人工智能緒論

1、Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 課程介紹學習建議與希望 擁有一本教材學習基礎 利用好課堂學習途徑 多思考、勤動手學習方法 多溝通、善交流學習效果 希望 對教學內(nèi)容、方法、過程等多提意見 Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 星球大戰(zhàn) 終結(jié)者 A.I. 是否聽說過人工智能？ Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial I

2、ntelligence 引言 定義及其研究目標 發(fā)展概況 研究領域和方法 課程內(nèi)容 第一章第一章 緒論緒論 Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 是計算機學科的一個重要分支. 二十世紀七十年代以來被稱為三大 科學技術(shù)成就之一: 空間技術(shù)、能 源技術(shù)、人工智能. 二十一世紀三大尖端技術(shù)之一: 基 因工程、納米科學、人工智能. 1 引言 Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 地位分析 計算機的基本

3、用途：計算，即數(shù)據(jù)或信息處理。 信息知識智能人類向信息時代邁進，信 息化是當前社會發(fā)展的主旋律。 信息經(jīng)抽象、結(jié)晶，轉(zhuǎn)化為知識; ; 知識經(jīng)提煉、升華，轉(zhuǎn)化為智能; ; 智能經(jīng)發(fā)揮、運用，促進信息化的發(fā)展 (傳統(tǒng) 計算方法無法跟上信息化發(fā)展的步伐，只能依 賴智能計算技術(shù))。 對智能的研究，可提升計算機的能力，故一直以 來是計算機科學中最重要和活躍的領域。 信息 知識智能 Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 人工智能離我們有多遠？ 日常生活: 80年代被引入了市場,并開始顯示出 實用價值; 已

4、進入它的青年時代.智能車，智能 家居、檢測、控制、交通設備、機器 人、視聽產(chǎn)品等. 正改變我們的生活。 Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 人機大戰(zhàn) 1997，IBM公司的“深 藍”超級電腦以3.5： 2.5的總比分戰(zhàn)勝卡斯 帕羅夫。 2006年，浪潮杯中國象 棋人機大戰(zhàn)，浪潮天梭 擊敗大師聯(lián)盟（柳大華 等），戰(zhàn)平中國象棋第 一人許銀川。 Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 在高速公路上，

5、該汽車 可以自動識別道路，自 動躲避障礙物。 智能汽車和飛機 -智能技術(shù)與系統(tǒng)國家重點實驗室研制 空中機器人無人駕 駛的飛機達到了世界先 進水平。 Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 機器人 -2014年8月15日南昌 第四屆中國智能博覽會：主 題 “智能體驗，智慧生活” Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 智慧城市 -2015中國（上海）國際智慧城市建設與發(fā)展博覽 會: 主題 “綠色建筑

6、，智慧城市” Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 模擬模擬 完成完成 需要智能需要智能 的工作的工作 AI的含義？ 2 定義及其研究目標 Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 人工智能人工智能? Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence Nilsson認為“AI是關于知識的科學，即 怎樣表示知識

7、、獲取知識和使用知識的 科學”（知識） Winston則認為“AI是研究如何使計算 機去做過去只有人才能做的富有智能的 工作”（功能） Feigenbaum認為“AI是一個智能計算機 的知識處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)顯示人類行為 中與智能有關的某些特征”（系統(tǒng)） 2.1 什么是AI？ Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 定義 1: 人工智能是一門研究如何使計算機 系統(tǒng)顯示智能行為的學科，即研究如何讓 計算機完成那些過去只有人才能做的富有 智能的工作. 定義 2: 人工智能是研究如何制造出人造的 智能機

8、器或智能系統(tǒng)，來模擬人類智能活 動的能力，以延伸人們智能的科學. 定義 3: AI 是使計算機象人一樣思考、行動 或能夠進行理性地思考、行動的技術(shù). Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 圖靈試驗 (Turing, 1950 ): 組成：計算機、被測試的人和 主持人。 位置：不同房間. 過程：由主持人提問， 由計算 機和被測試的人分別回答. 結(jié)論：分辨不清哪個是人回答 的，哪個是計算機回答的，則 可認為被測試計算機是有智能 的. Alan Turing 2.2 什么是智能？ Artificia

9、l IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence person ask answer 圖靈試驗：圖靈試驗： room1 room2 3個問題： 標準、智力問題、忽略思維過程. 通過圖靈測試不容易 Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 智能： 人類在認識世界和改造世界的活動中， 由腦力勞動表現(xiàn)出來的能力，即人們處理事物、 解決問題時表現(xiàn)出來的智慧和能力，它是知識和 智力的總和。 智能行為具有如下能力： 感知能力、表達能力、記

10、憶與思維能力、適應 能力、自學習能力. Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 2.2 研究目標 (兩個階段 ) 近期目標: 使計算機更聰明、更有用. 主要研究依賴于用計算機去模擬人類某些智 能行為的基本理論、基本技術(shù)和基本方法 遠期目標: 探討智能的基本機理，研究如何利用自動機 去模擬人的某些思維過程和智能行為，最終 構(gòu)造智能機器，使其高效率地解決問題 Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 歌

11、舞機器人、 木牛流馬 加法器 計算器 差分機、分 析機 布爾代數(shù) 通用圖靈機 控制和信息 論、生物學 中的腦研究 3 發(fā)展概況階段及成果 萌芽期 1946 19561970 1980 形成期 邏輯理論機 通用問題求 解程序系統(tǒng) 跳棋程序 表處理語言 LISP 文法體系 模式識別系 統(tǒng)的程序研 究 發(fā)展和 實用期 知識表示技 術(shù)如，一階 謂詞演算、 語義網(wǎng)絡、 框架系統(tǒng) 搜索技術(shù) 專家系統(tǒng) 自然語言理 解 歸結(jié)原理 PROLOG系 統(tǒng) 發(fā)展黃 金期 自然語言處 理 計算機視覺 機器人學 知識工程 學術(shù)交流、 刊物、學會 美國、英國、 日本、蘇聯(lián) 和西歐 我國（1978） 前景 未來 學科前 沿

12、生活、 工作和 教育等 知識經(jīng) 濟 智能經(jīng) 濟 達特茅斯 Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 馬文明斯基 （Marniv Lee Minsky） 人工智能之父，麻省理工學院 框架理論的創(chuàng)立者 首位獲得圖靈獎的人工智能學者（1969） 3 發(fā)展概況人工智能大師人工智能大師 Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 約翰麥卡錫 （John McCarthy） （1971） 人工智能之父 LISP語言

13、的發(fā)明人 首次提出AI的概念 北京工業(yè)大學名譽 教授 Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 赫伯特西蒙 （Herbert A. Simon） （1975） 符號主義學派的創(chuàng)始人 愛好廣泛的全能科學家 中國科學院外籍院士 諾貝爾經(jīng)濟學獎 （1978） Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 艾倫紐厄爾 （Allen Newell） 符號主義學派的創(chuàng)始 人之一 西蒙的學生與同事 1975年與西蒙同獲

14、圖 靈獎 Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 查理德卡普 （Richard M. Karp） 發(fā)明 “分枝界限法” 的三棲學者 （1985） Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 愛德華費根鮑姆 （Edward A. Feigenbaum） 知識工程的提出者 大型人工智能系統(tǒng) 的開拓者 （1994） Artificial IntelligenceArtificial Intelligence

15、Artificial Intelligence 勞伊雷迪 （Raj Reddy） 大型人工智能系統(tǒng) 的開拓者 （1994） Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 道格拉斯恩格爾巴特 （Douglas Engelbart） 鼠標的發(fā)明人 超文本研究的先驅(qū) （1997） Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 姚期智 (Andrew Yao) 2000年圖靈獎獲得 者（因?qū)τ嬎憷碚?做出了諸多根本性

16、 的重大貢獻） 第一位華裔獲獎者 美國科學院院士 中國科學院院士 清華大學教授 Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 給我們的一些思考？ 人類的進步從點滴做起，勿以進小 而不為 技術(shù)進步源于生活，善于觀察，勤 于思考 打好基礎，發(fā)揮潛能 多年以后 Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 4 研究領域和研究方法 4.1 研究領域 完整的圖靈測試涉及： 自然語言理解：計算機與人進行語言交流 知識表示

17、：存儲計算機知道的或聽到的信息 自動推理：運用信息來回答問題和提取結(jié)論 機器學習：適應新的環(huán)境并能檢測新的模式 計算機視覺：可以感知物體 機器人技術(shù)：可以操縱和移動物體 這 6 個領域構(gòu)成了AI的大部分內(nèi)容. 其他還 包括：模式識別 、專家系統(tǒng) 、問題求解 、博 奕等。 Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 4 .2 研究方法 三個流派：符號智能、計算智能和群體智能。 符號智能（經(jīng)典人工智能） 觀點：智能可以通過符號演算模擬，如狀態(tài)空 間搜索、邏輯推理和知識工程。 認識和思維的形式化表達: 自

18、然語言本身就是 用符號來表示的，人類的許多思維活動都可以 用自然語言來描述，故可用符號來表示。 理論基礎: 物理符號系統(tǒng)假設，即直接在宏觀 意義上研究行為本身。通常稱作基于知識的方 法。一般采用自上而下的方法。 邏輯推理和啟發(fā)式搜索必不可少。 Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 計算智能： 觀點：智能可通過模型計算模擬，如進化計算、 免疫計算和模糊計算。 符號主義的停滯不前，為計算智能的蓬勃發(fā)展 提供了理想環(huán)境，它們用模型計算來模擬各種 自然智能機制，取得了巨大成功。 它的成功說明智能不僅存

19、在于腦思維中，也廣 泛存在于生命活動中。而且，它的成功并不說 明智能可脫離邏輯而存在，而是呼喚可描述各 種智能機制的新邏輯。 Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 群體智能： 觀點：智能可通過群體協(xié)同模擬，如多智能體 系統(tǒng)、蟻群算法和生態(tài)平衡。 思想是“Mind is social”，即人的智能是源于社會性的相互作 用，文化和認知是人類社會性不可分割的重要 部分，這一觀點成為了群智能發(fā)展的基石。 方法：具有簡單感知、響應能力的個體組成的 群落通過與環(huán)境或相互間的信息交流實現(xiàn)一種 自組織的群智能

20、。 作用：盡管沒有一個集中控制中心，但作為群 體協(xié)作工作時，能夠突顯非常復雜的行為特征， 體現(xiàn)集體行為的智能化。 Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 5 課程內(nèi)容 q 理論基礎: 認知科學 q 基本點: 知識表示和推理; 主線: 搜索技術(shù) q 內(nèi)容安排: 1.緒論 2.產(chǎn)生式系統(tǒng) 3.搜索策略 4.與或圖的搜索 5.高級搜索技術(shù) （ 計算智能、群智能） 6.謂詞邏輯及其歸結(jié)系統(tǒng) 7.知識表示 8.推理技術(shù) Artificial IntelligenceArtificial Intellige

21、nceArtificial Intelligence 圖靈試驗 (Turing, 1950 ): 組成：計算機、被測試的人和 主持人。 位置：不同房間. 過程：由主持人提問， 由計算 機和被測試的人分別回答. 結(jié)論：分辨不清哪個是人回答 的，哪個是計算機回答的，則 可認為被測試計算機是有智能 的. Alan Turing 2.2 什么是智能？ Artificial IntelligenceArtificial IntelligenceArtificial Intelligence 智能： 人類在認識世界和改造世界的活動中， 由腦力勞動表現(xiàn)出來的能力，即人們處理事物、 解決問題時表現(xiàn)出來的智慧和能力，它是知識和 智力的總和。 智能行為具有如下能力： 感知能力、表達能力、記憶與思維能力、適應 能力、自學習能力. Artificial Intelligenc