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生物启发的人工智能与未来机器人

更新时间:2009-03-28
 

一、生物启发的人工智能及其演变

人工智能是受生物行为、大脑工作机理等启发逐步发展而来,但是现在的人工智能已经发展成为一种人造智能,形成一门独立的学科和一种独立的发展思路,并且与生物智能渐行渐远。现在,我们重新强调生物启发,是因为我认为这对未来人工智能的正确发展有很好的启迪作用。

1.2护理方法 对照组:使用常规护理措施,包括疾病控制等几个方面。在护理过程中要严格监测患者生命体征的变化情况,做好病房巡视工作,保证患者呼吸道畅通,若发现异常需要及时与医师沟通,保障患者的生命安全。观察组:在常规护理基础上,应用优质护理理念,具体护理措施如下。

1) 人工智能的发展历程

西班牙科学家、现代神经科学之父、诺贝尔奖得主Santiago Ram ó n y Cajal在18世纪发现了神经细胞的结构,即神经元结构,并且手绘出神经元结构图。由此,人们受神经元启发,形成人工智能的一些基本结构,比如第一代人工智能就是以感知为基础。但人们随后发现,第一代感知机能不够灵敏,于是形成了第二代人工智能——BP(Back Propagation)神经网络智能算法,即反向传播神经网络算法。虽然BP算法相比第一代有很大的进步,但是同时也有很大的局限性。另外,人们发现猫的视觉中枢里存在感受野(Receptive Field),通过研究猫在不同视觉刺激情况下,其大脑对于不同区域的反映,由此形成一个新的技术——卷积神经网络(CNN),也就是深度学习神经网络,这在解决视觉识别问题方面取得重大突破。现在,神经网络系统已经发展成为非常完备的体系。

2) 人工智能技术产业生态体系

目前,人工智能技术产业生态体系主要有4部分组成,一是基础支撑体系,二是技术支撑体系,三是应用服务体系,四是标准规则体系。其中,基础支持体系包括传感器、芯片、网络系统、大数据、云平台;技术支撑体系有着丰富的内容,包括深度学习算法、语音处理、机器视觉、人机接口、无障碍感知、边缘计算;应用服务体系包括制造、教育、安全、健康、居家、城市管理等;标准规则体系包括法律、标准、伦理、评估以及测试等。不同的国家对于人工智能有不同的反馈体系,这就形成了非常庞大的人工智能技术产业生态体系。

3) 人工智能VS生物智能

根据澳新风险管理标准,在完成风险识别、分析、评价后,降低风险发生概率和风险发生时的损失程度是关键落脚点。

该项目的主要研究目标与内容包括3个方面:高精度、高可靠性的主被动成像结合的毫米波/太赫兹MIMO传感器芯片系统;基于多维感知信息融合的智能决策算法与人工智能芯片系统,并探索基于存算一体化的下一代人工智能芯片技术;集成智能无障感知系统与机器人,进行智能引导和智能安检机器人应用示范。

简单总结一下:现在的人工智能已经变成人造智能,成为一门独立的学科,帮助人们解决了很多问题,未来前景非常好,但是人工智能离真正的生物智能越来越远。例如,当一个人或者一只蚂蚁在解决实际问题的时候,不会想到找大数据和数学模型等,而人工智能则会考虑到这些问题,这就是区别。

二、机器人发展面临的困境

现在的机器人技术已经发展到一定水平,从机器人的构成角度来看,机器人拥有很好的结构、传感器、控制系统和执行器件等。然而,即使目前机器人的传感很丰富,控制很灵活,结构很完美,执行能力超越人类,但是仍然解决不了或者说不能很好地解决非结构化环境下的自主作业问题。比如,一个小小的摄像头,就其分辨率和对环境适应性而言,已经超过了人眼,但是这个摄像头摄取的信息并不能变成机器人的智能,为什么?这是因为机器人的智能依然不够,甚至说远远不够。

人们目前想到一个非常好的解决办法,就是做加法,即“机器人+人工智能”,现在的人工智能已经发展到很高水准,按照这个思路,我们一定能够解决很多重要的问题,生产出一些很好的产品。现在好多看上去很乖巧的机器人,实际上其智能在云端,用云端的大智慧,可以很好地解决末端低智能的一些机器人作业问题,但是,这并不能解决所有问题,如果我们把所有机器人的智能全部放在云端,未必能把所有的云端智能都浓缩在一起,就目前技术而言也根本做不到。

为了解决某些技术和作业问题,我们考虑把云端的智能缩小成为一个小智能包,然后把这个小智能包放到一个智能单元里,最后把智能单元植入到机器人中,即从云端智能到在体智能。然而,要实现这一技术,我们需要解决很多基础性问题,比如我们需要解决生物脑工作机理、解析脑信号、开发类脑计算方法、研究低功耗高效率的类脑计算芯片等技术问题。

这个项目的研究目标是:研制首个集成“光、电、磁、声”传感与作用、在体脑行为观测与调控、脑机智能融合与增强的核心装备,为脑认知和类脑智能研究提供全新的综合信息手段与工具,外围配上一些产品形成一个大的装置,在大装置基础上再建脑机融合计算平台和脑机 I/O平台,同时要做一个脑机融合的多元信息融合平台,从脑到机,从机到脑。

该项目的研究基于脑启发计算下的人工智能学习与推理:记忆、注意力下的直觉涌现与顿悟,比如工作记忆、瞬时记忆、长期记忆,来实现类脑的推理决策。

三、未来机器人:智能在体机器人的发展方向

第五届中国机器人峰会主席、国家科技部高技术研究中心研究员刘进长曾说过一句话:“在中国的机器人技术领域里面,我们需要解决今天的问题,研究明天的问题,同时要谋划后天的问题,形成中国机器人核心技术。”

之江实验室计划以大脑观测与脑机融合、智能无障感知芯片与系统、先进人工智能算法三方面的重大研究作为基础,以机器人作为载体,构建未来的机器人。具体研究工作如下。

智能在体机器人是之江实验室规划的未来机器人发展的方向,也是之江实验室围绕机器人前沿技术研究和机器人核心技术布局开发的一个项目体系。之江实验室计划用2-3年的时间完成,希望未来能够做出具有本地化特色的超级智能机器人

1) 大脑观测与脑机融合

如果说算法是人工智能的“灵魂”,那么芯片就是人工智能的“载体”。目前,传统芯片有一个致命的缺陷:耗时耗能,于是,生物启发式芯片的研究引发人们的关注。生物启发式人工智能芯片研究以大脑皮层神经网络结构作为基础体系结构,采用微纳器件模拟生物神经元和突触结构,制造出具有脑神经形态的人工智能芯片。该芯片结构层次模仿脑、器件层次接近脑,智能层次超越脑,与传统芯片相比,其具有低功耗、高性能、自适应等优势。

2) 智能无障感知芯片与系统

之江实验室大概投入5000万元的资金用于该项目的研发工作,项目整体规划是:首先研发出一个无障感知芯片系统,同时设计一套智能决策芯片系统,然后再实现智能机器人应用示范。

再比如,人工智能在物体识别方面有一些很好的计算方法,人们拍一张小花、小草的照片,人工智能很快就能辨别出来,但是其泛化能力和通用性较弱。就目前而言,人工智能解决一些局部单一的问题可能比人类要强,但是一旦泛化成普通问题,人工智能就变弱了。由此我们得出,当前人工智能有几个明显的特征:主要依赖于大数据、数学模型,具备超强的计算能力,但同时也存在信息安全、末端低能化、高能耗等问题。

3) 先进人工智能算法

众所周知,我国已经部署脑计划“一体两翼”,并全面开展相关研究工作,“一体两翼”即以研究脑认知的神经原理为“主体”,研发脑重大疾病诊治新手段和脑机智能新技术为“两翼”。国内许多研究机构将沿着中国脑计划“一体两翼”的基本思路,进行未来机器人的一些研究工作。

人工智能目前成为世界各国研究的热点,发展前景看好。在某些领域,人工智能强大到超过人类的智能,比如下围棋。但是,面对一些非常局部的环境,有时我们感觉人工智能是很无助的,比如,一只小蚂蚁在一个非常局部的环境中,它要对外部的刺激做出一些反应,如果换成人工智能也许就处理不了。在这种时候,人们发现,强大的人工智能与弱小的生物没有可比性。

该项目的核心技术包括算法革新、算法加速和即能服务3方面。算法革新是指在完全信息条件下计算到非完全信息条件下策略学习,建立起较为完善的“人工智能+博弈论”算法框架;算法加速是指高效的深度学习机制和更广泛支撑的人工智能计算框架;即能服务是指提供人工智能的即能服务能力,促进人工智能的民主化。

四、之江实验室介绍

之江实验室是浙江省重点打造的重大科技创新平台,以创建国家实验室为发展目标,依托浙江大学和阿里巴巴集团为主要研究力量。该实验室采取一体两核多点的模式,一体是之江实验室本身,两核是浙江大学和阿里巴巴集团。

如果可以把所有生长过的海拉细胞堆起来的话,它们可能重达5000万吨。5000万吨是什么概念呢?大概就是 100 幢纽约帝国大厦的重量。如果将所有生长过的海拉细胞从头到尾排列起来,它们可以绕地球至少三圈,相当于1亿多米。但你要知道,拉克斯本人的身高只有 1.5 米。

在平面几何的入门阶段,教师要注意观察学生的行为状态,培养他们良好的心理素质。一方面,教师要千方百计地分解难点,化难为易,化乏味为趣味;另一方面,教师要真心热爱学生,珍惜学生的学习成果,尽可能帮助他们获得成功,增强他们的自信心。同时,教师还要加强思想素质教育,促使他们养成克服困难的意志品质。

之江实验室瞄准国家目标和战略需求,立足浙江科技发展优势,聚焦产业全面升级转型需要,以无障感知互联、未来网络计算、泛化人工智能、泛在信息安全以及智能制造与机器人为方向,开展人工智能和网络信息两方面的重点研究。

与其他研究机构不同,之江实验室不仅专注做前沿技术研究,而且还是一个开放平台,计划凝聚全球科学家的力量,围绕人类问题和科学界需要解决的问题展开研究。该实验室在机器人领域设立开放基金,基金数额从几百万元到几千万元不等。

湿孔作业适用范围大,可广泛用于各种地层钻孔施工,由于泥浆作用,具有钻孔深度大,钻具磨损小,孔内壁稳定性高,灌桩混凝土密实度高等特点,但同时钻孔泥浆对环境的污染一直以来也是工程建设的难题[1]。目前,实践中主要运用正反回旋钻、旋挖钻和冲击钻等,经过数十年的经验积累,施工方法较为成熟。

由此可见,经济犯罪现场勘查是对经济犯罪的逆向推理过程,是不断穷尽经济犯罪现场信息的过程,是不断将经济犯罪现场信息与经济犯罪嫌疑人进行联系的过程,是不断推演经济犯罪过程并予以证实的过程,也是经济犯罪嫌疑人形象逐渐清晰的过程。在经济犯罪案件的现场勘查中,既要加强现场访问的力度和深度,又要坚定地树立起现场勘验意识,自觉地拓展经济犯罪案件现场勘验的空间范围,同时要善于将经济犯罪案件现场上的人、事、物、时、空等有机联系,多问几个“元芳,你怎么看”。只有这样,才有可能及时、准确地破获经济犯罪案件。

在两宋时期,出现了北宋时期,出现了大量的“把….来”“把来”“把….作/做”“把做/作”这样组合,出现了把+V+宾语+V的结构。同时“把”处置义中所带的宾语也更加的抽象。

 
朱世强
《机器人技术与应用》2018年第03期文献

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