第1章 计算智能导论

1、埃克特（右）和莫克利（左）埃克特（右）和莫克利（左）冯冯诺依曼诺依曼 运算运算器器输出设输出设备备控制控制器器输入设输入设备备存储存储器器指令流指令流控制命令控制命令数据流数据流(指令和数据指令和数据)njijjiivwu1)(iiufv 0,00,1iiiuuv输入输入输出输出BACDEFA F E D C B AnjxWxwxgxcxfjnjjjnjjj,.,2 , 1, 1or0)(t.s.)(max11otherwiseselectedisitemif, 0, 1wherejxj1 n(c1 cn)(w1 wn)where W: weight capacity00101 yyniiii

2、ybpwyg（x，y）y01x001110Xy产生式规则产生式规则 与或图与或图 状态空间状态空间等等 人工智能语言人工智能语言 （如（如Prolog语言）语言） 通用程序设计语言通用程序设计语言（如（如C、C+）自然语言表示自然语言表示 格式化表示格式化表示 计算机语言表示计算机语言表示自然语言描述知识自然语言描述知识产生式规则表示知识产生式规则表示知识产生式规则的基本形式：产生式规则的基本形式：If P then Q或者或者PQ老虎老虎黄褐色黄褐色黑色条纹黑色条纹食肉动物食肉动物吃肉吃肉有犬牙有犬牙有爪有爪眼睛向前眼睛向前哺育动物哺育动物产奶产奶有毛发有毛发产生式规则表示知识的网络产生式规

3、则表示知识的网络老虎老虎黄褐色黄褐色黑色条纹黑色条纹食肉动物食肉动物吃肉吃肉有犬牙有犬牙有爪有爪眼睛向前眼睛向前哺育动物哺育动物产奶产奶有毛发有毛发与或图表示知识与或图表示知识定义如下谓词：定义如下谓词： positive(X)表示该动物具有特点表示该动物具有特点X; negative(X)表示该动物不具有特点表示该动物不具有特点X; It_is(X)表示该动物属于表示该动物属于X类别类别; Animal_is(X)表示该动物的名字叫表示该动物的名字叫X.用用PrologProlog语言表示知识（语言表示知识（1 1）It_is(“哺育动物哺育动物”):-positive(“有毛发有毛发”)I

4、t_is(“哺育动物哺育动物”):-positive(“产奶产奶”)It_is(“食肉动食肉动 物物”):-positive(“吃肉吃肉”)It_is(“食肉动物食肉动物”):-positive(“有犬有犬齿齿”),positive(“有爪有爪”),positive(“眼视前方眼视前方”)Animal_is(“老虎老虎”):-It_is(“哺育动物哺育动物”),It_is(“食肉食肉动物动物”),positive(“黄褐色黄褐色”),positive(“有黑色条纹有黑色条纹”)用用PrologProlog语言表示知识（语言表示知识（2 2）附：规则（知识）附：规则（知识） r1： if 该动物

5、有毛发该动物有毛发 then 该动物是哺乳动物该动物是哺乳动物 r2： if 该动物有奶该动物有奶 then 该动物是哺乳动物该动物是哺乳动物 r3： if 该动物有羽毛该动物有羽毛 then 该动物是鸟该动物是鸟 r4： if 该动物会飞该动物会飞 and 会下蛋会下蛋 then 该动物是鸟该动物是鸟 r5： if 该动物吃肉该动物吃肉 then 该动物是食肉动物该动物是食肉动物 r6： if 该动物有犬齿该动物有犬齿 and 有爪有爪 and 眼盯前方眼盯前方 then 该动物是食肉动物该动物是食肉动物 r7： if 该动物是哺乳动物该动物是哺乳动物 and 有蹄有蹄 then 该动物是有

6、蹄类动物该动物是有蹄类动物 r8： if 该动物是哺乳动物该动物是哺乳动物 and 是嚼反刍类动物是嚼反刍类动物 then 该动物是有蹄类动物该动物是有蹄类动物 r9： if 该动物是哺乳动物该动物是哺乳动物 and 是食肉类动物是食肉类动物 and 是黄褐色是黄褐色 and 身上有暗斑点身上有暗斑点 then 该动物是金钱豹该动物是金钱豹 r10： if 该动物是哺乳动物该动物是哺乳动物 and 是食肉类动物是食肉类动物 and 是黄褐色是黄褐色 and 身上有黑色条纹身上有黑色条纹 then 该动物是虎该动物是虎 r11： if 该动物是有蹄类动物该动物是有蹄类动物 and 有长脖子有长脖

7、子 and 有长腿有长腿 and 身上有暗斑点身上有暗斑点 then 该动物是长颈鹿该动物是长颈鹿 r12： if 该动物是有蹄类动物该动物是有蹄类动物 and 身上有黑色条纹身上有黑色条纹 then 该动物是斑马该动物是斑马 r13： if 该动物是鸟该动物是鸟 and 有长脖子有长脖子 and 有长腿有长腿 and 不会飞不会飞 then 该动物是鸵鸟该动物是鸵鸟 r14： if 该动物是鸟该动物是鸟 and 会游泳会游泳 and 不会飞不会飞 and 有黑白两色有黑白两色 then 该动物是企鹅该动物是企鹅 r15： if 该动物是鸟该动物是鸟 and 善飞善飞 then 该动物是信天翁

8、该动物是信天翁- Nature, 417:37-38,2002.动物的脑是可以和电脑结合在一起，按人类的意志来控制动物的行为的。这样，在新的世纪里，有可能出现一种这样的产物，它是生物机体和电子电路结合的产物，我们可以称呼它为 “人工智能动物人工智能动物” 利用动物的感受器来作为一个动物和机器的通讯界面，利用巴普洛夫的操作式条件反射理论完全可能达到控制的目的。 研究者可通过脑刺激来控制动物的行为，但仔细分析表明，在个体较大的动物，其实这种直接的脑刺激是不必要，也不可取的，它需要复杂的脑外科手术和昂贵的设备，局限于实验室研究。静止膜电位：静止膜电位：当没有输入信号时的膜电位成为静止膜电位，通常为-

9、70mv 当外部有输入信号时，将使膜电位发生变化，倘若使膜电位升高，比静止膜电位高15mv以上，即超过-55mv（阈值），神经元被激活，内部电位急剧上升至100mv左右，并维持约1ms，然后急剧下降。相当输出一个100mv高1ms宽的脉冲，并沿轴突以100m/s的速度传至其它的神经元。细胞体突触轴突树突图12.2 生物神经元功能模型输入输出信息处理电脉冲形成传输黑箱x1x2xnw1w2wny下图是一个MP神经元模型常用的人工神经元模型常用的人工神经元模型根据功能函数的不同，可得到不同的神经元模型。常用模型包括：根据功能函数的不同，可得到不同的神经元模型。常用模型包括：阈值型阈值型(Thresh

10、old)(Threshold)f()1 这种模型的神经元没有内部状态，作用函数这种模型的神经元没有内部状态，作用函数f f是一是一个阶跃函数，他表示激活值个阶跃函数，他表示激活值 和输出之间的关系。和输出之间的关系。 这是一种连续的神经元模型，其输入输出特性常用指数、对数或双曲正切等S型函数表示。它反映的是神经元的饱和特性.分段线性强饱和型分段线性强饱和型(Linear Saturation)(Linear Saturation)S S型型(Sibmoid)(Sibmoid) 这种模型又称为伪线性，其输入这种模型又称为伪线性，其输入/ /输出之间在一定输出之间在一定范围内满足线性关系，一直延续到输出为最大值范围内满足线性关系，一直延续到输出为最大值1 1为为止。但当达到最大值后，输出就不再增。止。但当达到最大值后，输出就不再增。00101 yyniiiiybpwyA traditional crisp setA fuzzy setred0.33white0.5greensplit_xsplit_yrootred0.33white0.5yellow0.5greensplit_ysplit_xsplit_yrootwhite