不确定性人工智能的基础科学问题PPT课件

1、123从一开始就是交叉学科的产物 “达特茅斯会议”与会者：l数学家和逻辑学家；l认知学家和心理学家；l神经生理学家；l计算机科学家45050年人工智能主流研究年人工智能主流研究l符号主义方法逻辑学派l联结主义方法仿生学派l行为主义方法控制论学派5在人类认知面前，人工智能显得过于在人类认知面前，人工智能显得过于单薄：单薄： 认知科学认知科学知觉 记忆 意识言语 情感 想象思考 学习 创造联想 直觉 顿悟6至少五位认知科学家获得：1962年：Francis H.C.Crick Consciousness and Neuroscience, in Physiology or Medicine1963

2、年： Sir John EcclesThe Self and Its Brain, in Physiology or Biochemistry ,1978年： Herbert A.Simon in Economics, 1981年： 罗杰斯佩尔 生理心理学家，对左右脑功能作了解释, 2002年： Daniel Kahneman uncertainty in Economics, 789脑科学研究的切入点 从脑的生物化学层次和神经构造层次研究。认知活动可能对应着一定的生理上的化学、电学的变化。但是目前生命科学还不能在思维活动与亚细胞的化学、电学层次的活动建立确切的关系。如：一个概念如何以生物学形

3、式存储，它与其它概念发生联系的生物学过程是什么。也不能决定什么样的神经构造可以决定着哪些认知模式的发生。1011对还原论的质疑 如同我们不能从最基础的硅芯片的活动来推测计算机网络上电子邮件的行为一样，我们不可能从分析单个离子、神经元、突触的性质去理解人们欣赏落日美景的感受。因此，我们怎么能够设想从分析单个器官、细胞、基因、蛋白质分子的性质和神经传导就能够推断人脑的认知和思维活动呢？系统论关于系统整体特征不是由低层元素加和而成的原理对还原论提出质疑。12脑科学与人工智能 尽管“脑科学十年计划”对意识的本质仍然是一个未解之谜，尽管正在执行的“行为科学十年计划”仍然想通过生命科学研究发明出“读心机”

4、、“记忆丸”、“聪明丸”等，但这不能阻止我们用机器去模拟人的智能的努力。131415黑白世界，棋子无功能之分，目数多者胜黑白世界，棋子无功能之分，目数多者胜1617主要区别18没有哪门学科比人工智能和哲学的联系更紧密 爱因斯坦：在宇宙中，上帝不会和我们掷色子。 玻尔：我们不能决定上帝该做什么 我们问：上帝在哪里192021随机性和模糊性的关联性随机性和模糊性的关联性222324对不确定性现象的研究，并不一定非要分别从随机性对不确定性现象的研究，并不一定非要分别从随机性和模糊性入手去认识，也不一定非要去区分随机体现和模糊性入手去认识，也不一定非要去区分随机体现在那里，模糊在哪里。在那里，模糊在哪

5、里。25 混沌是一种确定性系统中出现的类似混沌是一种确定性系统中出现的类似随机的过程。因为很难对初值确定得非随机的过程。因为很难对初值确定得非常精确，近似相同的初值产生很不相同常精确，近似相同的初值产生很不相同的貌似随机的结果。初值敏感性导致过的貌似随机的结果。初值敏感性导致过程的不确定性和不可预测性。程的不确定性和不可预测性。2627英国海岸线有多长？28认知的尺度认知的尺度29复杂网络: Internet30313233 思维有精确的一面，更有不 确定的一面。人类习惯于用自然语言进行思维，思维的结果往往是可能如何、大概如何等定性的结论。 人类还擅长通过联想的、直觉的、创造的形象思维来思考，

6、很少象计算机一样做精确的数学运算或者逻辑推理，但是这并不妨碍人类具有发达的、灵活的智能，并不妨碍人类具有发达的、灵活的模式识别能力。3435363738394041研究人类认知活动的切入层次人脑亚细胞的化学、电学层次人脑的神经构造层次自然语言层次数学语言层次符号语言层次脑科学神经科学不确定性不确定性人工智能人工智能数学传统人工智能42基本理念：基本理念：4344云发生器和逆向云发生器454647yHEyyExyHxfd2)(2)(exp21)(2e2n22xeX48 22222e2n2e22x22x2e2ne2e2n22xe2xd2exp21d2)(exp21d2)(exp)(21d2)(ex

7、p21d2)(2)(exp21d)(enHEtttyHEyyHxyExyExyHEyyHyHEyyExyHxExXD49elseyyyf, 010 ,)ln()(2150l任何定性概念，尽管它们各自有不同的实际含义，即概念的量化值云滴在数域的分布有不同的物理量纲，也尽管所有云滴表现出不同的确定度，不同的人会有不同的认识，不同的时期也会有不同的认识，但是确定度的统计分布，总体上是同一个形态。l语言值表示的概念，抛弃它们具体的物理含义，反映在人们脑海中的认知规律是一致的。认知的不确定性中仍然有着确定的规律性，即认识上的共同性。 515253545556感知感知视觉视觉记忆记忆记忆随时间而淡忘形成的

8、印象记忆随时间而淡忘形成的印象=0.1=0.8=1.2=1.5=0.557记忆随时间而淡忘形成的印象记忆随时间而淡忘形成的印象58厌恶 愤怒 快乐 轻蔑 悲伤 恐惧 惊讶 标准像 对一个人不同表情的记忆形成标准像59哭脸笑脸哭笑不得3分笑7分哭7分笑3分哭势场图混合势场图逆变换后的像素图像素图60(a)人脸128*128个象素特征 (b) 48个重要特征点 128 * 128 48 ！61(a) 250个特征点，=0.02 (b) 70个特征点，=0.04 (c) 28个特征点，=0.09 62(a)标准人脸图像 (b)数据场等势线分布 c）二维势场分布的三维视图 63原始图像数据场图数据场平方图数据场立方图64AB CD E F65CEA B DIF G H J6615岁20岁25岁45岁形象思维 ？70岁衰老函数 f (t)共性老人和婴儿676869分形 = 规则 + 参数云分形：用云变换参数数据； 用云变换规则数据； 规则与参数同时变换70期望云滴