AIA人工智能概论

智能技术在电力系统中的应用主要内容一、人工智能概论二、知识表示技术三、知识推理技术四、知识获取技术五、专家系统六、神经网络与遗传算法七、分布式人工智能授课方式：课堂讲授、查阅资料第一章人工智能概论一、人工智能的基本概念人工智能，ArtificialIntelligence，简称AI。人工智能这一术语是1956年在美国的Dartmouth大学召开的世界第一次人工智能会议上由麻省理工学院的青年数学教师JohnMecarthy提议而使用的。人工智能这一学科至今已有50多年的历史，在国际上已被确认为当代高科技的核心之一。人工智能被誉为二十世纪继空间技术、原子能技术后的第三大科学技术成就。一、人工智能的基本概念人工智能，ArtificialIntelligence，简称AI。人工智能这一术语是1956年在美国的Dartmouth大学召开的世界第一次人工智能会议上由麻省理工学院的青年数学教师JohnMecarthy提议而使用的。人工智能这一学科至今已有50多年的历史，在国际上已被确认为当代高科技的核心之一。人工智能被誉为二十世纪继空间技术、原子能技术后的第三大科学技术成就。一、人工智能的基本概念AI目前没有准确的定义或一般性的定义，其基本含义：AI是用机器(计算机或智能机)来模仿人类的智能行为。AI也叫机器智能，是研究如何使机器具有认识问题与解决问题的能力，研究如何使机器具有感知功能、思维功能、行为功能及学习、记忆等功能。所以，如果一个计算机系统具有某种学习能力，能够对有关问题给出正确的答案，而使用的方法与人类相似，还能解释系统的智能活动，那么，这种计算机系统便认为具有某种智能。一、人工智能的基本概念人工智能用计算机技术的概念和方法对智能进行研究，从根本上提供了一个全新的理论基础。作为一门学科，人工智能的目的是了解使智能得以实现的原理；作为一门技术，它的最终目的是设计出完全与人类智能相媲美的智能计算机系统。二、人工智能的研究内容什么是智能？智能的本质是什么？由于对人脑的机制和原理还不十分清楚，因此，这是一个难以准确回答的问题，学术界有各种不同的定义。总的来说，智能是一种知识与思维的合成，是人类认识世界和改造世界过程中的一种分析问题和解决问题的综合能力。“智能”词源来自拉丁语Legere，字面意思是采集、收集和汇集，并由此进行选择。而Intellegere意思是从中进行选择，进而理解、领悟和认识。二、人工智能的研究内容人工智能的研究内容应包括三个方面：1.知识表示(KnowledgeRepresentation)：研究如何在机器中表示知识，使知识形式化、模型化，用以建立合适的符号逻辑系统。2.知识获取(KnowledgeAcquisition)：研究机器如何从各种知识源获取知识。3.知识处理(KnowledgeInference)：运用存贮于机器中的知识进行相应知识处理，并推出结论。三、人工智能的理论基础人工智能的理论基础有三个方面：1.数学理论：离散数学、模糊数学等。2.思维科学理论：认知心理学、逻辑或抽象思维学、形象或直感思维学等。3.计算机工程技术：软件技术和硬件技术。四、人工智智能的发展展历史两个时间点点：1.1956年夏季，由由美国麻省省理工学院院的青年数数学教师JohnMecarthy联合并邀请请了几位心心理学家、、数学家、、计算机科科学家，在在美国Dartmouth大学召开了了一次学术术讨论会，，首次使用用了人工智智能(AI)这一术术语，标志志着人工智智能的诞生生。2.1969年，由国际际上许多团团体共同发发起，成立立了国际人人工智能联联合会。四、人工智智能的发展展历史人工智能的的产生和发发展大致经经历了三个个阶段：1.孕育期（1956年以前）早在古希腊腊时代，人人们就开始始研究人类类思维规律律。经过几几个世纪的的努力，人人们先后创创立了数理理逻辑、自自动机理论论、控制论论、信息论论和系统论论，并发明明了通用电电子数字计计算机，为为人工智能能的诞生准准备了充足足的思想、、理论和物物质技术条条件。从20世纪纪的30年年代至50年代，是是人工智能能发展的初初始阶段（（也叫经典典时期），，主要以游游戏和定理理证明为特特征。四、人工智智能的发展展历史人工智能的的产生和发发展大致经经历了三个个阶段：1.孕育期（1956年以前）美国的神经经生物学家家W.McCulloch和Pitts建立立了神经元元的数学模模型，根据据神经心理理学研究智智能的微观观结构。英国的数学学家Turing提提出了理想想计算机的的数学模型型，即Turing机，不去去考虑完成成智能任务务的机器是是否与生物物生命有相相同的结构构，而是强强调建立一一种判别机机器具有智智能的准则则，关心的的是智能行行为的体现现。美国贝尔实实验室的C.Shannon开发了了世界上第第一个计算算机下棋程程序，使用用了状态空空间搜索法法，成为人人工智能的的基本方法法之一，同同时也证明明了计算机机处理符号号的能力。。四、人工智智能的发展展历史人工智能的的产生和发发展大致经经历了三个个阶段：2.形成期（1956年~1970年）在这个时期期，现代人人工智能技技术正式诞诞生，并很很快在定理理证明、问问题求解、、博弈和LISP语语言及模式式识别等关关键领域取取得了重大大突破，人人工智能作作为一门新新兴学科得得到人们的的关注。1960年年，J.McCarthy提出了符符号处理语语言原型LISP，，成为计算算机程序设设计处理人人工智能的的基础。H.Simon夫夫妇用心理理学实验证证明了人类类问题的求求解是一个个搜索过程程，其效率率与启发式式函数关系系很大，A.Newell等人在此此基础上编编制了通用用问题求解解程序GPS，可用用来求解11种不同同类型的问问题。四、人工智智能的发展展历史人工智能的的产生和发发展大致经经历了三个个阶段：2.形成期（1956年~1970年）1965年年，J.Robinson提出了归归结原理。。1969年年，M.Minsky和S.Papert出版了《《感知机》》，对感知知机算法进进行论证。。1965年年，斯坦福福大学的E.Feigenbaum开发了专专家系统DENDRAL，通通过质谱仪仪获得的实实验数据，，DENDRAL可可以帮助化化学家辨认认化学元素素的分子结结构。1969年年，由国际际上许多团团体共同发发起，成立立了国际人人工智能联联合会议，，并决定每每两年召开开一次国际际人工智能能学术会议议，报告论论文，讨论论和交流成成果，探讨讨研究方向向。四、人工智智能的发展展历史人工智能的的产生和发发展大致经经历了三个个阶段：3.成长期（1970年至今）在这个时期期，人工智智能研究开开始向纵深深发展，主主要特征是是技术与应应用，在更更多的领域域里取得了了重大成就就，并开始始走向实际际应用阶段段，在学科科上也开始始形成了自自己的理论论体系。具有重要意意义的事件件主要有：：大量出版关关于人工智智能的专著著、手册和和文集；各种人工智智能专家系系统研制成成功，并开开始应用；；人工智能计计算机开始始研制。五、人工智智能的主要要学派及其其研究方法法在人工智能能研究中有有许多学派派，如功能能学派和结结构学派、、心理学派派和生理学学派、启发发学派和算算法学派等等等。不同学派的的研究方法法、学术观观点、工作作重点有所所不同。五、人工智智能的主要要学派及其研究方法从人工智能能的中心内内容（研究究核心）来来看，主要要有两种研研究方法或或途径：1.功能学派这种学派从从人的思维维活动和智智能行为的的心理学特特性出发，，利用计算算机软件与与心理学方方法，进行行宏观功能能模拟，也也可称为计计算机学派派或心理学学派。这种研究不不关心人的的智能器官官（大脑））的结构，，只是模拟拟人的智能能行为。这这种方法的的主要成功功代表为基基于知识表表达和知识识推理的专专家系统。。五、人工智智能的主要学派及及其研究方法从人工智能能的中心内内容（研究究核心）来来看，主要要有两种研研究方法或或途径：2.结构学派这种学派从从人脑的生生理结构原原型出发，，探讨思维维活动的机机理，进行行结构模拟拟，也可称称为仿生学学派或生理理学派。结构派的观观点是，要要模拟人的的智能就必必须首先从从研究人脑脑的结构和和生理特点点出发，制制造出与人人脑具有类类似结构和和功能的机机器。这一一研究的主主要代表是是人工神经经网络、联联想记忆、、模式识别别、图像分分析。五、人工智智能的主要要学派及其其研究方法法从方法论的的观点看，，结构派采采用“白箱箱”方法，，功能派采采用“黑箱箱”方法，，但是结构构是功能的的基础，功功能是结构构的表现。。因此，在在人工智能能研究中，，结构与功功能研究应应相互促进进，“白箱箱”方法与与“黑箱””方法应相相互结合，，取长补短短，才能取取得更大的的进展。在功能学派派的研究方方法中，又又分为两派派：启发派：主要依靠靠启发推理理。算法派：主要依靠靠算法证明明。六、人工智智能的研究究应用领域域1.问题求解2.自动定理证证明3.自然语言理理解4.自动程序设设计5.专家系统6.机器学习7.人工神经网网络8.模式识别9.机器视觉10.智能能机器人人11.智能控控制12.智能检检索13.智能调调度与与指挥挥14.系统与与语言言工具具需要说说明的的是，，各种种应用用领域域不是是孤立立存在在的，，而是是互相相关联联的。。大多多数人人工智智能研研究课课题都都涉及及多个个智能能领域域。七、人人工智智能语语言人工智智能的的研究究是用用机器器来模模拟人人的智智能活活动，，就是是使计计算机机具有有推理理、理理解、、规划划、决决策、、抽象象、学学习和和创造造等智智能活活动的的能力力。因因此，，建立立一个个人工工智能能系统统就离离不开开程序序设计计。广义地地讲，，任何何语言言都能能实现现人工工智能能程序序设计计，但但问题题是能能否充充分表表现出出人工工智能能的研研究性性能和和目标标。具有智智能的的程序序与传传统的的程序序有所所不同同，它它所要要解决决的问问题主主要不不是数数值计计算，，而是是大量量的符符号处处理。。七、、人人工工智智能能语语言言可供供使使用用的的人人工工智智能能语语言言现现有有10多多种种，，如如LISP、SAIL、、KRL、、PROLOG、OPS5、、OPS83等等，，应应用用较较广广泛泛的的是是LISP和和PROLOG两两种种。。八、、我我国国人人工工智智能能研研究究概概况况50年年代代末末60年年代代初初，，在在计计算算机机下下棋棋和和翻翻译译等等方方面面开开展展了了不不少少工工作作。。文文革革期期间间，，停停了了下下来来。。1978年年，，国国家家科科学学技技术术发发展展规规划划将将““智智能能模模拟拟””列列为为主主要要课课题题之之一一。。1986年年，，将将人人工工智智能能、、模模式式识识别别、、智智能能机机器器人人列列为为我我国国““七七五五””期期间间重重大大科科技技攻攻关关项项目目，，并并列列入入跟跟踪踪国国际际高高科科技技计计划划。。1993年，将将智能控控制和智智能自动动化等项项目列入入国家科科技攀登登计划。。八、我国国人工智智能研究究概况1981年起，，相继成成立了许许多学术术团体：：中国人工工智能学学会全国高校校人工智智能研究究会中国计算算机学会会人工智智能与模模式识别别专业委委员会中国自动动化学会会模式识识别与机机器智能能专业委委员会中国软件件行业协协会人工工智能协协会中国智能能机器人人专业委委员会中国计算算机视觉觉与智能能控制专专业委员员会中国智能能自动化化专业委委员会等等八、我国国人工智智能研究究概况1989年，召召开了首首届中国国人工智智能控制制联合会会议。1987年，《《模式识识别与人人工智能能》杂志志创刊。。已有多部部国内自自编的人人工智能能专著和和教材公公开出版版。已有数已已万计的的科技人人员和大大学师生生从事不不同层次次的人工工智能研研究与学学习，人人工智能能研究已已在我国国深入开开展。九、计算智智能技术计算智能的的技术范畴畴：人工神经网网络进化计算模糊系统九、计算智智能技术进化计算的的基本方法法：遗传算法：强调染色色体在进化化中的变化化及其所起起的作用，，是一种仿仿照生物进进化理论解解优化问题题的算法。。进化策略：着眼于各各级层次上上的行为变变化，主要要用于预测测和数值优优化。演化规划：强调的是是在物种层层次上的行行为变化，，主要