人工智能1章资料

1、人工智能(rn n zh nn)Artificial Intelligence授课(shuk)人：胡 文单 位：计算机与信息工程学院电 话：84892058 E-mail：huw欢 迎 大 家 学 习2022/7/251共五十八页教学(jio xu)安排学时、学分 42、2考核形式(xngsh)书面作业、试题考试2022/7/252共五十八页AI学科(xuk)体系分为三个层次人工智能理论基础 数学基础:离散数学,模糊数学思维科学理论:认知心理学,逻辑或抽象思维学,形象或直感思维学 计算机工程技术:硬件,软件技术 人工智能原理 知识的获取与学习,知识的表达,知识的使用。人工智能工程系统（应用层次

2、） 专家咨询系统,专家系统开发工具与环境,自然语言理解系统,图像(t xin)理解与识别系统,智能机器人系统.2022/7/253共五十八页主要(zhyo)内容 人工智能概述知识表示方法确定性推理方法一般搜索原理不确定性推理方法行动(xngdng)决策机器学习2022/7/254共五十八页教材(jioci)及主要参考书人工智能原理与应用张仰森，高等教育出版社 ，2004年。 （主要教材）参考书：人工智能美Rob Callan著，黄厚宽等译,电子工业(gngy)出版社 ，2004年。人工智能及其应用（第二版）蔡自兴、徐光右，清华大学出版社 ，1996年。人工智能原理及其应用王万森，电子工业出版社

3、 ，2000年。2022/7/255共五十八页一些(yxi)人工智能的站点北邮人工智能 58/东大语言所 / 南大AI的FTP / KDD论坛 / 教育网数据库：SDOS检索(jin su) /Kluwer电子期刊 / 郑州大学文献库 /cjndocs/cajxk.html 2022/7/256共五十八页一些(yxi)人工智能的站点学位论文检索系统 :8080/chinese/local/dris/index.html 英国(yn u)文摘 2/cgi-bin/cgrs.cgi国外站点： 行为/脑科学 http:/www.cogsci.soton.ac.uk/bbs/ Computer Sci

4、ence Paper / NEC researchindex / http:/cogprints.soton.ac.uk/ 2022/7/257共五十八页第一章 人工智能(rn n zh nn)概论AI的定义(dngy)AI的发展历史AI研究的特点AI的研究内容AI的研究目标2022/7/258共五十八页第一章 人工智能(rn n zh nn)概述AI的定义AI的发展历史AI研究(ynji)的特点AI的研究内容AI的研究目标2022/7/259共五十八页人工智能(rn n zh nn)的定义狭义从计算机科学的角度来看，AI是用计算机来模拟人类的某些智能活动，或是计算机具有人类的某些局部职能和功

5、能从应用的角度看，AI的最终目标是编制出具有智能的程序（推理、学习、思考）广义(gungy)人类智能行为规律、智能理论方面的研究。 2022/7/2510共五十八页人工智能(rn n zh nn)的定义同传统的计算机程序相比较： 人工智能首先研究的是以符号表示的知识而不是数值数据为研究对象(duxing) 人工智能采用的是启发式推理方法而不是常规算法人工智能的控制结构与知识领域是分离的，并允许出现不正确的解答2022/7/2511共五十八页第一章 人工智能(rn n zh nn)概述AI的定义AI的发展历史AI研究(ynji)的特点AI的研究内容AI的研究目标2022/7/2512共五十八页第

6、一章 人工智能(rn n zh nn)概述AI的定义AI的发展(fzhn)历史AI研究的特点AI的研究内容AI的研究目标2022/7/2513共五十八页I的发展(fzhn)历史（1）古希腊的Aristotle（亚里士多德）（前384-322），给出了形式逻辑的基本规律。 英国的哲学家、自然科学家Bacon（培根）（1561-1626），系统地给出了归纳法。“知识就是力量” 德国数学家、哲学家Leibnitz（布莱尼茨）（1646-1716）。提出了关于数理逻辑的思想，把形式逻辑符号化，从而(cng r)能对人的思维进行运算和推理。做出了能做四则运算的手摇计算机 2022/7/2514共五十八页

7、I的发展(fzhn)历史（2）英国数学家、逻辑学家Boole（布尔）（1815-1864）实现了布莱尼茨的思维符号化和数学化的思想，提出了一种崭新的代数系统布尔代数。美籍奥地利数理逻辑学家Godel（哥德尔）（1906-1978），证明了一阶谓词(wi c)的完备性定理；任何包含初等数论的形式系统，如果它是无矛盾的，那么一定是不完备的。意义在于，人的思维形式化和机械化的某种极限，在理论上证明了有些事是做不到的。2022/7/2515共五十八页I的发展(fzhn)历史（3）英国数学家Turing(图灵)（1912-1954）,1936年提出了一种理想计算机的数学模型（图灵机），1950年提出了图

8、灵试验，发表了“计算机与智能”的论文。图灵奖。美国数学家Mauchly，1946发明了电子(dinz)数字计算机ENIAC美国神经生理学家McCulloch，建立了第一个神经网络数学模型。美国数学家Shannon（香农）,1948年发表了通讯的数学理论，代表了“信息论”的诞生。 2022/7/2516共五十八页I的发展(fzhn)历史（4）1956年提出(t ch)了“Artificial Intelligence（人工智能）” 创始人中有数学家、信息学家、心理学家、神经生理学家、计算机科学家。在美国的达特茅斯大学两个月的研讨会首次提出。69年IJCAI会议，70年国际期刊AI 。McCart

9、hy（麦卡锡）人工智能之父 。50年代初开始有了符号处理。（搜索法）。机器翻译、机器定理证明、跳棋程序等。 2022/7/2517共五十八页I的发展(fzhn)历史（5）60年代Simon由试验得到结论：人类问题的求解是一个搜索的过程，效果与启发式函数有关。叙述了智能系统的特点(tdin)：智能表示、智能推理、智能搜索。Nilson发表了A*算法（搜索方法）McCarthy建立了人工智能程序设计语言Lisp1965年Robinson提出了归结原理，（与传统的自然演绎法完全不同的消解法）。 2022/7/2518共五十八页产生式系统1943年Post首先在一种计算形式体系中提出60年代开始，成为

10、专家系统的最基本的结构形式上很简单，但在一定意义(yy)上模仿了人类思考的过程2022/7/2519共五十八页产生式系统（续1）组成三要素：一个综合数据库存放信息(xnx)一组产生式规则知识一个控制系统规则的解释或执行程序 （控制策略）2022/7/2520共五十八页产生式系统（续2）过程PRODUCTION1，DATA初始数据库2，until DATA满足(mnz)结束条件，do3，4，在规则集中选择一条可应用于DATA 的规则R5，DATA R应用到DATA得到的结果6，2022/7/2521共五十八页产生式系统（续3）问题(wnt)：设字符转换规则ABCACDBCGBEFDE已知：A，B

11、求：F2022/7/2522共五十八页产生式系统（续4）综合(zngh)数据库x，其中x为字符规则集 1，IF AB THEN C2，IF AC THEN D3，IF BC THEN G4，IF BE THEN F5，IF D THEN E2022/7/2523共五十八页产生式系统（续5）控制策略顺序(shnx)排队初始条件A，B结束条件Fx2022/7/2524共五十八页产生式系统（续6）A，B（1）（1）A，B，C（2）（3）（2）A，B，C，D（3）（5）（3）A，B，C，D，G（5）（5）A，B，C，D，G，E（4）（4）A，B，C，D，G，E，F数据库可触发(chf)规则被触发(ch

12、f)规则2022/7/2525共五十八页I的发展(fzhn)历史（6）1968年Quillian提出了语义网络的知识表示方法1969年Minsky出了一本书“感知机”，给当时的神经网络研究结果判了死刑70年代，开始从理论走向实践，解决一些实际问题。同时很快就发现(fxin)问题：归结法费时、下棋赢不了全国冠军、机器翻译一团糟。 2022/7/2526共五十八页I的发展(fzhn)历史（7）以Feigenbaum为首的一批年轻科学家改变了战略思想，1977年提出了知识工程的概念，以知识为基础的专家咨询(zxn)系统开始广泛的应用。 著名的有：2022/7/2527共五十八页I的发展(fzhn)历

13、史（8）DENDRAL化学分析专家系统（斯坦福大学1968）MACSYMA符号(fho)数学专家系统（麻省理工1971） MYCIN诊断和治疗细菌感染性血液病的专家咨询系统（斯坦福大学1973）CASNET(Causal ASsciational Network)诊断和治疗青光眼的专家咨询系统（拉特格尔斯（Rutgers）大学70年代中）CADUCEUS(原名INTERNIST)医疗咨询系统（匹兹堡大学）；HEARSAY I 和II语音理解系统（卡内基-梅隆大学）PROSPECTOR地质勘探专家系统（斯坦福大学1976）XCON计算机配置专家系统（卡内基-梅隆大学1978）2022/7/252

14、8共五十八页I的发展(fzhn)历史（9）80年代，人工智能(rn n zh nn)发展达到阶段性的顶峰。87,89年世界大会有千人参加。硬件公司有上千个。并进行Lisp硬件、Lisp机的研究。在专家系统及其工具越来越商品化的过程中,国际软件市场上形成了一门旨在生产和加工知识的新产业知识产业。应该说，知识工程和专家系统是近十余年来人工智能研究中最有成就的分支之一。同年代，1986年Rumlhart领导的并行分布处理研究小组提出了神经元网络的反向传播学习算法，解决了神经网络的根本问题之一。从此，神经网络的研究进入新的高潮。 2022/7/2529共五十八页I的发展(fzhn)历史（10）90年代

15、，计算机发展趋势为小型化、并行(bngxng)化、网络化、智能化。人工智能技术逐渐与数据库、多媒体等主流技术相结合，并融合在主流技术之中，旨在使计算机更聪明、更有效、与人更接近。 日本政府于1992年结束了为期十年的称为“知识信息处理系统”的第五代计算机系统研究开发计划。并开始了为期十年的实况计算（Real Word Computing）计划。 2022/7/2530共五十八页IBM的“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(gujxingq)世界冠军卡斯帕罗夫对“深蓝”的人机大战落下帷幕

16、，“深蓝” 以3.5：2.5的总比分战胜卡斯帕罗夫。2022/7/2531共五十八页IBM的“深蓝”（续1）96年2月第一次比赛结果：“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2022/7/2532共五十八页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(ni cn)每个CPU的处理速度为200万步/秒2022/7/2533共五十八页IBM的“深蓝”（续3）2022/7/2534共五十八页模仿人手(rnshu)的动作2022/7/2535共五十八页开啤酒(pji)盖VS.机器人足球赛20

17、22/7/2536共五十八页 深海作业(zuy)VS.蜘蛛机器人2022/7/2537共五十八页机器人治疗(zhlio)VS.拿鸡蛋2022/7/2538共五十八页今天(jntin)的I （1）计算机智能化技术的主攻方向体现在 :并行与分布式处理技术。包括大规模并行机和机群的体系结构、并行操作系统与并行数据结构，分布式Client/Server计算模型及其处理技术，多专机系统的合作与知识共享技术等。知识的获取、表示、更新和推理新机制。包括新的知识获取方法，常识性知识的表示、更新与推理，大型知识库的组织(zzh)与维护，新一代逻辑处理机制等.2022/7/2539共五十八页今天(jntin)的I

18、 （2）计算机智能化技术(jsh)的主攻方向体现在 : 功能的感知技术，包括对语音文字、图形与图像等信号的获取、识别、压缩与转化，以及多媒体输出和VR技术等。 2022/7/2540共五十八页今天(jntin)的I （3）当前人工智能的研究热点(r din)分布式处理智能Agent数据挖掘（Data Mining）环境自适应2022/7/2541共五十八页今天(jntin)的I （4）人工智能发展的历史和现在人工智能从以往的追求自主的系统，改变为人机结合的系统。以前的是基于逻辑的深思熟虑；现在是直觉、形象思维与模式识别的结合、Situated AI ,Sensing and Acting的结合

19、，并引入概率论、遗传算法等理论。 计算机的定量(dngling)与人的定性信息处理相结合，取长补短。甚至提出了没有知识表示、没有推理的智能（六脚爬虫）。2022/7/2542共五十八页今天(jntin)的I （5）目前电脑的工作和记忆原理都是通过高低电位和逻辑门实现的。发展(fzhn)方向：使用生物芯片 在分子水平上，与生物学水平是一致的使用量子器件 在更微观的原子、光子或更深层次的水平上。假设人脑的工作机理可以在生物学水平上或在量子水平上得到解释，在这种水平上制造的计算机就会达到人脑的水平。2022/7/2543共五十八页第一章 人工智能(rn n zh nn)概述AI的定义AI的发展(fz

20、hn)历史AI研究的特点AI的研究内容AI的研究目标2022/7/2544共五十八页第一章 人工智能(rn n zh nn)概述AI的定义AI的发展历史(lsh)AI研究的特点AI的研究内容AI的研究目标2022/7/2545共五十八页人工智能是一门知识的科学。以知识为对象，研究知识的获取、表示和使用。数据处理-知识处理，数据-符号。 符号表示知识而不是数值、数据。有启发，有推导。人工智能是引起争论最多的科学之一 焦点：当前人工智能的研究应该以人类的普遍思维规律为主，还是以特定知识的处理和运用为主？智能的本质是什么？机器能达到(d do)人的水平吗？ 结论：人工智能研究是非常困难的 I的研究(

21、ynji)特点（1）2022/7/2546共五十八页I的研究(ynji)特点（2）人工智能的研究是十分困难的。McCarthy：人工智能的所有(suyu)问题都是难解的。 Minsky：人工智能是有史以来最难的科学之一。难在：实现智能需要浩繁的知识，而最难对付的知识是常识（不是专业知识）。Dreyfus：常识问题是实现人工智能的最大障碍。 2022/7/2547共五十八页I的研究(ynji)特点（3） 结论：万能的逻辑推理体系至今没有创造出来，并不是因为人工智能专家的本事不够，而是因为这种万能的体系从根本上就是不可能有的。他最大的弱点就是缺乏知识，缺乏人类在几千年的文明史上积累起来的知识，在实

22、际生活中，人是根据知识行事的，而不是根据在抽象原则上的推理行事的。即使就推理体系来说，它的主要技术是状态空间(kngjin)搜索，而在执行中遇到的主要困难就是“组合爆炸”，事实表明，单靠一些思维原则是解决不了组合爆炸问题的，要摆脱困境，只有大量使用理性的知识。 2022/7/2548共五十八页第一章 人工智能(rn n zh nn)概述AI的定义AI的发展历史AI研究(ynji)的特点AI的研究内容AI的研究目标2022/7/2549共五十八页第一章 人工智能(rn n zh nn)概述AI的定义AI的发展历史(lsh)AI研究的特点AI的研究内容AI的研究目标2022/7/2550共五十八页I的研究(ynji)内容（1）理论知识的模型化和表示方法(fngf)各种推理方法启发式理论搜索人工智能系统结构及语言机器学习2022/7/2551共五十八页I的研究(ynji)内容（2 ）应用自然语言理解数据库的智能检索专家系统机器定理(dngl)证明博弈机器人学自动程序设计组合调度感知2022/7/2552共五十八页I的研究(ynji)内容（3 ）分类符号主义(Symbolicism)连接主义(Connecionism)行为主义(Actionism)瓶颈问