人工智能技術及其在智能機器人領域的應用

黑龍江省實驗中學 朱昱衡

人工智能，顧名思義其研究的內容主要是與人類智慧相似的內容，通過計算機技術模擬人類的思維。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技術的支持，這也使得人工智能在機器人領域的應用成為必然。

1.人工智能的概述以及研究的內容分析

1.1 人工智能的概念

人工智能是由計算機技術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雜的任務。但是在不同的階段，人們對人工智能的認識也不同，比如在人工智能發展的初期階段，人們認為計算機所承擔的最繁重的任務為復雜的計算。現代隨著科技的發展，人們不再將這些復雜的科學計算視為復雜的工作，而是認為其是計算機完成的最簡單的工作內容。現在在人工智能中又加入了心理學、生物學、哲學等方面的內容。當前人工智能研究的內容包括程序設計、知識處理以及推理等方面的內容[1]。

1.2 人工智能研究的內容

人工智能技術的研究內容比較廣泛，包括問題求解、專家模式、模式識別、機器視覺、機器學習等。

1.2.1 問題求解

人工智能技術中的問題求解指的是計算機根據人的要求尋求答案以及解答方式的過程，隨著人工智能的發展，在問題求解的程序中已經取得了很大的進展，比如博弈程序。其中AlphaGo的學習模式中，包括離線學習和在線對弈。其中離線學習又可以分為三個階段，分別為通過大量的棋譜訓練網絡，包括策略、下一步棋的落子概率，以及走棋的策略等；第二個階段為網絡參數的修改策略，提升網絡的策略性；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網絡嵌入，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

人工智能技術的專家系統中擁有大量的經驗和專業知識，通過在人工智能技術中的應用，可以使人工智能計算機達到某個領域專家的水平，進而實現對該領域知識的判斷和推理，從而解決一些復雜的問題。專家系統具有三個特點，分別為靈活性、啟發性以及透明性。同時專家系統中的原則也具有多樣化的特點，包括基于規則、基于模型等。專家系統主要由數據庫、解釋器、推理機以及接口等部分組成[3]。其中數據庫中需要大量的信息和數據才能夠建立起來，通過在數據庫中搜索相關的信息實現任務。而推理機指的是根據相關的知識進行推理，并獲取相應的結論。接口是系統與用戶連接的通道。

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容，主要是利用計算機技術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，創建智能識別系統。通過計算機系統對人類識別和感知能力的模擬，利用數據分析和處理的方式，識別外界的環境特征。模式識別主要是通過聲音、文字和圖像等數據的識別，實現對外界的感知，同時通過感知傳感器對這些數據進行采集、處理，并對環境進行模擬和分類。

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，但是當前的發展仍然不夠完善[4]。機器視覺是人工智能模式中的一種非常重要的分支，其未來的發展方向為對人類視覺功能的模仿，進而實現對自然景物的識別。

1.2.5 機器學習

人工智能的機器學習能力是人類智慧模擬的最高層次，通過機器學習功能的開發，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，更是社會發展中的必然途徑。計算機學習功能的開發，使得計算機實現真正的智能化。通過機器學習能力的研發有利于對人類學習機理進行研究，促進人腦研究學的發展。

2.現代機器人的發展

機器人是上世紀50年代開始出現的，第一臺工業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動的機械臂，同時在大的機械臂上又有一個可以伸縮和轉動的小的機械臂，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多年的發展，機器人無論在數量還是質量上都獲得了巨大的發展，實現各門科學的融合[5]。

但是我們日常生活中，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的模仿進行設計等。仿人機器人是集材料、電、控制技術以及傳感器于一體的機器人形式，是國家科技發展高水平的標志。仿人機器人具有人類相似的外觀，同時還能夠適應人類的生活和工作環境，可以代替人工的作業，同時還可以實現人類能力的拓展，比如醫療、教育以及服務等多個領域。

在阿爾法智能機器人的圍棋對戰中，機器人以絕對的優勢取得了勝利，這也預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，實現對機器人行為的控制，并能夠識別環境的變化，完成各種復雜和艱難的任務，同時還具有一定的自學、總結和歸納能力，雖然當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，但是同時也會擔心因此而引發一系列的社會問題。近年來社會結構發生很