大学生学习人工智能的研究
一、研究主题的确立与分析
1、需求分析
根据5W 法对课题进行需求分析，首先是外部特征的分析：
（1）全面性/专深性：全面地查找介绍人工智能研究方面的文献。
（2）本课题的目的：完成一篇人工智能方面的综述文章。
（3）文献类型：图书、期刊、学位论文、网络信息。
（4）相关文献的时间范围：近五六年内相关的文献数量较多，时间范围确定在2006—2012年。
（5）相关文献的文献加工深度:选择一次文献中的论文、译文、专著；二次文献中的文摘、搜索引擎信息；三次文献中的综述文献。
（6）相关文献的作者：主要来自于各大高校、研究所、从事人工智能开发工作的专业人士，并在该领域发表了多篇论文。
（7）相关文献质量：主要为核心期刊上，被引用率较高的文献。
（8）语种：定所查的相关文献语种为简体中文。
内容特征的分析：
2、关键词分析 直接从课题中提取的关键词：智能机械、机器人开发、现状、研究、人工智能
关键词的同位词：机器人、自动化、智能、单片机、智能家居环境
关键词的下位词：工业机器人、家用智能机器人、调查研究、机器人发展水平、现代化工厂
3、背景知识
机器人可分为一般机器人和智能机器人。
一般机器人是指不具有智能，只具有一般编程能力和操作功能的机器人。
到目前为止，在世界范围内还没有一个统一的智能机器人定义。大多数专家认为智能机器人至少要具备以下三个要素：一是感觉要素，用来认识周围环境状态；二是运动要素，对外界做出反应性动作；
三是思考要素，根据感觉要素所得到的信息，思考出采用什么样的动作。感觉要素包括能感知视觉、接近、距离等的非接触型传感器和能感知力、压觉、触觉等的接触型传感器。这些要素实质上就是相当于人的眼、鼻、耳等五官，它们的功能可以利用诸如摄像机、图像传感器、超声波传成器、激光器、导电橡胶、压电元件、气动元件、行程开关等机电元器件来实现。对运动要素来说，智能机器人需要有一个无轨道型的移动机构，以适应诸如平地、台阶、墙壁、楼梯、坡道等不同的地理环境。它们的功能可以借助轮子、履带、支脚、吸盘、气垫等移动机构来完成。在运动过程中要对移动机构进行实时控制，这种控制不仅要包括有位置控制，而且还要有力度控制、位置与力度混合控制、伸缩率控制等。智能机器人的思考要素是三个要素中的关键，也是人们要赋予机器人必备的要素。思考要素包括有判断、逻辑分析、理解等方面的智力活动。这些智力活动实质上是一个信息处理过程，而计算机则是完成这个处理过程的主要手段。
智能机器人根据其智能程度的不同，又可分为三种：
传感型机器人
又称外部受控机器人。机器人的本体上没有智能单元只有执行机构和感应机构，它具有利用传感信息（包括视觉、听觉、触觉、接近觉、力觉和红外、超声及激光等）进行传感信息处理、实现控制与操作的能力。受控于外部计算机，在外部计算机上具有智能处理单元，处理由受控机器人采集的各种信息以及机器人本身的各种姿态和轨迹等信息，然后发出控制指令指挥机器人的动作。目前机器人世界杯的小型组比赛使用的机器人就属于这样的类型。
交互型机器人
机器人通过计算机系统与操作员或程序员进行人－机对话，实现对机器人的控制与操作。虽然具有了部分处理和决策功能，能够独立地实现一些诸如轨迹规划、简单的避障等功能，但是还要受到外部的控制。
自主型机器人
在设计制作之后，机器人无需人的干预，能够在各种环境下自动完成各项拟人任务。自主型机器人的本体上具有感知、处理、决策、执行等模块，可以就像一个自主的人一样独立地活动和处理问题。机器人世界杯的中型组比赛中使用的机器人就属于这一类型。全自动移动机器人的最重要的特点在于它的自主性和适应性，自主性是指它可以在一定的环境中，不依赖任何外部控制，完全自主地执行一定的任务。适应性是指它可以实时识别和测量周围的物体，根据环境的变化，调节自身的参数，调整动作策略以及处理紧急情况。交互性也是自主机器人的一个重要特点，机器人可以与人、与外部环境以及与其他机器人之间进行信息的交流。由于全自主移动机器人涉及诸如驱动器控制、传感器数据融合、图像处理、模式识别、神经网络等许多方面的研究，所以能够综合反映一个国家在制造业和人工智能等方面的水平。因此，许多国家都非常重视全自主移动机器人的研究。
智能机器人的研究从60年代初开始，经过几十年的发展，目前，基于感觉控制的智能机器人(又称第二代机器人) 已达到实际应用阶段，基于知识控制的智能机器人(又称自主机器人或下一代机器人) 也取得较大进展，已研制出多种样机。
密歇根大学杰弗·克鲁恩领导的研究小组，正致力于通过进化造出更加复杂的智能。他们的系统称为
“HyperNEAT”，由计算机模拟神经元组成，每个模拟细胞的功能和人脑中相同位置的神经细胞相同。从简单的指令开始，逐步建立复杂的大脑，然后改变那些指令，得到一个不同的人工大脑。
克鲁恩在一个机器人上测试了这个大脑，让它执行诸如穿过界面之类的任务，随后摘下这个在执行任务时表现良好的大脑，对它进行复制后并在其中加入了容错指令，以使它得到进化。结果发现，进化了的大脑在执行设计任务时，变得比原来守旧的神经网络大脑更好。HyperNEAT 的大脑已被进化到有上百万的连接，仍能很好地执行任务，而且数量还能进一步提高。
中国科学院自动化研究所通过对真实鱼类C 形起动过程的细致观察，科研人员提出“基于虚拟C 形管道的动态轨迹法”来实现仿鱼高机动运动。该方法使机器鱼在打开身体的过程中，如同滑过一个C 形的弯曲管道一般，从头部到尾部，各个关节逐次打开身体。这不但使机器鱼获得了快速打开身体的能力，同时增强了向前推进鱼体加速的能力。最重要的是，实现了快速机动中的精确定向能力。将该方法应用于我们研制的仿生机器鱼，实现了480º/s的平均转向角速度和约670º/s的峰值角速度，远高于现有文献中报道的机器鱼转向的平均角速度（
此外，将动态轨迹法应用于机器海豚的俯仰控制，在国际上首次实现了机器海豚前滚翻、后滚翻等机动运动，验证了生物学家N. K. Maslov的观点：海豚的俯仰机动性能高于其偏航机动性能。
4、需解决的问题
（1）当前人工智能研究的方向是什么？主要成果有什么？
（2）目前国内与国际先进技术的差距有多大？
（3）近年来国际主流研究方向与研究理论有哪些？
（4）作为一名大二学生，为人工智能机械研究能提供哪些有价值的参考意见？自己又能做哪些基础知识与技术的储备？
二、研究问题的信息检索过程和方法
1、检索方法:
根据题目要求，明确查询需要，确定查询方法。根据所需信息，笔者选择采取综合法，包括了顺查法、追溯法、二次检索法。
2、检索工具：
主要选择的检索工具类型为：
中文期刊论文、中文的学位论文和中文搜索引擎；
具体使用的检索工具为：
（1）中国期刊全文数据库
（2）中国优秀硕士论文数据库
（3）谷歌学术搜索
3、主要检索词：大学生 人工智能机器人开发 研究
4、检索过程
（1）中国期刊全文数据库：
a.使用标准检索
检索词一：大学生 检索项：主题；
检索词二：人工智能 检索项：主题；布尔逻辑关系：and
构建检索式为：（题名=大学生）and （题名=人工智能）；
限定条件为：期刊年期：2006年到2012年 ；
来源类别：核心期刊；
结果排序方式：发表时间；
得到结果记录数21条；
b. 对标准检索的结果进行二次检索：
增加检索词三：机器人检索项：主题 布尔逻辑关系：and ；
得到结果记录数6条；
c. 对二次检索结果进行结果分组（缩检）：
使用研究层次类别对检索结果进行分组，属于“高等教育”记录数为4条；
（2）中国优秀硕士论文数据库：
a. 使用标准检索
检索词一：大学生 检索项：主题；
检索词二：人工智能 检索项：主题；布尔逻辑关系：and
构建检索式为：（题名=大学生）and （题名=人工智能）；
限定条件为：期刊年期：2006年到2012年 ；
结果排序方式：发表时间；
得到结果记录数6条；
b. 追溯法检索与引文检索
选择一篇《基于ARM 的灭火机器人设计与制作》
追溯法检索：通过检索此篇论文可以得到其参考文献记录数23条；
引文检索：通过检索此篇论文可以得到其二级参考文献为52条；
（3）谷歌学术搜索
使用谷歌学术搜索的高级搜索：
包含全部字词：大学生 and 人工智能；
包含确切的词语：机器人 ；
出现搜索字词的位置：文章中的任何位置；
年期：2006——2012；
得到搜索结果记录数1490条；
三、检索结果的组织与整理
检索结果的评价和筛选。依据检索结果，根据评价文献的可靠性、先进性、适用性标准，对检索获得的相关文献进行选择；
得到了下列的重要文献（包括追溯法检索与引文检索法获取的文献）：
【题名】可穿戴抑震机器人抑震控制策略的研究
【作者】杨波；
【导师】赵杰；
【作者基本信息】哈尔滨工业大学，机械电子工程， 2010，硕士
【摘要】人体震颤特别是病理性震颤是一种常见的病理现象, 现在普遍的治疗方式是药物治疗, 但由于药物治疗的效果不尽如人意, 同时可能会带来很大的副作用, 世界各地的工程技术人员逐渐加入到这一领域的研究中来, 以期待设计出一套可穿戴抑震机器人系统来辅助甚至取代药物治疗。由于抑震机器人与人体耦合性较强难于建立精度的模型、人体震颤信号是一个随机信号以及人体的意向运动与震颤运动耦合在一起, 进行抑震机器人系统设计的难点之一就是如何设计出一套抑震控制策略, 使其能够在保证抑震有效性的同时最大限度的减小抑震对人体意向运动的影响。本文基于哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室研制的可穿戴抑震机器人, 从人体震颤以及抑震机器人所采用的磁流变阻尼器的特点出发, 对该抑震机器人的抑震控制策略进行了相关研究, 提出了利用震颤速度信号对磁流变阻尼器进行调控, 以使阻尼器的阻尼系数与震颤速度的大小成正比的控制策略。该策略基于系统的输入与输出信号而不是系统的控制模型, 解决了人机系统控制模型难于精确建立的问题, 而且分析可知该控制策略能够实现在抑震的同时最大限度的减小抑震机器人系统对人体意向运动的影响的控制目标。为保证前面制定的控制策略的正常执行以及达到进一步减小抑震机器人对人体震意向运动的影响的目的, 需要从传感器采集回来的信号中辨识出人体的意向运动和震颤运动。由于意向运动与人体的震颤一般情况下所处的频带并不相同, 因而可以利用滤波算法来对它们进行分离, 但传统的滤波算法由于具有本质性时延, 不能满足抑震系统的实时性要求, 本文利用人体震颤信号是类简谐信号的特点, 提出了一种改进的在线实时预估滤波算法——限窗滑动的线性傅里叶拟合(SBMFLC),该算法对于人体震颤信号具有更好的滤波精度和频率适应性, 能够很好的满足抑震机器人系统的所提出的滤波要求。为对抑震控制策略以及预估滤波算法进行验证, 本文基于ARM7控制芯片设计了一套了包含主控制模块、反馈信号输入模块、控制信号输出模块等模块以及相关软件控制算法的抑震控制系统。利用该系统在模拟震颤实验台上进行了相关抑震实验, 验证了抑震控制策略的有效性以及限窗滑动的线性傅里叶拟合较之前预估滤波算法在适应性以及滤波准确性上的提高。
【关键词】震颤；抑震机器人；抑震控制策略；预估滤波；限窗滑动的线性傅里叶拟合；
选择原因：文献来自于核心期刊，由权威作者写作，内容新颖，设计准确，采用的研究方法具有很高的信度和效度，发表时间较新综上所述，具有较高的可靠性、先进性和适用性。故选择。
【题名】群体自主机器人系统分布式优化与一致性控制
【作者】李成凤；
【导师】田彦涛；
【作者基本信息】吉林大学，控制理论与控制工程， 2012，硕士
【摘要】群体自主机器人系统因其具有鲁棒性、可扩展性、适应性和经济性等方面的优势, 成为近年来机器人领域的研究热点之一。本文以群体自主机器人系统一致性控制为切入点, 以国家自然科学基金项目和研究生创新项目为依托, 着重研究了群体系统对复杂环境的适应性、群体收敛速度的可控性以及群体系统性能的优化。具体如下：1) 设计了一种分布式协同控制策略来实现群体一致性行为对非线性环境的适应。利用具备有界梯度的特定势能函数对外部非线性环境信息进行描述, 结合虚拟力和最近邻居原则的思想设计了基于局部信息交互的分布式协同控制策略, 实现非线性环境下的群体一致性行为, 并对群体收敛时间进行了估计。仿真结果表明了该控制策略的有效性和可行性, 同时也体现出了群体系统的适应性和可扩展性。2) 针对障碍物环境设计了群体一致性行为的避障控制器, 并进行了稳定性分析。考虑群体机器人系统中个体数量众多的优势, 提出了一种基于改进传统人工势场法的群体机器人
避障控制算法, 并利用群体中虚拟领导者的引导作用使群体在感知到障碍物后, 能够实现对障碍物的安全避碰, 并同时完成协同一致任务。理论分析和仿真结果表明该算法克服了传统人工势场法中容易出现死锁现象的缺陷。3) 解决了在不破坏群体机器人系统局部交互规则的情况下群体速度的可控问题。利用“软控制”思想在群体中引入可控智能体, 通过对可控智能体施加控制来实现整个群体的速度可控, 对具有恒定期望速度的群体自治系统和具有时变期望速度的群体非自治系统, 分别利用LaSalle 不变性原理和Barbalat 引理从群体速度可控性、群体结构稳定性以及群体收敛快速性的角度证明所设计控制器的有效性。4) 针对群体自主机器人系统一致性控制的综合性能优化问题进行了分析和研究。以群体速度误差、群体结构误差和通信量的优化为目标, 以群体速度收敛时间最短为约束条件, 利用粒子群优化算法得出了群体的最佳通信频率和通信半径, 从而提高了群体系统可控状态的准确性、速度收敛的快速性以及通信成本的经济性。综上所述, 本文就群体自主机器人系统的一致性行为进行了一系列的理论研究, 主要目的是实现群体系统的适应性、可控性和优化性, 并通过仿真实验进行了相应的验证与分析。
【关键词】群体机器人系统；协同一致性运动；复杂环境；可控问题；分布式优化；
选择原因：文献来自于核心期刊，由权威作者写作，从智能机器人实际应用入手，剖析了产生的原因，并且从技术解决方面提出了具体的对策，发表时间也较新，具有较高的可靠性、先进性和适用性。故选择。
【题名】智能避障小车设计
【作者】苑毅；张志超；李伟；
【机构】甘肃联合大学；兰州理工大学；
【摘要】介绍一种基于STC89C52单片机实现的智能避障小车设计。该系统前方采用两个红外反射式光电传感器ST188检测障碍物, 底部采用两个红外反射式光电传感器ST188检测悬崖, 控制系统通过检测信号识别障碍物及悬崖并发出指令使小车绕行。
【关键词】智能避障；单片机；传感器；
选择原因：文献来自于核心期刊，由权威作者写作，内容新颖，设计准确，采用的研究方法具有很高的信度和效度，发表时间较新综上所述，具有较高的可靠性、先进性和适用性。故选择
大学生学习人工智能的研究
1引言
人工智能(Artificial Intelligence) ，英文缩写为AI 。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。 人工智能是计算机学科的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言识别和专家系统等。
2 人工智能的发展方向
朱海荣、堵俊、刘峰、桑学海等认为大学生高水平的创新能力是建设创新型国家的人才和技术基础。足球机器人系统是一类典型的多移动机器人合作的对抗系统, 机器人足球比赛已受到人工智能和机器人相关领域学者的广泛关注, 并逐渐成为一个标准问题。分析机器人比赛在培养大学生创新能力方面所起的重要作用, 阐述机器人系统的基本知识。通过参加机器人比赛, 使学生获取更多的知识并学会分析问题和解决问题的方法, 在创新能力方面得到有效的训练和全面健康的发展。
王甲海、印鉴、凌应标等认为人工智能是计算机科学与技术专业的一门重要专业课程, 是一门研究运用计算机模拟和延伸人脑功能的综合性学科。探讨就3个方面内容进行:启发式传授人工智能解决问题的非结构化的思想; 成体系的实验训练; 与毕业论文、学校大学生科研项目资助计划、国家大学生创新性实验计划相对接的科研训练。上述3个方面层层递进、环环相扣, 是体系完整的创新型人工智能教学实践。
危辉、潘云鹤等认为知识表示是对智能进行模拟的一个数学模型 , 然而它可以不是一个对智能本质的描述 , 特别是传统的符号主义知识表示离揭示人的智能行为发生的内在过程还有很大的差距 .在神经科学和心理学的指导下 , 通过对智能行为的生理基础和心理过程的研究 , 遵循“解释智能”的思想 , 可以得到对知识的心智表示的新认识 .这种表示观的不同 , 预示着人工智能方法论上的进步。
李红霞等认为人工智能(Artificial Intelligence) 自1956年正式问世以来的五十年间已经取得了长足的进展, 由于其应用的极其广泛性及存在的巨大研究开发潜力, 吸引了越来越多的科技工作者投入人工智能的研究中去。许多发达国家的高科技计划的重要内容是计算机技术, 而尤以人工智能为其基本重要组成部分。人工智能成为国际公认的当代高技术的核心部分之一。
郦全民等认为科学哲学与人工智能之间的相互作用是一个大课题。本文在较为抽象的层次上分析了科学哲学与人工智能相关联的成因以及相互作用的几个方面 , 并据此探讨了两者之间加强互动对科学哲学的新发展所具有的现实意义。
张妮、徐文尚、王文文等认为人工智能的近期研究目标是研制可代替人类从事脑力劳动的智能计算机, 要准确地预测人工智能的未来是不可能的。但是, 从目前的一些前瞻性研究可以看出未来人工智能可能会向以下几个方发展:模糊处理、并行化、神经网络和机器情感。人工神经网络是未来人工智能应用的新领域, 而人工智能领域的下一个突破可能在于赋予计算机情感能力。情感能力对于计算机与人的自然交往至关。
钱铁云等分析了计算机硬件和人脑、计算机软件( 算法) 和思维之间的关系, 计算机硬件可以达到人类大脑的计算能力, 而算法作为一种演绎推理能力的反映, 是不可能达到人类形象思维、灵感思维的能力的。计算机作为一种形式系统, 具有不完全性, 这又为计算机的能力设置了一个不可超越的界限。即使在可计算的部分, 由于受到资源的限制, 对于组合问题仍然不可解。只有在需要通过演绎思维能解决的问题上, 如果该问题被恰当地描述为计算机所能接受的形式, 则计算机可以代替甚至超过人类, 但是由于前面两个方面的限制, 计算机永远不能摆脱作为人类工具的命运, 人工智能也永远不能超越人类智能。
3 结论
值得一提的是，机器翻译是人工智能的重要分支和最先应用领域。不过就已有的机译成就来看，机译系统的译文质量离终极目标仍相差甚远；而机译质量是机译系统成败的关键。中国数学家、语言学家周海中教授曾在论文《机器翻译五十年》中指出：要提高机译的质量，首先要解决的是语言本身问题而不是程序设计问题；单靠若干程序来做机译系统，肯定是无法提高机译质量的；另外在人类尚未明了大脑是如何进行语言的模糊识别和逻辑判断的情况下，机译要想达到“信、达、雅”的程度是不可能的。
所以我们大学生不能整日埋头象牙塔，要紧跟时代潮流，瞄准世界一流水平，努力学习，认真钻研，使我国的人工智能研究尽快达到并超越世界领先水平。
参考文献：
[1]朱海荣等机器人比赛和学生创新能力的培养中国教育技术装备 2010年03期
[2] 王甲海等创新型人工智能教学改革与实践计算机教育 2010年15期
[3]危 辉等从知识表示到表示:人工智能认识论上的进步 计算机研究与发展 2007年07期
[4]李红霞等 人工智能的发展综述甘肃科技纵横 2007年05期
[5]郦全民等科学哲学与人工智能自然辩证法通讯 2001年02期
[6]张妮等人工智能技术发展及应用研究综述煤矿机械 2009年02期
[7]钱铁云等人工智能是否可以超越人类智能科学技术与辩证法 2005年07期
四我的信息素养：
二十一世纪是信息的时代，从浩瀚的知识海洋中快速而有效地获取信息是每个现代人都应该而且必须掌握的一门重要技术，我们大学生尤其应该努力提高利用信息进行分析问题和解决问题的能力。 李克东他认为信息素养应当包括三个最基本的要点：（1）信息技术的应用技能；（2）对信息内容的批判与理解能力；（3）能够运用信息并具有融入信息社会的态度和能力。
由李克东老师的观点，我们可看出，信息素养是一种技能，一种能力，是一种可能运用信息的技能或能力。21世纪是一个信息时代，它需要的正是一种运用信息能力的人才。这就是为什么他将信息素养描述为一种能力。因而，我认为信息素养还包括以下几方面：
一：对信息的敏感程度的能力，这是言及信息素养的前提。因为如果没有这种意识，就无从拥有什么能力可言了。
二：对信息的取舍能力，这就是李克东老师的“对内容批判与理解”的深入，也是信息技术发展与对信息素养的定位的重要一环。
三：信息的交流在很大程度上掌控着运用信息技术的能力的发挥。也可以说，它是一种集交流，应用，互助，发展开拓一体的能力。
由此看到，信息素养不仅要求我们有见解地选择自己需要地信息，而且能够有效地利用信息，还要评价资源信息，共享信息资源，发挥信息效益。这表明信息素养是由知识、技术、人际互动、问题解决、评价调控、情感态度与价值观等组成，每一部分都是一种能力的体现，也是对能力的要求，没有能力，就不能言及信息素养。
总之，这门课程提供了非常重要的研究方法，是从事科研必不可少的准备工具。学习好这门课，为以后完成毕业论文，研究生论文以及今后的科研工作打下了坚实的基础。我学会了使用词位检索，截词检索和限制检索等检索技术，这些技术可以为们在以后的生活和学习中带来很大的方便和利益，通过检索报告，我学会了分析，综合手中的信息。在学习过程中我也曾遇到很多问题，但经过查阅资料，与同学交流沟通，向老师请教，很多问题都解决了。从中我锻炼了自己对互联网上海量信息的处理与检索能力，使自己能快速的找到自己想要的信息。
大学生学习人工智能的研究
一、研究主题的确立与分析
1、需求分析
根据5W 法对课题进行需求分析，首先是外部特征的分析：
（1）全面性/专深性：全面地查找介绍人工智能研究方面的文献。
（2）本课题的目的：完成一篇人工智能方面的综述文章。
（3）文献类型：图书、期刊、学位论文、网络信息。
（4）相关文献的时间范围：近五六年内相关的文献数量较多，时间范围确定在2006—2012年。
（5）相关文献的文献加工深度:选择一次文献中的论文、译文、专著；二次文献中的文摘、搜索引擎信息；三次文献中的综述文献。
（6）相关文献的作者：主要来自于各大高校、研究所、从事人工智能开发工作的专业人士，并在该领域发表了多篇论文。
（7）相关文献质量：主要为核心期刊上，被引用率较高的文献。
（8）语种：定所查的相关文献语种为简体中文。
内容特征的分析：
2、关键词分析 直接从课题中提取的关键词：智能机械、机器人开发、现状、研究、人工智能
关键词的同位词：机器人、自动化、智能、单片机、智能家居环境
关键词的下位词：工业机器人、家用智能机器人、调查研究、机器人发展水平、现代化工厂
3、背景知识
机器人可分为一般机器人和智能机器人。
一般机器人是指不具有智能，只具有一般编程能力和操作功能的机器人。
到目前为止，在世界范围内还没有一个统一的智能机器人定义。大多数专家认为智能机器人至少要具备以下三个要素：一是感觉要素，用来认识周围环境状态；二是运动要素，对外界做出反应性动作；
三是思考要素，根据感觉要素所得到的信息，思考出采用什么样的动作。感觉要素包括能感知视觉、接近、距离等的非接触型传感器和能感知力、压觉、触觉等的接触型传感器。这些要素实质上就是相当于人的眼、鼻、耳等五官，它们的功能可以利用诸如摄像机、图像传感器、超声波传成器、激光器、导电橡胶、压电元件、气动元件、行程开关等机电元器件来实现。对运动要素来说，智能机器人需要有一个无轨道型的移动机构，以适应诸如平地、台阶、墙壁、楼梯、坡道等不同的地理环境。它们的功能可以借助轮子、履带、支脚、吸盘、气垫等移动机构来完成。在运动过程中要对移动机构进行实时控制，这种控制不仅要包括有位置控制，而且还要有力度控制、位置与力度混合控制、伸缩率控制等。智能机器人的思考要素是三个要素中的关键，也是人们要赋予机器人必备的要素。思考要素包括有判断、逻辑分析、理解等方面的智力活动。这些智力活动实质上是一个信息处理过程，而计算机则是完成这个处理过程的主要手段。
智能机器人根据其智能程度的不同，又可分为三种：
传感型机器人
又称外部受控机器人。机器人的本体上没有智能单元只有执行机构和感应机构，它具有利用传感信息（包括视觉、听觉、触觉、接近觉、力觉和红外、超声及激光等）进行传感信息处理、实现控制与操作的能力。受控于外部计算机，在外部计算机上具有智能处理单元，处理由受控机器人采集的各种信息以及机器人本身的各种姿态和轨迹等信息，然后发出控制指令指挥机器人的动作。目前机器人世界杯的小型组比赛使用的机器人就属于这样的类型。
交互型机器人
机器人通过计算机系统与操作员或程序员进行人－机对话，实现对机器人的控制与操作。虽然具有了部分处理和决策功能，能够独立地实现一些诸如轨迹规划、简单的避障等功能，但是还要受到外部的控制。
自主型机器人
在设计制作之后，机器人无需人的干预，能够在各种环境下自动完成各项拟人任务。自主型机器人的本体上具有感知、处理、决策、执行等模块，可以就像一个自主的人一样独立地活动和处理问题。机器人世界杯的中型组比赛中使用的机器人就属于这一类型。全自动移动机器人的最重要的特点在于它的自主性和适应性，自主性是指它可以在一定的环境中，不依赖任何外部控制，完全自主地执行一定的任务。适应性是指它可以实时识别和测量周围的物体，根据环境的变化，调节自身的参数，调整动作策略以及处理紧急情况。交互性也是自主机器人的一个重要特点，机器人可以与人、与外部环境以及与其他机器人之间进行信息的交流。由于全自主移动机器人涉及诸如驱动器控制、传感器数据融合、图像处理、模式识别、神经网络等许多方面的研究，所以能够综合反映一个国家在制造业和人工智能等方面的水平。因此，许多国家都非常重视全自主移动机器人的研究。
智能机器人的研究从60年代初开始，经过几十年的发展，目前，基于感觉控制的智能机器人(又称第二代机器人) 已达到实际应用阶段，基于知识控制的智能机器人(又称自主机器人或下一代机器人) 也取得较大进展，已研制出多种样机。
密歇根大学杰弗·克鲁恩领导的研究小组，正致力于通过进化造出更加复杂的智能。他们的系统称为
“HyperNEAT”，由计算机模拟神经元组成，每个模拟细胞的功能和人脑中相同位置的神经细胞相同。从简单的指令开始，逐步建立复杂的大脑，然后改变那些指令，得到一个不同的人工大脑。
克鲁恩在一个机器人上测试了这个大脑，让它执行诸如穿过界面之类的任务，随后摘下这个在执行任务时表现良好的大脑，对它进行复制后并在其中加入了容错指令，以使它得到进化。结果发现，进化了的大脑在执行设计任务时，变得比原来守旧的神经网络大脑更好。HyperNEAT 的大脑已被进化到有上百万的连接，仍能很好地执行任务，而且数量还能进一步提高。
中国科学院自动化研究所通过对真实鱼类C 形起动过程的细致观察，科研人员提出“基于虚拟C 形管道的动态轨迹法”来实现仿鱼高机动运动。该方法使机器鱼在打开身体的过程中，如同滑过一个C 形的弯曲管道一般，从头部到尾部，各个关节逐次打开身体。这不但使机器鱼获得了快速打开身体的能力，同时增强了向前推进鱼体加速的能力。最重要的是，实现了快速机动中的精确定向能力。将该方法应用于我们研制的仿生机器鱼，实现了480º/s的平均转向角速度和约670º/s的峰值角速度，远高于现有文献中报道的机器鱼转向的平均角速度（
此外，将动态轨迹法应用于机器海豚的俯仰控制，在国际上首次实现了机器海豚前滚翻、后滚翻等机动运动，验证了生物学家N. K. Maslov的观点：海豚的俯仰机动性能高于其偏航机动性能。
4、需解决的问题
（1）当前人工智能研究的方向是什么？主要成果有什么？
（2）目前国内与国际先进技术的差距有多大？
（3）近年来国际主流研究方向与研究理论有哪些？
（4）作为一名大二学生，为人工智能机械研究能提供哪些有价值的参考意见？自己又能做哪些基础知识与技术的储备？
二、研究问题的信息检索过程和方法
1、检索方法:
根据题目要求，明确查询需要，确定查询方法。根据所需信息，笔者选择采取综合法，包括了顺查法、追溯法、二次检索法。
2、检索工具：
主要选择的检索工具类型为：
中文期刊论文、中文的学位论文和中文搜索引擎；
具体使用的检索工具为：
（1）中国期刊全文数据库
（2）中国优秀硕士论文数据库
（3）谷歌学术搜索
3、主要检索词：大学生 人工智能机器人开发 研究
4、检索过程
（1）中国期刊全文数据库：
a.使用标准检索
检索词一：大学生 检索项：主题；
检索词二：人工智能 检索项：主题；布尔逻辑关系：and
构建检索式为：（题名=大学生）and （题名=人工智能）；
限定条件为：期刊年期：2006年到2012年 ；
来源类别：核心期刊；
结果排序方式：发表时间；
得到结果记录数21条；
b. 对标准检索的结果进行二次检索：
增加检索词三：机器人检索项：主题 布尔逻辑关系：and ；
得到结果记录数6条；
c. 对二次检索结果进行结果分组（缩检）：
使用研究层次类别对检索结果进行分组，属于“高等教育”记录数为4条；
（2）中国优秀硕士论文数据库：
a. 使用标准检索
检索词一：大学生 检索项：主题；
检索词二：人工智能 检索项：主题；布尔逻辑关系：and
构建检索式为：（题名=大学生）and （题名=人工智能）；
限定条件为：期刊年期：2006年到2012年 ；
结果排序方式：发表时间；
得到结果记录数6条；
b. 追溯法检索与引文检索
选择一篇《基于ARM 的灭火机器人设计与制作》
追溯法检索：通过检索此篇论文可以得到其参考文献记录数23条；
引文检索：通过检索此篇论文可以得到其二级参考文献为52条；
（3）谷歌学术搜索
使用谷歌学术搜索的高级搜索：
包含全部字词：大学生 and 人工智能；
包含确切的词语：机器人 ；
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年期：2006——2012；
得到搜索结果记录数1490条；
三、检索结果的组织与整理
检索结果的评价和筛选。依据检索结果，根据评价文献的可靠性、先进性、适用性标准，对检索获得的相关文献进行选择；
得到了下列的重要文献（包括追溯法检索与引文检索法获取的文献）：
【题名】可穿戴抑震机器人抑震控制策略的研究
【作者】杨波；
【导师】赵杰；
【作者基本信息】哈尔滨工业大学，机械电子工程， 2010，硕士
【摘要】人体震颤特别是病理性震颤是一种常见的病理现象, 现在普遍的治疗方式是药物治疗, 但由于药物治疗的效果不尽如人意, 同时可能会带来很大的副作用, 世界各地的工程技术人员逐渐加入到这一领域的研究中来, 以期待设计出一套可穿戴抑震机器人系统来辅助甚至取代药物治疗。由于抑震机器人与人体耦合性较强难于建立精度的模型、人体震颤信号是一个随机信号以及人体的意向运动与震颤运动耦合在一起, 进行抑震机器人系统设计的难点之一就是如何设计出一套抑震控制策略, 使其能够在保证抑震有效性的同时最大限度的减小抑震对人体意向运动的影响。本文基于哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室研制的可穿戴抑震机器人, 从人体震颤以及抑震机器人所采用的磁流变阻尼器的特点出发, 对该抑震机器人的抑震控制策略进行了相关研究, 提出了利用震颤速度信号对磁流变阻尼器进行调控, 以使阻尼器的阻尼系数与震颤速度的大小成正比的控制策略。该策略基于系统的输入与输出信号而不是系统的控制模型, 解决了人机系统控制模型难于精确建立的问题, 而且分析可知该控制策略能够实现在抑震的同时最大限度的减小抑震机器人系统对人体意向运动的影响的控制目标。为保证前面制定的控制策略的正常执行以及达到进一步减小抑震机器人对人体震意向运动的影响的目的, 需要从传感器采集回来的信号中辨识出人体的意向运动和震颤运动。由于意向运动与人体的震颤一般情况下所处的频带并不相同, 因而可以利用滤波算法来对它们进行分离, 但传统的滤波算法由于具有本质性时延, 不能满足抑震系统的实时性要求, 本文利用人体震颤信号是类简谐信号的特点, 提出了一种改进的在线实时预估滤波算法——限窗滑动的线性傅里叶拟合(SBMFLC),该算法对于人体震颤信号具有更好的滤波精度和频率适应性, 能够很好的满足抑震机器人系统的所提出的滤波要求。为对抑震控制策略以及预估滤波算法进行验证, 本文基于ARM7控制芯片设计了一套了包含主控制模块、反馈信号输入模块、控制信号输出模块等模块以及相关软件控制算法的抑震控制系统。利用该系统在模拟震颤实验台上进行了相关抑震实验, 验证了抑震控制策略的有效性以及限窗滑动的线性傅里叶拟合较之前预估滤波算法在适应性以及滤波准确性上的提高。
【关键词】震颤；抑震机器人；抑震控制策略；预估滤波；限窗滑动的线性傅里叶拟合；
选择原因：文献来自于核心期刊，由权威作者写作，内容新颖，设计准确，采用的研究方法具有很高的信度和效度，发表时间较新综上所述，具有较高的可靠性、先进性和适用性。故选择。
【题名】群体自主机器人系统分布式优化与一致性控制
【作者】李成凤；
【导师】田彦涛；
【作者基本信息】吉林大学，控制理论与控制工程， 2012，硕士
【摘要】群体自主机器人系统因其具有鲁棒性、可扩展性、适应性和经济性等方面的优势, 成为近年来机器人领域的研究热点之一。本文以群体自主机器人系统一致性控制为切入点, 以国家自然科学基金项目和研究生创新项目为依托, 着重研究了群体系统对复杂环境的适应性、群体收敛速度的可控性以及群体系统性能的优化。具体如下：1) 设计了一种分布式协同控制策略来实现群体一致性行为对非线性环境的适应。利用具备有界梯度的特定势能函数对外部非线性环境信息进行描述, 结合虚拟力和最近邻居原则的思想设计了基于局部信息交互的分布式协同控制策略, 实现非线性环境下的群体一致性行为, 并对群体收敛时间进行了估计。仿真结果表明了该控制策略的有效性和可行性, 同时也体现出了群体系统的适应性和可扩展性。2) 针对障碍物环境设计了群体一致性行为的避障控制器, 并进行了稳定性分析。考虑群体机器人系统中个体数量众多的优势, 提出了一种基于改进传统人工势场法的群体机器人
避障控制算法, 并利用群体中虚拟领导者的引导作用使群体在感知到障碍物后, 能够实现对障碍物的安全避碰, 并同时完成协同一致任务。理论分析和仿真结果表明该算法克服了传统人工势场法中容易出现死锁现象的缺陷。3) 解决了在不破坏群体机器人系统局部交互规则的情况下群体速度的可控问题。利用“软控制”思想在群体中引入可控智能体, 通过对可控智能体施加控制来实现整个群体的速度可控, 对具有恒定期望速度的群体自治系统和具有时变期望速度的群体非自治系统, 分别利用LaSalle 不变性原理和Barbalat 引理从群体速度可控性、群体结构稳定性以及群体收敛快速性的角度证明所设计控制器的有效性。4) 针对群体自主机器人系统一致性控制的综合性能优化问题进行了分析和研究。以群体速度误差、群体结构误差和通信量的优化为目标, 以群体速度收敛时间最短为约束条件, 利用粒子群优化算法得出了群体的最佳通信频率和通信半径, 从而提高了群体系统可控状态的准确性、速度收敛的快速性以及通信成本的经济性。综上所述, 本文就群体自主机器人系统的一致性行为进行了一系列的理论研究, 主要目的是实现群体系统的适应性、可控性和优化性, 并通过仿真实验进行了相应的验证与分析。
【关键词】群体机器人系统；协同一致性运动；复杂环境；可控问题；分布式优化；
选择原因：文献来自于核心期刊，由权威作者写作，从智能机器人实际应用入手，剖析了产生的原因，并且从技术解决方面提出了具体的对策，发表时间也较新，具有较高的可靠性、先进性和适用性。故选择。
【题名】智能避障小车设计
【作者】苑毅；张志超；李伟；
【机构】甘肃联合大学；兰州理工大学；
【摘要】介绍一种基于STC89C52单片机实现的智能避障小车设计。该系统前方采用两个红外反射式光电传感器ST188检测障碍物, 底部采用两个红外反射式光电传感器ST188检测悬崖, 控制系统通过检测信号识别障碍物及悬崖并发出指令使小车绕行。
【关键词】智能避障；单片机；传感器；
选择原因：文献来自于核心期刊，由权威作者写作，内容新颖，设计准确，采用的研究方法具有很高的信度和效度，发表时间较新综上所述，具有较高的可靠性、先进性和适用性。故选择
大学生学习人工智能的研究
1引言
人工智能(Artificial Intelligence) ，英文缩写为AI 。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。 人工智能是计算机学科的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言识别和专家系统等。
2 人工智能的发展方向
朱海荣、堵俊、刘峰、桑学海等认为大学生高水平的创新能力是建设创新型国家的人才和技术基础。足球机器人系统是一类典型的多移动机器人合作的对抗系统, 机器人足球比赛已受到人工智能和机器人相关领域学者的广泛关注, 并逐渐成为一个标准问题。分析机器人比赛在培养大学生创新能力方面所起的重要作用, 阐述机器人系统的基本知识。通过参加机器人比赛, 使学生获取更多的知识并学会分析问题和解决问题的方法, 在创新能力方面得到有效的训练和全面健康的发展。
王甲海、印鉴、凌应标等认为人工智能是计算机科学与技术专业的一门重要专业课程, 是一门研究运用计算机模拟和延伸人脑功能的综合性学科。探讨就3个方面内容进行:启发式传授人工智能解决问题的非结构化的思想; 成体系的实验训练; 与毕业论文、学校大学生科研项目资助计划、国家大学生创新性实验计划相对接的科研训练。上述3个方面层层递进、环环相扣, 是体系完整的创新型人工智能教学实践。
危辉、潘云鹤等认为知识表示是对智能进行模拟的一个数学模型 , 然而它可以不是一个对智能本质的描述 , 特别是传统的符号主义知识表示离揭示人的智能行为发生的内在过程还有很大的差距 .在神经科学和心理学的指导下 , 通过对智能行为的生理基础和心理过程的研究 , 遵循“解释智能”的思想 , 可以得到对知识的心智表示的新认识 .这种表示观的不同 , 预示着人工智能方法论上的进步。
李红霞等认为人工智能(Artificial Intelligence) 自1956年正式问世以来的五十年间已经取得了长足的进展, 由于其应用的极其广泛性及存在的巨大研究开发潜力, 吸引了越来越多的科技工作者投入人工智能的研究中去。许多发达国家的高科技计划的重要内容是计算机技术, 而尤以人工智能为其基本重要组成部分。人工智能成为国际公认的当代高技术的核心部分之一。
郦全民等认为科学哲学与人工智能之间的相互作用是一个大课题。本文在较为抽象的层次上分析了科学哲学与人工智能相关联的成因以及相互作用的几个方面 , 并据此探讨了两者之间加强互动对科学哲学的新发展所具有的现实意义。
张妮、徐文尚、王文文等认为人工智能的近期研究目标是研制可代替人类从事脑力劳动的智能计算机, 要准确地预测人工智能的未来是不可能的。但是, 从目前的一些前瞻性研究可以看出未来人工智能可能会向以下几个方发展:模糊处理、并行化、神经网络和机器情感。人工神经网络是未来人工智能应用的新领域, 而人工智能领域的下一个突破可能在于赋予计算机情感能力。情感能力对于计算机与人的自然交往至关。
钱铁云等分析了计算机硬件和人脑、计算机软件( 算法) 和思维之间的关系, 计算机硬件可以达到人类大脑的计算能力, 而算法作为一种演绎推理能力的反映, 是不可能达到人类形象思维、灵感思维的能力的。计算机作为一种形式系统, 具有不完全性, 这又为计算机的能力设置了一个不可超越的界限。即使在可计算的部分, 由于受到资源的限制, 对于组合问题仍然不可解。只有在需要通过演绎思维能解决的问题上, 如果该问题被恰当地描述为计算机所能接受的形式, 则计算机可以代替甚至超过人类, 但是由于前面两个方面的限制, 计算机永远不能摆脱作为人类工具的命运, 人工智能也永远不能超越人类智能。
3 结论
值得一提的是，机器翻译是人工智能的重要分支和最先应用领域。不过就已有的机译成就来看，机译系统的译文质量离终极目标仍相差甚远；而机译质量是机译系统成败的关键。中国数学家、语言学家周海中教授曾在论文《机器翻译五十年》中指出：要提高机译的质量，首先要解决的是语言本身问题而不是程序设计问题；单靠若干程序来做机译系统，肯定是无法提高机译质量的；另外在人类尚未明了大脑是如何进行语言的模糊识别和逻辑判断的情况下，机译要想达到“信、达、雅”的程度是不可能的。
所以我们大学生不能整日埋头象牙塔，要紧跟时代潮流，瞄准世界一流水平，努力学习，认真钻研，使我国的人工智能研究尽快达到并超越世界领先水平。
参考文献：
[1]朱海荣等机器人比赛和学生创新能力的培养中国教育技术装备 2010年03期
[2] 王甲海等创新型人工智能教学改革与实践计算机教育 2010年15期
[3]危 辉等从知识表示到表示:人工智能认识论上的进步 计算机研究与发展 2007年07期
[4]李红霞等 人工智能的发展综述甘肃科技纵横 2007年05期
[5]郦全民等科学哲学与人工智能自然辩证法通讯 2001年02期
[6]张妮等人工智能技术发展及应用研究综述煤矿机械 2009年02期
[7]钱铁云等人工智能是否可以超越人类智能科学技术与辩证法 2005年07期
四我的信息素养：
二十一世纪是信息的时代，从浩瀚的知识海洋中快速而有效地获取信息是每个现代人都应该而且必须掌握的一门重要技术，我们大学生尤其应该努力提高利用信息进行分析问题和解决问题的能力。 李克东他认为信息素养应当包括三个最基本的要点：（1）信息技术的应用技能；（2）对信息内容的批判与理解能力；（3）能够运用信息并具有融入信息社会的态度和能力。
由李克东老师的观点，我们可看出，信息素养是一种技能，一种能力，是一种可能运用信息的技能或能力。21世纪是一个信息时代，它需要的正是一种运用信息能力的人才。这就是为什么他将信息素养描述为一种能力。因而，我认为信息素养还包括以下几方面：
一：对信息的敏感程度的能力，这是言及信息素养的前提。因为如果没有这种意识，就无从拥有什么能力可言了。
二：对信息的取舍能力，这就是李克东老师的“对内容批判与理解”的深入，也是信息技术发展与对信息素养的定位的重要一环。
三：信息的交流在很大程度上掌控着运用信息技术的能力的发挥。也可以说，它是一种集交流，应用，互助，发展开拓一体的能力。
由此看到，信息素养不仅要求我们有见解地选择自己需要地信息，而且能够有效地利用信息，还要评价资源信息，共享信息资源，发挥信息效益。这表明信息素养是由知识、技术、人际互动、问题解决、评价调控、情感态度与价值观等组成，每一部分都是一种能力的体现，也是对能力的要求，没有能力，就不能言及信息素养。
总之，这门课程提供了非常重要的研究方法，是从事科研必不可少的准备工具。学习好这门课，为以后完成毕业论文，研究生论文以及今后的科研工作打下了坚实的基础。我学会了使用词位检索，截词检索和限制检索等检索技术，这些技术可以为们在以后的生活和学习中带来很大的方便和利益，通过检索报告，我学会了分析，综合手中的信息。在学习过程中我也曾遇到很多问题，但经过查阅资料，与同学交流沟通，向老师请教，很多问题都解决了。从中我锻炼了自己对互联网上海量信息的处理与检索能力，使自己能快速的找到自己想要的信息。