第1讲 智能系统

一、智能系统的定义
5.智能 /学习/自适应/智慧/知识/自主
➢学习 通过研究、指导、经验等方式加深理解，以在固 定的环境和合适的评价标准下明显改善自己的行 为，提高成功概率。
➢自适应 为了适应新的或变化的环境而改变的行为（或结 构）以增加系统实现其功能或目的的概率。
一、智能系统的定义
5.智能 /学习/自适应/智慧/知识/自主
自主能力实际上是在连续变化的：分级破坏了连续性 There is actually a continuum: the levels discretise the continuum
一、智能系统的定义
5. 智能 /学习/自适应/智慧/知识/自主
➢自主能力的等级评价
TABLE 2.1 One Possible Classification Scheme for Levels of Autonomy (From NSB Review of ONR UCAV Program)
一、智能系统的定义
1.本课程重点研究对象：智能机器人系统
智能/自主/自适应/学习/智慧/知识
2. 机器人系统：具有传感器、处理器和效应 器，能够感知环境、完成合适的决策、并对环 境产生作用的机器系统。
一、智能系统的定义
3. 机器人系统组成
控制系统结构
计算机 控制系统
传感器处理 内部和外部通讯
机器人 来自百度文库统
➢学习
（Thorpe,1963）学习是通过由经验产生的个体行为的适应 性变化而表现出来的过程
（Wingfield,1979）学习是由练习或经验引起的行为或知 识的较持久的变化
（潘菽,1980）学习是人及动物在生活过程中获得个体的行 为经验的过程 （Bower，Hilgard，1981）学习是指一个主体在某种规定情 境小的重复经验引起的、对那个情境的行为或行为潜能的变化
课时分配
8% 25%
67%
老师讲授 学生报告 大作业汇报
3.成绩评定
平时成绩：50% 大作业：50%
2018年春季学期﹒博士生课程
智能系统
第1讲 智能系统概论
参考书目： 1.陈慧岩，熊光明，龚建伟，姜岩主编.《无人驾驶汽车概论》.北京 理工大学出版社，2014.07 2.Robert Finkelstein, Stephen Balakirsky,《4D-RCS概论》
➢自主 自主是系统能够自动地、或在程序设定的范围
内“自监督”地执行一个特定动作的一种（或一系 列）能力。
一、智能系统的定义
5. 智能 /学习/自适应/智慧/知识/自主
➢自主能力的等级评价
ALFUS重点关注 三个重要的参量: 任务复杂度, 环境 复杂度, 人机接口
一、智能系统的定义
5. 智能 /学习/自适应/智慧/知识/自主
等级l
名称
0 人工操作
1 人工辅助
2 人类委派
3 人类监督
4 混合主动 5 全自主
描述
示例
All activity within the system is the direct result of
human-initiated control inputs. The system has no
autonomous control of its environment, although it may
功能图表
传感器 系统
效应器 系统
硬件结构 内部和外部传感器
传感器结构 结构动力学
机械臂和末端效应器
人机接 口系统
控制和显示 维护与支持
软件工具
数据库和世界建模 机动性
传感器处理 平台和机动性设计
武器系统 推进系统 测试 培训
一、智能系统的定义
3. 机器人系统 vs 智能机器人系统
➢智能系统是在不确定环境中具备采取恰当行为（或 做出合适决策）的能力的系统 ➢所谓恰当行为，是指系统能够达成的任务目标 （或实现）的概率最高
➢智慧 跳出事物之间错综复杂的相互关系和个体的独特 性的影响，对整体的一种把握。
➢知识 Knowledge involves aggregating facts; wisdom lies in disaggregating facts。
一、智能系统的定义
5. 智能 /学习/自适应/智慧/知识/自主
have information-only responses to sensed data.
The system can perform activity in parallel with human Automobile automatic transmission
一、智能系统的定义
4. 智能机器人系统的智能类型
➢反应式智能（适应性）
系统对来自外界环境的实时刺激做出恰当决策的能力
➢预测智能（学习性）
系统对还未发生，但基于已有的事件能够预测的事件 做出恰当决策的能力
➢创造性智能（创造性）
系统对尚未经历过的事件做出恰当决策的能力
一、智能系统的定义
5.智能 /学习/自适应/智慧/知识/自主
➢自主能力的等级评价
1) 系统没有协助能力– 操作员必须亲自做每一件事 2) 系统向操作员提供完整的可选动作集合 3) 系统将可选动作减少到较少的数量 4) 系统提供一种动作选择建议 5) 系统在获得操作员肯定后执行一个选择的动作 6) 系统在自动执行前允许操作员在限定的时间内否决选择 7) 系统自动执行，并向操作员提供必要的信息 8) 当操作员询问时,系统在执行后向操作员提供信息 9) 系统自己决定是否在执行后向操作员提供信息 10) 系统自主地决策和执行，忽略人的存在
控制；强化学习； 群体智能：基于行为的群体智能/基于认知的多智
能体系统（含案例教学） 人机融合智能：监督控制系统/跨认知层的人机协
同/案例教学 智能系统的评测
2.授课形式
学生报告：根据教学内容主 题开展专题调研，可以是论 文综述，也可以是综合对比 测试。每次课安排2人进行 报告
大作业：2-3人一组，完成 一个智能系统的设计与实现， 综合运用课堂介绍的知识， 结合各自课题背景，完成系 统设计并体现智能性。
智能系统
第0讲 绪论
1.教学目的
具备系统设计的思想与理念，具备设计一个智能系统
的基本素养
智
➢第一步：理解需求，形成功能列表
能 系
➢第二步：确定系统规格，设计控制架构
统
设
➢第三步：分解模块，定义接口
计
基
➢第四步：关键模块的设计方案
本
流
➢第五步：设计软件架构
程
➢第六步：软件概要设计
2.教学内容
智能系统结构 单体智能：人工智能基础；感知、决策与规划、