人工智能导论(一)

12023/1/22人工智能导论授课人：王天江华中科技大学计算机学院智能与分布式计算实验室22023/1/22教材及主要参考书《人工智能技术导论》第三版廉师友

编著，2007年，西安电子科技大学出版社

《人工智能及其应用》（第二版），蔡自兴等，1999年，清华大学出版社32023/1/22第一章人工智能概述42023/1/22人工智能的定义人工智能至今尚无统一的定义我们给出的定义（狭义）：能够在各类环境中自主地或交互地执行各种拟人任务的机器称为智能机器从学科的角度看，人工智能是计算机科学的一个分支，它研究、设计和应用智能机器，其目标是使智能行为自动化。从能力的角度看，人工智能是智能机器所执行的与人的智能有关的功能，如判断、推理、理解、学习和问题求解等思维活动第一章人工智能概述52023/1/22智能研究中一些难回答的问题智能是一种独立的才能，还是一系列独一无二且不相关联的能力的总称？多大程度上可以说智能是学到的而不是先天存在的？学习时发生什么？什么是创造力？什么是直觉？可以从观察到的行为推断出具有智能，还是需要特定内部机制的证据？在生物体中，知识是如何表示的？智能是否只存在于生物生存的过程中？第一章人工智能概述62023/1/22图灵测试

最早专门论述机器智能与现代数字计算机关系的是图灵的”计算机器与智能”(1950)苦苦考虑是否能够制造出真正可以思考的机器思考这个问题本身的严重模糊性,阻碍了理性的思考提出用实验来描述智能问题第一章人工智能概述72023/1/22怎么去认定一台计算机是具有智能的呢？假设：这台计算机能以一种和人类不能相区别的方式提供答案，则我们就认为它的确在思维（感觉、理解）如何定义智能机器？82023/1/22图灵测试的重要特征

它提供了一个判断智能的标准避免了有关智能“真正”特征的争论因此,图灵测试成为许多现代AI程序评价方案的基础第一章人工智能概述92023/1/22图灵测试的反对意见

它偏向于纯粹的符号问题求解任务,不适用于测试感知技能或要实现手工灵活性所需要的能力没有必要把机器智能强行套入人类智能的模具中，或许机器智能就是不同于人类智能，试图按照人类的方式来评价它，可能根本就是一个错误。也有人全面批评图灵测试，认为分散了我们的注意力，应研究通用理论，解释人工智能，指导具体实践问题第一章人工智能概述102023/1/7他假设设他自自己读读一段段中文文写的的故事事(他不懂懂中文文)他只能能按照照符号号匹配配、查查找等等计算算机方方法去去读这这个字字符串串他得到到了正正确答答案，，但他他还是是不理理解故故事这个实实验称称为中中文屋屋子证明：：即便便一台台计算算机通通过了了图灵灵检验验，它它仍然然完全全不具具备和和理解解有关关的精精神。。例如，，美国国哲学学西尔勒勒的反反对意意见一个人人进入入餐馆馆并要要了一一份汉汉堡包包。当当汉堡堡包端端来后后发现现给烘烘脆了了，此此人暴暴怒地地离开开了餐餐馆，，没有有付账账或留留下小小费。。一个人人进入入餐馆馆并要要了一一份汉汉堡包包。当当汉堡堡包端端来后后他非非常喜喜欢它它，而而且在在离开开餐馆馆付账账之前前，给给了服服务生生很多多小费费。问题：：在每每一种种情形形下此此人是是否吃吃了汉汉堡包包？112023/1/7AI研究的的目标标与策策略研究目目标：：制造造出智智能机机器和和智能能系统统，实实现智智能化化社会会研究策策略：：先部部分或或某种种程度度地实实现机机器的的智能能，再再逐步步扩展展和延延伸机机器的的智能能，逐逐步实实现智智能化化第一章章人人工智智能概概述122023/1/7智能的的生物物和社社会模模型西方哲哲学的的传统统中，，把逻逻辑作作为知知识表表示的的依赖赖性，，把逻逻辑推推理作作为智智能推推理的的首要要机制制一些批评者者开始探索索新的智能能模型，智智能行为的的社会模型型。与基于于逻辑的方方法相反，，连接主义义通过对人人类大脑结结构建模来来实现智能能——神经模型一种基于生生物的智能能模型——演化计算模模型，如遗传算算法等。应应用生物进进化原理来来寻找困难难问题的解解第一章人人工智能概概述132023/1/7AI研究的内容1，搜索与求解解2，学习与发现现3，知识与推理理4，发明与创造造5，感知与交流流6，记忆与联想想7，系统与制造造8，应用与工程程第一章人工工智能概述142023/1/7AI的研究途径与与方法心理模拟，符符号推演生理模拟，神神经计算行为模拟，控控制进化群体模拟，仿仿生计算博采广鉴，自自然计算原理分析，数数学建模第一章人工工智能概述152023/1/7人工智能能是一门门知识的的科学。。以知识识为对象象，研究究知识的的获取、、表示和和使用。。数据处理理->知识处理理符号表示示知识而而不是数数值、数数据。有启发，，有推导导。人工智能能是引起起争论最最多的科科学之一一焦点：当当前人工工智能的的研究应应该以人人类的普普遍思维维规律为为主，还还是以特特定知识识的处理理和运用用为主？？智能的的本质是是什么？？机器能能达到人人的水平平吗？结论：人工智能能研究是是非常困困难的ＡI的研究特特点（1）第一章人人工智智能概述述162023/1/7ＡI的研究特特点（2）人工智能能的研究究是十分分困难的的。McCarthy：人工智能能的所有有问题都都是难解解的。Minsky：人工智能能是有史史以来最最难的科科学之一一。难在在：实现现智能需需要浩繁繁的知识识，而最最难对付付的知识识是常识识（不是是专业知知识）。。Dreyfus：常识问题题是实现现人工智智能的最最大障碍碍。第一章人人工智智能概述述172023/1/7ＡI的应用用领域域第一章章人人工智智能概概述182023/1/7博弈跳棋、、国际际象棋棋、15格拼图图等智能性性良好的的已定定义的的竞技技规则则易于用用计算算机表表示的的格式式测试简简单第一章章人人工智智能概概述192023/1/7自动推理和和定理证明明“可以把数学学看成是从从基本公理理推导出定定理的过程程”（RusellandWhitehead）逻辑的严谨谨性和普遍遍性低效性谓词演算逻辑编程语语言启发式算法法第一章人人工智能概概述202023/1/7专家系统对特定领域域知识的重重视引发了了对专家系系统的研究究基于规则的的知识表示示基于模型的的知识表示示推理第一章人人工智能概概述212023/1/7自然语言言理解和和语义建建模可以理解解并产生生人类语语言的程程序采集背景景知识以一种有有助于领领悟语言言的方式式组织知知识语义网络络第一章人人工智智能概述述222023/1/7其它对人类表表现建模模规划和机机器人人工智能能的语言言和环境境机器学习习神经网络络和遗传传算法第一章人人工智智能概述述232023/1/7NaturalLanguageQuestionAnswering242023/1/7SearchenginesScienceMedicine/DiagnosisAppliancesWhatelse?aba2b2Canyouprovetheorems?应用252023/1/7Dante1994DanteII(CMU)exploredtheMt.Spurr(AleutianRange,Alaska)volcano.High-temperature,fumarolegassamplesareprizedbyvolcanicscience,yettheirsamplingposessignificantchallenge.In1993,eightvolcanologistswerekilledintwoseparateeventswhilesamplingandmonitoringvolcanoes机器人被用来来进行火山探探险262023/1/7如果虫子可以以学习会怎样样？1988年，麻省理工工大学的Rodney

Brooks实验室创造出出了这个六只只脚的步行者者，可以自学学如何攀登和和跨越障碍272023/1/7SonyAIBO282023/1/7思考一下下：国国际象象棋、中中国象棋棋与围棋棋为什么已已经有了了可以战战胜国际际大师的的国际象象棋程序序，而中中国象棋棋和围棋棋的程序序水平却却比较低低呢？力量投入入问题？？计算机发发展水平平问题？？棋本身的的复杂性性问题？？其他别的的问题？？第一章人人工智智能概述述292023/1/7历史上的的人工智智能大师师下面介绍绍图灵和和几位获获得图灵灵奖的人人工智能能大师302023/1/7阿伦•图灵

（AlanTuring）计算机科学学理论的创创始人312023/1/7阿伦•图灵（AlanTuring）1912年出生于英英国伦敦，，1954年去世1936年发表论文文“论可计计算数及其其在判定问问题中的应应用”，提提出图灵机机理论1950年发表论文文“计算机机与智能””，阐述了了计算机可可以具有智智能的想法法，提出图图灵测试1966年为纪念图图灵的杰出出贡献，ACM设立图灵奖奖322023/1/7马文•明斯基（（MarnivLeeMinsky）人工智能之之父框架理论的的创立者首位获得图图灵奖的人人工智能学学者332023/1/7马文•明斯基（（MarnivLeeMinsky）1927年出生于美美国纽约1951年提出思维维如何萌发发并形成的的基本理论论1956年达特茅斯斯会议的发发起人之一一1958年在MIT创建世界上上第一个AI实验室1969年获得图灵灵奖1975年首创框架架理论342023/1/7约翰•麦卡锡

（JohnMcCarthy）人工智能之父父LISP语言的发明人人首次提出AI的概念352023/1/7约翰•麦卡锡

（JohnMcCarthy）1927年出生于美国国波士顿1956年发起达特茅茅斯会议，并并提出“人工工智能”的概概念1958年与明斯基一一起创建世界界上第一个人人工智能实验验室发明α－β剪枝算法1959年开发LISP语言开创逻辑程序序研究，用于于程序验证和和自动程序设设计1971年获得图灵奖奖362023/1/7赫伯特•西蒙（（HerbertA.Simon）符号主义义学派的的创始人人爱好广泛泛的全能能科学家家中国科学学院外籍籍院士372023/1/7赫伯特•西蒙(HerbertA.Simon）1916年出生于美美国的威斯斯康辛州1943年在匹兹堡堡大学获政政治学博士士学位1969年因心理学学方面的贡贡献获得杰杰出科学贡贡献奖1975年和他的学学生艾伦•纽厄尔共同同获得图灵灵奖1978年获得诺贝贝尔经济学学奖1986年因行为学学方面的成成就获得美美国全国科科学家奖章章382023/1/750年代至60年代初开发发了世界上上最早的启启发式程序序“逻辑理理论家”LT，证明了《数学原理》第二章中的的全部52个定理，开开创了机器器定理证明明这一新的的学科领域域57年开发了IPL(InformationProcessingLanguage)语言，是最最早的AI语言。。60年开发发了““通用用问题题求解解系统统”GPS66年开发发了最最早的的下棋棋程序序之一一MATER70年发展展与完完善了了语义义网络络的概概念和和方法法70年代提提出了了“物物理符符号系系统假假说””70年代提提出决决策过过程模模型，，成为为DSS的核心心内容容392023/1/7查理德•卡普（（RichardM.Karp）发明“分分枝界限限法”的的三栖学学者402023/1/7查理德•卡普（RichardM.Karp）1935年出生于于美国波波士顿是加州大大学伯克克利分校校三个系系的教授授：电气工程程和计算算机系数学系工业工程程和运筹筹学系60年代提出出“分枝枝界限法法”，成成功求解解含有65个城市的的推销员员问题，，创当时时的记录录1985年获得图图灵奖412023/1/7爱德华•费根鲍姆（（EdwardA.Feigenbaum）知识工程的提提出者大型人工智能能系统的开拓拓者422023/1/7爱德华•费根鲍姆（（EdwardA.Feigenbaum）1936年出生于美国国的新泽西州州通过实验和研研究，证明了了实现智能行行为的主要手手段是知识1977年提出知识工工程，使人工工智能从理论论转向应用名言：知识蕴蕴藏着力量1994年和劳伊•雷迪共同获得得图灵奖432023/1/71963年主编了《计算机与思想想》一书，被认为为是世界上第第一本有关