高级人工智能课件绪论

1、人 工 智 能主讲: 周桂红河北农业大学信息学院 绪论1、人工智能的定义和发展2、人类智能和人工智能3、人工智能的各种认知观4、人工智能的研究与应用领域5、人工智能研究的主要方法河北农业大学信息学院31.1.1 人工智能的定义人工智能（Artificial Intelligence，简称AI） 智能机器（intelligent machine） 人工智能（学科3）是计算机科学中涉及研究、设计和应用智能机器的一个分支。它的近期主要目标在于研究用机器来模仿和执行人脑的某些智力功能，并开发相关理论和技术。 人工智能（能力4）：认知和理解环境、提出概念及推理决策、学习、自适应能力 人工智能（拟人思维、

2、行为 5,6,9,10,11） 人工智能（理性思维、行为7,8）1.1 定义和发展河北农业大学信息学院41.1.2 人工智能的起源与发展 孕育期（1956年前） 数理逻辑学科（ Leibnitz、 Boole等 ） 计算的新思想（ Turing 、 Von Neumann 、 McCulloch、 Shannon 、 N.Wiener等） 形成期（1956-1970年） 1956年，第一次人工智能研讨会（Dartmouth)（ McCarthy、Minsky、Shannon、Simon）1968年，第一个专家系统（DENDRAL) 1969年，第一届国际人工智能联合会议 1970年，人工智能国

3、际杂志创刊1.1 定义和发展河北农业大学信息学院51.1.2 人工智能的起源与发展暗淡期（1966-1974）知识、解法和结构的局限性知识应用期（19701988）各类专家系统的成功应用。（人工智能系统是一个知识处理系统。知识表示、利用和获取是三个基本问题 集成发展期（1986-至今） 从“一枝独秀”到“百花齐放”模糊计算、神经计算、进化计算、免疫计算和群计算1.1 定义和发展河北农业大学信息学院61.2 人类智能和人工智能1.2.1 智能信息处理系统的假设 (P11-13) 人是一种智能信息处理系统 物理符号系统的六种基本功能符号输入、输出、存储、复制、符号结构、条件转移 物理符号系统的假设

4、 推论一：人具有智能人是物理符号系统 推论二：计算机是物理符号系统具有智能 推论三：计算机与人都是物理符号系统 计算机能够模拟人的智能活动河北农业大学信息学院71.2.1 智能信息处理系统的假设 人类的认知行为具有不同层次 认知生理学：人的神经系统 认知心理学：人的思维策略 认知信息学：生理活动心理活动 认知工程学：认知行为的加工处理1.2 人类智能和人工智能河北农业大学信息学院81.2.2 人类智能的计算机模拟 机器智能可以模拟人类智能 智能计算机 下棋(1997年5月，IBM公司的Deep Blue智能计算机以2胜1负3平的结果，战胜国际大师Kasparov。32CPU，200万棋局，估价

5、函数有8000个参数) 定理证明 语言翻译 新型智能计算机 神经计算机 量子计算机1.2 人类智能和人工智能河北农业大学信息学院9 1.2.3 人工智能的研究目标 近期目标建造智能计算机代替人类的部分智力劳动 远期目标用自动机模仿人类的思维过程和智能行为1.2 人类智能和人工智能河北农业大学信息学院101.3 人工智能的各种认知观 符号主义（Symbolicism）（功能模拟）基于物理符号系统假设和有限合理性原理 连接主义（Connectionism）（结构模拟）基于神经网络及其间的连接机制与学习算法 行为主义（Actionism）（行为模拟）基于控制论及感知动作型控制系统 河北农业大学信息学

6、院111.4 人工智能的研究及应用领域 人工智能研究的基本内容 认知建模 知识表示 知识推理 知识应用 机器感知 机器思维 机器学习 机器行为 智能系统构建河北农业大学信息学院121.4 人工智能的研究及应用领域 人工智能的基本技术 知识表示（Knowledge Representation）状态空间法、问题归约法、谓词逻辑法 推理搜索（Searching & Reasoning）启发式搜索、消解原理、不确定性推理 计算智能（Computational Intelligence）模糊计算、神经计算、进化计算 构成技术（系统与语言）产生式系统、LISP语言、Prolog语言河北农业大学信息学院1

7、31.4.1 问题求解 问题的表示、分解、搜索、归约等 进行复杂的数学公式符号运算求解1.4.2 逻辑推理与定理证明 通过对事实数据库的操作来证明定理 多种证明方法 几何定理证明的“吴氏方法”中国科学院学部委员吴文俊几何定理机器证明方法1.4 研究及应用河北农业大学信息学院141.4.3 自然语言理解 语言 自然语言、人造语言、机器语言 “理解”的标准1.4.4 自动程序设计 根据不同目的描述来编写的计算机程序 促进人工智能系统的发展1.4 研究及应用河北农业大学信息学院151.4.5 专家系统 是一个智能化的计算机程序系统 和传统的计算机程序之间有本质区别1.4.6 机器学习 是机器获取智能

8、的途径 学习是一个有特定目的的知识获取过程 学习的本质是对信息的理解与应用 常用学习算法：决策树学习、人工神经网络、贝叶斯学习、遗传算法及支持向量机。1.4 研究及应用河北农业大学信息学院161.4.7 神经网络 神经计算机 在其它领域中的广泛应用1.4.8 机器人学 操作机器人 智能机器人 机器人的广泛应用 促进人工智能的发展1.4 研究及应用河北农业大学信息学院17河北农业大学信息学院18河北农业大学信息学院19河北农业大学信息学院20河北农业大学信息学院21河北农业大学信息学院221.4.9 模式识别 是计算机对环境识别的需要 是对人类环境的感知模拟主要应用：生物特征识别，包括指纹识别、

9、虹膜识别、语音识别、数字（文字）识别、笔迹识别等。1.4 研究及应用河北农业大学信息学院23河北农业大学信息学院24河北农业大学信息学院25河北农业大学信息学院26河北农业大学信息学院271.4.10 机器视觉 人类80以上的外部信息来自视觉 低层视觉与高层视觉 前沿研究领域 广泛应用河北农业大学信息学院281.4.11 智能控制 驱动智能机器自主地实现其目标的过程 是一个定性和定量的混合控制过程 是当今自动控制的最高水平1.4.12 智能检索 是信息时代来临的需要 智能检索系统所面临的三大问题1.4 研究及应用河北农业大学信息学院291.4.13 智能调度与指挥 寻找最佳调度和组合 NP完全类问题的求解 军事指挥系统等领域1.4.14 分布式人工智能与Agent 是传统人工智能的延伸和扩展 研究目标是创建一种能描述自然系统和社会系统的精确概念模型1.4 研究及应用河北农业大学信息学院301.4.15 计算智能与进化计算 计算智能包括神经计算、模糊计算、进化计算等 进化计算的理论基础是生物进化论1.4.16 数据挖掘与知识发现 知识获取 数据库知识挖掘 数据库中知识发现的四个特征1.4 研究及应用河北农业大学信息学院311.4.17 人工生命 人工生命概念的提出 理论基础与研究方法 研究内容1.4.18 系统与语言工具 计算机系统的一些概念得到发展 新的编程语言与