智能系统 - (EPUB全文下载)

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书籍内容：

智能系统
第1章　绪　论
第2章　智能感知
第3章　智能计算
第4章　执行系统
第5章　信息物理系统
第6章　模糊逻辑系统
第7章　自主无人系统
第8章　群体智能
第9章　多Agent系统
第10章　人机协同系统
第11章　工业智能控制系统
第12章　机器人系统
第1章　绪　论
智能系统（Intelligence System）是具有专家解决问题能力的计算机程序系统，能运用大量领域专家水平的知识与经验，模拟领域专家解决问题的思维过程进行推理判断，有效地处理复杂问题。智能基于知识，信息有序化为知识，智能系统要研究知识的表示、获取、发现、保存、传播、使用方法；智能存在于系统中，系统是由部件组成的有序整体，智能系统要研究系统结构、组织原理、协同策略、进化机制、性能评价等。
本章将首先介绍智能系统的前世今生，然后简要介绍当前智能系统的概念模型和类谱表、主要特征和类型，以及智能系统的发展前景，以开阔读者的视野，使读者对智能系统及其广阔的研究与应用领域有总体的了解。
1.1　智能系统的前世今生
“智能”的含义很广，其本质有待进一步探索，因而，对“智能”一词也难以给出一个完整确切的定义，但一般可以这样表述：智能是人类大脑的较高级活动的体现，它至少应具备自动地获取和应用知识的能力、思维与推理的能力、问题求解的能力和自动学习的能力。人工智能（Artificial Intelligence，AI）是计算机学科的一个分支，自20世纪70年代以来被称为世界三大尖端技术（空间技术、能源技术、人工智能）之一，也被认为是21世纪三大尖端技术（基因工程、纳米科学、人工智能）之一。这是因为近30年来，它获得了迅速的发展，在很多学科领域都获得了广泛应用，并取得了丰硕的成果，人工智能已逐步成为一个独立的分支，无论在理论和实践上都已自成一个系统。它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以与人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。人工智能从诞生以来，理论和技术日益成熟，应用领域也不断扩大，可以设想，未来人工智能带来的科技产品，将会是人类智慧的“容器”。人工智能是对人的意识、思维的信息过程的模拟。人工智能不是人的智能，但能像人那样思考，也可能超过人的智能。
人工智能是一门严谨的科学，专注于设计智能系统和智能机器，其中使用的算法技术在某些程度上借鉴了人们对大脑的了解[1]。许多现代人工智能系统使用人工神经网络和计算机代码，模拟非常简单的、通过互相连接的单元组成的网络，类似大脑中的神经元。这些网络可以通过修改单元之间的连接来学习经验，类似人类和动物的大脑通过修改神经元之间的连接进行学习。现代神经网络可以学习识别模式，翻译语言，学习简单的逻辑推理，甚至创建图像并形成新的想法[2]。其中，模式识别是一项特别重要的功能——人工智能十分善于识别大量数据中的模式，而这对于人类来说则没有那么容易。所有这些都通过一组编码程序以惊人的速度发生，运行这些程序的神经网络具有数百万单位和数十亿的连接。智能就源于这些大量简单元素之间的交互。
1.1.1　智能系统概述
人类历史的发展经历了数百万年，从旧石器时代到新石器时代，人类实现了从使用工具到制造工具的转变，虽然制造的只是石刀、石斧之类的简单工具。直到5000年前，人类才开始有了文字与城邦，通过绘画、雕刻等形式记录生活中的各种行为仪式。人类历史是一个智能不断进化提升的进程。人类自身就是一个超级智能系统。
1.1.2　智能系统的前世
很久以前，所谓的智能系统，只是具有简单的、自动化能力的工具而已。最早在三国时期，诸葛亮的“木牛流马”是当时的惊世之作，木头制作的牛马能够像真牛一样活动行走，在当时的人们看来，这是相当的智能了。
仿生系统促进了智能系统的发展。自然界的生物是人类的老师，人类通过观察自然，模仿生物，揭示了各种自然奥秘，并不断地应用到人类的日常生活中，推进了人类历史的发展。例如，大家看到的飞机的形状，与蜻蜓的形状很相似；蝙蝠的眼睛视力很差，却在夜间无障碍飞行，这启迪人类制造出了类似于蝙蝠的雷达系统。
蜜蜂的巢房是令人惊叹的神奇天然建筑物。蜂巢是严格的六角柱状体，它的一端是平整的六角形开口，另一端是封闭的六角菱形的底，由3个相同的菱形组成。这样既坚固又省料。我国的古代建筑，如楼台亭榭，无不受益于蜂巢的启示。
18世纪蒸汽机的出现大大提高了航海技术，后来汽车、飞机的出现，把人类的活动范围在同等时间内带到了更广阔的天地。精密的机器可以自动运转，这也是相当智能了。但是直到计算机出现人类才真正进入了智能时代。
1946年，世界上第一台计算机ENIAC问世。起初，计算机主要是军事部门、科研机构的运算工具，但随着计算机技术的飞速发展，计算处理变成了信息处理，如财务管理、文字处理、印刷排版，以及声音、图像、视频处理，多媒体信息在计算机上的应用层出不穷。计算机系统成了无所不能的智能系统。
计算机的形式也在不断变化，刚问世时，它是一个占据整个房间的庞大怪物，后来不断地变小，进入机柜，搬上桌面，随后摆到人们的膝盖上，进入人们的衣服口袋中。
1.1.3　智能系统的今生
近100年间，人类已经发明了各种各样的智能系统，极大地改变了人们的生活。
人们的日常生活，已经深受智能系统的影响。“秀才不出门，便知天下事”，人们获知天下的新闻，不需要再到街头去买当天的日报，也不需要打开家中的电视机，只需要滑动一下随身携带的智能手机。早上出门，即使是去一个从来没有去过的地方，无论是千里之外，还是步程之内，人们通过车载导航或智能手机就可以清楚地掌握路程轨迹，以及拥堵状态、花费时间。孩子可以通过家里的智能音箱，如天猫精灵、小度、小爱等进行各种稀奇古怪的对话，数学问题、科学知识、天气预报、故事、英语，都可以通过语音聊天获取，甚至对四川方言，智能音箱也可以应付自如。
不仅是人们的工作生活，各行各业都在朝智能化发展。各种智能系统应运而生，如智能家居、智能交通、智能制造，甚至智慧校园、智慧城市，智能系统已无处 ............

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