人工智能概论二

人工智能计算机科学与技术系夏定纯参考资料PrincipleofArtificialIntelligence.NilsonN.J.1980.ArtificialIntelligence.WinstonP.H.1984.人工智能导论.林尧瑞,马少平.1989.清华大学出版社.人工智能原理.石纯一,黄昌宁,王家.1993.清华大学出版社.计算智能.夏定纯,徐涛.2008.科学出版社.第1章

绪论什么是人工智能(AI)；AI的几个主要发展阶段；AI的研究与应用；AI相关资料。1.1.人机之战时间：1997年5月11日；方式：国际象棋比赛；对手：GarryKimovichKasparov1963,wasborninBaku,Azerbaijan,USSRAt16,wontheWorldJuniorChampionship,achievethetitleofGrandmasteronhis17thbirthday1985,attheageof22years,theyoungestWorldChampion.1.1.人机之战GarryKimovichKasparovIBM公司超级电脑重1270Kg，32个CPUs微处理器，每秒钟算2亿步输入一百多年来优秀棋手的对局两百多万棋局

冷冰冰的机器时间：1997年5月11日；方式：国际象棋比赛；对手：1.1.人机之战G.K.Kasparov

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3.5对手：时间：1997年5月11日；方式：国际象棋比赛；问题：下棋：高智力的活动下棋：斗智、斗策的过程棋手：非凡记忆能力、丰富下棋经验、极强思维能力、 迅速反应能力与应变能力（人）智能（机器）？机器是否会有类似人的智能?机器是否能够真正具有智能？机器是否会超过人类？1.1.人机之战智能是什么，它到底代表什么含义？机器是否能够和人一样，具有智能？我们是否能够在机器上复制出智能？制造出来的机器人的智力，是否可以超过人类？…，…？几个问题：1.1.人机之战1.2.关于智能智能个体有目的行为、合理的思维、适应环境的综合能力。

综合能力1.2.关于智能感知与认识事物、客观世界与自我的能力；通过学习取得经验、积累知识的能力；联想、推理、判断、决策的能力；发现、发明、创造、创新的能力；实时、迅速、合理地应付复杂环境地能力；预测、洞察事物发展变化的能力；……1.2.关于智能几种关于智能能的观点思维理论智能的核心是是思维；智能来自于大大脑的思维活活动；知识是思维的的产物；通过对思维规规律与方法的的研究可望揭揭示智能的本本质。1.2.关于智能1.2.关于智能几种关于智能能的观点知识理论智能就是在巨巨大知识空间中找到满意解解的能力。智能行为取决决于知识的数数量及可运用用的程度。在AI中有着重要的的影响，知识识工程、专家家系统等都是是在其影响下下发展起来的的。1.2.关于智能1.2.关于智能几种关于智能能的观点进化理论(美)麻省理理工学院MIT的提出“没有表达的智智能”(1991)、“没有推理的智智能”(1992)；智能取决于感知和行为、对外界复杂杂环境的适应应；智能不需知识识、不需表达达、不需推理理；智能可以由逐逐步进化实现现；这一观点尚未未形成完整理理论体系，反反对者大有人人在。1.2.关于智能智能知识智力一切智能行为为的基础获取知识并运运用知识的能能力智能是一种综合能力

感知能力记忆与思维能力学习与适应能力行为能力……，……1.2.关于智能1.3.人工智能(ArtificialIntelligence)1.3.人工智能几种观点在机器上模拟拟智能人的智智能，又称机器智能。用机器模仿和和执行某些智力功能、开发相关理理论和技术。。使机器在各类类环境中能自主地或交互式地执行各种拟人任务。构造智能机器器(或系统)，模拟、延延伸、扩展人类智能。机器能够听、、说、看、写写、思维、学学习，能适应应环境的变化化、能解决各各种实际问题题，等等。什么是人工智智能(AI)？如何评价机器器智能分别让人与机器位于两个房间里；他们可以通话但彼此都看不到对方；通过对话，作为人的一方不能分辫对方是人还是机器，那么就可认为对方(机器)达到了人类智能的水平。图灵测试(TuringTest)

1.3.人工智能1.4.AI的发展1.4.AI发展AI是一门综合性性的交叉学科科。涉及：计算机科学控制论信息论神经心理学哲学语言学……初期阶段形成阶段发展阶段发展阶段1.4.AI发展1.4.AI的发展Aristotle(公元前384～322)：在《工具论》》中提出形式逻辑；Bacon(1561～1626)：：在《新工具论论》中提出归纳法；(德)Leibnitz(1646～1716)：：在研制四则计计算器时，提提出通用符号和推理计算，使形式逻辑辑符号化，奠奠定数理逻辑辑的基础；(英)Boole(1815～1864)：：创立布尔代数，首次用符号号语言描述思思维活动的基基本推理规则则；(英)Turning(1912-1954)：提出理想想计算模型---图灵机，创立自动机理理论；(美)W.McCuLoch与W.Pitts(1943年)：提出神经元模型，开创人工神神经网络研究究；(美)N.Wiener(1948年)：控制论(揭示人与机器器之间的共性性)萌芽阶段(～～1956年年)1.4.AI发展现实世界中相相当多的问题题求解是复杂杂的，常无算算法可循；有些问题即使使有计算方法法，也是NP难问题；为此，人们常常常其他方法法进行问题求求解；启发式方法：：把复杂问题加加以简化；运用专门领域域知识的经验验知识，在搜搜索空间中迅迅速找到解答答；经常会取得有有关问题的满满意解，而非非数学上的最最优解。形成阶段(1956～1970)导因1.4.AI发展时间：1956年夏；地点： (美)Dartmouth大学；事件： 两个月的的夏季学术讨讨论班，讨论论机器智能问问题。发起人： 年青数学学助教J.McCarthy；与会者：(MIT)、N.Lochester(IBM)(Bell)、T.Moore和(IBM)O.Selfridge和R.Solomonff(MIT)A.Newell和H.A.Simon(Carnage大学)。形成阶段(1956～1970)提出1.4.AI发展此次会议之后，形成三个AI研究小组：心理学小组：A.Newell，J.Shaw，H.A.Simon

IBM小组：A.L.SamuelMIT小组：J.McCarthy1.4.AI发展会上经经麦卡卡锡提提议，，正式式采用用ArtificialIntelligence术语，，从而而开创创了人人工智智能作作为一一门独独立学学科的的研究究方向向。这是一一次具具有历历史意意义的的重要要会议议，它它标志志着人人工智智能作作为一一门新新兴学学科正正式诞诞生。。机器学学习方方面：1956年Samuel研制出出跳棋棋程序序，有有学习习与适适应能能力。。1959年战胜胜设计计者本本人，，1962年击败败美国国州冠冠军。。这是机机器模模拟人人类学学习过过程的的一次次极有有意义义的探探索。。AI研究应应用成成果：：1.4.AI发展定理证证明方方面：1956年Newell、J.Shaw和Simon编制逻逻辑理理论程程序LT，证明《《数学学原理理》第第二章章中的的38条定理理这是计计算机机模拟拟人高高级思思维活活动的的一个个重大大成果果。1957年，Newell、Shaw和Simon总结人人们求求解问问题的的思维维规律律，于于1960年编制制了通通用问问题求求解程程序(Genera1ProblemSolver)，不依赖赖于具具体领领域，能求解解11种不同同类型型问题题。语言方方面：1958年，McMathy发明LISP(表处理理语言言)，用于建建造智智能系系统，，可以以方便便处理理符号号，并并很快快成为为AI智能程程序设设计的的主要要语言言。模式识识别方方面：1959年，Selfridge推出了了一个个模式式识别别程序序。1965年Robert编制出出了可可分辨辨积木木构造造的程程序。。专家系系统方方面：于1968年研制制成功功专家家系统统(ES)，可分析析推理理化合合物的的分子子结构构。这这是对对知识识表示示、存存储、、获取取、推推理及及利用用等技技术是是一次次非常常有益益的探探索，，对AI发展产产生深深刻影影响，，其意意义远远远超超出系系统本本身所所创造造的价价值。。1.4.AI发展其它：1969年，，成立立国际际人工工智能能联合合会议议IJCAI(InternationalJointConferencesonArtificialIntelligent)，它标志志着AI这门新新兴学学科得得到世世界的的肯定定与公公认。。发展阶阶段(1970～)1972年法国国马赛赛大学学的科科麦瑞瑞尔(A.Colmerauer)实现逻逻辑程程序设设计语语言PROLOG，这是以以逻辑辑为基基础的的程序序设计计语言言，最最先由由R.Kowalski提出。。1970年创刊刊国际际性杂杂志ArtificialIntelligent，它对推推动AI的发展展，促促进研研究者者们的的交流流起到到了重重要作作用。。1.4.AI发展AI的一连连串成成果，，使人人们作作出了了乐观观的预预言。。1958年年，Newell和Simon充满自自信地地说：：10年内，，计算算机将将成为为世界界的象象棋冠冠军；；10年内，，计算算机将将要发发现和和证明明重要要的数数学定定理；；10年内，，计算算机将将能谱谱写具具有优优秀作作曲家家水平平的乐乐曲；；10年内，，大多多数心心理学学理论论将在在计算算机上上形成成。1.4.AI发展有些人甚至断言：80年代，全面实现AI；2000年，机器智能将超过人类。现实情情况：：Samuel的下棋棋程序序在当当了州州的冠冠军之之后再再也没没有当当上全全国冠冠军；；定理证证明方方面，，消解解法的的能力力很有有限，，在证证明两两个连连续函函数之之和还还是连连续函函数时时，推推理10万步还还没有有推出出来。。自然语语言的的机器器翻译译方面面文字字阴差差阳错错。著名的例子子是：Thespiritiswilling,butthefleshisweak(心有余而力力不足)翻成俄语后后，再翻回回来则变成成：Thewineisgoodbutthemeatisspoiled(酒是好的，，肉变质了了)M-P神经元模型型离实际智智能模拟还还很远，设设计一个少少于1000神经元的蚂蚂蚁神经系系统，已超超出当时的的技术条件件。1.4.AI发展反思AI指导思想：：用计算机机模拟人类思维的的普遍规律律；模拟重心：：建立通用用万能的符符号逻辑运运算体系(GPS)；；问题关键：：忽视现实实世界的复复杂性和问问题的多样样性。1.4.AI发展总结过去经经验及教训训，提出以知识为中心的人人工智能，，此观点被被大多数人人接受。1965年,Feigenbaum研制成功专专家系统(ExpertSystem)，开创了AI研究的新领领域。ES：专注于相对对狭小的专业领域，建立基于于知识的AI系统。1977年第五届国国际人工智智能联合会会议，Feigenbaum提出了知识工程(KnowledgeEngineering)概念，对以以知识为基基础的智能能系统研究究与建造起起到重要作作用，并因因此获得Turning奖。1.4.AI发展GPS：寻求一个通通用的逻辑推理系系统，能解决所所有类型问问题。GPSvs.ES1.5.AI的研究与应用用定理证明：模拟人类类证明定理理的方法，，实现非数数值演算过过程；语言理解：使计算机机能够理解解和生成自自然语言；；程序设计：使计算机机能够将自自然语言自自动转换成成可执行程程序；专家系统：基于知识识的智能系系统，用于于特定的专专业领域；；决策支持：在传统决决策支持系系统中添加加智能部件件(如ES技术)；1.5.AI研究应用机器学习：使计算机机能够模拟拟或实现人人的学习功功能；神经网络：并行连接网网络结构模模拟或实现现人的智能能；模式识别：使计算机机能够对给给定事物进进行鉴别，，并归入到到模式中；；机器视觉：使计算机机能够模拟拟或实现人人类视觉功功能的学科科；智能控制：使计算机机能够自主主实现目标标的自动控控制。AI研究方法(1).符符号主义Symbolicism逻辑主义Logicism/心理学派Psychologism/计算机学派派Computerism方法：基于符号推推理系统智能行为等等价于一个个符号系统统运用启发式式搜索求解解。观点：功能模拟1.5.AI研究应用1.5.AI研究应用AI研究方法(2).联结主义Connectionism仿生学派Bionicsism/生理学派Physiologism方法：基于人类大大脑的神经经网络联结结机制神经网络学学习算法信息分布存存储、并行行处理观点：结构模拟1.5.AI研究应用AI研究方法(3).行为主义Actionism进化学派Evolutionism/控制论学派派Cyberneticsism方法：基于控制论论(感知-动作)智能取决于于感知和行行为，取决决于对环境境的适应，，而不是表表示和推理理不同的行为为表现出不不同的功能能和控制结结构观点：行为模拟1.SymbolicClassicalAIPhysicalsymbolsystemhypothesisLogical,top-down,designedbehavior2.SubsymbolicModernAI,neuralnetworks,evolutionarymachinesIntelligentbehavioristheresultofsubsymbolicprocessingBiological,bottom-up,learning-based方法的对对比symbolicvs.subsymboliccomputervs.brainComputer:serialprocessing,binarylogicBrain:parallelprocessing,fuzzylogic1.5.AI研究应用用SymbolicAI1943:Productionrules1956:““ArtificialIntelligence””1958:LISPAIlanguage1965:Resolutiontheoremproving1970:PROLOGlanguage1971:STRIPSplanner1973:MYCINexpertsystem1982-92:Fifthgenerationcomputersystemsproject1994:IntelligentagentsBiologicalAI1943:McCulloch-Pitt’sneurons1959:Perceptron1965:Cybernetics1966:Simulatedevolution1975:Geneticalgorithm1982:Neuralnetworks1986:Connectionism1987:Artificiallife1992:Geneticprogramming1994:DNAcomputing1997:PSO、ANTs1.5.AI研究应用用(1).博弈跳棋、国国际象棋棋、五子子棋、围围棋；1.6.AI研究内容容1.6.AI研究内容容(2).机器定理理证明LogicTheorist一阶谓词词逻辑(3).自动程序序设计(4).通用问题题求解(5).感知视觉语音(6).自然语言言理解与与生成计算语言言学(7).自动推理理1.6.AI研究内容容机器定理理证明归结原理理非单调推推理定性推理理不确定性性推理：：概率论论、Bayes理论、证证据理论论、Fuzzy理论1.6.AI研究内容容(8).机器学习习无知识学学习：ANN、基于决策策论方法法归纳学习习：AQ算法、ID3算法分析学习习(实例例学习)：基于于解释的的学习、、知识块块(Chunking)学习；发现学习习：根据据实验数数据或模模型重新新发现定定律的方方法；遗传学习习：自然然选择、、变异；；连接学习习：神经经网络学学习知识发现现：数据据挖掘、、分类规规则、特特征规划划、关联联规则、、差异规规则、演演化规则则、异常常规则；；……1.6.AI研究内容容1.6.AI研究内容容(9).分布式人人工智能能DAI1980年第一一届DAI会议；研究：逻逻辑上或或物理上上分散的的智能动动作者如如何协调调其智能能行为，，如知识识、技能能和规划划；求解单目目标和多多目标问问题；大型复复杂的的智能能系统统和计计算机机协同同工作作分布式式问题题求解解DPS；多Agnet系统MAS1.6.AI研究内内容(10).知识系系统专家系系统知识库库系统统智能决决策系系统知识科科学1.6.AI研究内内容图灵（（AlanTuring）1912年生于于英国国伦敦敦，1954年死于于英国国的曼曼彻斯斯特。。计算机机逻辑辑的奠奠基者者，许许多人人工智智能的的重要要方法法也源源自于于这位位伟大大的科科学家家。重要贡贡献在在于他他提出出的有有限状状态自自动机机，即即图灵机机的概念念。对于人人工智智能，，他提提出了了重要要的衡衡量标标准“图灵测测试”。杰出的的贡献献使他他成为为计算算机界界的第第一人人，现现在人人们为为了纪纪念这这位伟伟大的的科学学家，，将计计算机机界的的最高高奖定定名为为“图灵奖奖”。1.7.影影响响人物物1.6.影响人人物1894年11月26日生于于美国国哥伦伦比亚亚市1964年3月18日死于于斯德德哥尔尔摩。。数学家家、控控制论论之父父。1.6.影响人人物维纳（NorbertWiener）1903年年12月28日日生于于匈牙牙利，，1957年2月8日死死于美美国。。计算机机之父父。计算机机内采采用的的体系系结构构就是是以他他的命命名的的冯·诺依曼曼结构构。1.6.影响人人物冯·诺诺依曼曼（vonNeumann）1927年年9月月4日日生于于波士士顿。。关心人人类可可持续续发展展的技技术乐乐观主主义者者。首次提提出人人工智智能（（AI）概念，，被誉誉为AI之父。。发明Lisp语言。。研究不不寻常常的常常识推推理，，发明明“情景演演算”。1.6.影响人人物麦卡锡锡（JohnMcCarthy）小结结：：智能与与人工工智能能图灵测测试；；知识工工程与与专家家系统统；AI研究途途径AI应用领领域。。练习什么是是人工工智能能(AI)？你知道道有哪哪些AI实例?并给出出分析析和说说明。。在哪里可可以运用用AI?请进行分分析和讨讨论Thanks!2).有哪些AI应用示例例工业炼钢钢温度等等环境的的自动调调节笔记本人人脸识别别(开机解锁锁)QQ现在有语语音识别别：说话话可显示示相应汉汉字电脑、手手机、智智能GPS导航智能机器器人、工工控设备备下棋远程卫星星遥控、、机器人人足球智能家电电：电视视机、冰冰箱、洗洗衣机作业---学生作业业汇集2).有哪些AI应用示例例(续)智能玩具具智能手机机无人飞机机游戏面像像数据、