人工智能概述

人工智能概述11.人工智能的定义与发展1.1

人工智能的定义人工智能(ArtificialIntelligence)，又称机器智能(MachineIntelligence)

是计算机科学中的一门边缘学科人工智能诞生于1956年成果多、应用广、波折多、争议大2人工智能（学科）：是计算机科学中涉及研究、设计和应用智能机器的一个分支。它的近期目标在于研究用机器来模仿和执行人脑的某些智能功能，并开发相关的理论和技术3人工智能（能力）：是智能机器所执行的通常与人类智能有关的智能行为，例如推断、推理、证明、识别、感知、理解、设计、思考、规划、学习和问题求解等等思维活动4从拟人思维角度的定义：

人工智能是一种使计算机能够思维、使机器具有智力的激动人心的新尝试（Hangeland,1985）人工智能是那些与人的思维、决策、问题求解和学习等有关活动的自动化（Bellman,1978）5从理性思维角度的定义：

人工智能是用计算模型进行研究的智能行为（Charniak&McDermott,1985）人工智能是研究那些使理解、推理和行为成为可能的计算（Winston,1992）6从拟人行为角度的定义：

人工智能是一种能够执行需要人的智能的创造性机器的技术（Kurzwell,1990）人工智能研究如何通过使计算机做事而让人过得更好（Rich&Knight,1991）7从拟人理性行为角度的定义：人工智能是一门通过计算过程力图理解和模仿智能行为的学科（Schalkoff,1990）人工智能是计算机科学中与智能行为的自动化有关的一个分支（Luger&Stubblefield,1993）81.2人工智能各学派的认知观目前人工智能主要有三大学派：

符号主义：逻辑主义、心理学派、计算机学派。其原理为物理符号系统假设和有限合理性原理连接主义：仿生学派、生理学派。其原理是神经网络及其连接机制和学习算法行为主义：进化主义、控制论学派。其原理是控制论、感知-动作控制系统

9不同的学派对AI的基本问题，比如，定义、基础、核心、要素、认知过程、学科体系以及人工智能与人类智能的关系等，均有不同观点。它们的研究方法也不同101、符号主义

在基本理论上，认为人的认知基元是符号，而认知过程就是符号操作过程知识是信息的一种形式，是构成智能的基础人工智能的核心问题是知识表达、知识推理和知识运用11在研究方法上，功能模拟方法。通过分析人类认知系统所具备的功能和机能，然后用计算机模拟这些功能、实现人工智能122、连接主义

在基本理论上，认为人的思维基元是神经元，而不是符号处理过程提出了连接主义的大脑工作模式，来取代符号主义的大脑工作模式13在研究方法上，着重于结构模拟，即模拟人的生理神经网络结构，并认为功能、结构和智力行为是密切相关的，不同的结构表现出不同的功能和行为143、行为主义

在基础理论上，认为智能取决于感知与行为，提出了智能行为的“感知－动作”模式。

在研究方法上，采用行为模拟方法，也认为功能、结构和智力行为是不可分开的。不同的行为表现出不同的功能和不同的结构151.3人工智能的研究与应用领域目前人工智能的主要研究与应用领域有问题求解

逻辑推理与定理证明自然语言理解自动程序设计（人工描述自动转化程序）专家系统机器学习神经网络机器人学

16模式识别

机器视觉智能控制智能检索智能调度与指挥分布式人工智能与Agent计算智能与进化计算数据挖掘与知识发现人工生命系统与语言工具（用于支持AI研究与开发）

171.4人工智能课程中的一些常用例子1、八数码在一个3×3的方格盘上，放有1-8个数码，空格四周上下左右的数码可以移到空格，问题是：从某一个初始布局开始，通过移动数码（空格），最后到达一个目标布局2315846712384765182、十五数码问题在一个4×4的方格盘上，放有1~15个数码，空格四周上下左右的数码可以移到空格，问题是：从某一个初始布局开始，通过移动数码（空格），最后到达一个目标布局119415131275861321014123456789101112131415193、梵塔（Hanoi）问题有三个柱子和若干不同大小的园盘，在每一个园盘中间有一个孔，所有园盘可以叠放在柱子上问题：开始所有园盘放在一个柱子上，并且大盘在下小盘在上；要求将园盘移到另一个柱子上，同样要求大盘在下小盘在上；在移动的过程中，每一次只能移动一个盘，并且不允许大的盘放在小的盘上面204、迷宫问题有一个入口和一个出口。由若干间房子构成一个迷宫，邻近的房子有连通也有不连通的，墙壁是不透明的而且高度大于人的身高，入口处不能直接看到出口处，但是至少会有一条从入口到出口的通路问题：从入口进去，从出口出来215、传教士与野人问题设有三个传教士和三个野人来到河边，打算乘一条船从河的右岸到左岸去。该船的负载能力为两人。在任何时候，如果野人的人数超过传教士的人数，则野人就将传教士吃掉问题：他们怎样才能用这条船安全地把所有人都度过河去？226、推销员（旅行商）问题（TSP）现在有若干个城市，任何两个城市之间都有相应的道路相连，并且路程不等问题：一个推销员要走遍所有城市最后回到出发城市，总路程最短，而且不重复237、猴子和香蕉问题在一间房子里有一只猴子、一只箱子和一串香蕉。香蕉挂在天花板下面，猴子的高度不能直接摘到香蕉，但是可以利用箱子问题：猴子如何才能摘到香蕉？248、一字棋问题一字棋是两人在3×3的方形棋盘上对垒，从空棋盘开始，双方轮流在棋盘上摆各自的棋子（黑与白，×和O），谁先成三子一线（横的、竖的、对角）者获胜259、四皇后问题与八皇后问题在4×4的棋盘上放四个皇后，使得没有任意两个皇后在同一条直线上（包括斜线上）。

2610、最优化问题

寻找一个非线性函数的局部最大点、全局最大点271.5人工智能近期发展分析

多学派融合研究融合是一种必然趋势：符号主义、联结主义和行为主义三大学派各有所长、各有所短，它们各自经过一段时间的分立研究之后，正逐步开始走向融合。多学派融合是人工智能发展的一种必然趋势。融合需要解决的关键问题：(1)不同学派之间的共同机制是什么？(2)怎样建立一个统一的智能理论体系？(3)如何真正实现它们之间的有机融合？等。28

虽然在通向人工智能最终目标的道路上，还有不少困难、问题和挑战，但前进和发展毕竟是大势所趋。

1.6人工智能的辉煌成果29智能交通30

图像识别系统313233341.7对人工智能的展望

人工智能的近期研究目标：在于建造智能计算机，用以代替人类从事脑力劳动，即使现有的计算机更聪明更有用。

人工智能的远期研究目标：探究人类智能和机器智能的基本原理，研究用自动机(automata)模拟人类的思维过程和智能行为。

35更新的理论框架人工智能尚存在的问题：

宏观与微观隔离全局与局部割裂理论和实际脱节

36更好的技术集成

人工智能技术是其它信息处理技术及相关学科技术的集成。要集成的信息技术除数字技术外，还包括计算机网络、远程通信、数据库、计算机图形学、语音与听觉、机器人学、过程控制、并行计算、光计算、生物信息处理等。未来的智能系统还要集成认知科学、心理学、社会学、语言学、系统学和哲学等。37科学