智能科學(xué)導(dǎo)論6章概要

三、重點(diǎn)領(lǐng)域及其優(yōu)先主題

4．農(nóng)業(yè)

(24)農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)作業(yè)與信息化

5．制造業(yè)

(27)數(shù)字化和智能化設(shè)計制造

6．交通運(yùn)輸業(yè)

(38)智能交通管理系統(tǒng)

7．信息產(chǎn)業(yè)及現(xiàn)代服務(wù)業(yè)

(40)現(xiàn)代服務(wù)業(yè)信息支撐技術(shù)及大型應(yīng)用軟件

11．國防五、前沿技術(shù)

2．信息技術(shù)

(6)智能感知技術(shù)(7)自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

4．先進(jìn)制造技術(shù)

(13)智能服務(wù)機(jī)器人六、基礎(chǔ)研究

2．科學(xué)前沿問題(7)腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)

6.1智能科學(xué)技術(shù)與科技進(jìn)步國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（摘要）第一頁1第二頁，共36頁。

4．農(nóng)業(yè)

(24)農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)作業(yè)與信息化

重點(diǎn)研究開發(fā)動植物生長和生態(tài)環(huán)境信息數(shù)字化采集技術(shù)，實時土壤水肥光熱探測技術(shù)，精準(zhǔn)作業(yè)和管理技術(shù)系統(tǒng)，農(nóng)村遠(yuǎn)程數(shù)字化、可視化信息服務(wù)技術(shù)及設(shè)備，農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)及虛擬農(nóng)業(yè)技術(shù)。

5．制造業(yè)

(27)數(shù)字化和智能化設(shè)計制造

重點(diǎn)研究數(shù)字化設(shè)計制造集成技術(shù)，建立若干行業(yè)的產(chǎn)品數(shù)字化和智能化設(shè)計制造平臺。開發(fā)面向產(chǎn)品全生命周期的、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)字化、智能化創(chuàng)新設(shè)計方法及技術(shù)，計算機(jī)輔助工程分析與工藝設(shè)計技術(shù)，設(shè)計、制造和管理的集成技術(shù)

6．交通運(yùn)輸業(yè)

(38)智能交通管理系統(tǒng)

重點(diǎn)開發(fā)綜合交通運(yùn)輸信息平臺和信息資源共享技術(shù)，現(xiàn)代物流技術(shù)，城市交通管理系統(tǒng)、汽車智能技術(shù)和新一代空中交通管理系統(tǒng)。7．信息產(chǎn)業(yè)及現(xiàn)代服務(wù)業(yè)

(40)現(xiàn)代服務(wù)業(yè)信息支撐技術(shù)及大型應(yīng)用軟件重點(diǎn)研究開發(fā)金融、物流、網(wǎng)絡(luò)教育、傳媒、醫(yī)療、旅游、電子政務(wù)和電子商務(wù)等現(xiàn)代服務(wù)業(yè)領(lǐng)域發(fā)展所需的高可信網(wǎng)絡(luò)軟件平臺及大型應(yīng)用支撐軟件、中間件、嵌入式軟件、網(wǎng)格計算平臺與基礎(chǔ)設(shè)施，軟件系統(tǒng)集成等關(guān)鍵技術(shù)，提供整體解決方案。6.1智能科學(xué)技術(shù)與科技進(jìn)步國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（重點(diǎn)領(lǐng)域及其優(yōu)先主題）第二頁2第三頁，共36頁。

2．信息技術(shù)

信息技術(shù)將繼續(xù)向高性能、低成本、普適計算和智能化等主要方向發(fā)展，…。納米科技、生物技術(shù)與認(rèn)知科學(xué)等多學(xué)科的交叉融合，將促進(jìn)基于生物特征的、以圖像和自然語言理解為基礎(chǔ)的“以人為中心”的信息技術(shù)發(fā)展，推動多領(lǐng)域的創(chuàng)新。重點(diǎn)研究低成本的自組織網(wǎng)絡(luò)，個性化的智能機(jī)器人和人機(jī)交互系統(tǒng)、…。

(6)智能感知技術(shù)

重點(diǎn)研究基于生物特征、以自然語言和動態(tài)圖像的理解為基礎(chǔ)的“以人為中心”的智能信息處理和控制技術(shù)，中文信息處理；研究生物特征識別、智能交通等相關(guān)領(lǐng)域的系統(tǒng)技術(shù)。

(7)自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)重點(diǎn)研究自組織移動網(wǎng)、自組織計算網(wǎng)、自組織存儲網(wǎng)、自組織傳感器網(wǎng)等技術(shù)，低成本的實時信息處理系統(tǒng)、多傳感信息融合技術(shù)、個性化人機(jī)交互界面技術(shù)，以及高柔性免受攻擊的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和先進(jìn)的信息安全系統(tǒng)；研究自組織智能系統(tǒng)和個人智能系統(tǒng)。

6.1智能科學(xué)技術(shù)與科技進(jìn)步國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（前沿技術(shù)1）第三頁3第四頁，共36頁。4．先進(jìn)制造技術(shù)

先進(jìn)制造技術(shù)將向信息化、極限化和綠色化的方向發(fā)展，成為未來制造業(yè)賴以生存的基礎(chǔ)和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。重點(diǎn)突破極端制造、系統(tǒng)集成和協(xié)同技術(shù)、智能制造與應(yīng)用技術(shù)、…。

(13)智能服務(wù)機(jī)器人智能服務(wù)機(jī)器人是在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下為人類提供必要服務(wù)的多種高技術(shù)集成的智能化裝備。以服務(wù)機(jī)器人和危險作業(yè)機(jī)器人應(yīng)用需求為重點(diǎn)…。6.1智能科學(xué)技術(shù)與科技進(jìn)步家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（前沿技術(shù)2）第四頁4第五頁，共36頁。2．科學(xué)前沿問題

(7)腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)主要研究方向：腦功能的細(xì)胞和分子機(jī)理，腦重大疾病的發(fā)生發(fā)展機(jī)理，腦發(fā)育、可塑性與人類智力的關(guān)系，學(xué)習(xí)記憶和思維等腦高級認(rèn)知功能的過程及其神經(jīng)基礎(chǔ)，腦信息表達(dá)與腦式信息處理系統(tǒng)，人腦與計算機(jī)對話等。6.1智能科學(xué)技術(shù)與科技進(jìn)步國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（基礎(chǔ)研究）第五頁5第六頁，共36頁。第6章智能科學(xué)技術(shù)與科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展6.1智能科學(xué)技術(shù)與科技進(jìn)步6.2智能科學(xué)技術(shù)與工業(yè)現(xiàn)代化6.3智能科學(xué)技術(shù)與數(shù)字農(nóng)業(yè)6.4智能科學(xué)技術(shù)與智能交通6.5智能科學(xué)技術(shù)與智能家電6.6智能科學(xué)技術(shù)與軍事現(xiàn)代化第六頁6第七頁，共36頁。

現(xiàn)代工業(yè)是人類活動的基石，也是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。工業(yè)技術(shù)水平一方面反映了人類社會的發(fā)展和文明的進(jìn)步，同時也極大地影響著人類的生產(chǎn)與生活乃至思維。

6.2智能科學(xué)技術(shù)與工業(yè)現(xiàn)代化6.2.1智能制造6.2.2智能控制6.2.3智能工業(yè)機(jī)器人第七頁7第八頁，共36頁。6.2.1智能制造概念智能制造定義：是指以計算機(jī)為核心而集成有關(guān)技術(shù)，以取代、延伸與強(qiáng)化有關(guān)專門人才在制造中的有關(guān)部分腦力活動所形成、發(fā)展、乃至創(chuàng)新了的制造。關(guān)鍵點(diǎn)：①以計算機(jī)來取代、延伸與強(qiáng)化人的部分腦力勞動；②不僅只用計算機(jī)，而且還集成了有關(guān)技術(shù)；

③計算機(jī)技術(shù)、有關(guān)技術(shù)是在不斷發(fā)展的，智能制造也是在發(fā)展的；④取代、延伸、強(qiáng)化、集成的結(jié)果一般是發(fā)展和創(chuàng)新了原來的制造活動。智能制造技術(shù)定義：是指在制造系統(tǒng)及制造過程的各個環(huán)節(jié)通過計算來模擬人類專家的制造智能活動（如分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策等），并與制造環(huán)節(jié)中人的智能進(jìn)行柔性集成與交互的各種制造技術(shù)的總稱。智能制造系統(tǒng)定義：是指基于智能制造技術(shù)所實現(xiàn)的制造系統(tǒng)。特征：

①智能集成性既強(qiáng)調(diào)制造智能的充分利用，更強(qiáng)調(diào)智能的集成②環(huán)境適應(yīng)性環(huán)境適應(yīng)能力和自主規(guī)劃、控制、決策與自組織能力

③柔性與敏捷性多品種、小批量的生產(chǎn)環(huán)境和不可預(yù)測的市場需求④人機(jī)結(jié)合的適度智能自動化系統(tǒng)是適度而不是全面智能化第八頁8第九頁，共36頁。6.2.1智能制造關(guān)鍵技術(shù)(1/5)傳統(tǒng)人工智能技術(shù)用到的主要人工智能技術(shù)有：機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、知識發(fā)現(xiàn)，基于Web的工藝規(guī)劃、監(jiān)控、診斷維護(hù)等方面的集成。軟計算技術(shù)扎德（Zadeh）1996、1997分別提出了“硬計算”和“軟計算”的概念：

硬計算是指傳統(tǒng)的計算和邏輯演算；軟計算與人腦相對應(yīng)，具有在不確定、不精確環(huán)境中進(jìn)行推理和學(xué)習(xí)的卓越能力。例如，視覺信息處理是生物的軟計算能力計算智能，繼扎德之后，人們又把神經(jīng)計算、進(jìn)化計算和模糊計算歸屬于軟計算的主要內(nèi)容，并稱為計算智能。智能Agent技術(shù)Agent是一種能夠在一定環(huán)境中自主運(yùn)行和自主交互，以滿足其設(shè)計目標(biāo)的計算實體。多Agent系統(tǒng)是一種有多個自主Agent組成的一種分布式系統(tǒng)。移動Agent是一種可以從網(wǎng)絡(luò)上的一個節(jié)點(diǎn)自主地移動到另一個節(jié)點(diǎn)，實現(xiàn)分布式問題處理的特殊的Agent。第九頁9第十頁，共36頁。6.2.1智能制造關(guān)鍵技術(shù)(2/5)例：反應(yīng)Agent結(jié)構(gòu)

環(huán)境反應(yīng)Agent世界現(xiàn)狀效應(yīng)器傳感器感知作用反應(yīng)Agent的結(jié)構(gòu)作用決策條件--作用規(guī)則第十頁10第十一頁，共36頁。6.2.1智能制造關(guān)鍵技術(shù)(3/5)例：慎思Agent的基本結(jié)構(gòu)慎思Agent世界現(xiàn)狀效應(yīng)器傳感器感知作用慎思Agent的基本結(jié)構(gòu)規(guī)劃作用決策目標(biāo)知識庫內(nèi)部現(xiàn)狀環(huán)境第十一頁11第十二頁，共36頁。6.2.1智能制造關(guān)鍵技術(shù)(4/5)移動Agent系統(tǒng)

MAEUAUASAUAUASA節(jié)點(diǎn)A結(jié)點(diǎn)BSAUASASAUAUAMAEMAEUASA用戶Agent服務(wù)Agent移動本地通信遠(yuǎn)程通信事務(wù)服務(wù)事件服務(wù)目錄服務(wù)表示注釋移動Agent系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)第十二頁12第十三頁，共36頁。6.2.1智能制造關(guān)鍵技術(shù)(5/5)合作與協(xié)調(diào)技術(shù)合作與協(xié)調(diào)是分布式人工智能（包括分布式問題求解和多Agent系統(tǒng)）的重要研究內(nèi)容。以多Agent系統(tǒng)為例，Agent之間的合作包括：Agent協(xié)調(diào)：是指對Agent之間的相互作用和Agent動作之間的內(nèi)部依賴關(guān)系的管理。它描述的是一種動態(tài)行為，反映的是一種相互作用的性質(zhì)。它的兩個最基本的成分是：“有限資源的分配”和“中間結(jié)果的通信”。Agent協(xié)作：協(xié)作是指Agent之間相互配合一起工作。它是非對抗Agent之間保持行為協(xié)調(diào)的一個特例。Agent協(xié)商：協(xié)商主要用來消解沖突、共享任務(wù)和實現(xiàn)協(xié)調(diào)，是多Agent系統(tǒng)實現(xiàn)協(xié)調(diào)和解決沖突的一種重要方法。智能感知技術(shù)在智能制造系統(tǒng)中，智能感知技術(shù)主要用于檢測、控制、監(jiān)測、診斷、維護(hù)等方面。其研究重點(diǎn)：①新型傳感技術(shù)與傳感器的開發(fā)，如無線分布式傳感與檢測等；②機(jī)器視覺。第十三頁13第十四頁，共36頁。6.2.1智能制造智能制造系統(tǒng)分布式網(wǎng)絡(luò)化智能制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)第十四頁14第十五頁，共36頁。6.2.2智能控制概念智能控制定義：是控制與智能的結(jié)合。從智能的角度，智能控制是智能科學(xué)技術(shù)在控制中的應(yīng)用；從控制的角度，智能控制是控制科學(xué)技術(shù)向智能化發(fā)展的高級階段。特點(diǎn)：①不確定性的模型；②高度的非線性；③復(fù)雜的任務(wù)要求。智能控制系統(tǒng)定義：是實現(xiàn)某種控制任務(wù)的一種智能系統(tǒng)。智能系統(tǒng)是指具有一定智能行為的智能行為的系統(tǒng)。主要功能特點(diǎn)：

①學(xué)習(xí)功能；②適應(yīng)功能；③組織功能。第十五頁15第十六頁，共36頁。6.2.2智能控制基本結(jié)構(gòu)通信接口認(rèn)知感知信息處理規(guī)劃和控制傳感器執(zhí)行器廣義對象智能控制器被控系統(tǒng)第十六頁16第十七頁，共36頁。6.2.3智能工業(yè)機(jī)器人概念機(jī)器人國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）對機(jī)器人的定義如下：(1)動作機(jī)構(gòu)具有類似于人或其它生物體的某些器官；(2)具有通用性，工作種類多樣，動作程序靈活易變；(3)具有不同程度的智能性，如記憶、感知、推理、決策、學(xué)習(xí)等；(4)具有獨(dú)立性，完整的機(jī)器人系統(tǒng)在工作中可以不依賴于人的干預(yù)。機(jī)器人學(xué)是在機(jī)器人發(fā)展過程中所形成的一門綜合性學(xué)科。主要內(nèi)容包括(1)基礎(chǔ)理論方法。如運(yùn)動、動力學(xué)，運(yùn)動控制、規(guī)劃，機(jī)器人智能理論(2)設(shè)計理論與技術(shù)。結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化，機(jī)器人仿真技術(shù)等(3)機(jī)器人仿生學(xué)。如形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能等(4)機(jī)器人系統(tǒng)理論與技術(shù)。如多機(jī)器人系統(tǒng)、語言與編程、人機(jī)融合等(5)機(jī)器人操作和移動理論與技術(shù)。(6)微機(jī)器人學(xué)。工業(yè)機(jī)器人是一種在自動控制下，能夠重復(fù)編程完成某些操作或移動作業(yè)的多功能、多自由度的機(jī)械裝置。第十七頁17第十八頁，共36頁。6.2.3智能工業(yè)機(jī)器人分類按應(yīng)用領(lǐng)域的分類服務(wù)機(jī)器人從事家庭和社會服務(wù)，要求能更加完美地在人類生活環(huán)境中與人共處軍用機(jī)器人滿足各種國防和軍事用途，要求具有遙控、移動、感知和較高的智能空間機(jī)器人用于空間作業(yè)，水下機(jī)器人在水下作業(yè)的機(jī)器人醫(yī)療機(jī)器人用于醫(yī)療操作和康復(fù)治療第十八頁18第十九頁，共36頁。6.2.3智能工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用前景未來，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展將會使機(jī)器人技術(shù)提升到一個更高的水平，機(jī)器人將成為人類多才多藝和聰明伶俐的“伙伴”。機(jī)器人應(yīng)用將滲透到人類生活的各個方面：(1)更加廣泛地代替人類從事各種生產(chǎn)作業(yè)；(2)將成為人類開發(fā)與探索宇宙、海洋和地下未知世界的有力工具；(3)將在未來戰(zhàn)爭中發(fā)揮重要作用；(4)將用于提高人類健康水平和生活質(zhì)量①服務(wù)機(jī)器人將進(jìn)入家庭和服務(wù)產(chǎn)業(yè)；②家庭服務(wù)機(jī)器人可從事清潔衛(wèi)生、園藝、炊事、家庭護(hù)理等；③在醫(yī)院，機(jī)器人可從事手術(shù)、化驗、運(yùn)輸、病人護(hù)理等；④在商業(yè)和旅游業(yè)中，機(jī)器人可導(dǎo)購、導(dǎo)游、表演、競技、表演等第十九頁19第二十頁，共36頁。6.2.3智能工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用例子機(jī)器人焊接生產(chǎn)線第二十頁20第二十一頁，共36頁。6.2.3智能工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用前景機(jī)器人和人一起做實驗第二十一頁21第二十二頁，共36頁。6.2.3智能工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用前景主從式機(jī)器人與人協(xié)同動作第二十二頁22第二十三頁，共36頁。第6章智能科學(xué)技術(shù)與科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展6.1智能科學(xué)技術(shù)與科技進(jìn)步6.2智能科學(xué)技術(shù)與工業(yè)現(xiàn)代化6.3智能科學(xué)技術(shù)與數(shù)字農(nóng)業(yè)6.4智能科學(xué)技術(shù)與智能交通6.5智能科學(xué)技術(shù)與智能家電6.6智能科學(xué)技術(shù)與軍事現(xiàn)代化第二十三頁23第二十四頁，共36頁。6.3智能科學(xué)技術(shù)與數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)是把專家系統(tǒng)知識應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的一項計算機(jī)技術(shù)。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)的各個領(lǐng)域，如作物栽培、植物保護(hù)、配方施肥、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益分析、市場銷售管理等。例如：

病蟲草害防治專家系統(tǒng)是針對作物不同時期出現(xiàn)的各種癥狀和不同環(huán)境條件，診斷可能出現(xiàn)的病蟲草災(zāi)害，提出有效的防治方法。

栽培管理專家系統(tǒng)是在各個作物的不同生育期，根據(jù)不同的生態(tài)條件，進(jìn)行科學(xué)的農(nóng)事安排，其中包括栽培、施肥、灌水、植物保護(hù)等。農(nóng)業(yè)機(jī)器人在一些發(fā)達(dá)國家，許多農(nóng)業(yè)作業(yè)項目如蔬菜、水果的挑選與采摘，蔬菜的嫁接等都是勞動力密集型的工作，正逐步由農(nóng)業(yè)機(jī)器人來完成。目前，已開發(fā)出來的農(nóng)林業(yè)機(jī)器人有：耕耘機(jī)器人、施肥機(jī)器人、除草機(jī)器人、噴藥機(jī)器人、蔬菜嫁接機(jī)器人、收割機(jī)器人、蔬菜水果采摘機(jī)器人、林木修剪機(jī)器人、果實分揀機(jī)器人等第二十四頁24第二十五頁，共36頁。6.3智能科學(xué)技術(shù)與數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)第二十五頁25第二十六頁，共36頁。6.3智能科學(xué)技術(shù)與數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)機(jī)器人除草機(jī)器人該機(jī)器人可以用來識別和除去雜草，實際上要從農(nóng)作物中找出雜草需要很多機(jī)器智能。如圖所示的丹麥科學(xué)家開發(fā)的除草機(jī)器人。第二十六頁26第二十七頁，共36頁。第6章智能科學(xué)技術(shù)與科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展6.1智能科學(xué)技術(shù)與科技進(jìn)步6.2智能科學(xué)技術(shù)與工業(yè)現(xiàn)代化6.3智能科學(xué)技術(shù)與數(shù)字農(nóng)業(yè)6.4智能科學(xué)技術(shù)與智能交通6.5智能科學(xué)技術(shù)與智能家電6.6智能科學(xué)技術(shù)與軍事現(xiàn)代化第二十七頁27第二十八頁，共36頁。6.4智能科學(xué)技術(shù)與智能交通智能交通的概念智能交通就是將先進(jìn)的信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、電子控制技術(shù)、自動控制理論、運(yùn)籌學(xué)、人工智能等有效的綜合運(yùn)用于交通運(yùn)輸、服務(wù)控制和車輛制造，所形成一種定時、準(zhǔn)確、高效的綜合運(yùn)輸系統(tǒng)智能交通研究舉例智能公交系統(tǒng)，主要包括了公交智能調(diào)度、智能公交信息系統(tǒng)、車載即時信息等。例如，智能公交信息系統(tǒng)可使乘客在公共車站就能通過電視等媒介看到實時的公交車輛位置以及車輛進(jìn)出站的信息。智能收費(fèi)系統(tǒng)，汽車通過收費(fèi)站時不用停車即可完成收繳費(fèi)事宜。智能駕駛監(jiān)視系統(tǒng)，過安裝在車上的一個小儀器，隨時監(jiān)測駕駛者的瞳孔，當(dāng)駕駛者閉上眼睛時，發(fā)出報警聲音，來防止駕駛者打瞌睡。智能交通追查系統(tǒng)，在高速公路出口檢查車輛的違章記錄。智能汽車，研究并制造無人駕駛的智能汽車。第二十八頁28第二十九頁，共36頁。6.4智能科學(xué)技術(shù)與智能交通清華的智能汽車第二十九頁29第三十頁，共36頁。6.4智能科學(xué)技術(shù)與智能交通第十四屆智能交通世界大會(2007.10.9---13)在我國召開第三十頁30第三十一頁，共36頁。第6章智能科學(xué)技術(shù)與科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展6.1智能科學(xué)技術(shù)與科技進(jìn)步6.2智能科學(xué)技術(shù)與工業(yè)現(xiàn)代化6.3智能科學(xué)技術(shù)與數(shù)字農(nóng)業(yè)