计算机组成原理智能系统2

第8章人工智能8.1什么是人工智能8.2人工智能的研究方法8.3人工智能的研究与应用领域人工智能的定义有些事情计算机能比人类做得更好。例如，求100个5位数的和，虽然人用纸和笔也可以得出计算结果，但是要花费很长时间还可能出错，而计算机却只用不到1秒钟就能给出准确无误的计算结果；有些事情计算机还远远达不到人类的水平。例如，人可以识别出各种各样的桌子（即使是缺少一只桌腿的破桌子），人脑能够对那些残缺的、失真的、变形的信息进行快速识别，而计算机就很难做到这一点。人工智能的定义什么是人工智能？人工智能与人类智能有什么关系？如何判定机器是否具有智能？人工智能的定义1981年，费根鲍姆（E.A.Feigenbaum）认为：“人工智能是计算机科学的一个分支，涉及到智能计算机系统的设计，该系统显示人类行为中与智能有关的某些特征”。1984年，绍特里夫（E.A.Shortliffe）认为：“人工智能是计算机科学的一个分支，它研究问题求解的符号方法和非算法方法”。人工智能的定义1992年，温斯顿（Winston）认为：“人工智能是计算机科学的一个领域，它主要解决如何使计算机感觉、推理和行为等问题”。1997年，博登（M.Boden）认为：“人工智能是利用计算机程序和程序设计技术来认识普通的智能原理和具体的人类思想”。人工智能的定义2003年，斯达特·如塞（StuartRussell）和皮特·诺维志（PeterNorvig）认为：已有的人工智能定义可以分成四类：像人一样思考的系统；像人一样行动的系统；理性思考的系统；理性行动的系统。人工智能的起源和发展1950年，英国数学家图灵发表了一篇具有里程碑性质的论文《计算机器和智能》，论文中提出了一个问题：机器可以思考吗？开创了人工智能的先河。1956年夏，在达特莫斯大学召开了学术研讨会，会上经麦卡锡提议并正式采用了“人工智能”这一术语，标志着“人工智能”学科的诞生。人工智能的起源和发展1956年，纽厄尔（A.Newell）领导的研究组研制出逻辑理论机，证明了《数学原理》第二章52个定理中的38条。1956年，赛穆尔（A.Samuel）研制成功具有自学习能力的跳棋程序，于1962年击败了美国一个州的跳棋冠军，体现出人工智能的优势。1960年，麦卡锡创建了面向人工智能程序设计的表处理语言LISP，可以方便地处理各种符号进行符号推演。人工智能的起源和发展20世纪50年代末到60年代初，开始了人工神经网络的研究。1960年，美国生产了第一批商用工业机器人，20世纪60年代末，机器人的研究发展到高潮。1964年，费根鲍姆研制了一个可以用有限的自然语言进行交谈的软件ELIZA，该软件可以模仿一名临床医生与心理病人在终端上对话，导致了自然语言理解这一分支领域的出现。人工智能的起源和发展20世纪60年代到70年代，专家系统的研究有了很大的发展，使人工智能开始走向实际应用。1967年，如森泽格（Rosengerg）和伯格勒（Bagley）提出了遗传算法的思想，1975年，霍兰德（Holland）奠定了遗传算法的理论基础，导致了演化计算这一研究方向的形成。20世纪70年代初，英国爱丁堡大学柯瓦斯基（R.Kowalski）提出以逻辑为基础的程序设计语言PROLOG，1986年，Borland公司推出可运行在个人计算机上的TurboPROLOG。人工智能的的起源和发发展1977年年，费根鲍鲍姆提出了了“知识工工程”，标标志着人工工智能的研研究进入了了实际应用用的阶段。。20世纪80年代开开始，某些些特定领域域的人工智智能技术已已经成熟，，各国政府府纷纷投入入巨资用于于人工智能能及其应用用的研究。。1994年年，IEEE召开了了关于神经经网络、进进化计算和和模糊系统统的首届计计算智能国国际会议。。20世纪90年代，，智能Agent的的研究开始始引起人工工智能界的的广泛关注注，并迅速速成为一个个热门的研研究领域。。人工智能的的研究意义义现在的普通通计算机系系统的智能能还相当低低下，譬如如缺乏自适适应、自学学习、自优优化等能力力，只能被被动地按照照人们为它它事先安排排好的工作作步骤进行行工作。智能化是自自动化发展展的必然趋趋势，自动动化发展到到一定程度度，再向前前发展就必必然是智能能化。事实实上，智能能化是继机机械化、自自动化之后后，人类生生产和生活活中的又一一个技术特特征。研究人工智智能对探索索人类自身身智能的奥奥秘也可提提供有益的的帮助。人工智能的的研究方法法——符号智智能符号智能：：从人脑的宏宏观心理层层面入手，，以智能行行为的心理理模型为依依据，主要要通过逻辑辑推演，运运用知识模模拟人类的的思维过程程。符号智能的主主要研究内容容包括知识获获取、知识组组织与管理、、知识推理与与运用等技术术，这些技术术构成了知识识工程。符号主义对机机器是否具有有智能的判定定是：两个系系统（人和计计算机）应该该使用相同的内部过过程来生成结果，，即用计算机机来模拟人类类的智力活动动。但是这种种方法至少有有三个关键问问题很难解决决：（1）许多人人不知道怎样样表达自己如如何做事，人人类的智能包包含了下意识识、瞬间的洞洞察力，以及及其他一些人人类很难理解解或不能理解解的智力活动动。人工智能的研研究方法——符号智能能（2）人脑的的结构与计算算机的部件之之间存在巨大大的差别，人人脑可以将复复杂的工作分分为许多细小小、简单的部部分，并同时时完成这些简简单的部分，，这种并行处处理的能力，，即使是最强强大的超级计计算机也不能能完全具备。。（3）机器做做事情的最佳佳方法与人类类做这些事情情时所用的方方法往往不同同，例如，在在怀特兄弟之之前，所有的的发明家都没没有能够制造造出飞行器，，因为他们只只是试图模拟拟鸟类而没有有发挥机器本本身的特性。。人工智能的研研究方法——符号智能能人工智能的研研究方法——计算智能能计算智能以数数值数据为基基础，主要通通过数值计算，运用算法进行问题求解解。神经计算是从人脑的生生理层面入手手，以智能行行为的生理模模型为依据，，采用数值计计算的方法，，模拟人脑神神经网络的工工作过程，来来研究和实现现人工智能。。进化计算（演化计算））是以生物进进化为基础，，模拟人与环环境的交互和和控制过程中中表现出来的的行为特性，，如反应、适适应、学习、、寻优等，来来研究和实现现人工智能。。模糊计算是以模糊数学学为基础，运运用数学手段段，描述和处处理人的思维维存在的模糊糊性概念，来来研究和实现现人工智能。。人工智能的研研究方法——智能AgentAgent是一种具有智智能的实体，，这种实体可可以是软件、、设备、机器器人或计算机机系统。Agent的抽抽象模型是具具有传感器和和效应器，Agent通通过传感器感感知环境，通通过效应器作作用于环境，，并且能与其其他Agent进行信息息交流并协同同工作。基于Agent的计算；；面向Agent的程序设设计；面向Agent的软件开开发。人工智能的研研究与应用领领域机器博弈博弈：诸如下棋、、打牌、竞技技、战争等一一类竞争性智智能活动。博弈为人工智智能提供了一一个很好的实实验领域，人人工智能中的的许多概念和和方法都是从从博弈中提取取出来的。博弈成果显著著，如IBM公司研制的的IBM超级级计算机“深深蓝”于1997年5月月与当时的国国际象棋世界界冠军卡斯帕帕罗夫对弈，，结果“深蓝蓝”获胜。人工智能的研研究与应用领领域专家系统专家系统是一个智能的的计算机系统统，它运用知知识和推理来来解决只有专专家才能解决决的复杂问题题。世界上第一个个专家系统DENDRAL可以像物物理化学家一一样推断分子子结构。美国DEC公公司配置专家家系统XCON。人工智能的研研究与应用领领域数据挖掘数据挖掘是指从大型数数据库或数据据仓库中提取取隐含的、未未知的、非平平凡的、有潜潜在应用价值值的信息或模模式的处理过过程。数据挖掘不仅仅面向特定数数据库的检索索，而且对这这些数据进行行微观和宏观观的统计、分分析、综合及及推理，企图图发现事件间间的相互联系系，利用已有有的数据对未未来的活动进进行预测。人工智能的研研究与应用领领域自然语言理解解自然语言处理理（又称自然然语言理解））采用人工智智能的理论和和技术将自然然语言机理用用计算机程序序表达出来，，构造能够理理解自然语言言的系统。自然语言理解解在下列场合合获得广泛应应用：（1）机器翻翻译。（2）篇章理理解。（3）自然语语言接口。人工智能的研研究与应用领领域模式识别模式是提供模仿用用的标本，模式识别就是识别出给给定事物和哪哪一个模式相相同或相似。。模式识别的研研究主要在以以下两个方面面：（1）图形和和图像识别（2）语音识识别预处理系统识别处理系统待识别事物识别结果人工智能的研研究与应用领领域智能机器人机器人是一种可再编编程的多功能能的操作装置置。机器人和其他他类型计算机机的最重要的的硬件区别是是复杂的输入和输出设设备，机器人并不不是把输出传传送到屏幕或或打印机，而而是发送命令令给关节、手手臂或其他可可移动部件。。现代机器人大大都装有输入入传感器，这这些传感器允允许机器人根根据外界的反反馈信息纠正正或修改他们们的行为。人机共生在人工智能、、机器人、基基因学、生物物技术和微技技术方面的成成就或许有一一天会使这些些技术的界限限全部