人工智能简史 人工智能 (AI) 可以追溯到很多年前。最早的一些发明(15 至 17 世纪)包括时钟和计算机。这些可能不如我们目前可用的技术先进,但在当时却是巨大的创新,代表着一大飞跃。第一台现代计算机主要专注于数字和计算。ENIAC(电子数字积分计算机)是第一台通用数字计算机,它有 150 英尺宽,重约 50 吨。 第一台向公众发售的笔记本电脑是 Osborne 1。这台笔记本电脑重 24.5 磅,配备 5 英寸显示屏。 为了衡量计算机的能力和智能,人们开发了国际象棋等程序。20 世纪 90 年代,一台计算机击败了世界国际象棋冠军、俄罗斯人加里卡斯帕罗夫。
最大限度地减少代谢能量消耗 (MEE) 对提高运动障碍人士的活动能力至关重要,因为需要高能量的运动会导致活动减少。康复计划和设备使用 MEE 来确定其有效性,但由于时间延迟和非真实条件,使用间接量热法会受到限制。肌电图 (EMG) 可以深入了解肌肉如何激活;因此,本研究的目的是通过利用 EMG 信号开发实时 MEE 反馈系统。参与者以不同的步频(首选、+/- 15%、+/- 30%)完成了五种步行条件,同时收集了呼吸气体交换、地面反作用力和 EMG 信号。实时 EMG 信号被数字积分并分成步幅,然后按力成本 (COF) 系数缩放。MEE 具有先前文献中看到的预期二次关系 (R 2 = 0.967),以及 COF 数据 (R 2 = 0.701)。 EMG 方法稳定在 75.1% - 133.1% 之间,不在 MEE 的近距离范围 (90% - 110%) 内;因此,未来的研究必须研究其他数学方法。我们的结果表明 MEE 和 EMG 活动之间存在定性关联,可用于提高残疾人士的行动能力和生活质量。
作者:Dilys Winegrad 和 Atsushi Akera (1) 今天,宾夕法尼亚大学旧摩尔学院大楼的东北角设有一组先进的计算工作站,由宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院计算与教育技术服务部的专业人员维护。五十年前,在那里的一间更大的房间里,墙壁颜色单调,椽子敞开,放置着第一台通用电子计算机——电子数字积分计算机,简称 ENIAC。它有 150 英尺宽,有 20 组闪光灯显示其计算结果。ENIAC 可以在一秒钟内完成 5,000 个数字的加法或 14 次 10 位数的乘法——以今天的标准来看,这非常慢,但与手持计算器执行的相同任务相比却很快。哈佛大学、贝尔实验室和其他地方正在实验运行的最快的机械继电器计算机每秒最多只能进行 15 到 50 次加法,慢了整整两个数量级。通过展示电子计算电路实际上可以工作,ENIAC 为现代计算行业铺平了道路,而现代计算行业是其伟大的遗产。ENIAC 绝不是第一台计算机。1839 年,英国人查尔斯·巴贝奇 (Charles Babbage) 设计并开发了第一台真正的机械数字计算机,他将其描述为“差分机”,用于解决包括简单微分方程在内的数学问题。一位女数学家协助了他的工作
人工智能 (AI) 与计算机一样古老,可以追溯到 1945 年的 ENIAC (电子数字积分计算机)。“人工智能之父”约翰·麦卡锡在 1956 年他召集的达特茅斯会议上对人工智能进行了定义,他指出“学习的每个方面或智能的任何其他特征原则上都可以得到如此精确的描述,以至于可以让机器对其进行模拟。” 1958 年,他专门为人工智能开发了 LISP 语言。20 世纪 60 年代、70 年代和 80 年代见证了专家系统和一些自然语言系统的发展。20 世纪 90 年代,机器学习得到了发展。21 世纪的特色是大数据;2010 年代和 2020 年代是神经网络。神经网络理论是在 20 世纪 40 年代发展起来的,第一个神经网络是在 20 世纪 50 年代、60 年代和 70 年代设计的。反向传播训练是在 20 世纪 80 年代发展起来的,循环神经网络和卷积神经网络是在 20 世纪 90 年代和 21 世纪发展起来的,而生成对抗神经网络是在 2014 年发展起来的。2017 年,Vaswani 等人 1 提出了一种新的网络架构 Transformer,它使用了注意力机制,省去了循环和卷积机制,所需的计算量大大减少。这被称为自注意力神经网络。它允许将语句的分析分成几个部分,然后并行分析它们。这是自神经网络诞生以来唯一真正重大的创新,因为它显著减少了推理和训练的计算负荷。神经网络的功能与人脑相同,使用大脑神经元、树突、轴突和突触的数学等价物。计算机和大脑都使用电信号,但神经脉冲是通过电化学方式传输的,这比计算机中的纯电流慢得多。轴突被髓鞘隔离,髓鞘可以大大加快传输速度,大量髓鞘化可以使速度提高 100 倍。2 GPT-3 系统中的人工智能神经网络在 2023 年就已经拥有爱因斯坦的智商,到现在可能已经是人类的 1000 倍。3 神经网络的心理层面在 1993 年由 K. Anders Ericsson 等人在一部被广泛称为“10,000 小时参考”的作品中描述。这适用于任何类型的技能——演奏乐器、做数学、参加体育比赛。当然,那些出类拔萃的人确实练习了很多,但更重要的是深度思考。爱立信并不了解其中的机制。2005 年,R. Douglas Fields 提出了
早期计算历史跨越数千年,算盘是最早用于计算的设备之一。巴比伦人在公元前 300 年创造了早期版本,而后来的版本则在公元 1200 年左右出现在中国和日本。在 17 世纪,布莱斯·帕斯卡和威廉·莱布尼茨等发明家开发了机械计算器,包括帕斯卡的齿轮式机器。查尔斯·巴贝奇于 1822 年设计了第一台机械计算机差分机。虽然他的设计由于资金问题而从未完成,但它为更复杂的设计奠定了基础。算法和编程的概念在这一时期开始形成。洛夫莱斯伯爵夫人奥古斯塔·艾达·金(拜伦)通常被认为是第一位程序员,她在 1843 年开发了一种名为 Ada 的计算机语言。她写了关于查尔斯·巴贝奇的分析机的笔记,该机旨在使用打孔卡进行计算。随着技术的进步,计算设备也在不断发展。第一台电子计算机出现于 20 世纪中叶,ENIAC(电子数字积分计算器)是 1946 年开发的第一台大型数字计算机。真空管最初用作电子开关,但后来被晶体管取代。晶体管的发明导致了集成电路的发展,集成电路涉及在单个硅片上放置多个晶体管设备。微处理器通过将中央处理器 (CPU) 封装到单个芯片上,彻底改变了计算方式。这标志着第四代计算机的开始,并为我们今天使用的现代计算系统铺平了道路。计算的历史丰富多彩,跨越了几个世纪和大洲。从算盘等古老设备到现在主宰我们生活的复杂机器,每一项创新都建立在上一项创新的基础上,从而带来了我们在现代技术中看到的令人难以置信的进步。英特尔公司推出了第一款微处理器芯片 Intel 4004,其工作频率为 108 kHz,包含大约 2300 个晶体管,相当于 15 台 IBM 个人电脑。 1981 年 8 月 12 日,IBM 发布了其新计算机 IBM PC。2004 年,IBM 将其 PC 业务出售给联想。苹果电脑公司由史蒂夫·乔布斯和史蒂夫·沃兹尼亚克于 1975 年创立,并于 1984 年推出了带有图形用户界面 (GUI) 的 Macintosh。笔记本电脑从 1981 年亚当·奥斯本的 Osborne 1 发展到 1988 年康柏的彩屏笔记本电脑,随后是 2008 年最薄的笔记本电脑 MacBook Air 和 2011 年戴尔 XPS 15Z。微软继续更新 Windows,推出其最新版本“Windows 8”。Linux 操作系统作为 MS Windows 的开源替代品而广受欢迎。最大的 PC 制造商惠普计划出售其 PC 部门,而苹果仍然是个人电脑的主要参与者,尤其是在创意市场。谷歌成为互联网解决方案的重要参与者。从 1990 年到今天,计算机的发展趋势是速度更快、体积更小、更可靠、更便宜、更易于使用。第五代计算设备专注于人工智能、并行处理以及开发响应自然语言输入并具有学习和自我组织的设备。计算机是一种数字设备,可以对其进行编程以将信息从一种形式转换为另一种形式,并且只理解两种状态(开/关或 0/1)。传统计算机包括 NASA 等组织使用的超级计算机和 20 世纪 50 年代为大型企业推出的大型计算机。个人计算机是小型、独立的设备,使用微处理器拥有自己的 CPU。硬件是指计算机的物理组件,而软件则由告诉计算机做什么的程序(指令)组成,存储在硬盘、CD-ROM、软盘或磁带等介质上。处理器是计算机的大脑,包括系统板、接口板和扩展槽。计算机的大脑是 CPU(中央处理器),这是一个或多个集成电路上的复杂电子电路,用于执行软件指令并与其他系统部件(尤其是 RAM 和输入设备)通信。CPU 是计算机的心脏。RAM(随机存取存储器)是一种临时存储器,以电子方式存储 ON 和 OFF 位,但断电时,RAM 中的所有内容都会丢失。它是易失性的,用于存储软件和数据。ROM(只读存储器)是用于永久存储启动指令和其他关键信息的集成电路。用户无法更改或删除此信息;它由制造商固定。ROM 也称为 ROM BIOS(基本输入输出系统软件)。ROM 包含启动指令和输入输出设备的低级处理,例如与键盘和显示器的通信。计算机经历了几代:第一代(1940-1956 年)使用真空管作为电路,使用磁鼓作为存储器。UNIVAC 和 ENIAC 是第一代计算机的代表。第二代计算机(1956-1963 年)使用晶体管,允许使用符号或汇编语言以文字指定指令。在此期间开发了 COBOL、FORTRAN、ALGOL 和 SNOBOL 等高级编程语言。与第一代计算机相比,第二代计算机的优势包括耗电量更少、体积更小、硬件故障更少、编程更简单。第四代计算机的性能和效率比前代计算机更高。这些系统使用微处理器,将数千个集成电路封装在单个硅片上,从而提高了处理速度。半导体存储器的集成实现了更快的数据传输速率,使硬盘更小、更便宜、更宽敞。此外,软盘和磁带的使用促进了计算机之间的数据移植,而图形用户界面 (GUI)、鼠标和手持设备的开发进一步提升了用户体验。在此期间,出现了 MS-DOS、MS-Windows、UNIX 和 Apple 专有系统等新操作系统,并辅以文字处理软件包、电子表格软件和图形工具。计算机的发展导致了更快、更大的主存储器和辅助存储器的发展。这使得可以在各种环境中使用的通用计算机得以创建。图形用户界面 (GUI) 简化了计算机的使用,使其可供更广泛的受众使用。因此,计算机成为办公室和家庭环境中日常生活中不可或缺的一部分。网络功能进一步推动了计算机的广泛采用,这促进了资源共享和硬件和软件的有效利用。第五代计算机正在以人工智能为核心进行开发。虽然仍处于开发阶段,但语音识别等应用程序已经在今天使用。目标是创建能够响应自然语言输入并能够学习和自我组织的设备。第五代计算机的两种主要编程语言是 LISP 和 Prolog。根据计算机的速度、数据存储容量和价格,计算机大致可分为四类。这些分类包括:1. 主存储器:接受数据或指令 2. 二级存储器:存储数据 3. 处理:处理数据 4. 输出:显示结果 5. 控制单元:控制和协调计算机内的所有操作 数据和指令的流动由控制单元控制,从而实现高效的处理和输出。目标是创建能够响应自然语言输入并能够学习和自我组织的设备。第五代计算机的两种主要编程语言是 LISP 和 Prolog。根据计算机的速度、数据存储容量和价格,计算机大致可分为四类。这些分类包括:1. 主存储器:接受数据或指令 2. 二级存储器:存储数据 3. 处理:处理数据 4. 输出:显示结果 5. 控制单元:控制和协调计算机内的所有操作 数据和指令的流动由控制单元控制,从而实现高效的处理和输出。目标是创建能够响应自然语言输入并能够学习和自我组织的设备。第五代计算机的两种主要编程语言是 LISP 和 Prolog。根据计算机的速度、数据存储容量和价格,计算机大致可分为四类。这些分类包括:1. 主存储器:接受数据或指令 2. 二级存储器:存储数据 3. 处理:处理数据 4. 输出:显示结果 5. 控制单元:控制和协调计算机内的所有操作 数据和指令的流动由控制单元控制,从而实现高效的处理和输出。