中职《走近人工智能》（商务印书馆·2022）2.2人工智能的核心技术 同步课件(共28张PPT).pptxVIP

第二章人工智能概述 目录一、内涵外延：人工智能的基本概念二、三大支撑：人工智能的核心技术三、技术方向：人工智能的技术方向四、智慧体现：智能机器人 人工智能概述本章知识思维导图“活了一百年却只能记住30M字节是荒谬的。你知道，这比一张压缩盘还要少。人类境况正在变得日趋退化。”－－马文·明斯基（MarvinMinsky）一、内涵外延：人工智能的基本概念三、技术方向：人工智能的技术方向四、智慧体现：智能机器人二、三大支撑：人工智能的核心技术 人工智能（AI）属于计算机学科的一个分支，同时也是一门多学科融合的综合性边缘学科。它涵盖了逻辑推理、有哪些信誉好的足球投注网站、模式识别飞知识表示、神经网络、规划、群体智能等各方面的内容，也包括游戏博弈、语音识别、自然语言理解、图像处理、计算机视觉、专家系统飞机器学习和深度学习等应用技术方向，并实际应用到社会生活的方方面面，即所谓“人工智能＋”。本章我们将系统介绍一下人工智能的概念、核心技术支撑、主要技术方向和应用领域等基本内容。 二、三大支撑：人工智能的核心技术 要实现人工智能，必须要有一定的工作主体和工作的对象。所谓的工作主体指的就是AI的物质载体和它的工作方法或步骤等。比如，对于计算机而言，工作主体是指计算机系统的硬件和软件。其中，硬件结构的核心部分是CPU（中央处理单元）。其次，是它处理问题的方法、步骤，用专业术语说就是“算法”。所谓工作对象指的是需要处理的问题内容，包括信息或数据等。一台好的计算机是不可能离开硬件系统、软件算法和信息数据这三样东西的。它们是最基础的三大支撑，其发展水平决定了计算机科学技术本身的水平。人工智能作为计算机科学的一个分支，从属于计算科学技术，也一样离不开这三大基础支撑。为了表述的方便，一般我们抽象地称为“芯片”、“算法”和“数据”。 对于人类的大脑思考问题来说，也是一样。首先，必须有一个人脑的神经系统作为物质基础。其次，要有一定的思想方法和处理问题的工作步骤。第三，必须有要处理的对象，也就是所面临的问题、信息或数据。当然，人类处理问题的方法和步骤以及有关知识来源于从小的学习和训练积累。现在，人工智能神经网络也需要一段时间的学习和训练。实际上，最初计算机和人工智能也都是模仿人脑的工作而设计出来的。 （一）人工智能的“芯片”早期人工智能主体的物质基础显然还不是今天所说的“芯片”。从人工智能的发展历史中可以看出，早期AI的物质基础是通过物理机械结构或计算机的电子机械结构承载和实现的。随着计算机科学本身的发展，尤其是作为其基础的半导体和集成电路技术的快速发展，经过电子管、晶体管、集成电路到大规模和超大规模集成电路的发展，才有了今天的“芯片”。那到底何为芯片呢？ （一）人工智能的“芯片”通常我们所说的芯片是指在上面制作了电子电路的半导体品片。因为半导体材料如“硅”和“锗”等，它们都是以一种晶体形式存在的原材料，故称为硅晶体、锗晶体等，为了制作集成电路，人们常常把它们切成一小片一小片。当在上面制作了比较重要的电子电路、集成电路，如计算机的处理器CPU或者是存储器之后，我们就把它们称为“芯片”。“芯”，也就是最为核心的部分。现在集成电路的水平已经非常发达，人们可以将一个庞大和复杂的电路系统直接做在一个硅片上面。如计算机的CPU加上一些外围电路都可以制作在一个硅片上，形成所谓的“单片机”芯片。这为电子产品缩小体积飞提高效率和增强性能等带来了极大方便。 （一）人工智能的“芯片”芯片的制作要经过一系列非常复杂、精细的半导体工艺过程。比如说，需要经过清洗和制作二氧化硅的保护层、多次光刻和扩散制作PN结等前工序，然后还要经过封装测试、安装外壳、引线等后工序。芯片技术是比较典型的高科技和尖端工艺技术，是一个国家现代科技水平的重要标志。 （一）人工智能的“芯片”现在，作为基础技术的人工智能芯片搭载了神经网络的算法，已经从CPU、GPU（通用芯片）发展到FPGA（半定制化芯片）、ASIC（全定制化芯片）架构的处理器。CPU和GPU是软件配合硬件工作的通用芯片，对人工智能来说效率比较低、价格比较贵。FPGA和ASIC是硬件配合软件工作的专用芯片，对人工智能来说是一种效率比较高飞价格也比较便宜的芯片。由于神经网络深度学习等算法处理的数据量非常大，速度必须非常快。因此，采用专用人工智能芯片是未来的一个发展趋势。比如，现在智能家居的很多设备都已经植入了人工智能的神经网络芯片。未来，这类专用芯片还将得到更加广泛的应用。当然更加强大的功能需要可以采用多芯片连接使用。现在已经可以通过互联网“云服务”，将大量的芯片和计算机系统连接起来组成一个人工智能的云服务系统，加上“大数据”的处理方法和5G移动通信技术的支持，人工智能的能力大为提高。 （一）人工智能的“芯片”人工智能芯片的发展依赖于半导体技术。在这方面，以前美国、日本、韩国