字化转型的五大核心技术包括:人工智能技术(Artificial Intelligence Technology)、区块链技术(Blockchain Technology)、云计算技术(Cloud Computing Technology)、大数据技术(Big Data Technology)和物联网技术(Internet of Things Technology)。为了方便记忆,有高手总结为:A、B、C、D、IoT;本文为大家介绍一下数字化转型的核心技术之一的"A"–人工智能技术,简称AI。
AI(人工智能)是指计算机系统能够执行通常需要人类智能才能完成的任务。AI是研究开发能够模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学,研究目的是促使智能机器会听(语音识别、机器翻译等)、会看(图像识别、文字识别等)、会说(语音合成、人机对话等)、会思考(人机对弈、定理证明等)、会学习(机器学习、知识表示等)、会行动(机器人、自动驾驶汽车等)。
1,机器学习(Machine Learning): 机器学习是AI的核心分支之一。它让计算机系统能够自动地从数据中学习模式和规律,而不是通过明确的编程指令来完成任务。机器学习的常见形式如下:
a, 监督学习(Supervised Learning):通过使用标记好的训练数据,让模型学习输入和输出之间的映射关系。例如,在一个房价预测模型中,输入房屋的面积、房间数量等特征,输出为房价。模型通过大量已知房屋特征和价格的数据进行训练,之后就可以对新房屋的价格进行预测。典型的算法包括线性回归、决策树、支持向量机等。
b,无监督学习(Unsupervised Learning):处理未标记的数据,目的是发现数据中的隐藏结构和规律。比如在客户细分的应用中,通过分析客户的购买行为、浏览历史等数据,将客户划分成不同的群体,每个群体具有相似的行为模式。聚类算法(如K - Means聚类)是无监督学习的典型算法。
c,强化学习(Reinforcement Learning):智能体(agent)在环境中采取一系列行动,根据环境反馈的奖励信号来学习最优的行为策略。例如,在机器人控制领域,机器人通过不断尝试不同的动作,当动作符合目标(如成功抓取物品)时会得到奖励,反之则会受到惩罚,从而逐步学习到最佳的动作策略。深度Q网络(DQN)是强化学习中的重要算法。
2,深度学习(Deep Learning):深度学习是机器学习的一个子领域,它利用深度神经网络(由多个神经元层组成的网络结构)来学习数据的表示。深度学习的常见形式如下:
a,卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN):在计算机视觉领域应用广泛。它通过卷积层自动提取图像中的特征,例如识别图像中的物体(如人脸识别、车辆识别)、进行图像分割(区分图像中的不同物体或区域)等。例如,安防监控系统可以利用CNN来识别监控画面中的可疑人员或物体。
b,循环神经网络(Recurrent Neural Network,RNN):主要用于处理序列数据,如自然语言处理中的文本生成、机器翻译等任务。它能够考虑数据的先后顺序,因为它的神经元之间存在循环连接,可以记忆之前的信息。例如,在情感分析任务中,RNN可以根据句子中词语的先后顺序来判断句子表达的是正面还是负面情感。不过,RNN存在梯度消失或爆炸的问题,长短期记忆网络(LSTM)和门控循环单元(GRU)是改进后的架构,能够更好地处理长序列数据。
c, Transformer架构:在自然语言处理领域掀起了革命。它摒弃了传统的循环和卷积结构,完全基于自注意力机制(self - attention)。通过这种机制,模型可以在处理一个词时,同时关注句子中的其他词,从而更好地理解句子的语义。像BERT和GPT系列模型都是基于Transformer架构,能够实现高质量的文本生成、问答系统等复杂应用。
3,自然语言处理(Natural Language Processing,NLP), 专注于让计算机理解、处理和生成人类语言。其常见形式如下:
a,文本分类(Text Classification):将文本划分到预先定义好的类别中,如垃圾邮件识别(将邮件分为垃圾邮件和非垃圾邮件)、新闻分类(如体育新闻、财经新闻等)。这可以通过机器学习算法结合文本的词汇、语法等特征来实现。
b,命名实体识别(Named Entity Recognition,NER):从文本中识别出具有特定意义的实体,如人名、地名、组织机构名等。例如,在新闻报道中识别出涉及的人物和地点,对于信息提取和知识图谱构建很有帮助。
c, 机器翻译(Machine Translation):利用统计模型或神经网络模型将一种语言翻译成另一种语言。早期的机器翻译系统基于规则和统计方法,现在的神经机器翻译系统(如基于Transformer架构的)能够生成更自然、准确的翻译结果。
d, 问答系统(Question - Answering System):能够根据用户提出的问题,从给定的文本或知识库中寻找答案。例如,智能客服系统可以回答用户关于产品信息、售后服务等方面的问题。
4,计算机视觉(Computer Vision):主要研究让计算机理解和处理图像或视频数据。其常见形式如下:
a,目标检测(Object Detection):在图像或视频中确定目标物体的位置并识别出物体的类别。例如,在智能交通系统中,可以检测道路上的车辆、行人、交通标志等物体,为自动驾驶提供基础支持。
b,图像分割(Image Segmentation):将图像划分成不同的区域,每个区域代表一个物体或者物体的一部分。在医学影像领域,可以通过图像分割来识别病变组织和正常组织,辅助医生进行诊断。
c,三维重建(3D Reconstruction):从二维图像或视频数据中重建出物体或场景的三维模型。这在建筑、游戏、虚拟现实等领域有广泛应用,比如通过对建筑物的多角度拍摄,重建出建筑物的三维模型用于虚拟展示。
1,弱人工智能(Narrow AI):这是目前应用最广泛的一种人工智能状态。弱人工智能是指专注于完成特定任务的人工智能系统,它在某个特定领域或任务中能够展现出智能行为,但缺乏像人类一样的通用智能,不能像人类一样灵活地将知识和技能迁移到其他任务。
例如: 语音识别软件,如Siri、小爱同学等,它们能够很好地将语音转换为文字,但对于其他任务,比如图像识别或者文本翻译,它们就没有这样的功能,除非经过专门的训练和编程。
例如:垃圾邮件过滤器,通过对邮件内容特征的学习,能够精准地识别垃圾邮件,但它无法进行邮件内容的情感分析或者自动回复等其他任务。
2,强人工智能(General AI):这是一种更高级的人工智能设想状态。强人工智能系统应具备与人类相当的智能水平,能够像人类一样理解、学习、推理多种复杂的任务,可以举一反三,在不同的认知领域和实际场景中灵活运用知识和技能。
例如:目前还没有真正的强人工智能出现。不过在科幻作品中,像电影《人工智能》中的机器人大卫,它能够像人类小孩一样去理解爱、嫉妒等复杂的情感,并且能够在各种复杂的环境和任务中做出类似人类的反应。
3,超人工智能(Super AI):这是一种在智能程度上远超人类的人工智能假想状态。超人工智能不仅在认知、推理、创造等各个方面的能力远远超过人类,还能够以人类难以理解的方式对复杂问题进行思考和解决,可能会产生自我意识。
例如:目前超人工智能只存在于理论和科幻想象中。例如在电影《超验骇客》中,主角的意识上传到计算机网络后,其智力和能力得到了无限放大,能够对全球的科技、社会等诸多事务进行掌控和改造,展现出远超人类极限的智能。
1、语音识别
a,定义与原理:语音识别是一种让机器能够将人类语音转化为文本形式的技术。它主要基于声学模型和语言模型。声学模型用于分析语音的声学特征,如音素、音节等,将语音信号转换为音素序列;语言模型则根据语言的语法、语义规则,对音素序列进行组合和调整,最终生成最有可能的文本内容。
b, 应用场景
智能语音助手:如苹果的Siri、亚马逊的Alexa和百度的小度等。用户可以通过语音指令让它们完成各种任务,如查询天气、设置提醒、播放音乐等。这些语音助手通过语音识别技术理解用户的意图,然后调用相应的服务来提供反馈。
语音输入法:在移动设备和电脑上,语音输入法应用广泛。它方便用户在双手不便操作设备时(如开车、手上有东西等情况)进行文字输入,大大提高了输入效率。而且随着技术的进步,语音输入法的识别准确率也在不断提高。
客服中心自动语音应答系统:企业客服中心利用语音识别技术来识别客户的问题,然后通过预先设定的规则和知识库进行回答,或者将客户引导到合适的人工客服。这样可以提高客服中心的工作效率,减少客户等待时间。
2、图像识别
a, 定义与原理
图像识别是指计算机利用算法对图像中的物体、场景、文字等内容进行理解和分类的技术。它主要基于深度学习中的卷积神经网络(CNN)。CNN通过卷积层自动提取图像的特征,如边缘、纹理、形状等,然后通过池化层对特征进行压缩和提炼,最后经过全连接层进行分类或回归操作,判断图像的类别或者定位图像中的物体。
b,应用场景
安防监控领域:图像识别技术可以对监控画面中的人员、车辆进行识别。例如,在机场、车站等公共场所,可以识别可疑人员,通过人脸识别技术与犯罪嫌疑人数据库进行比对;在交通监控中,可以识别车牌号码,用于交通违章处理和车辆追踪。 - 医疗影像诊断:在医学领域,对X光、CT、MRI等影像进行识别有助于医生诊断疾病。例如,通过图像识别技术可以帮助医生检测肺部结节、脑部肿瘤等病变,提高诊断的准确性和效率。
电商平台商品图片识别:电商平台可以利用图像识别技术对商品图片进行分类和标注。例如,识别服装的款式、颜色、品牌等信息,方便消费者搜索和筛选商品,同时也有助于平台进行商品管理和推荐。
3、机器人
a,定义与原理
机器人是一种能够自动执行任务的机器装置,其智能化程度的提升离不开AI技术。机器人通过各种传感器(如视觉传感器、触觉传感器、听觉传感器等)获取环境信息,然后利用AI算法(如机器学习和深度学习)对这些信息进行处理,做出决策并控制自身的运动和操作来完成任务。
b, 应用场景
工业机器人:在制造业中,工业机器人广泛应用于汽车制造、电子产品制造等领域。它们可以进行焊接、喷漆、装配等重复性高、精度要求高的工作。通过AI技术,工业机器人能够更加灵活地适应不同的生产任务和产品规格,提高生产效率和产品质量。
服务机器人:在酒店、餐厅等服务场所,服务机器人可以为顾客提供引导、送餐等服务。在家庭环境中,清洁机器人可以自动清扫房间,智能陪伴机器人可以陪伴老人和儿童,通过语音和图像识别技术与用户互动,提供情感支持和娱乐功能。
特种机器人:在危险环境下,如核电站事故现场、火灾现场等,特种机器人可以代替人类进行探测、救援等任务。它们利用AI技术进行环境感知和路径规划,在复杂危险的环境中安全有效地执行任务。
4、专家系统
a,定义与原理
专家系统是一种人工智能程序,它包含了某个领域专家的知识和经验,能够模拟专家的思维过程来解决该领域的复杂问题。它主要由知识库、推理机、知识获取模块和解释模块组成。知识库存储了领域知识,推理机根据用户输入的问题和知识库中的知识进行推理和判断,知识获取模块用于更新和扩充知识库,解释模块则用于向用户解释推理过程和结果。
b, 应用场景
医疗诊断专家系统:在医学领域,专家系统可以根据患者的症状、病史、检查结果等信息,结合医学知识和专家经验,为医生提供诊断建议。例如,帮助基层医生诊断疑难病症,或者在远程医疗中为患者提供初步的诊断参考。
金融投资专家系统:在金融领域,专家系统可以根据市场动态、公司财务状况、行业趋势等信息,为投资者提供投资策略建议。例如,分析股票市场行情,帮助投资者选择合适的股票,评估投资风险等。
法律咨询专家系统:在法律领域,专家系统可以根据法律法规、案例分析等知识,为用户提供法律咨询服务。例如,帮助当事人分析法律问题的解决方案,提供合同审查建议等。
领取方式在文末
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