人工智能入门 课件 1.绪论

人工智能入门γνωθισεαυτόν(认识你自己)AI:Introduction2AI:Introduction2大纲什么是人工智能(AI)?

什么是思考？人工机器能否以及是否应该达到自我思考的程度？人工智能发展简史人工智能实现途径AI:Introduction3PartⅠ:什么是人工智能？AI:Introduction4

“使真正的机器表现得像科幻电影中的那些机器一样”--RussellBeale请仔细观看视频，思考什么是人工智能？人工智能是通过智能机器延伸、增强人类改造自然和治理社会能力的新兴技术。AI:Introduction5“有多少专家，就会有多少种关于智能的说法.”

--R.J.Sternberg什么是人工智能？？AI:Introduction6

什么是人工智能？Perception行为能力问题求解能力推理能力学习能力社交能力创造力感知能力AI:Introduction7AI:Introduction7什么是人工智能？？理解并创造智能实体多学科交叉计算机科学，哲学

，心理学，语言学，神经学，……包含多个子领域认知科学，自然语言处理，机器学习，模式识别，计算机视觉，数据挖掘，……AI:Introduction8AI:Introduction8如何衡量机器是否具有智能？两种观点强调外在表现(弱人工智能)机器是否具有智能的行为?图灵测试强调内在机制(强人工智能)机器是否真正在思考?J.R.Searle

的中文屋思想实验AI:Introduction9AI:Introduction9图灵测试机器如何表现出智能？图灵(1950)《计算机器与智能》具有可操作性的机器智能测试:模拟试验为了通过图灵测试，需要突破人工智能中的许多重要问题，如知识表示，推理，自然语言理解，机器学习等AI:Introduction10AI:Introduction10中文屋实验一个不懂中文的人呆在一间密闭的屋子里，他有一本记录中文处理规则的书。屋外的测试者从门缝塞给他中文纸条。

他在书中查找处理这些中文语句的规则。

根据规则将一些中文字符抄在纸条上作为对相应语句的回答。

呆在屋内的人显然不理解他所处理的中文。

所以，赛尔勒提出(1980):

-不存在具有理解能力的计算机程序

-赋予非生物机器以智能是语无伦次AI:Introduction11AI:Introduction11人工智能的目标远期目标揭示人类智能的根本机理，用智能机器去模拟、延伸、扩展人类智能，实现脑力劳动的自动化近期目标制造智能机器,尤其是具有智能的计算机程序.提供辅助性的智能工具以帮助人们解决一些具体问题AI:Introduction12“智能”正在变得越来越流行：AI:Introduction13AI:Introduction13人工智能与计算机科学部分类似于数学与物理的关系

计算机科学关注信息处理的一般理论,并为实现人工智能提供计算工具,但是这些不是人工智能关注的重点.人工智能对于计算机科学的发展具有重大影响.

AI:Introduction14PartⅡ:人工智能发展简史AI:Introduction15AI:Introduction15人工智能孕育期哲学

逻辑,推理方法,思维机器,学习的基础,语言,理性数学

形式逻辑符号化,计算理论,可判定性,可处理性,概率经济效用,决策论神经科学

思维活动的物质性心理学

感知,控制,实验技术计算机科学

构造更快的计算机控制论

制造能够随着时间的推移最优化其目标的系统语言学

知识表示，语法AI:Introduction16AI:Introduction16人工智能发展期1943 麦克洛奇和皮兹：大脑的布尔电路模型1950 图灵的“计算机器与智能”1956达特茅斯会议：正式采用名称“人工智能”1952-69 迅速发展，过于乐观1950s 早期的人工智能程序，包括塞缪尔的西洋跳棋程序，Newell 和Simon的定理证明程序，Gelernter的几何引擎1965鲁宾逊归结演绎推理1966-73 出现了计算复杂性问题，神经网络的研究处于停滞等

1969-79 专家系统的早期开发1980- 人工智能走向实际应用1986- 神经网络再次流行1987- 人工智能变成一门科学1995- 智能体概念的出现AI:Introduction17AI:Introduction17人工智能现状深蓝在1997年打败了世界棋王卡斯帕洛夫证明了十几年来未能解决的一个数学猜想（Robbins猜想）横跨美国的汽车无人驾驶（从匹茨堡到圣地亚哥的路途中，98%的路程为自动驾驶）1991年海湾战争期间,美国军方运用人工智能规划程序实现后勤保障，涉及50000辆车辆以及人员NASA通过自动规划程序控制宇航器的飞行PROVERB程序能比大多数人类更好地解决字谜游戏AI:Introduction18AI:Introduction18真实的故事DavidCohn：“虽然计算机已经能够打败世界上最好的棋手，我们却仍然不能使其像4岁小孩一样去思考。”

AaronSlomon：“我们现在才刚刚开始明白怎样用机器处理信息，智能是什么，以及我们人类是什么。”

何不马上开始人工智能探险之旅呢？AI:Introduction19AI:Introduction19PartⅢ:人工智能的实现途径AI:Introduction20AI:Introduction20机器学习

“婴儿机器”符号智能神经网络行为智能进化计算

”人造生命”群智能人工智能的实现途径AI:Introduction21AI:Introduction21机器学习Q.制造一个“婴儿机器”，它通过读书学习、从经验中学习等手段逐步增长智力，这个想法如何？人们早在20世纪40年代就提出了这个设想，最终它将会得到实现。

但是就目前而言，人们对人类学习机理、方法以及如何实现等问题的认识还处于非常初级的阶段，就连“婴儿是如何从经验中进行学习”的问题都知之甚少，更遑论其他。--JohnMcCarthyAI:Introduction22AI:Introduction22符号智能纽维尔和西蒙的“物理符号系统假说”机器对符号信息的处理就足以产生人工智能.人类智能的基础是对符号信息的处理.目前，“物理符号系统假说”是否成立仍然是一个有争议的问题.自上而下的人工智能实现策略AI:Introduction23AI:Introduction23问题求解

专家系统

知识工程搜索,表示,推理GPS,深蓝,DENDRAL,CYC,……问题框架问题(CYC,Go,……)用大量的计算来代替理解符号智能AI:Introduction24AI:Introduction24神经网络人类大脑的工作机制与机器有很大的不同大脑如何工作？

自下而上的人工智能实现策略生物神经网络AI:Introduction25AI:Introduction25发展简史

M-P神经元模型

感知器

霍普菲尔德网络模型,B-P学习方法(Rumelhart&McClelland)

应用

识别,视觉,商业,医学,…….主要问题

-拓扑结构-学习方法神经网络AI:Introduction26AI:Introduction26行为智能布鲁克斯(1991)<<没有表示的智能>>

机器虫:艾伦(Allen),赫伯特(Herbert),成吉思(Genghis)-智能的基本构造单元是一些非常简单的行为，更为复杂的行为是通过这些简单行为的相互作用产生的。-首先应制造具有昆虫一类低等生物智能水平的系统。

AI:Introduction27现场式人工智能

-构造不能与外界友好交互的无实体智能系统(traditional)-构造在真实环境中活动的智能系统(Nouvelle).

行为智能AI:Introduction28AI:Introduction28进化计算生物进化

-产生大量能够适应不同环境的各种生物物种.

模拟进化

-在计算机上模拟生物进化过程,可以让计算机通过进化的方式找到问题的解答。

AI:Introduction29AI:Introduction29遗传算法

像DNA中的分子串一样，用符号串编码问题的解决方案。通过符号串的突变和重组找到好的解。

进化策略

用解的原始形式表示个体,主要用突变和选择作为搜索算子，其中突变通常通过对问题的解向量进行正态随机扰动实现；选择则是按适应度排序方式进行.进化规划

与进化策略很难区分。主要区别是仅利用重组实现解的改变。它将每个个体看做一个物种，而不是同一物种中的不同个体，因此每个父代个体产生一个子代个体。进化计算AI:Introduction30AI:Introduction30群智能智能经常被认为是单个个体的行为。是因为我们有智慧所以组成社会呢？还是因为我们存在于社会中所以有智慧呢？-智能可以在社交活动中呈现出来.突现行为

–

一个群体所表现出来的在其个体身上看不到的行为.群智能-模拟生物间的社会交往-由一组简单智能体呈现出来的集体智慧AI:Introduction31群智能AI:Introduction32观察鸟群和鱼群能够以和谐的方式一起运动，但其中没有指挥员(领导)-是什么决定了没有领导的群体的行为？蚁群能够快速找到从它们的巢穴到食物源的最短路径-同时还能处理许多复杂问题，如:维持城堡，修建巢穴，清