人工智能概述

1、人工智能导论人工智能导论一、课程的性质，内容一、课程的性质，内容人工智能是一门涉及面较宽的综合性学科，与数学、人工智能是一门涉及面较宽的综合性学科，与数学、计算机科学、思维科学、神经生理学、心理学等多计算机科学、思维科学、神经生理学、心理学等多种学科都有密切的联系，需要多方面的知识。人工种学科都有密切的联系，需要多方面的知识。人工智能是一门不断有新理论、新思想涌现的前沿性学智能是一门不断有新理论、新思想涌现的前沿性学科。科。通过学习掌握人工智能的基本理论知识、了解人工通过学习掌握人工智能的基本理论知识、了解人工智能各个领域内容及其的发展状况；掌握各种推理智能各个领域内容及其的发展状况；掌握各种

2、推理策略和方法、人工智能的知识表示方法；了解并掌策略和方法、人工智能的知识表示方法；了解并掌握智能计算主要观点与算法；掌握机器学习概念及握智能计算主要观点与算法；掌握机器学习概念及其算法、了解数据挖掘的基本概念和内容。其算法、了解数据挖掘的基本概念和内容。二、参考资料二、参考资料人工智能导论人工智能导论马少平，朱小燕著马少平，朱小燕著 清华大学出版社清华大学出版社人工智能人工智能:一种现代的方法一种现代的方法(第二版第二版)罗素，诺维格罗素，诺维格 著著 清华清华大学出版社大学出版社人工智能复杂问题求解的结构和策略人工智能复杂问题求解的结构和策略（第四版）（第四版）George F.Luger

3、机械工业出版社机械工业出版社 人工智能及其应用人工智能及其应用（第三版）蔡自兴等清华大学出（第三版）蔡自兴等清华大学出版社版社知识发现知识发现 史忠植史忠植 清华大学出版社清华大学出版社游戏开发中的人工智能游戏开发中的人工智能 David M.Bourg & Glenn Seemann著著 东南大学出版社东南大学出版社云松銮仙玉骨寒，松虬雪友繁。 大千收眼底，斯调不同凡。 （无题）家住闽山东复东,其中岁岁有莺啼。如今不在莺啼处,莺在旧时啼处啼。 （无题）白沙平舟夜涛声，春日晓露路相逢。 朱楼寒雨离歌泪，不堪肠断雨乘风。 Betrayal Dave Striver loved the u

4、niversity. He loved its ivy-covered clocktowers, its ancient and sturdy brick, and its sun-splashed verdant greens and eager youth. He also loved the fact that the university is free of the stark unforgiving trials of the business world - only this isnt a fact: Academia has its own tests, and some a

5、re as merciless as any in the marketplace. A prime example is the dissertation defense: To earn the PhD, to become a doctor, one must pass an oral examination on ones dissertation. This was a test Professor Edward Hart enjoyed giving. Dave wanted desperately to be a doctor. But he needed the signatu

6、res of three people on the first page of his dissertation, the priceless inscriptions that, together, would certify that he had passed his defense. One of the signatures had to come from Professor Hart, and Hart had often said - to others and to himself - that he was honored to help Dave secure his

7、well-earned dream. Well before the defense, Striver gave Hart a penultimate copy of his thesis. Hart read it and told Dave that it was absolutely first rate, and that he would gladly sign it at the defense. They even shook hands in Harts book-lined office. Dave noticed that Harts eyes were bright an

8、d trustful, and his bearing paternal. At the defense, Dave thought that he eloquently summarized chapter 3 of his dissertation. There were two questions, one from Professor Rodman and one from Dr. Teer; Dave answered both, apparently to everyones satisfaction. There were no further objections. Profe

9、ssor Rodman signed. He slid the tome to Teer; she too signed, and then slid it in front of Hart. Hart didnt move. Ed? Rodman said. Hart still sat motionless. Dave felt slightly dizzy. Edward, are you going to sign? Later, Hart sat alone in his office in his big leather chair, saddened by Daves failu

10、re. He tried to think of ways he could help Dave achieve his dream. 背叛 戴夫斯特赖维尔喜爱这所大学。他喜爱校园里爬满常青藤的钟楼，那古色古香而又坚固的砖块，还有那洒满阳光的碧绿草坪和热情的年轻人。使他感到欣慰的还有这样一件事，即大学里完全没有商场上那些冷酷无情的考验但事实恰恰并非如此：做学问也要通过考试，而且有的考试与市场上的考验一样不留情面。最好的例子就是论文答辩：为了取得博士学位，为了成为博士，博士生必须通过论文的口试，爱德华哈特教授就喜欢主持这样的答辩考试。 戴夫迫切希望成为一名博士。但他需要让个人在他论文的第一页上签

11、上他们的名字，这个千金难买的签名能够证明他通过了答辩。其中一个签名是哈特教授的。哈特常常对戴夫本人和其他人说，对于帮助戴夫实现他应该有的梦想，他感到很荣幸。 答辩之前，斯特赖维尔早早给哈特送去了他论文的倒数第二稿。哈特阅读后告诉戴夫，论文水平绝对一流，答辩时他会很高兴地在论文上签名。在哈特那四壁摆满书橱的办公室里，两人甚至还握了手。戴夫注意到，哈特两眼放光，充满信任，神情宛如慈父一般。 在答辩时，戴夫觉得自己流利地概括了论文的第三章。评审者提了两个问题，一个是罗德曼教授提的，另一个是蒂尔博士提的。戴夫分别做了回答，并且显然让每个人都心悦诚服，再没有人提出异议。 罗德曼教授签了名。他把论文推给蒂

12、尔，她也签上了名字，接着便把本子推到了哈特跟前。哈特没有动。 “爱德华？”罗德曼问道。 哈特仍然坐在那儿，毫无表情。戴夫感到有点眩晕。“爱德华，你打算签名吗？” 过后，哈特一个人呆在办公室里，坐在那张宽大的皮椅里，他为戴夫未能通过答辩感到难过。他试图想出帮助戴夫实现他梦想的办法。 IBM的的“深蓝深蓝” 北京时间1997年5月12日凌晨4点50分，美国纽约公平大厦，当IBM公司的“深蓝”超级电脑将棋盘上的一个兵走到C4的位置上时，国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫对“深蓝”的人机大战落下帷幕，“深蓝” 以3.5：2.5的总比分战胜卡斯帕罗夫。正在与深蓝下棋的卡斯帕罗夫IBM的“深蓝”（续1）96年2月

13、第一次比赛结果：“深蓝”：胜、负、平、平、负、负97年5月第二次比赛结果：“深蓝”：负、胜、平、平、平、胜IBM的“深蓝”（续2）“深蓝”的技术指标：32个CPU每个CPU有16个协处理器每个CPU有256M内存每个CPU的处理速度为200万步/秒智能汽车智能技术与系统国家重点实验室研制的智能汽车在高速公路上，该汽车可以自动识别道路，自动躲避障碍物在最近的实验中，平均速度为100公里，最高速度达到了150公里，达到了世界先进水平。 智能交通 图像识别系统四色定理的证明四色定理的证明四色定理从1852年发现四色问题，世界上很多著名的科学家试图证明，当一直未能完成。1976年6月，哈肯在美国伊利诺

14、斯大学的两台不同的电子计算机上，用了1200个小时，作了100亿次判断，终于完成了四色定理的证明，从而解决了一个历时100多年的问题，轰动了世界。第一章第一章 绪论绪论1.1 人工智能的定义人工智能的定义1.2 人工智能的研究目标人工智能的研究目标1.3 人工智能的发展简史人工智能的发展简史1.4 人工智能研究的课题人工智能研究的课题人类智能人类智能人类在认识世界和改造世界的活动中表现出来的能力人类在认识世界和改造世界的活动中表现出来的能力直觉思维直觉思维通过视觉、听觉、触觉等 感官活动，接受并理解文字、图象、声音和语言等各种外界信息，即认识和理解外界环境的能力。理性思维理性思维通过人脑的生理

15、和心理活动以及有关的信息处理过程，将感性知识抽象为理性知识，并能对事物运行的规律进行分析、判断和推理，这就是提出概念、建立方法，进行演绎和归纳推理、作出决策。学习能力学习能力通过教育、训练和学习过程，日益丰富自身的知识和技能。适应能力适应能力对不断变化的外界环境能灵活地作出适当的反应。 早期的早期的AI传说与幻想黄帝的“指南车”诸葛亮的“木牛流马”850 B.C 古希腊的会劳动的机器人；12-13世纪 西班牙的神学家试图制造能解决各种问题的通用逻辑机；尝试与成果17世纪 法国物理学家B.Pascal制成的机械加法器；在其基础上，德国数学家Leibniz制成了四则运算的计算器。1920年 Kar

16、el Capek的科幻剧中的机器人Roborta；1936年 英国数学家Turning提出了图灵机模型；1938年 德国工程师Zuse研制成了第一台累计数字计算机；1946年 美国诞生了第一台电子数字计算机ENIAC；现代人工智能的兴起现代人工智能的兴起现代人工智能（Artificial Intelligence，简称AI），一般认为起源于美国1956年的一次夏季讨论（达特茅斯会议），在这次会议上，第一次提出了“Artificial Intelligence”这个词。什么是人工智能什么是人工智能部分学者对人工智能概念的描述： 人工智能是那些与人的思维相关的活动，诸如决策、问题求解和学习等的自动

17、化（Bellman, 1978）； 人工智能是一种计算机能够思维，使机器具有智力的激动人心的新尝试（Haugeland, 1985）； 人工智能是研究如何让计算机做现阶段只有人才能做得好的事情（Rich Knight,1991）； 人工智能是那些使知觉、推理和行为成为可能的计算的研究（Winston, 1992）； 广义地讲，人工智能是关于人造物的智能行为，而智能行为包括知觉、推理、学习、交流和在复杂环境中的行为（Nilsson，1998）。 Stuart Russell和Peter Norvig则把已有的一些人工智能定义分为4类：像人一样思考的系统、像人一样行动的系统、理性地思考的系统、理性

18、地行动的系统（2003）。图灵测试图灵测试如何知道一个系统是否具有智能呢？1950年，计算机科学家图灵提出了著名的“图灵测试”。希尔勒的中文屋子希尔勒的中文屋子通过了图灵测试就具有了智能吗？机器是否真的理解了呢？希尔勒的中文屋子人类和计算机各有所长人类和计算机各有所长 计算机难以模拟的计算机难以模拟的语音识别自然语言理解计算机的强项计算机的强项复杂的数值计算大规模数据库管理网络信息检索太空飞行器的自动控制等等人工智能的研究目标人工智能的研究目标最终目标最终目标理解人类的智能理解人类的智能有效的自动化有效的自动化有效的智能拓展有效的智能拓展超人的智力超人的智力通用问题求解通用问题求解连贯性交谈连

19、贯性交谈自治自治学习学习存储信息存储信息远期目标：制造智能机器。远期目标：制造智能机器。近期目标：实现机器智能。近期目标：实现机器智能。人工智能发展简史人工智能发展简史萌芽时期（萌芽时期（19561956年以前）年以前）形成时期（形成时期（1956-19611956-1961年）年）发展时期（发展时期（19611961年以后）年以后）萌芽时期（萌芽时期（1956年以前）年以前） 850 B.C 850 B.C 古希腊的会劳动的机器人；古希腊的会劳动的机器人； 900 B.C 900 B.C 中国古代的歌舞机器人；中国古代的歌舞机器人； 12-1312-13世纪世纪 西班牙的神学家试图制造能解决

20、各种问题的通用逻西班牙的神学家试图制造能解决各种问题的通用逻辑机；辑机； 1717世纪世纪 法国物理学家法国物理学家B.PascalB.Pascal制成的机械加法器；在其基础制成的机械加法器；在其基础上，德国数学家上，德国数学家LeibnizLeibniz制成了四则运算的计算器。制成了四则运算的计算器。 19201920年年 Karel CapekKarel Capek的科幻剧中的机器人的科幻剧中的机器人RobortaRoborta； 19361936年年 英国数学家英国数学家TurningTurning提出了图灵机模型；提出了图灵机模型； 19381938年年 德国工程师德国工程师ZuseZ

21、use研制成了第一台累计数字计算机；研制成了第一台累计数字计算机； 19461946年年 美国诞生了第一台电子数字计算机美国诞生了第一台电子数字计算机ENIACENIAC；形成时期（形成时期（1956-1961年）年） 1956年，在美国年，在美国Dartmouth大学的一次历史性大学的一次历史性聚会是人工智能学科正式诞生的标志。聚会是人工智能学科正式诞生的标志。 有三个较有影响的研究团队。有三个较有影响的研究团队。A.Newell、J.Shaw和和H.Simon： 1957年，逻辑理论机年，逻辑理论机LT， 1960年，通用问题求解器年，通用问题求解器GPS，编程的表处理技术和，编程的表处理

22、技术和NSS国国际象棋机。际象棋机。IBM研究小组：研究小组：A.Samuel西洋跳棋程序，西洋跳棋程序， 1962年，战胜了年，战胜了美国的一个州冠军。美国的一个州冠军。MITMIT研究小组：研究小组：19591959年，年，McCarthyMcCarthy发明了人工智能主要的语言：发明了人工智能主要的语言：LISPLISP。19581958年开发了的行动计划咨询系统。年开发了的行动计划咨询系统。19601960年年MinskyMinsky的的论文：走向人工智能的步骤。论文：走向人工智能的步骤。其他：其他：19561956年年N.ChomskyN.Chomsky的文法体系、的文法体系、195

23、81958年年ShelffridgeShelffridge的的模式识别系统模式识别系统发展时期（发展时期（1961年以后）年以后） 符号主义学派方面符号主义学派方面 归结原理推动了定理证明技术的发展。专家系统和知识工程技术已应用到各种计算机应用系统中，出现了智能管理信息系统、智能决策支持系统、智能控制系统、智能CAD系统、智能CAI系统、智能数据库系统和智能多媒体系统等等。知识表示、不确定性推理、机器学习等方面都取得了重大的进展。 连结主义学派方面连结主义学派方面神经网络在智能控制、语言识别与合成、图形文字识别、数据压缩、知识工程、最优化问题求解和智能计算机等领域进行了实践并取得了一系列的成果

24、 行为主义学派方面行为主义学派方面Brooks等人的六脚行走机器人，是一种基于感知-动作模式的模拟昆虫行为的控制系统。人工智能研究的经典课题人工智能研究的经典课题自然语言理解(natural language understanding)数据库智能检索(intelligent retrieval from database)专家咨询系统(expert consulting system)定理机器证明(theorem proving)博弈(game playing)机器人学(robotics)自动程序设计(automatic programming)组合调度问题(combinatorial an

25、d scheduling problem)感知问题(perception problems)人工智能研究的新课题人工智能研究的新课题人工神经元网络(artificial neural network)智能控制(intelligent control)智能调度和指挥(intelligent scheduling and commanding)智能决策支持系统intelligent decision support systems)知识发现和数据挖掘(knowledge discovery in database/data mining)分布式人工智能(distributed artificial

26、 intelligence)历史上的人工智能大师历史上的人工智能大师下面介绍图灵和几位获得图灵奖的人工智能大师阿伦图灵（Alan Turing）计算机科学理论的创始人阿伦图灵（Alan Turing）1912年出生于英国伦敦，1954年去世1936年发表论文“论可计算数及其在判定问题中的应用”，提出图灵机理论1950年发表论文“计算机与智能”，阐述了计算机可以具有智能的想法，提出图灵测试1966年为纪念图灵的杰出贡献，ACM设立图灵奖马文明斯基（Marniv Lee Minsky）人工智能之父框架理论的创立者首位获得图灵奖的人工智能学者马文马文明斯基明斯基（Marniv Lee Minsky）

27、1927年出生于美国纽约1951年提出思维如何萌发并形成的基本理论1956年达特茅斯会议的发起人之一1958年在MIT创建世界上第一个AI实验室1969年获得图灵奖1975年首创框架理论约翰麦卡锡（John McCarthy）人工智能之父LISP语言的发明人首次提出AI的概念约翰麦卡锡（John McCarthy）1927年出生于美国波士顿1956年发起达特茅斯会议，并提出“人工智能”的概念1958年与明斯基一起创建世界上第一个人工智能实验室发明剪枝算法1959年开发LISP语言开创逻辑程序研究，用于程序验证和自动程序设计1971年获得图灵奖赫伯特西蒙（Herbert A. Simon）符号主义学派的创始人爱好广泛的全能科学家中国科学院外籍院士赫伯特西蒙(Herbert A. Simon）1916年出生于美国的威斯康辛州1943年在匹兹堡大学获政治学博士学位1969年因心理学方面的贡献获得杰出科学贡献奖1975年和他的学生艾伦纽厄尔共同获得图灵奖1978年获得诺贝尔经济学奖1986年因行为学方面的成就获得美国全国科