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智能科学与技术的现代应用与发展

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摘要:智能科学与技术作为计算机科学发展的衍生领域,近年来的发展势不可挡。为了探析智能科学的发展历史和智能技术的现实应用的状况,本文借助现有的前沿应用对智能科学与技术应用的不同领域进行深入探讨,并在最后对未来的发展趋势作出预测,希望可以可以给予人们一些启迪,为加快智能科学与技术的发展进程提供借鉴。

关键词:智能科学;人工智能;计算机

近年来,以人工智能为代表的智能科学与技术行业以迅猛的速度发展着,从日常生活中的无人驾驶汽车到智能技术前沿的AlphaGo,不断地吸引着人们的目光。智能技术的应用也越来越贴近人们的生活。那么,智能技术到底是什么,有哪些应用,未来会为我们提供哪些便利。本文将通过具体的应用情况对这些问题进行深入的探析。

1智能科学与技术的概念阐释和发展历史

1.1智能科学与技术的概念

智能科学与智能技术是21世纪发展的新型研究领域,由计算机技术发展衍变而来,是计算机科学、信息论、自动化技术、脑科学以及生物智能等多种学科的交叉领域。其主要目的是要在不断精进与发达的计算机等高技术机器上实现类似人类的思维和认知活动,并且争取在计算等方面最终改善并超出人的能力。智能科学与技术中的智能科学,在于揭示智能的本质和发展规律,而智能技术的目的则在于对客观世界的利用、控制和改造。并且其所涵盖的人工智能领域与纳米技术、基因工程是二十一世纪三大尖端科技。总体来说,智能科学与技术就是让机器实现智能化,去完成一些只有人类才能完成的复杂工作,从而大大提高社会生产效率。

1.2智能科学与技术的历史进程和历史应用

智能科学与技术最先从人工智能延伸而来,从二十世纪三四十年代丘奇、图灵等人提出关于计算本质的思想为人工智能产生重要影响开始,先后经历了1956年人类历史上第一次人工智能研讨会——达特茅斯会议,1969年第一次人工智能联合会议,1966到1974年的暗淡时期,二十世纪末的AI知识的实践应用等历史进程,最终进入二十一世纪的飞速发展时期。在1984年的集成发展时期,由约翰•霍普菲尔德在1982年发明的Hopfield神经网络提供了模拟人类记忆的模型,并且较好的解决了著名的“旅行推销员问题”。在1986年,由Rumelhart等人提出的多层感知机与反向传播学习算法克服了感知器非线性不可分问题,给神经网络研究带来了新的希望。

2智能科学与技术在当下社会中的应用

智能科学与技术作为21世纪发展最迅猛的领域之一,已经在当下社会各个方面得以应用。无人驾驶汽车、CBD(计算机辅助诊断)、指纹和虹膜识别技术等等,各种智能产品的应用不仅便利了我们的生活,还大大提高了安全保障和医疗手段。

2.1智能科学与技术在交通行业的应用

智能科学与技术最初的应用就是在交通行业,原因之一是这方面的应用比较简单,而在驾驶时将自己的双手解放也一直是人类的梦想和期盼,智能科学与技术的应用正将这一梦想变为现实。RoadBotics公司研发的一款用于提高修路效率的手机APP,用户只需把手机架在挡风玻璃后方,手机陀螺仪就会记录机车的颠簸状况,再利用人工智能算法,精准判断应该修复路段。利用人工智能技术解决城市道路修复问题,堪萨斯城的“智慧城市计划”也曾使用,用智能技术从降水量、温度变化、路面交通压力等方面全方位预测和分析道路的破碎程度。然而这种利用AI进行的修路计划还有些不足。在一些较陡的路面起伏处,因为汽车行驶较快和行驶路面较窄等因素,智能识别系统的准确率较低,仅有76%,不能较好的区分破碎路面和陡峭路面的区别。智能科学与技术目前在交通上的应用正日趋成熟,其成果也逐渐得到具体应用,无人驾驶汽车就是其中之一。无人驾驶汽车是计算机科学、智能控制技术和模式识别技术相互交融的产物,其视觉系统通过车载摄像机、雷达传感器、激光测距仪等来采集数据,通过人工智能技术作为主导的软件系统进行分析来确定路况。美国已经成功把这项技术应用于微型汽车驾驶中,可以实现汽车自主行驶约2000公里,其中98%的时间必须借助视觉系统来控制。在汽车行驶中,视觉系统会对汽车进行导向,选取最佳行驶方向,实现对汽车的科学控制。但无人汽车仍存在一些问题。无人驾驶技术仍不具有人类对紧急情况的判断力和处理手段,比如在前方有一辆自行车驶过,旁边行人正在过马路,而无人汽车会智能识别阻力较小的部分而选择撞向行人。这种不完善也是无人驾驶汽车迟迟不能得到推广的原因之一。智能科学与技术在交通领域的应用正越来越广泛和重要,相信在不远的未来智能科学将变得更加完善。

2.2智能科学与技术在安全领域的应用

随着智能技术的不断发展,其在安全领域的应用也越来越广泛。在快节奏的信息社会中,以往笨重缓慢的安全手段已经不再适合,而利用智能技术改进安防手段是安全领域发展的一大趋势。与过去利用物理的钥匙进行解锁,应用智能技术中的生物识别技术的人脸、指纹和虹膜识别会更加安全与便利。其中的虹膜识别技术在安全领域中可以称得上是最可靠的生物识别技术,其错识率不超过0.0001%。生物识别技术是通过机器模拟人的智能,对采集的人体生物特征及行为特征与注册信息进行匹配,从而实现身份识别和鉴定。相比传统的身份识别技术,生物识别更具安全、保密和方便性。在虹膜识别中,虹膜识别算法是必不可少的软件部分,而在保证高准确率的前提下,智能采集和匹配数据就显得尤为麻烦。假如使用虹膜识别技术进行手机解锁和汽车启动,一些等待匹配的时间就显得尤为繁琐。另外,采集与计算系统的硬件部分很难将尺寸小型化,这也是导致高精确度的虹膜识别无法广泛应用的重要原因。智能科学与技术在安全领域的应用是信息化社会安全发展的必要手段,只有利用智能技术才能进行更加安全的防范措施,才能更好的完善安全保障。

2.3智能科学与技术在医疗行业的应用

在智能科学与技术的发展中,虽然在安全领域上更显得火热一点,但其在医疗行业的具体应用上却可能最先得到实现。首先,在生活质量不断提高的今天,健康问题的解决迫在眉睫,人们对于医疗技术的提高、人类寿命延续的需求也更加急迫。这种对于医疗水平进步的需求极大地刺激了以人工智能技术推动医疗行业变革的兴起。与过去以专家知识为主的医疗诊断手段相比,智能技术应用下的医疗诊断会大大提高诊断疾病的准确性。例如在1991年美国哈佛医学院Barnett等开发的“解释”软件,包含有2200种疾病和5000种症状,这是用以往专家知识进行手动诊断所不具备的。另外,伴随着智能科学与技术中神经网络、医疗图像的重大突破,医疗上更加复杂与重要的分支上面也得到了具体应用,例如医疗图像,检验报告等人工智能手段已经可以帮助医师进行判断和处理病症。在医疗图像监控上,目前应用的有“达芬奇机器人”,这个机器人应用了医疗图像技术,在手术的过程中,终端控制端可将整个手术二维影响过程高清还原成三维图像,由医生进行监控整个过程。并且在其操作过程中,智能系统会准确分析手术的进程和医疗患者的情况,综合各种数据做出判断。对比纯人工进行的手术,利用智能机器的高精确性和人的应变能力进行的新型手术风险率显然更低。然而类似这种医疗机器人,仍缺乏对紧急情况的处理能力和精确判断,仍离不开必要的人工辅助操作,例如在手术时发现病症恶劣程度远远超过预测,这时机器的手术程序就无法及时像人类一样随机应变了。而与医学专家系统和人工神经网络等纯数据和理论操作方面的显著成果向对比,智能科学与技术在临床实践阶段确实还有待改善。

3智能科学与技术在未来的发展前景

智能科学与技术领域所包含的生物识别技术、人工智能技术、智能机器人等技术是在当下信息社会中是最热门和最有发展前景的几个领域之一,将智能科学与技术称为二十一世纪最重要的学问并不为过。

3.1智能工业化

在当下信息化社会发展的时期,未来会是信息与智能为主题的世界,而智能工业化将会继三次科技革命之后成为第四次科技革命,再次给人类技术带来质的飞跃。在未来,大数据时代必不可少的就是信息,而这些信息仅凭人脑处理是不现实的,只有通过物联网技术的渗透和应用,并与先进制造技术相结合,形成新的智能化工业体系才能帮助人类合理利用信息数据,大幅提高制造效率和社会生产力。如果还像现在一样利用传统方法操控计算机进行数据利用,将不能适应高速发展的信息社会,最终拖慢人类进步的速度。智能工业化是未来发展的技术基础,利用智能技术进行工业生产不仅会缓解人类的脑力劳动,更会大幅提高社会生产力,提供足够的资源和时间使人类进行更多技术突破,从而实现良性循环。

3.2人机结合技术

人机结合是人工智能的进一步发展和完善,其发展前景无比广阔。在未来一个世纪甚至更远,人机结合技术的实现将会变得尤为重要。在教育方面,人机结合技术能使学习知识变得极其容易。例如在人类身上安装USB接口,所有外界知识都可通过电子信息自由转换为人脑中的信息,甚至人与人之间进行联机,进行知识的共享。人机结合技术将会完全改变现有的知识教育体系,任何理论性知识都可简单获取。在医学方面,人机结合技术将有望大大延长人类寿命,人造器官将更换成以更坚硬和多功能的精密器械,从而使人类生命不再那么脆弱。让航空航天、潜水等复杂活动不借助任何笨重工具就可实现,让人类在极地、高山、沙漠等恶劣气候下生存难度大大降低。甚至在外星探索方面,利用人机结合技术在外星球上建造人工生命的机器人将会是最可靠和有效的技术,使人类开辟外星家园成为可能。

3.3未来军事应用

人工智能武器是继火药、核武器后的“军事领域第三次革命”,未来的军事体系中,以智能技术为主导的军事武器将会成为主流。在战场指挥上,以人工智能为参谋的作战将会反应更快、局面把握更准确并且不受时空和体力限制。在瞬息万变的战场上,一个不知劳累并且能把握大局的参谋是可以决定战争走势的。另外,当智能技术应用到战争机器上,一群不知疲倦、作战能力超强且永远忠诚的机器部队会远胜于人类部队。智能技术还可应用于反导系统上,其超强的计算能力和不逊于人类的预判将大大提高反导系统的准确度,是仅凭人脑操控计算机进行防范所不可比的。当然,人工智能技术与历史上其他任何新兴技术应用一样,在给人类活动带来巨大进步的同时,也必然会对人类社会现有秩序带来一定冲击。比如人工智能在工业上的大规模应用可能会造成部分人失业,在军事领域可能会强化军备竞赛,人机结合技术甚至会对人类传统社会伦理道德带来挑战。这些问题必须引起我们的高度重视和戒备,在大力研究和发展人工智能的同时,把其可能存在的副作用控制在最小范围之内。

4结语

智能科学与技术是当前信息化社会催生下的新型领域,其最适合发展的方向也应是未来新型的信息社会,两者相辅相成。在数据时代信息的飞速增长下,人脑越来越满足不了信息的及时处理和应用,那么就需要智能科学与技术的崛起来辅助人类更好的走进信息社会。不仅如此,随着人类社会的不断进步和技术上的不断突破,人类自身基础的提升已经迫在眉睫,随之而来的智能科学与技术也必定会成为推动未来社会发展最主要的动力,不断促进人类技术水平的提高,最终会对人类文明产生巨大的影响。

参考文献

[1]杜庆东.智能科学的现状与发展趋势[J].沈阳师范大学学报,2011(01):49-54.

[2]张储祺.计算机人工智能技术的应用与发展[J].电子世界,2017(02):41-43.

[3]孔祥溢,王任直.人工智能及在医疗领域的应用[J].医学信息学杂志,2016(11):2-5.

作者:王启睿 单位:莱芜市第一中学

智能科学与技术的现代应用与发展责任编辑:张雨    阅读:人次