人工智能概述

敖志刚

编制第1章人工智能概述

第1章人工智能概述

1．1人工智能的基本概念1．1．1智能1．1．2人类智能1．1．3人工智能1．1．4人工智能的研究目标1．2人工智能的科学体系与分支1．2．1人工智能的科学体系1．2．2人工智能的学科范畴1．2．3人工智能的应用领域第1章人工智能概述1．3工智能的技术方案与途径1．3．1人工智能的基本技术1．3．2人工智能的研究内容1．3．3人工智能的研究途径与方法1．4人工智能的产生与发展1．4．1人工智能的孕育期1．4．2人工智能的基础技术研究与形成期1．4．3人工智能的发展与应用期(1970年以后1．4．4人工智能在我国的发展情况1．4．5人工智能的发展趋势与展望1．1人工智能的基本概念

1．1．1智能“智力”：是运用知识解决问题的能力“智能”：是指知识的集合与智力的综合(或总和)，是静态的知识和动态的智力综合所体现的一种能力。智能具有收集、汇集、选择、理解和感觉信息的功能。智能过程：感觉、记忆、回忆、思维、语言、自适应、行为的整个过程。智能的概念是广义的。广义智能包括:人类智能、人工智能和集成智能。集成智能：是人类智能与人工智能相结合的人-机系统。

广义智能信息系统论智能信息论广义智能论智能系统论感知信息论思维信息论行为信息论智能普存论智能层次论智能进化论感知系统论思维系统论行为系统论智能的共性⑴智能的基本要素是“知识”。⑵智能是普遍存在的。人、动物、机器都可能有智能。⑶智能是多层的。高层智能(思维)、中层智能(感知)、基层智能(行为)。⑷智能是进化的。先天进化(遗传、变异)、后天进化(学习、知识推理)。⑸智能是相对的。不同的主体、客体、时间、空间、环境、条件有不同智能水平。⑹智能是智能系统的整体功能。1．１．２人类智能

人类智能通常表现为感知力、观察力、记忆力、思维能力、语言表达能力、正确行动的能力等等，基本过程是：感觉→分析→判断→决策→行动。它是指人在认识与改造客观世界的活动中，由思维过程和脑力活动所体现出的能力。包括思维能力、感知能力和行为能力思维能力人们通过脑的思维活动(如:记忆、联想、推理、计算、分析、比较、判断、决策、规划、学习、探索等)，对各种信息进行加工处理，将感性知识上升为理性知识。进一步积累与总结经验，形成概念、建立方法、制订计划、作出决策的能力；通过推理、论证或分析、计算，求解问题、作出结论的能力；通过学习、教育或训练、实践，从而增长知识、丰富经验、促进工作的能力。思维的结构模型

图1-1思维的结构模型外部表象初级处理感觉表象初级处理外部表象形象源语言形象思维抽象思维输入记忆处理输出感知能力人们通过视觉、听觉、触觉系统等，感知客观世界，获取感性知识的能力。例如，由眼、耳等感觉器官接受各种信息(如:文字、图象、物景、声音、语言等)，产生相应的冲动，沿外周神经传入中枢神经——脑，通过视觉、听觉中枢等，进行信息处理、模式识别、语言理等的智能活动的能力。行为能力力人们通过过效应器器官(如:手、足以以及发音音器官等等)，对外界界刺激(输入信息息)作出反应应(输出信息息),采取行动动的能力力。例如如，根据据仪表的的显示信信息，进进行手动动操作，，或者对对用户提提出的问问题作出出回答或或解释等等。行为为的智能能特性表表现在反反应的灵灵活性与与适应性性。１．１．．３人人工智能能人工智能能(AI)是一门研研究机器器智能和和智能机机器的新新型的、、综合性性的、具具有强大大生命力力的边缘缘学科，，它研究究怎样让让计算机机或智能能机器（（包括硬硬件和软软件）模模仿、延延伸和扩扩展人脑脑从事推推理、规规划、计计算、思思考、学学习、等等思维活活动，解解决迄今今为止需需要人类类专家才才能处理理好的复复杂问题题。。人工智能能程序和和通常程程序的比比较人工智能能程序通通常计算算机程序序主要是符符号处理理主主要要是数字字处理启发式搜搜索依依靠靠算法控制结构构和知识识域相分分离信信息息和控制制联结在在一起易于修改改、更新新和改变变难难以修改改允许不正确的的答案要要求求正确的答案案人工智能的研研究内容1．机器思维与与思维机器机器思维，如如:启发式程序、、专家系统、、知识工程、、机器学习、、机器证明、、机器博弈等等。思维机器，如如:智能计算机，，学习机、推推理机、博弈弈机、逻辑机机、自动机，，神经细胞模模型、人工神神经网络、脑脑模型等。2．机器感知与与感知机器机器感知，如如:文字、图象、、物景、声音音等模式识别别与自然语言言理解；计算算机视觉、听听觉、触觉等等。感知机器，如如:文字、图象、、声音、语言言的识别机、、感知机;触觉感知器，，平衡感知器器，各种智能能传感器等。。3．机器行为与与行为机器机器行为，如如:自适应、自镇镇定、自寻优优等智能控制制、管理、决决策行为，机机器人在不确确定的、动态态环境中的““漫游”行为为等。行为机器，如如:智能控制器、、智能效应器器、智能执行行机构、智能能机械手、智智能机器人等等。人工智能计算算机即第五代计算算机，它是一一种具有直接接感知文字、、图象、理解解自然语言、、进行知识推推理和逻辑判判断的计算机机，具有能听听、能说、能能看、能写、、能计算、会会规划、会设设计、会思考考、会推理、、会学习等功功能。需配备备机器视觉、、听觉、感觉觉与智能电脑脑。人工智能的困困难在于对脑脑的了解，人人脑仅重1500克，神经元1011与银河系中的的星星差不多多，记忆1015比特信息。对对脑的模拟研研究、在于对对脑的功能模模拟和思维模模拟。人工智能的研研究目标索罗门的人工工智能目标:①对智能行为有有效解释的理理论分析；②解释人类智智能；③构造智能的的人工制品。。李艾特和费根根鲍姆的人工工智能目标:即①理解人类类的认识，②②有效的自动动化，③有效效的智能拓展展，④超人的的智力，⑤通通用问题求解解，⑥连贯性性交谈，⑦自自治，⑧学习习，⑨储存信信息。人工智能的研研究目标远期目标是要制造智能能机器，使现现有的计算机机更聪明，能能够模拟人类类的智能行为为。具体来讲讲，就是要使使计算机具有有看、听、说说、写等感知知和交互功能能，具有联想想、推理、思思考、分析、、决策、预测测、理解、规规划、设计和和学习等高级级思维能力，，还要有分析析问题、解决决问题和发明明创造的能力力。近期目标是实现机器智智能，即先部部分地或某种种程度地实现现机器的智能能，从而使现现有的计算机机更灵活、更更好用和更有有用，成为人人类的智能化化信息处理工工具。1．2．1人工智能的科科学体系一、人工智能的位位置基础科学交叉科学：系统科学、思维科学、人体科学人工智能指导科学

图科学体系

哲学

数学

社会科学自然科学人工智能是逻逻辑学、思维维学、生理学学、心理学、、计算机科学学，电子学、、语言学、教教育、图学、、光学、声学学、工业自动动化、空间研研究、物理学学、程序设计计学等多学科科相互渗透的的结果。人工工智能是在控控制论、信息息论与系统论论基础之上诞诞生的，也必必然随着突变变论、耗散结结构理论、协协同论的发展展而进入到新新的阶段。人工智能的基基础学科包括括：数学理论论（离散数学学、模糊数学学）、思维科科学理论（论论知心理学、、逻辑和抽象象思维学、形形象和直观思思维学）和计计算机工程技技术（硬件和和软件技术））。人工智能机知器识感获知取机问器题思求维解机知器识思应维用机视觉器听觉知问识题推求理解智能机器系统模式识别：文字图象识别、景物分析、声音识别。人机对话：自然语言理解、自然语言生成。知识表达技术：规则、逻辑、网络知识积累技术：知识库、数据库知识推理：启发算法；学习、联想、归纳、演绎；证明、博弈知识处理工具：智能自动程序设计、自动程序设计专家咨询系统、智能机、第五代计算机、脑膜型、智能机器人、生产、办公、家务自动化、智能控制、管理系统、计算机辅助设计、教学、实验、制造图1-3人工智能的学科范畴1．2．2人工智能的学学科范畴1.机器感感知——知识识获取它研究机器如如何直接或间间接获取(自自动或半自动动)知识，输输入自然信息息(文字、图图象、声音、、语言、物景景)，如机器器视觉(文字字、图象识别别、物景分析析)；机器听听觉(声音识识别、语言理理解)；机器器触觉；机器器嗅觉；以及及其他机器感感觉(力感觉觉、平衡感觉觉等)。其中中最重要的是是机器视觉。。2．机器思维维——知识处处理这涉及到在机机器中如何表表示知识；积积累与存储知知识；组织与与管理知识；；进行知识推推理和问题求求解；如机器器记忆、联想想、学习、推推理和解题等等机器思维的的工程技术方方法。知识表达技术术知识积累技术术知识推理技术术知识处理工具具3．机器行为为——知识运运用机器行为是指指运用机器所所获取的知识识，通过知识识信息处理，，作出反应，，付诸行动，，发挥知识的的效用的问题题，以及各种种智能机器和和智能系统的的设计方法和和工程实现技技术。如基于于知识库的专专家系统，智智能控制与智智能管理系统统，进行知识识信息处理的的、具有人——机智能接口的的第五代计算算机或新一代代的智能机，，能够自行制制订行动规划划，具有机器器视觉与听觉觉、触觉的智智能机器人，，自然语言理理解与生成及及人机对话系系统，具有AI的计算机辅助助设计、教学学、实验、制制造系统，以以及生产自动动化、办公室室自动化、家家务管理自动动化系统等。。1．2．3人工智能的应应用领域：难题求解、、自动定理证证明、自动程程序设计、自自动翻译、模模式识别、自自然语言理解解、博弈、计计算机视觉、、智能控制、、智能管理、、智能决策、、智能通信、、智能仿真、、智能CAD、智能CAI等⑴难题求求解主要指那些些没有算法法解，或虽虽有算法解解但在现有有机器上无无法实施或或无法完成成的困难问问题。例如如：路径规规划、运输输调度、电电力调度、、地质分析析、测量数数据解释、、天气预报报、市场预预测、股市市分析、疾疾病诊断、、故障诊断断、军事指指挥、机器器人行动规规划、机器器博弈等等等。⑵自动定定理证明把人证明数数学定理和和日常生活活中的演绎绎推理变成成一系列能能在计算机机上自动实实现的符号号演算的过过程和技术术，称为自自动定理证证明，也就就是机器定定理证明，，其方法主主要有四类类：①自然演演绎法。依依据推理规规则，从前前提和公理理中可以推推出许多定定理，如果果待证的定定理恰在其其中，则定定理得证。。②判定法法。即对一一类问题找找出统一的的计算机上上可实现的的算法解。。③定理证证明器。它它研究一切切可判定问问题的证明明方法。④计算机机辅助证明明。它是以以计算机为为辅助工具具，帮助人人完成手工工证明中难难以完成的的大量计算算、推理和和穷举。⑶自动程程序设计就是让计算算机设计程程序。具体体来讲，就就是只要人人给出关于于某程序要要求的非常常高级的描描述，计算算机就会自自动生成一一个能完成成这个要求求目标的具具体程序。。它通过规规划过程，，生成所需需的程序。。自动程序序设计包括括两方面的的内容：程程序综合与与程序自动动验证。程程序综合即即实现自动动编程，只只要告诉计计算机“做做什么”，，而不用说说“如何做做”，计算算机就可以以自动地把把程序设计计出来。程程序自动验验证是指自自动证明所所设计程序序的正确性性。⑷自动翻翻译即机器翻译译，是在没没有人工翻翻译参与的的情况下，，利用最新新技术生成成的翻译。。也就是完完全用计算算机作为两两种语言之之间的翻译译。（5）模模式识别别模式识别的的一般过程程可描述为为：所谓模式识识别（PatternRecognition）就是是利利用计算机机对各种符符号、文字字、图形、、语言、声声音等进行行分析、判判断、分类类的学科，，分为三类类：即模式式获取、模模式分析和和模式分类类。模式获获取是利用用变换器、、传感器等等检验器件件将信息源源中模拟数数据收集起起来作为待待识别的模模式信号；；给计算机配配感觉器官官（如摄摄象机、送送话器等））→电电信号系列列→进进行预处处理→抽抽出出特征模式式→与与标准模式式进行比较较→分分类识别。。模式识别经经常采用的的方法有模模板匹配法法、统计模模式法、句句法模式法法、模糊模模式法和神神经网络法法。下面分分别对这些些方法作以以简单介绍绍:①统计模式式法统计模式法法是利用概概率统计的的方法进行行模式识别别。它把模模式看成是是三维空间间的一些点点，先对已已知样本模模式进行学学习，通过过样本特征征建立起判判别函数，，以此对识识别事物进进行分类识识别。信息空间信信息空间模模式空空间特特征空间间分分类空间学习部分统计判决系系统框图模式获取预处理特征提取分类判决特征选择模式样本学习教练②结构（句句法）模式式法该方法把模模式分成若若干个简单单元素，然然后用特殊殊的文法规规则描述这这些元素之之间的结构构关系。不不同的模式式对应着不不同的语句句。结构法法识别系统统如图所示示。图结构法识别别系统框图图提取有关特特征模式获取预处理模式表示语法分析模式选择模式样本文法推断③参数与非非参数法参数法又称称为参数估估计法。它它是当模式式样本的类类概率密度度函数已知知，或者从从提供的作作为设计分分类器用的的训练样本本能估计出出类概率密密度函数的的近似表达达式的情况况下使用的的一种模式式识别方法法。例如，，在多数情情况下，类类概率密度度函数常常常用正态分分布来近似似，即用正正态分布的的均值和协协方差矩阵阵作为估计计计算判别别函数的参参数。参数数估计中最最常用的方方法是最大大贝叶斯估估计和最大大似然估计计。④神经网络络法这是一种把把神经网络络与模式识识别相结合合所产生的的新方法。。它在进行行识别之前前，首先需需要用一训训练样例对对网络进行行训练，将将连接权值值确定下来来，然后才才能对待识识别事务进进行识别。。该方法适适应于对复复杂事物的的分类，并并具有并行行分布、容容错、学习习、自组织织和自适应应等特点。。⑹自然语语言理解自然语言理理解（NaturalLanguageProcessing）主要研究究如何使计计算机能够够理解和生生成自然语语言。早期期的自然语语言理解主主要针对书书面语言进进行研究，，即利用语语言的句法法、语法、、语义、语语用、语气气、语调等等知识，再再结合有关关外界信息息对其进行行理解。60年代只注重重语法；70年代出现了了理解程序序；73年涉及到语语言的语法法、语义、、概念。现现在的研究究一般是在在文字识别别和语音识识别系统的的配合下进进行书面语语言和有声声语音的识识别与理解解。图人人机对话系系统方框图图。自然语言理解自然语言生成语言识别语言理解语言生成语言发生推理解题决策话筒喇叭自然语言理理解要达到到以下一些些目标：一种语言翻翻译成另外外一种语言言；用书本语言言变成口头头语言；将口头语言言变成书本本语言；修改和解释释语言；根据各种语语言发出各各种指令，，进行推理理和问答等等；在有关专题题中找到某某种答案。。自然语言理理解的应用用：机器翻译或或机助翻译译。目前已已研制出中中、英、日日等实用的的翻译系统统，其翻译译的总开销销是人工翻翻译的30%以下。篇章理解：：机器阅读读，在消化化篇章内容容的基础上上生成其摘摘要，或回回答有关问问题。篇章生成：：根据以某某种形式语语言存储在在计算机中中的信息，，生成自然然语言。自然语言接接口：用户户直接采用用自然语言言，如英语语、汉语等等同大型数数据库或专专家咨询系系统对话⑺博弈是一个有关关对策和斗斗智问题的的领域。例例如，下棋棋、打牌、、战争等这这一类竞争争性智能活活动都属于于博弈问题题。在AI中大多以下下棋为例来来研究博弈弈规律，并并研制出一一些很著名名的博弈程程序，例如如塞缪尔的的跳棋程序序，格林布布莱特等人人设计的国国际象棋程程序等。““深蓝””被称为世世界上第一一台超级国国际象棋电电脑，于1997年5月3日至5月11日在美国纽纽约曼哈顿顿同当时的的国际象棋棋世界冠军军苏联人卡卡斯帕罗夫夫对弈6局，结果““深蓝”获获胜。1997年,世界国际象象棋冠军斯斯卡帕罗夫夫(Kasparow)与一为特殊殊的对手进进行了一次次比赛。这这位特殊的的对手不是是人类，而而是IBM公司制造的的超级计算算机——深蓝(Deepblue)由于第六具具戏剧性的的大胜，深深蓝以3.5比2.5的总比分迫迫使斯卡帕帕罗夫低头头认输。人人们惊呼：：电脑战胜胜了人脑！！深蓝创造造了历史那那么深蓝又又是如何做做到这一点点的呢〉⑻计算机机视觉它是一门用用计算机实实现或模拟拟人类视觉觉功能，研研究为完成成在复杂的的环境中运运动和在复复杂的场景景中识别物物体所需要要哪些视觉觉信息，以以及如何从从图像中获获取这些信信息的新兴兴学科。前前沿研究领领域包括实实时并行处处理,主动式定性性视觉,动态和时变变视觉,三维景物的的建模与识识别,实时图像压压缩传输和和复原,多光谱和彩彩色图像的的处理与解解释等。主主要研究目目标是使计计算机具有有通过二维维图像认知知三维环境境信息的能能力，这种种能力不仅仅包括对三三维环境中中物体形状状、位置、、姿态、运运动等几何何信息的感感知，而且且还包括对对这些信息息的描述、、存储、识识别与理解解。计算机视觉觉的应用计算机视觉觉已在条形形码、邮政政编码、指指纹、染色色体、字符符等识别方方面，在卫卫星图像处处理、飞行行器跟踪、、成像精确确制导、景景物识别、、目标检测测和定位、、CT图像的脏器器重建、医医学图像分分析与识别别、盲人导导航视觉、、机器人对对物体识别别与定位、、障碍识别别与回避、、自动导航航视觉、监监测系统、、生产过程程监控、集集成电路分分析检测、、钢管焊缝缝检测和彩彩色显像屏屏荧光膜混混色检测等等方面有较较广泛的应应用。⑼智能控控制。是指那种无无需或尽可可能少的人人的干预就就能独立地地驱动智能能机器实现现其目标的的自动控制制。智能控控制系统是是由智能机机器对生产产过程自动动控制的系系统。智能能控制系统统的智能可可归纳为以以下几方面面：①先验智智能：有关关控制对象象及干扰的的先验知识识；②反应性性智能：对对系统及环环境变化的的正确反应应能力；③优化智智能：先验验性优化及及反应性优优化；④组织与与协调智能能：系统之之间的有效效管理与协协调。⑽智能管管理是指通过智智能技术进进行信息的的智能过滤滤处理，将将正确的信信息在适当当的时候传传递给适当当的人。它它模拟管理理人员的社社会行为及及管理行为为偏好，自自主地获取取、检索因因特网上的的信息，管管理过载信信息，担当当信息收集集者、过滤滤者及知识识学习者的的角色。⑾智能检检索智能检索就就是利用分分词词典、、同义词典典，同音词词典改善检检索效果，，还可在知知识层面或或者说概念念层面上辅辅助查询，，通过主题题词典、上上下位词典典、相关同同级词典，，形成一个个知识体系系或概念网网络，给予予用户智能能知识提示示，最终帮帮助用户获获得最佳的的检索效果果。⑿智智能能决决策策把AI技技术术引引入入决决策策过过程程，，建建立立智智能能决决策策支支持持系系统统。。该该系系统统能能够够为为决决策策者者提提供供决决策策所所需需的的数数据据、、信信息息和和背背景景材材料料，，帮帮助助明明确确决决策策目目标标和和进进行行问问题题的的识识别别，，建建立立或或修修改改决决策策模模型型，，提提供供各各种种备备选选方方案案，，并并且且对对各各种种方方案案进进行行评评价价和和优优选选，，通通过过人人机机交交互互功功能能进进行行分分析析、、比比较较和和判判断断，，为为正正确确决决策策提提供供必必要要的的支支持持。。⒀智智能能通通信信指以以智智能能化化的的方方式式将将通通信信嵌嵌入入到到实实时时的的系系统统运运行行之之中中，，进进而而在在整整个个系系统统范范围围内内将将人人员员和和业业务务流流程程联联接接在在一一起起，，在在通通信信系系统统的的各各个个层层次次和和环环节节上上实实现现智智能能化化。。例例如如在在通通信信网网的的构构建建、、网网管管与与网网控控、、转转接接、、信信息息传传输输与与转转换换等等环环节节，，都都可可实实现现智智能能化化。。这这样样，，网网络络就就可可运运行行在在最最佳佳状状态态，，使使其其具具有有自自适适应应、、自自组组织织、、自自学学习习、、自自修修复复等等功功能能。。⒁智智能能仿仿真真把以以知知识识为为核核心心和和人人类类思思维维行行为为作作背背景景的的智智能能技技术术引引入入整整个个建建模模与与仿仿真真过过程程，，构构造造智智能能仿仿真真平平台台。。智智能能仿仿真真技技术术的的开开发发途途径径是是AI与与仿仿真真技技术术的的集集成成化化。。因因此此，，近近年年来来各各种种智智能能算算法法，，如如模模糊糊算算法法、、神神经经算算法法、、遗遗传传算算法法的的探探索索也也形形成成了了智智能能建建模模与与仿仿真真中中的的一一些些研研究究热热点点。。⒂智智能能制制造造是指指应应用用智智能能制制造造技技术术和和智智能能制制造造系系统统的的制制造造生生产产模模式式，，在在制制造造的的各各个个环环节节中中，，以以一一种种高高度度柔柔性性和和高高度度集集成成的的方方式式，，通通过过计计算算机机模模拟拟人人类类专专家家的的智智能能活活动动，，进进行行分分析析、、判判断断、、推推理理、、构构思思和和决决策策，，旨旨在在取取代代或或延延伸伸制制造造环环境境中中人人的的部部分分脑脑力力劳劳动动，，并并对对人人类类专专家家的的制制造造智智能能进进行行收收集集、、存存贮贮、、完完善善、、共共享享、、继继承承和和发发展展。。⒃智智能能CAD将AI理理论论与与CAD(计计算算机机辅辅助助设设计计)技技术术相相结结合合,使使计计算算机机具具有有支支持持人人类类专专家家的的设设计计思思维维、、推推理理决决策策及及模模拟拟人人的的思思维维方方法法与与智智能能行行为为的的能能力力,从从而而把把设设计计自自动动化化推推向向更更高高层层次次。。从从目目前前发发展展的的趋趋势势来来看看，，它它至至少少涉涉及及设设计计自自动动化化、、智智能能交交互互、、智智能能图图形形学学、、自自动动数数据据采采集集四四个个方方面面，，把把工工程程数数据据库库及及其其管管理理系系统统、、知知识识库库及及其其专专家家系系统统、、拟拟人人化化用用户户接接口口管管理理系系统统集集于于一一体体。。⒄智智能能CAI就是是把把AI技术术引引入入CAI(计算算机机辅辅助助教教学学)领域域。。它它将将教教学学内内容容与与教教学学策策略略分分开开，，根根据据学学生生资资料料库库提提供供的的学学生生模模型型，，通通过过智智能能系系统统的的搜搜索索与与推推理理，，动动态态生生成成适适合合于于个个别别化化教教学学的的内内容容与与策策略略，，自自动动生生成成各各种种问问题题与与练练习习，，自自动动解解决决问问题题生生成成解解答答；；通通过过智智能能诊诊断断机机制制判判断断学学生生的的学学习习水水平平，，分分析析学学生生产产生生错错误误的的原原因因，，同同时时向向学学生生提提出出更更改改建建议议、、以以及及进进一一步步需需学学习习内内容容的的建建议议；；通通过过对对学学生生资资料料库库中中全全体体学学生生出出现现错错误误分分布布的的统统计计，，智智能能诊诊断断机机制制向向教教师师提提供供教教学学重重点点、、方方式式、、测测试试重重点点、、方方式式、、题题型型的的建建议议；；为为教教师师提提供供友友好好的的教教学学内内容容、、测测试试内内容容维维护护界界面面，，无无需需改改变变软软件件的的结结构构即即可可调调整整教教学学策策略略；；通通过过对对学学生生模模型型、、教教学学内内容容、、测测试试结结果果的的智智能能分分析析，，向向教教学学督督导导人人员员提提供供对对教教师师教教学学业业绩绩评评价价的的参参考考意意见见。。⒅计计算智智能与与进化化计算算计算智智能涉涉及神神经计计算、、模糊糊计算算、进进化计计算等等研究究领域域。进进化计计算是是指一一类以以达尔尔文进进化论论为依依据来来设计计、控控制和和优化化人工工系统统的技技术和和方法法的总总称，，它包包括遗遗传算算法、、进化化策略略和进进化规规划。。⒆人人工生生命旨在用用计算算机和和精密密机械械等人人工媒媒介生生成或或构造造出能能够表表现自自然生生命系系统行行为特特征的的仿真真系统统或模模型系系统。。自然然生命命系统统行为为具有有自组组织、、自复复制、、自修修复等等特征征以及及形成成这些些特征征的混混沌动动力学学、进进化和和环境境适应应。人人工生生命所所研究究的人人造系系统能能够演演示具具有自自然生生命系系统特特征的的行为为，在在“生生命之之所能能”的的广阔阔范围围内深深入研研究““生命命之所所知””的实实质。。人工工生命命学科科的研研究内内容包包括生生命现现象的的仿生生系统统、人人工建建模与与仿真真、进进化动动力学学、人人工生生命的的计算算理论论、进进化与与学习习综合合系统统以及及人工工生命命的应应用等等。1．2．4人工智智能分分支的的划分分1．根根据脑脑功能能模拟拟的划划分⑴机机器学学习——就是机机器自自己获获取知知识。。⑵机机器感感知——就是机机器像像人一一样通通过““感觉觉器官官”直直接从从外界界获取取信息息。⑶机机器联联想——就是机机器具具有联联想的的功能能。联联想是是指感感知或或回忆忆某一一事物物时，，连带带想起起其他他的有有关事事物的的过程程。⑷机机器推推理——就是计计算机机推理理，也也称自自动推推理。。所谓谓推理理就是是以一一些已已知判判断(前提)推出一一个新新判断断(结论)的思维维过程程。⑸机机器理理解——就是使使机器器能够够理解解包括括自然然语言言和图图形在在内的的各种种符号号。⑹机机器行行为——主要指指机器器人行行动规规划。。2.根根据据应用用系统统的划划分⑴专专家系系统——是一种种模拟拟人类类专家家解决决领域域问题题的计计算机机程序序系统统。其其内部部含有有大量量的某某个领领域专专家水水平的的知识识与经经验，，能够够利用用人类类专家家的知知识和和解决决问题题的方方法来来处理理该领领域问问题，，模拟拟人类类专家家的决决策过过程，，以便便解决决那些些需要要人类类专家家处理理的复复杂问问题。。⑵知知识库库系统统——是以知知识库库为核核心的的，包包含人人、硬硬件和和软件件的各各种资资源，，用于于实现现知识识共享享的系系统。。⑶智智能数数据库库系统统——就是在在数据据库的的应用用中集集成了了自我我管理理及资资源调调度的的的功功能，，由数数据库库系统统自己己进行行错误误分析析、可可能的的解决决方案案建议议、自自我修修复及及参数数的自自动配配置。。⑷智智能机机器人人系统统——是融合合了感感知、、视觉觉、听听觉、、思考考、人人机通通讯和和执行行等功功能的的综合合系统统。机器人人机器人人(Robot)是具有有类似似某些些生物物器官官功能能、用用以完完成特特定操操作和和移动动任务务的、、可再再编程程的机机械电电子自自动装装置。。复杂杂的机机器人人除机机械手手和脚脚、推推进器器、旋旋转器器件、、动力力系统统、控控制系系统、、计算算装置置、存存贮装装置外外，还还具有有多种种人类类器官官的功功能，，如：：具有有触觉觉、听听觉、、嗅觉觉、感感觉：：粗造造硬度度、位位置重重量、、热导导体、、温度度、接接近、、形状状、大大小、、距离离的传传感器器。机器人人可广广泛用用于生生产自自动化化、原原子能能利用用、宇宇宙和和海洋洋开发发等领领域，，例如如，可可让机机器人人代替替人在在高温温、高高压、、深水水、单单调、、孤寂寂、狭狭小或或带有有放射射性、、有害害性物物质的的环境境中从从事繁繁重或或危险险工作作；另另一方方面，，可以以为人人工智智能理理论、、方法法、技技术研研究提提供一一个综综合试试验场场地，，对人人工智智能各各个领领域的的研究究进行行全面面检查查，并并反过过来推推动人人工智智能研研究的的发展展。机器人人的分分类1．按计计划分分第一代代机器器人——固定程程序机机器人人和遥遥控式式机器器人；；第二代代机器器人——可变程程序机机器人人和示示教再再现式式机器器人；；第三代代机器器人——自适应应机器器人和和智能能机器器人。。2．按应应用型型划分分工业机机器人人、宇宇宙开开发机机器人人、海海洋开开发机机器人人、玩玩具机机器人人、服服务机机器人人、智智能机机器人人。3．按重重量划划分机器人人可分分为重重负荷荷（50公斤以以上））机器器人、、中负负荷（（5~50公斤））机器器人、、轻负负荷（（5公斤以以下））机器器人。。有关机机器人人的研研究内内容1．利用用大规规模集集成电电路的的小型型化和和计算算机的的高性性能，，研制制新式式判断断机理理的工工程方方法及及软件件；2．研究究视觉觉、听听觉、、触觉觉等感感知器器，尤尤其是是研究究空间间识别别问题题；3．研制制用精精密机机械元元件做做成的的手、、脚等等与计计算机机结合合的方方式；；4．研究究机器器人从从三维维空间间收搜搜集信信息的的处理理方式式；5．研究究机器器人识识别外外界环环境的的能力力；人们正正在研研制在在结构构上有有灵活活动作作的多多关节节手和和两腿腿步行行机构构，利利用电电视摄摄像机机和光光学测测距器器、超超声波波等做做视觉觉，在在广泛泛范围围内对对物体体进行行搜索索、识识别和和测距距，并并带有有触觉觉、听听觉等等功能能的智智能机机器人人。3.根据计计算机机系统统结构构的划划分⑴智智能操操作系系统——是一类类基于于知识识处理理、问问题求求解、、现场场感应应、环环境适适应并并且能能产生生人类类智能能行为为的操操作系系统⑵智智能多多媒体体系统统——是一种种多媒媒体播播放系系统，，支持持终端端模式式下大大规模模用户户的多多媒体体应用用，支支持点点播和和组播播等多多种播播放方方式。。它利利用了了本地地计算算能力力，播播放方方式对对用户户完全全透明明，用用户使使用方方式只只需双双击服服务器器上的的文件件即可可。⑶智能能网络络系统统。AI技术、、智能能计算算机与与计算算机网网络技技术的的结合合与融融合，，形成成具有有更多多思维维能力力的智智能网网络系系统。。当前前，基基于网网络系系统的的分布布式智智能决决策系系统、、分布布专家家系统统、分分布知知识库库系统统、分分布智智能代代理技技术、、分布布智能能控制制系统统及智智能网网络管管理技技术等等的发发展，，也都都明显显的体体现了了这种种智能能网络络系统统的发发展趋趋向。。⑷智能能计算算机系系统——是信息息采集集、存存储、、处理理、通通信同同AI结合在在一起起的新新一代代计算算机系系统。。它具具有计计算、、感知知、记记忆、、推理理、学学习等等功能能，能能以汉汉语语语音、、汉字字、图图形和和图像像与系系统进进行交交互作作用，，具有有较丰丰富的的软件件设计计和生生产能能力，，是一一个功功能较较强的的智能能应用用系统统的开开发环环境。。智能计计算机机的特特点1．集集中——分布式式多级级递阶阶结构构；2．串串行——并行相相结合合的工工作方方式；；3．分分工——分区相相结合合的协协调控控制体体制；；4．两两态——多态兼兼容的的复合合逻辑辑；5．自自组织织、自自修复复的柔柔性联联结系系统；；6．启启发——算法，，归归纳纳——演绎；；7．联联想记记忆、、联想想识别别、联联想推推理；；8．自自学习习、自自适应应、自自寻优优；9．自自整定定、自自规划划、自自编程程；10.自然信信息的的输入入、处处理及及输出出。智能计计算机机要达达到的的目标标1．执行行1———10亿逻辑辑推理理，1逻辑推推理100———1000步；2．知识库容容量1000亿——100000亿字节，，在几秒秒钟内搜搜索得到到结果；；3．智能接口口系统——以自然语语言方式式对话，，提供机机器翻译译10000个基本词词，1000条语法规规则，分分析精度度达99%；4．核心语言言——Prolog语言；5．不学就会会用；6．高度的精精确推理理和学习习；7．程序自动动生成；；8．高可靠性性和保密密。4.根根据基础础理论的的划分从基础理理论看，，AI可可分为数数理逻辑辑和多种种非标准准逻辑、、图论、、人工神神经网络络、模糊糊集、粗粗糙集、、概率统统计（贝贝叶斯统统计决策策理论））和贝叶叶斯网络络、统计计学习理理论与支支持向量量机、形形式语言言与自动动机等领领域和方方向。5.根根据智能能算法来来划分从智能算算法来看看，AI可分为为数据挖挖掘和知知识发现现、智能能主体、、启发式式算法、、逻辑演演算、高高级知识识推理、、模糊算算法、遗遗传算法法、免疫疫算法、、人工神神经网络络、人工工生命、、进化编编程、粒粒群优化化、蚁群群算法、、自然计计算等分分支与方方向。1．3人工智能能的技术术方案与与途径1．3．1人工智能能的基本本技术1．推理技技术：从从一个或或几个已已知的判判断（前前提）得得出另一一个新判判断（结结论）的的思维过过程。2．搜索技技术：为为了达到到某一目目标而连连续地进进行推理理的过程程。搜索索技术就就是对推推理进行行引导和和控制的的技术。。3．知识表表示与知知识库技技术：知知识表示示是指知知识在计计算机中中的表示示方法和和表示形形式；；知识库库技术包包括知识识的组织织、管理理、维护护、优化化等技术术。4．知识获获取技术术：知知识获取取包括机机器学习习和用人人工移植植的方法法进行学学习两个个方面。。1．3．1人工智能的基基本技术5.联想技术和归归纳技术：联联想是指感知知或回忆某一一事物时，连连带想起其他他的有关事物物的过程。归归纳技术，是是指机器自动动提取概念、、抽取知识、、寻找规律的的技术。6.知识发现和数数据挖掘技术术：知识发现现的全称是从从数据库中发发现知识。知知识发现主要要流行于AI和机器学习领领域，而数据据挖掘则主要要流行于统计计、数据分析析、数据库和和管理信息系系统领域。数据挖掘是指指从数据库中中发现隐含的的、先前不知知道的、潜在在有用的信息息，它综合了了机器学习、、数据库、专专家系统、模模式识别、统统计、管理信信息系统、基基于知识的系系统、可视化化等领域的有有关技术。其其目的就是从从数据库的数数据中抽取和和精化一般规规律或模式。。7．智能系统与与智能计算机机的构成技术术：建立智能能系统或构造造智能机器1．3．2人工智能的研研究内容1．人工智能的的理论体系研研究2．广义知识模模型的研究3．联想知识库库的研究4．自组织推理理机的研究5．知识获取工工具的研究6．专家系统开开发环境的研研究7．对智能控控制与智能管管理的研究8．高智能机器器人及其应用用研究9．新一代人工工智能机的研研究10．高性能脑模模型的研究11．高智能专家家系统的研究究12．对智能化仪仪器、仪表的的研制1．3．3人工智能的研研究方法结构模拟是从从仿生学的观观点，基于脑脑的生理结构构原型和工作作机理。思维模拟法就就是以人脑的的心理模型，，利用计算机机软件、符号号推演与心理理学方法，从从宏观上来模模拟人脑的思思维，实现机机器智能。1.启发方法依靠靠启发推理，，利用启发程程序，进行问问题求解。2.算法主要依靠算法法证明，利用用算法程序进进行问题求解解。行为模拟法是是一种基于感感知——行为模型的研研究方法1．4人工智能的产产生与发展1．4．1人工智能的孕孕育期(在1956年以前)在这个阶段中中，数理逻辑辑、自动机理理论、控制论论、信息论、、仿生学、神神经生理学、、实验心理学学、电子计算算机等科学技技术的进展，，为人工智能能学科的诞生生，准备了思思想、理论和和物质基础。。1．4．1人工智能的孕孕育期1．1647年法国的数学学和物理学家家帕斯卡(Pascal)制造了一台有有效的机械加加法器。2．1821年英国数学家家巴贝奇(Babbage)发明了两台最最先进的差分分机和分析机机。其中分析析机的设计思思想与现代电电子计算机十十分相似。他他提出了计算算机的五个主主要组成部分分：输入(把数字输入机机器)、存储器(保存数字和程程序指令)、运算器(执行运算)、控制器(控制执行各种种命令)和输出(把运算的结果果告诉用户)。为电子计算算机的发展奠奠定了基础。。3．著名的英国逻逻辑学家和哲哲学家乔治·布尔(G.Boo1e，1815年一1864年)致力于使“思思维规律”形形式化和实现现机械化，他他发明了布尔尔代数，首次次用符号语言言描述了思维维活动的基本本推理法则。。4.1936年英国数学家家、图灵机的的发明者图灵灵(A.M.Turing)创立了自动机机理论。图灵灵1945年设计思想的的21种特点中，已已有15种由别人重新新提出并在机机器上实现了了，如变址寄寄存器、微程程序设计、虚虚拟存储器和和变指令系统统等等。布尔（Boole））（1815—1864），英国数学家、、逻辑学家。。他的主要贡贡献是初步实实现了莱布尼尼茨关于思维维符号化和数数学化的思想想，提出了一一种崭新的代代数系统———布尔代数，，凡是传统逻逻辑能处理的的问题，布尔尔代数都能处处理。歌德尔（Gödel））（1906—1978），美籍奥地利数数理逻辑学家家，他研究数数理逻辑中的的一些带根本本性的问题，，即形式系统统的完备性和和可判定性问问题，指出了了把人的思维维形式化和机机械化的某些些极限，在理理论上证明了了有些事情是是机器做不到到的。怎样才能说机机器（计算机机）拥有了智智能？1950年，，图灵提出了了著名的“图图灵实验”：：让一个人和一一台计算机分分处两个不同同的房间，另另有一主持人人向他们提出出问题，如果果主持人通过过听取对问题题的回答分辨辨不出哪个是是人的回答，，哪个是计算算机的回答，，便认为被实实验的计算机机有了智能。。图灵测试和中中文屋子◆图灵测试”（（TuringTest）1．4．1人工智能的孕孕育期5．1943年，麦卡洛克克(W.cclloch)与匹茨(W.Pitts)研制了神经细细胞模型——MP模型，开创了了脑模型研究究工作。6．1945年匈牙利数学学家、博弈论论的创立者冯冯·诺依曼(John.Von.Neumann)提出了存储程程序的概念。。冯·诺依曼的这一一思想被誉为为电子计算机机时代的开始始。至今，计计算机的体系系结构还基本本上是冯·诺依曼型。7．1946年由美国人莫莫克利(Mauchly)和埃克特(Eckert)在宾夕法尼亚亚大学摩尔电电工学院研制制成功世界上上第一台电子子计算机ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndComputer)。该机由18000个电子管组成成，占空间81立方米，占地地1500平方米，重量量60吨，运行速度度为5000次/秒，是为计算算枪炮和导弹弹的弹导表而而设计的，能能够在30秒内计算出60个弹道曲线。。8．1948美国著名数学学家、控制论论创始人维纳纳(N.Wiener)创立了控制论论。9．1948年美国应用数数学家、信息息论的创始人人香农(C.E.Shannon)创立了信息论论。10．1948年英国生物学学家阿希贝（（）的《设计一个脑》一书出版。1．4．2人工智能的研研究与形成期期(1956年至1970年)在这个阶段，，人工智能学学科正式产生生，在定理证证明、问题求求解、机器博博弈、Lisp语言、文文字和图象识识别、机器思思维、感知、、及行为等基基本内容上取取得了重大突突破。这一时时期的主要研研究成果大致致有以下一些些方面。1．4．2人工智能的研研究与形成期期1．1956年麦卡锡在美美国正式提出出了“人工智智能”（ArtificialIntelligence）这一术语。。2．1956年，美国的纽纽厄尔、肖和和赛蒙合作编编制了一个名名为逻辑理论论机(LogicTheoryMachine，LT)的计算机程序序系统。证明明了名著《数学原理》第2章中的38条定理(1963年在另一台机机器上证明了了全部52条定理)。而美籍华人人、数理逻辑辑学家王浩于于1958年在IBM一704计算机上用3～5分钟证明了《数学原理》中有关命题演演算的全部220条定理，并且且还证明了谓谓词演算中150条定理的85%。。3．1956年，塞缪尔研研制成功了具具有自学习、、自组织、自自适应能力的的西洋跳棋程程序。4．1957年，罗森勃劳劳特(F.Rosenblatt)研究制成感知知机，具有学学习功能，模模仿视觉,进行模式分类类识别。5．1959年，籍勒洛特特发表了证明明平面几何问问题的程序，，塞尔夫里奇奇推出了一个个模式识别程程序；1．4．2人工智能的研研究与形成期期6．1960年，纽厄尔、、肖和赛蒙等等人编制了通通用问题求解解程序。该程程序可以求解解11种不同类型的的问题。。7．1960年，麦卡锡研研制成功了面面向人工智能能程序设计的的表处理语言言LISP。8．1960年美国生产了了第一批商用用工业机器人人UNIMATE和VERSATRAN。9．1965年，鲁宾逊(Robinson)提出了归结(消解)原理。10．1965年，美国斯坦坦福大学的费费根鲍姆(E.A.Feigenbaum)开始研究化学学专家系统DENDRAL。11．1968年Quillian提出了语义网网络知识表示示法。12．1969年，由国际上上许多学术团团体共同发起起成立了国际际人工智能联联合会议(InternationalJointConferencesonArtificialIntelligence，简称IJCAI)。1．4．3人工智能的发发展与应用期期（1970年以后）从1970年以后，人工工智能从实验验室走了出来来，从一般思思维规律探讨讨转向知识工工程开发，进进入实际应用用时代。70年代后期开始始，一大批实实用型专家系系统不断涌现现。大量出版关于于人工智能的的专著、手册册和文集。在知识表示、、不精确推理理、人工智能能语言等方面面也有重大进进展。1977年，在第五五届国际人人工智能会会议上，费费根鲍姆进进一步提出出了“知识识工程”的的概念。日本于1981年10月向全世界界公布的第第五代电子子计算机的的研制计划划，打算在在此十年内内拨出大约约4亿5000万美元资金金用于该项项目的实施施。美国1983年制定了6一10年的研制