第1章人工智能

1、1Artificial IntelligenceA New Synthesis（美） Nils J.Nilsson 著2l什么是人工智能什么是人工智能l人工智能的研究方法人工智能的研究方法l人工智能的研究領(lǐng)域人工智能的研究領(lǐng)域l內(nèi)容規(guī)劃內(nèi)容規(guī)劃3 “ “我認(rèn)為，理解智能包括理解：我認(rèn)為，理解智能包括理解：知識如何獲取、表知識如何獲取、表達(dá)和存儲(chǔ)達(dá)和存儲(chǔ)；智能行為如何產(chǎn)生和學(xué)習(xí)智能行為如何產(chǎn)生和學(xué)習(xí)；動(dòng)機(jī)、情感和動(dòng)機(jī)、情感和優(yōu)先權(quán)如何發(fā)展和運(yùn)用優(yōu)先權(quán)如何發(fā)展和運(yùn)用；傳感器信號如何轉(zhuǎn)換成各種傳感器信號如何轉(zhuǎn)換成各種符號符號；怎樣利用各種符號執(zhí)行邏輯運(yùn)算、對過去進(jìn)行怎樣利用各種符號執(zhí)行邏輯運(yùn)算、對過

2、去進(jìn)行推理及對未來進(jìn)行規(guī)劃推理及對未來進(jìn)行規(guī)劃；智能機(jī)制如何產(chǎn)生幻覺、信智能機(jī)制如何產(chǎn)生幻覺、信念、希望、畏懼、夢幻甚至善良和愛情等現(xiàn)象念、希望、畏懼、夢幻甚至善良和愛情等現(xiàn)象。我相。我相信，對上述內(nèi)容有一個(gè)根本的理解將會(huì)成為與擁有原信，對上述內(nèi)容有一個(gè)根本的理解將會(huì)成為與擁有原子物理、相對論和分子遺傳學(xué)等級相當(dāng)?shù)目茖W(xué)成就。子物理、相對論和分子遺傳學(xué)等級相當(dāng)?shù)目茖W(xué)成就。” ” James Albus “ James Albus “ 答復(fù)答復(fù) Henry Hexmoor”Henry Hexmoor” 1995 1995年年2 2月月1313日日4一名研究人員這樣說：一名研究人員這樣說： 一個(gè)一個(gè)

3、agentagent的功能可視作該系統(tǒng)與動(dòng)態(tài)環(huán)境密的功能可視作該系統(tǒng)與動(dòng)態(tài)環(huán)境密切相互作用的自然屬性。切相互作用的自然屬性。 agentagent本身對其行為本身對其行為的說明并不能解釋它運(yùn)行時(shí)所表現(xiàn)的功能；的說明并不能解釋它運(yùn)行時(shí)所表現(xiàn)的功能；相反，其功能很大程度上取決于環(huán)境的特性。相反，其功能很大程度上取決于環(huán)境的特性。不僅要?jiǎng)討B(tài)地考慮環(huán)境，而且環(huán)境的具體特不僅要?jiǎng)討B(tài)地考慮環(huán)境，而且環(huán)境的具體特征也要運(yùn)用于整個(gè)系統(tǒng)之中征也要運(yùn)用于整個(gè)系統(tǒng)之中。Agent Agent 我們可以理解為我們可以理解為“ “智能體智能體” ”或或“ “智能主體智能主體” ”51、智能是如何產(chǎn)生的？2、機(jī)器是否能思

4、考？3、人工智能是什么？6l符號處理的方法符號處理的方法l“ “子符號子符號” ”方法方法l“ “環(huán)境自動(dòng)機(jī)環(huán)境自動(dòng)機(jī)(situated automata)”介于自上介于自上而下和自下而上之間的方法而下和自下而上之間的方法7l專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)l機(jī)器學(xué)習(xí)機(jī)器學(xué)習(xí)l模式識別模式識別l自然語言理解自然語言理解l自動(dòng)定理證明自動(dòng)定理證明l自動(dòng)程序設(shè)計(jì)自動(dòng)程序設(shè)計(jì)l機(jī)器人學(xué)機(jī)器人學(xué)l博弈博弈l智能決策支持系統(tǒng)智能決策支持系統(tǒng)l人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)89l首先，介紹響應(yīng)首先，介紹響應(yīng)agentagent，它們運(yùn)用不同方式感知世界，它們運(yùn)用不同方式感知世界并活動(dòng)于其中。更復(fù)雜的并活動(dòng)于其中。更復(fù)雜的age

5、ntagent具有記憶世界特性并具有記憶世界特性并存儲(chǔ)世界內(nèi)部模型的能力。任何情況下，響應(yīng)存儲(chǔ)世界內(nèi)部模型的能力。任何情況下，響應(yīng)agentagent的行為都是所感知和記憶的世界的過去或現(xiàn)在狀態(tài)的的行為都是所感知和記憶的世界的過去或現(xiàn)在狀態(tài)的函數(shù)。函數(shù)。l其次，介紹的一系列具備規(guī)劃能力其次，介紹的一系列具備規(guī)劃能力agentagent能夠預(yù)能夠預(yù)計(jì)其行為的效果，并采取那些能夠達(dá)到預(yù)期目的的行計(jì)其行為的效果，并采取那些能夠達(dá)到預(yù)期目的的行動(dòng)。動(dòng)。l最后，介紹已有其他最后，介紹已有其他agentagent占據(jù)的世界中的占據(jù)的世界中的agentagent，agentagent之間的交流十分重要。之間

6、的交流十分重要。1011廣義地講，廣義地講，人工智能是關(guān)于人造物的智能行為人工智能是關(guān)于人造物的智能行為，而智能行為包括而智能行為包括知覺、推理、學(xué)習(xí)、交流知覺、推理、學(xué)習(xí)、交流和和在復(fù)雜環(huán)在復(fù)雜環(huán)境中的行為境中的行為。人工智能的一個(gè)長期目標(biāo)是發(fā)明出可以。人工智能的一個(gè)長期目標(biāo)是發(fā)明出可以保人類一樣或能更好地完成以上行為的機(jī)器；保人類一樣或能更好地完成以上行為的機(jī)器； 另一個(gè)目標(biāo)是理解這種智能行為是否存在于機(jī)器、另一個(gè)目標(biāo)是理解這種智能行為是否存在于機(jī)器、人類或其他動(dòng)物中人類或其他動(dòng)物中。因此，人工智能包含了科學(xué)和工程的雙重目標(biāo)因此，人工智能包含了科學(xué)和工程的雙重目標(biāo)。返回12l知識獲取知識獲

7、取l行為表達(dá)行為表達(dá)l知識整理知識整理返回13游戲由一男游戲由一男(A)(A)、一女、一女(B)(B)和一名詢問者和一名詢問者(C)(C)(性別不限性別不限) )進(jìn)行。進(jìn)行。詢問者單獨(dú)在一路、間房間里與其他兩人分別通過電傳打字機(jī)詢問者單獨(dú)在一路、間房間里與其他兩人分別通過電傳打字機(jī)聯(lián)系。在游戲中，詢問者的目的是分辨兩人的性入別。開始，聯(lián)系。在游戲中，詢問者的目的是分辨兩人的性入別。開始，他只知道兩人的稱呼他只知道兩人的稱呼X X、 Y Y，最終，他需要在，最終，他需要在“ “X X是是A A， Y Y是是B”B”或或者者“ “X X是是B B，Y Y是是A”A”中選擇答案。詢問者允許問中選擇答

8、案。詢問者允許問A A和和B B以下問題：以下問題：C C： X X能告訴我你的頭發(fā)的長度嗎能告訴我你的頭發(fā)的長度嗎? ?如果如果x x是是A A，那么他必須回答。游戲中，那么他必須回答。游戲中， A A必須盡力使必須盡力使C C判判斷錯(cuò)誤。斷錯(cuò)誤。而而B B的任務(wù)則是幫助詢問者。的任務(wù)則是幫助詢問者?，F(xiàn)在我們提出這樣一個(gè)問題：一個(gè)機(jī)器代替游戲中的現(xiàn)在我們提出這樣一個(gè)問題：一個(gè)機(jī)器代替游戲中的A A會(huì)會(huì)如何如何? ?詢問者會(huì)依然像當(dāng)游戲由一男一女進(jìn)行時(shí)一樣經(jīng)常判斷錯(cuò)詢問者會(huì)依然像當(dāng)游戲由一男一女進(jìn)行時(shí)一樣經(jīng)常判斷錯(cuò)誤嗎誤嗎? ?這些問題代替了最初的問題：機(jī)器能思考嗎這些問題代替了最初的問題：機(jī)

9、器能思考嗎? ?圖靈測試常被簡化為讓一個(gè)機(jī)器試圖使詢問者相信它是一圖靈測試常被簡化為讓一個(gè)機(jī)器試圖使詢問者相信它是一個(gè)人。個(gè)人。返回1415人腦對信息進(jìn)行并行處理，而傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)則是串行處人腦對信息進(jìn)行并行處理，而傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)則是串行處理。我們需建造各種新型的并行，計(jì)算機(jī)來加快人工智理。我們需建造各種新型的并行，計(jì)算機(jī)來加快人工智能的發(fā)展。能的發(fā)展。 傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)以非真即假傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)以非真即假(雙態(tài)雙態(tài))邏輯為基礎(chǔ)，而真正的邏輯為基礎(chǔ)，而真正的智能系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)用某種模糊邏輯。智能系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)用某種模糊邏輯。動(dòng)物神經(jīng)元遠(yuǎn)比開關(guān)動(dòng)物神經(jīng)元遠(yuǎn)比開關(guān)計(jì)算機(jī)的基本模塊計(jì)算機(jī)的基本模塊要復(fù)雜，要復(fù)雜，我們需要在

10、智能機(jī)器中運(yùn)用更現(xiàn)實(shí)的人造神經(jīng)元。我們需要在智能機(jī)器中運(yùn)用更現(xiàn)實(shí)的人造神經(jīng)元。16l基于基于Newell和和Simon的物理符號系統(tǒng)的假說，的物理符號系統(tǒng)的假說，大多數(shù)被稱為大多數(shù)被稱為“ “經(jīng)典的人工智能經(jīng)典的人工智能” ”均在其指導(dǎo)之均在其指導(dǎo)之下。下。l這類方法中，突出的方法是將邏輯操作應(yīng)用這類方法中，突出的方法是將邏輯操作應(yīng)用于說明性知識庫。于說明性知識庫。l運(yùn)用說明語句來表達(dá)問題域的運(yùn)用說明語句來表達(dá)問題域的“ “知識知識” ”，這些語，這些語句基于或?qū)嵸|(zhì)上等同于一階邏輯中的語句。句基于或?qū)嵸|(zhì)上等同于一階邏輯中的語句。采用邏輯推理可推導(dǎo)這種知識的結(jié)果。通常采用邏輯推理可推導(dǎo)這種知識的

11、結(jié)果。通常就稱作基于知識的方法。就稱作基于知識的方法。l符號處理的過程。符號處理的過程。返回17l最高階段是知識階段，機(jī)器所需知識在最高階段是知識階段，機(jī)器所需知識在這里說明。這里說明。l接下來是符號階段，知識在這里以符號接下來是符號階段，知識在這里以符號組織表示組織表示( (例如列表可用列表處理語言例如列表可用列表處理語言LISPLISP來描述來描述) )，同時(shí)在這里說明這些組，同時(shí)在這里說明這些組織的操作?？椀牟僮?。l接著，在更低級的階段里實(shí)施符號處理。接著，在更低級的階段里實(shí)施符號處理。多數(shù)符號處理采用自上而下的設(shè)計(jì)方法，多數(shù)符號處理采用自上而下的設(shè)計(jì)方法，從知識階段向下到符號和實(shí)施階段。從知識階段向下到符號和實(shí)施階段。返回18l通常采用自下而上的方式，從最低階段向上進(jìn)行。在通常采用自下而上的方式，從最低階段向上進(jìn)行。在最低層階段，符號的概念就不如信號這一概念確切了最低層階段，符號的概念就不如信號這一概念確切了l這類方法認(rèn)為：這類方法認(rèn)為：“ “為了制造出真正的智能機(jī)器，我們?yōu)榱酥圃斐稣嬲闹悄軝C(jī)器，我們必須沿著人的智能進(jìn)化的步驟走。因此，我們必須集必須沿著人的智能進(jìn)化的步驟走。因此，我們必須集中研究復(fù)制信號處理的能力和簡單動(dòng)物如昆蟲的支配中研究復(fù)制信號處理的能力和