人工智能及专家系统课件全集第章人工智能概述

敖志刚

编制第1章人工智能概述

第1章人工智能概述

1．1人工智能的基本概念1．1．1智能1．1．2人类智能1．1．3人工智能1．1．4人工智能的研究目标1．2人工智能的科学体系与分支1．2．1人工智能的科学体系1．2．2人工智能的学科范畴1．2．3人工智能的应用领域第1章人工智能概述1．3工智能的技术方案与途径1．3．1人工智能的基本技术1．3．2人工智能的研究内容1．3．3人工智能的研究途径与方法1．4人工智能的产生与发展1．4．1人工智能的孕育期1．4．2人工智能的基础技术研究与形成期1．4．3人工智能的发展与应用期(1970年以后1．4．4人工智能在我国的发展情况1．4．5人工智能的发展趋势与展望1．1人工智能的基本概念

1．1．1智能“智力”：是运用知识解决问题的能力“智能”：是指知识的集合与智力的综合(或总和)，是静态的知识和动态的智力综合所体现的一种能力。智能具有收集、汇集、选择、理解和感觉信息的功能。智能过程：感觉、记忆、回忆、思维、语言、自适应、行为的整个过程。智能的概念是广义的。广义智能包括:人类智能、人工智能和集成智能。集成智能：是人类智能与人工智能相结合的人-机系统。

广义智能信息系统论智能信息论广义智能论智能系统论感知信息论思维信息论行为信息论智能普存论智能层次论智能进化论感知系统论思维系统论行为系统论智能的共性⑴智能的基本要素是“知识”。⑵智能是普遍存在的。人、动物、机器都可能有智能。⑶智能是多层的。高层智能(思维)、中层智能(感知)、基层智能(行为)。⑷智能是进化的。先天进化(遗传、变异)、后天进化(学习、知识推理)。⑸智能是相对的。不同的主体、客体、时间、空间、环境、条件有不同智能水平。⑹智能是智能系统的整体功能。1．１．２人类智能

人类智能通常表现为感知力、观察力、记忆力、思维能力、语言表达能力、正确行动的能力等等，基本过程是：感觉→分析→判断→决策→行动。它是指人在认识与改造客观世界的活动中，由思维过程和脑力活动所体现出的能力。包括思维能力、感知能力和行为能力思维能力人们通过脑的思维活动(如:记忆、联想、推理、计算、分析、比较、判断、决策、规划、学习、探索等)，对各种信息进行加工处理，将感性知识上升为理性知识。进一步积累与总结经验，形成概念、建立方法、制订计划、作出决策的能力；通过推理、论证或分析、计算，求解问题、作出结论的能力；通过学习、教育或训练、实践，从而增长知识、丰富经验、促进工作的能力。思维的结构模型

图1-1思维的结构模型外部表象初级处理感觉表象初级处理外部表象形象源语言形象思维抽象思维输入记忆处理输出感知能力人们通过视觉觉、听觉、触触觉系统等，，感知客观世世界，获取感感性知识的能能力。例如，，由眼、耳等等感觉器官接接受各种信息息(如:文字、图象、、物景、声音音、语言等)，产生相应的的冲动，沿外外周神经传入入中枢神经——脑，通过视觉觉、听觉中枢枢等，进行信信息处理、模模式识别、语语言理等的智智能活动的能能力。行为能力人们通过效应应器官(如:手、足以及发发音器官等)，对外界刺激激(输入信息)作出反应(输出信息),采取行动的能能力。例如，，根据仪表的的显示信息，，进行手动操操作，或者对对用户提出的的问题作出回回答或解释等等。行为的智智能特性表现现在反应的灵灵活性与适应应性。１．１．３人人工智能人工智能(AI)是一门研究机机器智能和智智能机器的新新型的、综合合性的、具有有强大生命力力的边缘学科科，它研究怎怎样让计算机机或智能机器器（包括硬件件和软件）模模仿、延伸和和扩展人脑从从事推理、规规划、计算、、思考、学习习、等思维活活动，解决迄迄今为止需要要人类专家才才能处理好的的复杂问题。。。人工智能能程序和和通常程程序的比比较人工智能能程序通通常计算算机程序序主要是符符号处理理主主要要是数字字处理启发式搜搜索依依靠靠算法控制结构构和知识识域相分分离信信息息和控制制联结在在一起易于修改改、更新新和改变变难难以修改改允许不正正确的答答案要要求正确确的答案案人工智能能的研究究内容1．机器思思维与思思维机器器机器思维维，如:启发式程程序、专专家系统统、知识识工程、、机器学学习、机机器证明明、机器器博弈等等。思维机器器，如:智能计算算机，学学习机、、推理机机、博弈弈机、逻逻辑机、、自动机机，神经经细胞模模型、人人工神经经网络、、脑模型型等。2．机器感感知与感感知机器器机器感知知，如:文字、图图象、物物景、声声音等模模式识别别与自然然语言理理解；计计算机视视觉、听听觉、触触觉等。。感知机器器，如:文字、图图象、声声音、语语言的识识别机、、感知机机;触觉感知知器，平平衡感知知器，各各种智能能传感器器等。3．机器行行为与行行为机器器机器行为为，如:自适应、、自镇定定、自寻寻优等智智能控制制、管理理、决策策行为，，机器人人在不确确定的、、动态环环境中的的“漫游游”行为为等。行为机器器，如:智能控制制器、智智能效应应器、智智能执行行机构、、智能机机械手、、智能机机器人等等。人工智能能计算机机即第五代代计算机机，它是是一种具具有直接接感知文文字、图图象、理理解自然然语言、、进行知知识推理理和逻辑辑判断的的计算机机，具有有能听、、能说、、能看、、能写、、能计算算、会规规划、会会设计、、会思考考、会推推理、会会学习等等功能。。需配备备机器视视觉、听听觉、感感觉与智智能电脑脑。人工智能能的困难难在于对对脑的了了解，人人脑仅重重1500克，神经经元1011与银河系系中的星星星差不不多，记记忆1015比特信息息。对脑脑的模拟拟研究、、在于对对脑的功功能模拟拟和思维维模拟。。人工智能能的研究究目标索罗门的的人工智智能目标标:①对智能行行为有效效解释的的理论分分析；②解释人人类智能能；③构造智智能的人人工制品品。李艾特和和费根鲍鲍姆的人人工智能能目标:即①理解解人类的的认识，，②有效效的自动动化，③③有效的的智能拓拓展，④④超人的的智力，，⑤通用用问题求求解，⑥⑥连贯性性交谈，，⑦自治治，⑧学学习，⑨⑨储存信信息。人工智能能的研究究目标远期目标标是要制造造智能机机器，使使现有的的计算机机更聪明明，能够够模拟人人类的智智能行为为。具体体来讲，，就是要要使计算算机具有有看、听听、说、、写等感感知和交交互功能能，具有有联想、、推理、、思考、、分析、、决策、、预测、、理解、、规划、、设计和和学习等等高级思思维能力力，还要要有分析析问题、、解决问问题和发发明创造造的能力力。近期目标标是实现机机器智能能，即先先部分地地或某种种程度地地实现机机器的智智能，从从而使现现有的计计算机更更灵活、、更好用用和更有有用，成成为人类类的智能能化信息息处理工工具。1．2．1人工智能能的科学学体系一、人工智能能的位置置基础科学交叉科学：系统科学、思维科学、人体科学人工智能指导科学

图科学体系

哲学

数学

社会科学自然科学人工智能能是逻辑辑学、思思维学、、生理学学、心理理学、计计算机科科学，电电子学、、语言学学、教育育、图学学、光学学、声学学、工业业自动化化、空间间研究、、物理学学、程序序设计学学等多学学科相互互渗透的的结果。。人工智智能是在在控制论论、信息息论与系系统论基基础之上上诞生的的，也必必然随着着突变论论、耗散散结构理理论、协协同论的的发展而而进入到到新的阶阶段。人工智能能的基础础学科包包括：数数学理论论（离散散数学、、模糊数数学）、、思维科科学理论论（论知知心理学学、逻辑辑和抽象象思维学学、形象象和直观观思维学学）和计计算机工工程技术术（硬件件和软件件技术））。人工智能机知器识感获知取机问器题思求维解机知器识思应维用机视觉器听觉知问识题推求理解智能机器系统模式识别：文字图象识别、景物分析、声音识别。人机对话：自然语言理解、自然语言生成。知识表达技术：规则、逻辑、网络知识积累技术：知识库、数据库知识推理：启发算法；学习、联想、归纳、演绎；证明、博弈知识处理工具：智能自动程序设计、自动程序设计专家咨询系统、智能机、第五代计算机、脑膜型、智能机器人、生产、办公、家务自动化、智能控制、管理系统、计算机辅助设计、教学、实验、制造图1-3人工智能的学科范畴1．2．2人工智能能的学科科范畴1.机机器感知知——知知识获取取它研究机机器如何何直接或或间接获获取(自自动或半半自动)知识，，输入自自然信息息(文字字、图象象、声音音、语言言、物景景)，如如机器视视觉(文文字、图图象识别别、物景景分析)；机器器听觉(声音识识别、语语言理解解)；机机器触觉觉；机器器嗅觉；；以及其其他机器器感觉(力感觉觉、平衡衡感觉等等)。其其中最重重要的是是机器视视觉。2．机器器思维———知识识处理这涉及到到在机器器中如何何表示知知识；积积累与存存储知识识；组织织与管理理知识；；进行知知识推理理和问题题求解；；如机器器记忆、、联想、、学习、、推理和和解题等等机器思思维的工工程技术术方法。。知识表达达技术知识积累累技术知识推理理技术知识处理理工具3．机器器行为———知识识运用机器行为为是指运运用机器器所获取取的知识识，通过过知识信信息处理理，作出出反应，，付诸行行动，发发挥知识识的效用用的问题题，以及及各种智智能机器器和智能能系统的的设计方方法和工工程实现现技术。。如基于于知识库库的专家家系统，，智能控控制与智智能管理理系统，，进行知知识信息息处理的的、具有有人——机智能接接口的第第五代计计算机或或新一代代的智能能机，能能够自行行制订行行动规划划，具有有机器视视觉与听听觉、触触觉的智智能机器器人，自自然语言言理解与与生成及及人机对对话系统统，具有有AI的计算机辅辅助设计、、教学、实实验、制造造系统，以以及生产自自动化、办办公室自动动化、家务务管理自动动化系统等等。1．2．3人工智能的的应用领域域：难题求解解、自动定定理证明、、自动程序序设计、自自动翻译、、模式识别别、自然语语言理解、、博弈、计计算机视觉觉、智能控控制、智能能管理、智智能决策、、智能通信信、智能仿仿真、智能能CAD、智能CAI等⑴难题求求解主要指那些些没有算法法解，或虽虽有算法解解但在现有有机器上无无法实施或或无法完成成的困难问问题。例如如：路径规规划、运输输调度、电电力调度、、地质分析析、测量数数据解释、、天气预报报、市场预预测、股市市分析、疾疾病诊断、、故障诊断断、军事指指挥、机器器人行动规规划、机器器博弈等等等。⑵自动定定理证明把人证明数数学定理和和日常生活活中的演绎绎推理变成成一系列能能在计算机机上自动实实现的符号号演算的过过程和技术术，称为自自动定理证证明，也就就是机器定定理证明，，其方法主主要有四类类：①自然演演绎法。依依据推理规规则，从前前提和公理理中可以推推出许多定定理，如果果待证的定定理恰在其其中，则定定理得证。。②判定法法。即对一一类问题找找出统一的的计算机上上可实现的的算法解。。③定理证证明器。它它研究一切切可判定问问题的证明明方法。④计算机机辅助证明明。它是以以计算机为为辅助工具具，帮助人人完成手工工证明中难难以完成的的大量计算算、推理和和穷举。⑶自动程程序设计就是让计算算机设计程程序。具体体来讲，就就是只要人人给出关于于某程序要要求的非常常高级的描描述，计算算机就会自自动生成一一个能完成成这个要求求目标的具具体程序。。它通过规规划过程，，生成所需需的程序。。自动程序序设计包括括两方面的的内容：程程序综合与与程序自动动验证。程程序综合即即实现自动动编程，只只要告诉计计算机“做做什么”，，而不用说说“如何做做”，计算算机就可以以自动地把把程序设计计出来。程程序自动验验证是指自自动证明所所设计程序序的正确性性。⑷自动翻翻译即机器翻译译，是在没没有人工翻翻译参与的的情况下，，利用最新新技术生成成的翻译。。也就是完完全用计算算机作为两两种语言之之间的翻译译。（5）模模式识别别模式识别的的一般过程程可描述为为：所谓模式识识别（PatternRecognition）就是是利利用计算机机对各种符符号、文字字、图形、、语言、声声音等进行行分析、判判断、分类类的学科，，分为三类类：即模式式获取、模模式分析和和模式分类类。模式获获取是利用用变换器、、传感器等等检验器件件将信息源源中模拟数数据收集起起来作为待待识别的模模式信号；；给计算机配配感觉器官官（如摄摄象机、送送话器等））→电电信号系列列→进进行预处处理→抽抽出出特征模式式→与与标准模式式进行比较较→分分类识别。。模式识别经经常采用的的方法有模模板匹配法法、统计模模式法、句句法模式法法、模糊模模式法和神神经网络法法。下面分分别对这些些方法作以以简单介绍绍:①统计模式式法统计模式法法是利用概概率统计的的方法进行行模式识别别。它把模模式看成是是三维空间间的一些点点，先对已已知样本模模式进行学学习，通过过样本特征征建立起判判别函数，，以此对识识别事物进进行分类识识别。信息空间信信息空间模模式空空间特特征空间间分分类空间学习部分统计判决系系统框图模式获取预处理特征提取分类判决特征选择模式样本学习教练②结构（句句法）模式式法该方法把模模式分成若若干个简单单元素，然然后用特殊殊的文法规规则描述这这些元素之之间的结构构关系。不不同的模式式对应着不不同的语句句。结构法法识别系统统如图所示示。图结构法识别别系统框图图提取有关特特征模式获取预处理模式表示语法分析模式选择模式样本文法推断③参数与非非参数法参数法又称称为参数估估计法。它它是当模式式样本的类类概率密度度函数已知知，或者从从提供的作作为设计分分类器用的的训练样本本能估计出出类概率密密度函数的的近似表达达式的情况况下使用的的一种模式式识别方法法。例如，，在多数情情况下，类类概率密度度函数常常常用正态分分布来近似似，即用正正态分布的的均值和协协方差矩阵阵作为估计计计算判别别函数的参参数。参数数估计中最最常用的方方法是最大大贝叶斯估估计和最大大似然估计计。④神经网网络法这是一种种把神经经网络与与模式识识别相结结合所产产生的新新方法。。它在进进行识别别之前，，首先需需要用一一训练样样例对网网络进行行训练，，将连接接权值确确定下来来，然后后才能对对待识别别事务进进行识别别。该方方法适应应于对复复杂事物物的分类类，并具具有并行行分布、、容错、、学习、、自组织织和自适适应等特特点。⑹自然然语言理理解自然语言言理解（（NaturalLanguageProcessing）主要研研究如何何使计算算机能够够理解和和生成自自然语言言。早期期的自然然语言理理解主要要针对书书面语言言进行研研究，即即利用语语言的句句法、语语法、语语义、语语用、语语气、语语调等知知识，再再结合有有关外界界信息对对其进行行理解。。60年代只注注重语法法；70年代出现现了理解解程序；；73年涉及到到语言的的语法、、语义、、概念。。现在的的研究一一般是在在文字识识别和语语音识别别系统的的配合下下进行书书面语言言和有声声语音的的识别与与理解。。图人人机对对话系统统方框图图。自然语言理解自然语言生成语言识别语言理解语言生成语言发生推理解题决策话筒喇叭自然语言言理解要要达到以以下一些些目标：：一种语言言翻译成成另外一一种语言言；用书本语语言变成成口头语语言；将口头语语言变成成书本语语言；修改和解解释语言言；根据各种种语言发发出各种种指令，，进行推推理和问问答等；；在有关专专题中找找到某种种答案。。自然语言言理解的的应用：：机器翻译译或机助助翻译。。目前已已研制出出中、英英、日等等实用的的翻译系系统，其其翻译的的总开销销是人工工翻译的的30%以下。篇章理解解：机器器阅读，，在消化化篇章内内容的基基础上生生成其摘摘要，或或回答有有关问题题。篇章生成成：根据据以某种种形式语语言存储储在计算算机中的的信息，，生成自自然语言言。自然语言言接口：：用户直直接采用用自然语语言，如如英语、、汉语等等同大型型数据库库或专家家咨询系系统对话话⑺博弈弈是一个有有关对策策和斗智智问题的的领域。。例如，，下棋、、打牌、、战争等等这一类类竞争性性智能活活动都属属于博弈弈问题。。在AI中大多以以下棋为为例来研研究博弈弈规律，，并研制制出一些些很著名名的博弈弈程序，，例如塞塞缪尔的的跳棋程程序，格格林布莱莱特等人人设计的的国际象象棋程序序等。““深蓝蓝”被称称为世界界上第一一台超级级国际象象棋电脑脑，于1997年5月3日至5月11日在美国国纽约曼曼哈顿同同当时的的国际象象棋世界界冠军苏苏联人卡卡斯帕罗罗夫对弈弈6局，结果果“深蓝蓝”获胜胜。1997年,世界国际际象棋冠冠军斯卡卡帕罗夫夫(Kasparow)与一为特特殊的对对手进行行了一次次比赛。。这位特特殊的对对手不是是人类，，而是IBM公司制造造的超级级计算机机——深蓝(Deepblue)由于第六六具戏剧剧性的大大胜，深深蓝以3.5比2.5的总比分分迫使斯斯卡帕罗罗夫低头头认输。。人们惊惊呼：电电脑战胜胜了人脑脑！深蓝蓝创造了了历史那那么深蓝蓝又是如如何做到到这一点点的呢〉⑻计算算机视觉觉它是一门门用计算算机实现现或模拟拟人类视视觉功能能，研究究为完成成在复杂杂的环境境中运动动和在复复杂的场场景中识识别物体体所需要要哪些视视觉信息息，以及及如何从从图像中中获取这这些信息息的新兴兴学科。。前沿研研究领域域包括实实时并行行处理,主动式定定性视觉觉,动态和时时变视觉觉,三维景物物的建模模与识别别,实时图像像压缩传传输和复复原,多光谱和和彩色图图像的处处理与解解释等。。主要研研究目标标是使计计算机具具有通过过二维图图像认知知三维环环境信息息的能力力，这种种能力不不仅包括括对三维维环境中中物体形形状、位位置、姿姿态、运运动等几几何信息息的感知知，而且且还包括括对这些些信息的的描述、、存储、、识别与与理解。。计算机视视觉的应应用计算机视视觉已在在条形码码、邮政政编码、、指纹、、染色体体、字符符等识别别方面，，在卫星星图像处处理、飞飞行器跟跟踪、成成像精确确制导、、景物识识别、目目标检测测和定位位、CT图像的脏脏器重建建、医学学图像分分析与识识别、盲盲人导航航视觉、、机器人人对物体体识别与与定位、、障碍识识别与回回避、自自动导航航视觉、、监测系系统、生生产过程程监控、、集成电电路分析析检测、、钢管焊焊缝检测测和彩色色显像屏屏荧光膜膜混色检检测等方方面有较较广泛的的应用。。⑼智能能控制。。是指那种种无需或或尽可能能少的人人的干预预就能独独立地驱驱动智能能机器实实现其目目标的自自动控制制。智能能控制系系统是由由智能机机器对生生产过程程自动控控制的系系统。智智能控制制系统的的智能可可归纳为为以下几几方面：：①先验验智能：：有关控控制对象象及干扰扰的先验验知识；；②反应应性智能能：对系系统及环环境变化化的正确确反应能能力；③优化化智能：：先验性性优化及及反应性性优化；；④组织织与协调调智能：：系统之之间的有有效管理理与协调调。⑽智能能管理是指通过过智能技技术进行行信息的的智能过过滤处理理，将正正确的信信息在适适当的时时候传递递给适当当的人。。它模拟拟管理人人员的社社会行为为及管理理行为偏偏好，自自主地获获取、检检索因特特网上的的信息，，管理过过载信息息，担当当信息收收集者、、过滤者者及知识识学习者者的角色色。⑾智能能检索智能检索索就是利利用分词词词典、、同义词词典，同同音词典典改善检检索效果果，还可可在知识识层面或或者说概概念层面面上辅助助查询，，通过主主题词典典、上下下位词典典、相关关同级词词典，形形成一个个知识体体系或概概念网络络，给予予用户智智能知识识提示，，最终帮帮助用户户获得最最佳的检检索效果果。⑿智能能决策把AI技技术引入入决策过过程，建建立智能能决策支支持系统统。该系系统能够够为决策策者提供供决策所所需的数数据、信信息和背背景材料料，帮助助明确决决策目标标和进行行问题的的识别，，建立或或修改决决策模型型，提供供各种备备选方案案，并且且对各种种方案进进行评价价和优选选，通过过人机交交互功能能进行分分析、比比较和判判断，为为正确决决策提供供必要的的支持。。⒀智能能通信指以智能能化的方方式将通通信嵌入入到实时时的系统统运行之之中，进进而在整整个系统统范围内内将人员员和业务务流程联联接在一一起，在在通信系系统的各各个层次次和环节节上实现现智能化化。例如如在通信信网的构构建、网网管与网网控、转转接、信信息传输输与转换换等环节节，都可可实现智智能化。。这样，，网络就就可运行行在最佳佳状态，，使其具具有自适适应、自自组织、、自学习习、自修修复等功功能。⒁智能仿仿真把以知识为为核心和人人类思维行行为作背景景的智能技技术引入整整个建模与与仿真过程程，构造智智能仿真平平台。智能能仿真技术术的开发途途径是AI与仿真技技术的集成成化。因此此，近年来来各种智能能算法，如如模糊算法法、神经算算法、遗传传算法的探探索也形成成了智能建建模与仿真真中的一些些研究热点点。⒂智能制制造是指应用智智能制造技技术和智能能制造系统统的制造生生产模式，，在制造的的各个环节节中，以一一种高度柔柔性和高度度集成的方方式，通过过计算机模模拟人类专专家的智能能活动，进进行分析、、判断、推推理、构思思和决策，，旨在取代代或延伸制制造环境中中人的部分分脑力劳动动，并对人人类专家的的制造智能能进行收集集、存贮、、完善、共共享、继承承和发展。。⒃智能CAD将AI理论论与CAD(计算算机辅助设设计)技术术相结合,使计算机机具有支持持人类专家家的设计思思维、推理理决策及模模拟人的思思维方法与与智能行为为的能力,从而把把设计自动动化推向更更高层次。。从目前发发展的趋势势来看，它它至少涉及及设计自动动化、智能能交互、智智能图形学学、自动数数据采集四四个方面，，把工程数数据库及其其管理系统统、知识库库及其专家家系统、拟拟人化用户户接口管理理系统集于于一体。⒄智能CAI就是把AI技术引入CAI(计算机辅助助教学)领域。它将将教学内容容与教学策策略分开，，根据学生生资料库提提供的学生生模型，通通过智能系系统的搜索索与推理，，动态生成成适合于个个别化教学学的内容与与策略，自自动生成各各种问题与与练习，自自动解决问问题生成解解答；通过过智能诊断断机制判断断学生的学学习水平，，分析学生生产生错误误的原因，，同时向学学生提出更更改建议、、以及进一一步需学习习内容的建建议；通过过对学生资资料库中全全体学生出出现错误分分布的统计计，智能诊诊断机制向向教师提供供教学重点点、方式、、测试重点点、方式、、题型的建建议；为教教师提供友友好的教学学内容、测测试内容维维护界面，，无需改变变软件的结结构即可调调整教学策策略；通过过对学生模模型、教学学内容、测测试结果的的智能分析析，向教学学督导人员员提供对教教师教学业业绩评价的的参考意见见。⒅计算智智能与进化化计算计算智能涉涉及神经计计算、模糊糊计算、进进化计算等等研究领域域。进化计计算是指一一类以达尔尔文进化论论为依据来来设计、控控制和优化化人工系统统的技术和和方法的总总称，它包包括遗传算算法、进化化策略和进进化规划。。⒆人工生生命旨在用计算机机和精密机械械等人工媒介介生成或构造造出能够表现现自然生命系系统行为特征征的仿真系统统或模型系统统。自然生命命系统行为具具有自组织、、自复制、自自修复等特征征以及形成这这些特征的混混沌动力学、、进化和环境境适应。人工工生命所研究究的人造系统统能够演示具具有自然生命命系统特征的的行为，在““生命之所能能”的广阔范范围内深入研研究“生命之之所知”的实实质。人工生生命学科的研研究内容包括括生命现象的的仿生系统、、人工建模与与仿真、进化化动力学、人人工生命的计计算理论、进进化与学习综综合系统以及及人工生命的的应用等。1．2．4人工智能分支支的划分1．根据脑功功能模拟的划划分⑴机器学习习——就是机器自己己获取知识。。⑵机器感知知——就是机器像人人一样通过““感觉器官””直接从外界界获取信息。。⑶机器联想想——就是机器具有有联想的功能能。联想是指指感知或回忆忆某一事物时时，连带想起起其他的有关关事物的过程程。⑷机器推理理——就是计算机推推理，也称自自动推理。所所谓推理就是是以一些已知知判断(前提)推出一个新判判断(结论)的思维过程。。⑸机器理解解——就是使机器能能够理解包括括自然语言和和图形在内的的各种符号。。⑹机器行为为——主要指机器人人行动规划。。2.根据应应用系统的划划分⑴专家系统统——是一种模拟人人类专家解决决领域问题的的计算机程序序系统。其内内部含有大量量的某个领域域专家水平的的知识与经验验，能够利用用人类专家的的知识和解决决问题的方法法来处理该领领域问题，模模拟人类专家家的决策过程程，以便解决决那些需要人人类专家处理理的复杂问题题。⑵知识库库系统——是以知识库库为核心的的，包含人人、硬件和和软件的各各种资源，，用于实现现知识共享享的系统。。⑶智能数数据库系统统——就是在数据据库的应用用中集成了了自我管理理及资源调调度的的功功能，由数数据库系统统自己进行行错误分析析、可能的的解决方案案建议、自自我修复及及参数的自自动配置。。⑷智能机机器人系统统——是融合了感感知、视觉觉、听觉、、思考、人人机通讯和和执行等功功能的综合合系统。机器人机器人(Robot)是具有类似似某些生物物器官功能能、用以完完成特定操操作和移动动任务的、、可再编程程的机械电电子自动装装置。复杂杂的机器人人除机械手手和脚、推推进器、旋旋转器件、、动力系统统、控制系系统、计算算装置、存存贮装置外外，还具有有多种人类类器官的功功能，如：：具有触觉觉、听觉、、嗅觉、感感觉：粗造造硬度、位位置重量、、热导体、、温度、接接近、形状状、大小、、距离的传传感器。机器人可广广泛用于生生产自动化化、原子能能利用、宇宇宙和海洋洋开发等领领域，例如如，可让机机器人代替替人在高温温、高压、、深水、单单调、孤寂寂、狭小或或带有放射射性、有害害性物质的的环境中从从事繁重或或危险工作作；另一方方面，可以以为人工智智能理论、、方法、技技术研究提提供一个综综合试验场场地，对人人工智能各各个领域的的研究进行行全面检查查，并反过过来推动人人工智能研研究的发展展。机器人的分分类1．按计划分分第一代机器器人——固定程序机机器人和遥遥控式机器器人；第二代机器器人——可变程序机机器人和示示教再现式式机器人；；第三代机器器人——自适应机器器人和智能能机器人。。2．按应用型型划分工业机器人人、宇宙开开发机器人人、海洋开开发机器人人、玩具机机器人、服服务机器人人、智能机机器人。3．按重量划划分机器人可分分为重负荷荷（50公斤以上））机器人、、中负荷（（5~50公斤）机器器人、轻负负荷（5公斤以下））机器人。。有关机器人人的研究内内容1．利用大规规模集成电电路的小型型化和计算算机的高性性能，研制制新式判断断机理的工工程方法及及软件；2．研究视觉觉、听觉、、触觉等感感知器，尤尤其是研究究空间识别别问题；3．研制用精精密机械元元件做成的的手、脚等等与计算机机结合的方方式；4．研究机器器人从三维维空间收搜搜集信息的的处理方式式；5．研究机器器人识别外外界环境的的能力；人们正在研研制在结构构上有灵活活动作的多多关节手和和两腿步行行机构，利利用电视摄摄像机和光光学测距器器、超声波波等做视觉觉，在广泛泛范围内对对物体进行行搜索、识识别和测距距，并带有有触觉、听听觉等功能能的智能机机器人。3.根据计计算机机系统统结构构的划划分⑴智智能操操作系系统——是一类类基于于知识识处理理、问问题求求解、、现场场感应应、环环境适适应并并且能能产生生人类类智能能行为为的操操作系系统⑵智智能多多媒体体系统统——是一种种多媒媒体播播放系系统，，支持持终端端模式式下大大规模模用户户的多多媒体体应用用，支支持点点播和和组播播等多多种播播放方方式。。它利利用了了本地地计算算能力力，播播放方方式对对用户户完全全透明明，用用户使使用方方式只只需双双击服服务器器上的的文件件即可可。⑶智能能网络络系统统。AI技术、、智能能计算算机与与计算算机网网络技技术的的结合合与融融合，，形成成具有有更多多思维维能力力的智智能网网络系系统。。当前前，基基于网网络系系统的的分布布式智智能决决策系系统、、分布布专家家系统统、分分布知知识库库系统统、分分布智智能代代理技技术、、分布布智能能控制制系统统及智智能网网络管管理技技术等等的发发展，，也都都明显显的体体现了了这种种智能能网络络系统统的发发展趋趋向。。⑷智能能计算算机系系统——是信息息采集集、存存储、、处理理、通通信同同AI结合在在一起起的新新一代代计算算机系系统。。它具具有计计算、、感知知、记记忆、、推理理、学学习等等功能能，能能以汉汉语语语音、、汉字字、图图形和和图像像与系系统进进行交交互作作用，，具有有较丰丰富的的软件件设计计和生生产能能力，，是一一个功功能较较强的的智能能应用用系统统的开开发环环境。。智能计计算机机的特特点1．集集中——分布式式多级级递阶阶结构构；2．串串行——并行相相结合合的工工作方方式；；3．分分工——分区相相结合合的协协调控控制体体制；；4．两两态——多态兼兼容的的复合合逻辑辑；5．自自组织织、自自修复复的柔柔性联联结系系统；；6．启启发——算法，，归归纳纳——演绎；；7．联联想记记忆、、联想想识别别、联联想推推理；；8．自自学习习、自自适应应、自自寻优优；9．自自整定定、自自规划划、自自编程程；10.自然信信息的的输入入、处处理及及输出出。智能计计算机机要达达到的的目标标1．执行行1———10亿逻辑辑推理理，1逻辑推推理100———1000步；2．知识库库容量量1000亿——100000亿字节节，在在几秒秒钟内内搜索索得到到结果果；3．智能接接口系系统——以自然然语言言方式式对话话，提提供机机器翻翻译10000个基本本词，，1000条语法法规则则，分分析精精度达达99%；4．核心语语言——Prolog语言；；5．不学就就会用用；6．高度的的精确确推理理和学学习；；7．程序自自动生生成；；8．高可靠靠性和和保密密。4.根根据据基础础理论论的划划分从基础础理论论看，，AI可分分为数数理逻逻辑和和多种种非标标准逻逻辑、、图论论、人人工神神经网网络、、模糊糊集、、粗糙糙集、、概率率统计计（贝贝叶斯斯统计计决策策理论论）和和贝叶叶斯网网络、、统计计学习习理论论与支支持向向量机机、形形式语语言与与自动动机等等领域域和方方向。。5.根根据据智能能算法法来划划分从智能能算法法来看看，AI可可分为为数据据挖掘掘和知知识发发现、、智能能主体体、启启发式式算法法、逻逻辑演演算、、高级级知识识推理理、模模糊算算法、、遗传传算法法、免免疫算算法、、人工工神经经网络络、人人工生生命、、进化化编程程、粒粒群优优化、、蚁群群算法法、自自然计计算等等分支支与方方向。。1．3人工智智能的的技术术方案案与途途径1．3．1人工智智能的的基本本技术术1．推理理技术术：从从一个个或几几个已已知的的判断断（前前提））得出出另一一个新新判断断（结结论））的思思维过过程。。2．搜索索技术术：为为了达达到某某一目目标而而连续续地进进行推推理的的过程程。搜搜索技技术就就是对对推理理进行行引导导和控控制的的技术术。3．知识识表示示与知知识库库技术术：知知识表表示是是指知知识在在计算算机中中的表表示方方法和和表示示形式式；；知识识库技技术包包括知知识的的组织织、管管理、、维护护、优优化等等技术术。4．知识识获取取技术术：：知识识获取取包括括机器器学习习和用用人工工移植植的方方法进进行学学习两两个方方面。。1．3．1人工智智能的的基本本技术术5.联想技技术和和归纳纳技术术：联联想是是指感感知或或回忆忆某一一事物物时，，连带带想起起其他他的有有关事事物的的过程程。归归纳技技术，，是指指机器器自动动提取取概念念、抽抽取知知识、、寻找找规律律的技技术。。6.知识发发现和和数据据挖掘掘技术术：知知识发发现的的全称称是从从数据据库中中发现现知识识。知知识发发现主主要流流行于于AI和机器器学习习领域域，而而数据据挖掘掘则主主要流流行于于统计计、数数据分分析、、数据据库和和管理理信息息系统统领域域。数据挖挖掘是是指从从数据据库中中发现现隐含含的、、先前前不知知道的的、潜潜在有有用的的信息息，它它综合合了机机器学学习、、数据据库、、专家家系统统、模模式识识别、、统计计、管管理信信息系系统、、基于于知识识的系系统、、可视视化等等领域域的有有关技技术。。其目目的就就是从从数据据库的的数据据中抽抽取和和精化化一般般规律律或模模式。。7．智能能系统统与智智能计计算机机的构构成技技术：：建立立智能能系统统或构构造智智能机机器1．3．2人工智智能的的研究究内容容1．人工工智能能的理理论体体系研研究2．广义义知识识模型型的研研究3．联想想知识识库的的研究究4．自组组织推推理机机的研研究5．知识识获取取工具具的研研究6．专家家系统统开发发环境境的研研究7．对对智能能控制制与智智能管管理的的研究究8．高智智能机机器人人及其其应用用研究究9．新一一代人人工智智能机机的研研究10．高性性能脑脑模型型的研研究11．高智智能专专家系系统的的研究究12．对智能化仪仪器、仪表的的研制1．3．3人工智能的研研究方法结构模拟是从从仿生学的观观点，基于脑脑的生理结构构原型和工作作机理。思维模拟法就就是以人脑的的心理模型，，利用计算机机软件、符号号推演与心理理学方法，从从宏观上来模模拟人脑的思思维，实现机机器智能。1.启发方法依靠靠启发推理，，利用启发程程序，进行问问题求解。2.算法主要依靠算法法证明，利用用算法程序进进行问题求解解。行为模拟法是是一种基于感感知——行为模型的研研究方法1．4人工智能的产产生与发展1．4．1人工智能的孕孕育期(在1956年以前)在这个阶段中中，数理逻辑辑、自动机理理论、控制论论、信息论、、仿生学、神神经生理学、、实验心理学学、电子计算算机等科学技技术的进展，，为人工智能能学科的诞生生，准备了思思想、理论和和物质基础。。1．4．1人工智能的孕孕育期1．1647年法国的数学学和物理学家家帕斯卡(Pascal)制造了一台有有效的机械加加法器。2．1821年英国数学家家巴贝奇(Babbage)发明了两台最最先进的差分分机和分析机机。其中分析析机的设计思思想与现代电电子计算机十十分相似。他他提出了计算算机的五个主主要组成部分分：输入(把数字输入机机器)、存储器(保存数字和程程序指令)、运算器(执行运算)、控制器(控制执行各种种命令)和输出(把运算的结果果告诉用户)。为电子计算算机的发展奠奠定了基础。。3．著名的英国逻逻辑学家和哲哲学家乔治·布尔(G.Boo1e，1815年一1864年)致力于使“思思维规律”形形式化和实现现机械化，他他发明了布尔尔代数，首次次用符号语言言描述了思维维活动的基本本推理法则。。4.1936年英国数学家家、图灵机的的发明者图灵灵(A.M.Turing)创立了自动动机理论。。图灵1945年设计思想想的21种特点中，，已有15种由别人重重新提出并并在机器上上实现了，，如变址寄寄存器、微微程序设计计、虚拟存存储器和变变指令系统统等等。布尔（Boole）（1815——1864），英国数学家家、逻辑学学家。他的的主要贡献献是初步实实现了莱布布尼茨关于于思维符号号化和数学学化的思想想，提出了了一种崭新新的代数系系统——布布尔代数，，凡是传统统逻辑能处处理的问题题，布尔代代数都能处处理。歌德尔（Gödel）（1906——1978），美籍奥地利利数理逻辑辑学家，他他研究数理理逻辑中的的一些带根根本性的问问题，即形形式系统的的完备性和和可判定性性问题，指指出了把人人的思维形形式化和机机械化的某某些极限，，在理论上上证明了有有些事情是是机器做不不到的。怎样才能说说机器（计计算机）拥拥有了智能能？1950年年，图灵提提出了著名名的“图灵灵实验”：：让一个人和和一台计算算机分处两两个不同的的房间，另另有一主持持人向他们们提出问题题，如果主主持人通过过听取对问问题的回答答分辨不出出哪个是人人的回答，，哪个是计计算机的回回答，便认认为被实验验的计算机机有了智能能。图灵测试和和中文屋子子◆图灵测试””（TuringTest）1．4．1人工智能的的孕育期5．1943年，麦卡洛洛克(W.cclloch)与匹茨(W.Pitts)研制了神经经细胞模型型——MP模型，开创创了脑模型型研究工作作。6．1945年匈牙利数数学家、博博弈论的创创立者冯·诺依曼(John.Von.Neumann)提出了存储储程序的概概念。冯·诺依曼的这这一思想被被誉为电子子计算机时时代的开始始。至今，，计算机的的体系结构构还基本上上是冯·诺依曼型。。7．1946年由美国人人莫克利(Mauchly)和埃克特(Eckert)在宾夕法尼尼亚大学摩摩尔电工学学院研制成成功世界上上第一台电电子计算机机ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndComputer)。该机由18000个电子管组组成，占空空间81立方米，占占地1500平方米，重重量60吨，运行速速度为5000次/秒，是为计计算枪炮和和导弹的弹弹导表而设设计的，能能够在30秒内计算出出60个弹道曲线线。8．1948美国著名数数学家、控控制论创始始人维纳(N.Wiener)创立了控制制论。9．1948年美国应用用数学家、、信息论的的创始人香香农(C.E.Shannon)创立了信息息论。10．1948年英国生物物学家阿希希贝（）的《设计一个脑脑》一书出版。。1．4．2人工智能的的研究与形形成期(1956年至1970年)在这个阶段段，人工智智能学科正正式产生，，在定理证证明、问题题求解、机机器博弈、、Lisp语言、文文字和图象象识别、机机器思维、、感知、及及行为等基基本内容上上取得了重重大突破。。这一时期期的主要研研究成果大大致有以下下一些方面面。1．4．2人工智能的的研究与形形成期1．1956年麦卡锡在在美国正式式提出了““人工智能能”（ArtificialIntelligence）这一术语语。2．1956年，美国的的纽厄尔、、肖和赛蒙蒙合作编制制了一个名名为逻辑理理论机(LogicTheoryMachine，LT)的计算机程程序系统。。证明了名名著《数学原理》第2章中的38条定理(1963年在另一台台机器上证证明了全部部52条定理)。而美籍华华人、数理理逻辑学家家王浩于1958年在IBM一704计算机上上用3～5分钟证明明了《数学原理理》中有关命命题演算算的全部部220条定理，，并且还还证明了了谓词演演算中150条定理的的85%。。3．1956年，塞缪缪尔研制制成功了了具有自自学习、、自组织织、自适适应能力力的西洋洋跳棋程程序。4．1957年，罗森森勃劳特特(F.Rosenblatt)研究制成成感知机机，具有有学习功功能，模模仿视觉觉,进行模式式分类识识别。5．1959年，籍勒勒洛特发发表了证证明平面面几何问问题的程程序，塞塞尔夫里里奇推出出了一个个模式识识别程序序；1．4．2人工智能能的研究究与形成成期6．1960年，纽厄厄尔、肖肖和赛蒙蒙等人编编制了通通用问题题求解程程序。该该程序可可以求解解11种不同类类型的问问题。。7．1960年，麦卡卡锡研制制成功了了面向人人工智能能程序设设计的表表处理语语言LISP。8．1960年美国生生产了第第一批商商用工业业机器人人UNIMATE和VERSATRAN。9．1965年，鲁宾宾逊(Robinson)提出了归归结(消解)原理。10．1965年，美国国斯坦福福大学的的费根鲍鲍姆(E.A.Feigenbaum)开始研究究化学专专家系统统DENDRAL。11．1968年Quillian提出了语语义网络络知识表表示法。。12．1969年，由国国际上许许多学术术团体共共同发起起成立了了国际人人工智能能联合会会议(InternationalJointConferencesonArtificialIntelligence，简称IJCAI)。1．4．3人工智能能的发展展与应用用期（1970年以后））从1970年以后，，人工智智能从实实验室走走了出来来，从一一般思维维规律探探讨转向向知识工工程开发发，进入入实际应应用时代代。70年代后期期开始，，一大批批实用型型专家系系统不断断涌现。。大量出版版关于人人工智能能的专著著、手册册和文集集。在知识表表示、不不精确推推理、人人工智能能语言等等方面也也有重大大进展。。1977年，在第第五届国国际人工工智能会会议上，，费根鲍鲍姆进一一步提出出了“知知识工程程”的概概念。日本于1981年10月向全世世界公布布的第五五代电子子计算机机的研制制计划，，打算在在此十年年内拨出出大约4亿5000万美元资资金用于于该项目目的实施施。美国1983年制定了了6一10年的研制制规划，，投资6亿多美元元拟研制制能看、、听、说说和思考考的新一一代电子子计算机机神经网络络的理论论和技术术在经过过近20年的暗淡淡时期后后终于有有了新的的突破和和惊人的的成果。。一般认为为，当前前人工智智能的发发展，呈呈现出如如下特点点:1．传统的符符号处理理与神经经计算各各取所长长，联合合作战。。由于两两种方法法各有所所长，又又各有所所短，但但却刚好好互补。。所以，，将两种种方法相相结合，，则是可可取的策策略和方方向。2．一批新思思想、新新理论、、新技术术不断涌涌现。如如:模糊技术术。模糊糊——神经网络络、遗传传算法、、进化程程序设计计、混沌沌理论、、人工生生命等，，它们又又构成了了所谓的的软计算算技术、、计算智智能、符符号智能能、粗糙糙集理论论、数据据开采与与知识发发现技术术、面向向对象技技术、现现场AI等等，而而且这些些理论和和技术又又互相渗渗透、互互相融合合。