级人工智能原理2

人工智能原理Sep,2010Graduatestudentsof2010CollegeofComputerScience&EngineeringChangchunUniversityofTechnologyArtificialIntelligencePrinciple人工智能(史忠植王文杰)国防工业出版社人工智能原理与方法(王永庆)西安交大出版社人工智能-一种现代方法（第二版）(StuartRussell.PeterNorvig)人民邮电出版社4.人工智能及其应用(蔡自兴徐光祐)清华大学出版社参考书第1章绪论什么是智能?名词：指人类所能进行的脑力劳动，包括感觉、认知、记忆、学习、联想、计算、推理、判断、决策、抽象、概括等等。形容词：人聪明的、灵活的、柔性的、自学习的、自组织的、自适应的、自治的……本课：个体有目的的行为，合理的思维，以及有效的、适应环境的综合能力。是个体认识客观事物和运用知识解决问题的能力。个体的智能是一种综合能力。智能是怎么产生的？自然界四大奥秘之一。目前大多把对人脑的已有认识与智能的外在表现结合起来，从不同角度、侧面，用不同方法对其进行研究，出现了思维理论、知识阈值理论、进化理论等。什么是人工智能—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（RichKnight,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）。—StuartRussell和PeterNorvig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、理性地行动的系统（2003）。计算机科学理论的创始人A.M.Turing于1950年提出了著名的“Turing测验”，为人工智能提出了明确的设计目标和测试准则。为了进行这个测试，图灵还用丰富的想象力设计了一个智能性很强的对话内容。在这个对话中，“询问者”代表人，“智者”代表机器，并且假设他们都阅读过狄更斯所著的名为《匹克威克外传》的小说。对话内容如下：询问者：你的14行诗的首行为“你如同夏日”，你不觉得“春日”更好吗？智者：它不合韵。询问者：“冬日”如何？它可是完全合韵的。智者：它确是合韵，但没有人愿被比为“冬日”。询问者：你不是说过匹克威克先生让你想起圣诞节吗？智者：是的。询问者：圣诞节是冬天的一个日子，我想匹克威克先生对这个比喻不会介意吧。智者：我认为你不够严谨，“冬日”指的是一般的冬天的日子，而不是某个特别的日子，如圣诞节。约翰.西尔勒(JohnSearle)的“中文屋子”1956年夏季,在美国Boston，Dartmoth大学,由年轻数学家McCarthy(斯坦福大学教授)和他的三位朋友Minsky(哈佛大学数学神经学家,MIT教授),Rochester(IBM公司信息研究中心负责)、信息学家Shannon(贝尔实验室信息部数学研究员)共同发起，邀请IBM公司的Moore和Samuel、MIT的Selfridge和Solomonff以及RAND公司和Carnagie工科大学的Newell和Simon等人参加夏季学术讨论会,历时二个月。在这次历史性的聚会上,McCarthy提议正式采用人工智能（ArtificialIntelligence）这一术语。简称AI,从而开创了人工智能的研究方向和学科。人工智能概念的一般描述

◆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（RichKnight,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）。——StuartRussell和PeterNorvig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、理性地行动的系统（2003）。人工智能是一门新思想、新观念、新理论、新技术不断出现的学科，是在计算机、控制论、信息论、数学、心理学、哲学、语言学等多种学科相互综合、相互渗透的基础上发展起来的一门交叉性的边缘学科。弱AI与强AI弱人工智能的的断言:““机器能够智智能地行动””强人工智能的的断言:““能够如此行行事的机器确确实是在思考考”对于弱人工智智能的假设,AI的成成就可以证明明，关于强人人工智能，更更多的是哲学学上的争论脑智能和群智智能脑（主要指人人脑）的宏观观心理层次的的智能表现称称为脑智能。。由群体行为所所表现出的智智能称为群智智能。脑智能和群智智能是属于不不同层次的智智能：脑智能是一种种个体智能。。群智能是一种种社会智能，，或者说系系统智能。“机器智能、、智能机器””人工智能的目目标机器智能（近近期目标）：：研究如何提提高机器应用用的智能水平平，把机器用用得更聪明。。如IBM的的“深蓝””计算机32个CPU每个CPU有有16个协处处理器每个CPU有有256M内内存每个CPU的的处理速度为为200万步步/秒智能机器（远远期目标）:研究如何何设计和制造造具有更高智智能水平的、、更聪明的计计算机。非冯冯·诺曼式结结构、联想记记忆、自动编编程、自学习习、自适应、、用自然语言言交互式人机机双向通信、、直接输入、、处理、输出出各种自然信信息、具有自自组织、自修修复能力。1、智能软件：有一定知识识与智能的软软件2、智能设备备：嵌入了某种种智能软件的的设备3、Agent：智能主体，，是一类在特定定环境下能感感知环境，并并能自治地运运行以代表其其设计者或使使用者实现一一系列目标的的计算实体或或程序。人工智能可以以认为就是研研究和建造Agent。。Agent是具有信念、愿愿望、意图、、能力、选择择、承诺等心心智状态的实实体。具有一一定的自主性：试图自治地地、独立地完完成任务，不不受它人控制制；反应性：对环境的感感知和影响；；社会性：可以和环境境交互，与其其他Agent通信，通通过规划达到到目标；适应性：适应环境的的变化（学习习机制）；长寿性；移动动性……人工智能的表表现形式多Agent系统主要研研究在逻辑上上或物理上分分离的多个Agent之之间进行协调调智能行为（（如机器人足足球赛），最最终实现问题题求解。主要要应用在对现现实世界和社社会的模拟。。有人把AI的的目标定义为为“构造能表表现出一定智智能行为的Agent”。在软件开发方方面，“面向Agent技术”将是继面向向对象技术之之后的又一个个突破。它克克服了面向对对象技术的几几个不足：（1）只有被动等待待调用、没有有自发执行（（2）无法法自然地模拟拟现实世界中中的感知能力力（3）现现实世界中调调用方式的知知识（如同步步/异步地执执行）是被调调用方拥有的的，调用方不不需考虑，而而OO世界中中这个知识被被转移到了调调用方。Agent可以以通过过协议议、通通信、、交互互行为为等方方式有有机构构成复复杂社社会组组织或或系统统。““面向Agent程序序设计计”已在在Internet上应应用。。““面向Agent软件件工程程”的研研究也也开始始兴起起。情感计计算是是关于于情感感、情情感产产生以以及影影响情情感方方面的的计算算,其目目的是是赋予予计算算机识识别、、理解解、表表达和和适应应人情情感的的能力力。情感计计算技技术通通过各各种传传感器器获取取由人人的情情感（爱、、恨……）和情绪绪(喜、、怒、、哀、、乐……)所引起起的表表情及及生理理变化化信号号，利利用““情感感模型型”对对这些些信号号进行行识别别，从从而理理解人人的情情感并并做出出适当当的响响应。。4、情情感计计算人工智智能的的分支支领域域基于脑脑功能能模拟拟的领领域划划分机器感感知（机器器视觉觉、听听觉----模模式识识别））一旦实实现，，将超超过人人类自自身机器联联想:基于内内容记记忆而而非地地址记记忆的的“联联想存存储技技术机器推推理：逻辑辑演绎绎与非非经典典逻辑辑（模模态逻逻辑、、时态态逻辑辑、模模糊逻逻辑、、非单单调逻逻辑等等）；；确定定性推推理和和不确确定性性推理理；串串行推推理与与并行行推理理；范范例推推理、、数值值化化推推理理…………。。机器器学学习习：获获取取知知识识、、发发现现规规律律、、修修正正自自身身行行为为机器器理理解解：自自然然语语言言理理解解、、图图象象理理解解等等理解解的的判判别别标标准准1））能能成成功功回回答答与与输输入入材材料料有有关关的的问问题题2））具具有有对对所所给给材材料料进进行行摘摘要要的的功功能能3））能能用用不不同同词词语语叙叙述述所所给给材材料料4））具具有有从从一一种种语语言言转转译译成成另另一一种种语语言言的的能能力力目前前以以受受限限自自然然语语言言的的理理解解为为主主机器器行行为为：机机器器人人行行动动规规划划自然然计计算算:是模模拟拟自自然然界界的的生生物物或或者者物物理理现现象象而而设设计计的的各各种种计计算算系系统统的的统统称称。。是是模模拟拟群群智智能能的的。。计计算算智智能能以以数数值值数数据据为为基基础础，，主主要要通通过过数数值值计计算算进进行行问问题题求求解解。。基基础础多多为为数数据据而而非非知知识识。。基于于研研究究途途径径与与实实现现技技术术的的领领域域划划分分符号号智智能能：：智能能系系统统可可以以理理解解为为某某种种符符号号逻逻辑辑运运算算系系统统，，以符符号号形形式式的的知知识识和和信信息息为为基基础础，，主主要要通通过过逻逻辑辑推推理理，，运运用用知知识识进进行行问问题题求求解解。。以知知识识为为基基础础。。即即所所谓谓传传统统人人工工智智能能。。目前前主主要要存存在在三三大大领领域域:生物物启启发发的的计计算算,如如人人工工神神经经网网络络、、模模糊糊系系统统、、演演化化计计算算、、DNA计计算算、、生生物物群群智智能能以以及及人人工工免免疫疫系系统统等等（（计算智能能）;社会与文文化启发发的算法法,包括主主体计算算、文化化算法等等;物理启发发的计算算,包括量量子计算算、模拟拟退火算算法等。。按照这这一观点点，智能能产生于于生物进进化中，，用进废废退、优优胜劣汰汰，适应应能力强强的结构构保存下下来，智智能水平平也随之之提高。。这些方方法往往往具有自自学习、、自组织织、自适适应的特特征和简简单、通通用、鲁鲁棒性强强、适于于并行处处理的优优点。ＡI的发发展历史史（形成时时期，1956－65）自然语言言的机器器翻译。。1953年，美美国乔治治大学，，1954年IBM公公司在701计计算机上上做俄译译英的公公开表演演。利用计算算机证明明数学定定理。1956年，Newell和Simon，用程序序LogicTheorist证证明《数数学原理理》第二二章中的的38条条定理，，1963年证证明全部部52条条定理。。1956年，Samuel研研制了第第一个跳跳棋程序序，具有学学习功能能，打败败一个州州冠军。。1956年，Selfridge研研制第一一个字符符识别程程序。1959年，又又提出功功能更强强的模式识别别。1957年，Newell，Shaw和和Simon研研究不依依赖具体体领域的的通用解题题程序GPS1965年，Robinson提出出消解法法（即归归结原理理），掀起研研究计算算机定理理证明的的又一次次高潮。。AI牛人人Newell,Simon等早早期所吹吹的“牛牛皮”不出10年，计计算机将将成为世界象棋棋冠军。不出10年，计计算机将将发现和证证明重要要的数学学定理。不出10年，计计算机将将能谱写具有有优秀作作曲家水水平的乐乐曲。不出10年，大大多数心理学理理论将在在计算机机上形成成。有人甚至至断言，，20世纪纪80年年代将全全面实现现AI，，2000年机机器智能能超过人人。……ＡI的发发展历史史（形成时时期）消解法（（归结原原理）能能力有限限，如：：证明两两个连续续函数之之和仍是是连续函函数，推推了10万步还还没有推推出来。。Samuel的下棋程程序1965年年被世界界冠军Helmann四连胜胜。机器翻译译闹出不不少笑话话“Thespiritiswillingbutthefleshisweak”（心有余而而力不足足）。机器翻译译过程：：英语－－>俄俄语－－>英英语结果被译译为：““Thevodkaisgoodbutthemeatisspoiled”，意思思是“伏特加是是好的，，可是肉肉馊了”。“Outofsight,outofmind”（眼不见心心不烦）。将其翻译译成俄语语，竟成成了：““又瞎又疯疯”。有人挖苦苦说，美美国花了了2000万美美元为机机器翻译译立了一一块“墓墓碑”。。1969年Minsky出了了一本书书“感知知机”，，给当时时的神经经网络研研究结果果判了死死刑。ＡI的发发展历史史（发展时时期，1966年后））1968年，Stanford年轻轻教授Feigenbaum主持的的专家系系统DENDRAL问问世，开开创了AI的一一个重要要应用领领域，以知识为为基础的的专家咨咨询系统统（KBS）。。在IJCAI-1977上，，Feigenbaum提出出知识工程程、专家家系统及及其开发发工具Feigenbaum认为，，万能的逻逻辑体系系从根本本上说是是不可能能的，其其最大弱弱点就是是缺乏知知识，缺缺乏人类类在几千千年的文文明史上上积累起起来的知知识。Feigenbaum的主要要贡献：：知识工程程是1977-1987AI中中最有成成就的分分支之一一在恢复和和推进AI的社会形象象方面起了了很大作作用ＡI的发发展历史史（发展时时期，1966年后））DENDRAL化学分分析专家家系统（（斯坦福福大学1968）MACSYMA符号数数学专家家系统（（麻省理理工1971））MYCIN诊断断和治疗疗细菌感感染性