(xué)習(xí)功能的開發(fā)，能夠使計算機自主的進行獲取和探索知識，也是人工智能研究中最高的標準，更是社會發(fā)展中的必然途徑。計算機學(xué)習(xí)功能的開發(fā)，使得計算機實現(xiàn)真正的智能化。通過機器學(xué)習(xí)能力的研發(fā)有利于對人類學(xué)習(xí)機理進行研究，促進人腦研究學(xué)的發(fā)展。

2.現(xiàn)代機器人的發(fā)展

機器人是上世紀50年代開始出現(xiàn)的，第一臺工業(yè)機器人是由美國人德沃爾和英格伯格所研制，其外形與坦克的炮架相似，在基座上存在一個能夠轉(zhuǎn)動的機械臂，同時在大的機械臂上又有一個可以伸縮和轉(zhuǎn)動的小的機械臂，可以進行一些簡單的操作，替代人工，比如可以進行零件的抓放，通過40多年的發(fā)展，機器人無論在數(shù)量還是質(zhì)量上都獲得了巨大的發(fā)展，實現(xiàn)各門科學(xué)的融合[5]。

但是我們?nèi)粘Ｉ钪?，接觸機器人的概率較低，與機器人的主要接觸途徑為影視作品，這些機器人一般都為仿人機器人，是通過對人外形和形態(tài)的模仿進行設(shè)計等。仿人機器人是集材料、電、控制技術(shù)以及傳感器于一體的機器人形式，是國家科技發(fā)展高水平的標志。仿人機器人具有人類相似的外觀，同時還能夠適應(yīng)人類的生活和工作環(huán)境，可以代替人工的作業(yè)，同時還可以實現(xiàn)人類能力的拓展，比如醫(yī)療、教育以及服務(wù)等多個領(lǐng)域。

在阿爾法智能機器人的圍棋對戰(zhàn)中，機器人以絕對的優(yōu)勢取得了勝利，這也預(yù)示著人工智能的可行性。人工智能的定義中，指的是人工智能可以超越人的感知、觸覺和嗅覺等能力，通過對感知信息的加工和分析，實現(xiàn)對機器人行為的控制，并能夠識別環(huán)境的變化，完成各種復(fù)雜和艱難的任務(wù)，同時還具有一定的自學(xué)、總結(jié)和歸納能力，雖然當(dāng)前人們都加大了對智能機器人的研究力度，但是對智能化機器人的態(tài)度還存在一定的疑慮[6]。

人們希望人工智能機器人能夠取代人類進行勞動操作，但是同時也會擔(dān)心因此而引發(fā)一系列的社會問題。近年來社會結(jié)構(gòu)發(fā)生很