湖南大學(xué)人工智能課件1

1、第一章 什么(shn me)是人工智能？共二十二頁(yè)內(nèi)容提要(ni rn t yo)什么是人工智能(rn n zh nn)(Artificial Intelligence)?人工智能的基礎(chǔ)人工智能的歷史最新發(fā)展水平共二十二頁(yè)什么(shn me)是人工智能人工智能(rn n zh nn)定義的四種觀點(diǎn)：像人一樣思考合理地思考像人一樣行動(dòng)合理地行動(dòng)本書(shū)提倡人工智能定義為“合理地行動(dòng)”共二十二頁(yè)像人一樣行動(dòng)(xngdng)：圖靈測(cè)試圖靈(1950) 提出圖靈測(cè)試為智能提供一個(gè)令人滿(mǎn)意的可操作性的定義如果一位人類(lèi)詢(xún)問(wèn)者在提出一些書(shū)面問(wèn)題以后不能區(qū)分書(shū)面回答來(lái)自人還是計(jì)算機(jī)，那么這臺(tái)計(jì)算機(jī)就通過(guò)了圖靈測(cè)試

2、是否具有(jyu)智能行為的測(cè)試：圖靈模仿游戲(Turing Imitation Game)共二十二頁(yè)圖靈模仿(mfng)游戲男人(nnrn)試圖回答詢(xún)問(wèn)者的問(wèn)題欺騙詢(xún)問(wèn)者他是女人，女人試圖使詢(xún)問(wèn)者相信她是女人 第一階段第二階段詢(xún)問(wèn)者的目的:通過(guò)計(jì)算機(jī)向兩個(gè)人問(wèn)問(wèn)題以求弄清楚誰(shuí)是男人誰(shuí)是女人 計(jì)算機(jī)模擬男人的角色向詢(xún)問(wèn)者提供答案如果計(jì)算機(jī)能夠成功地欺騙詢(xún)問(wèn)者，那么我們說(shuō)這臺(tái)計(jì)算機(jī)能通過(guò)智能行為測(cè)試共二十二頁(yè)像人一樣行動(dòng)(xngdng)：圖靈測(cè)試通過(guò)完全的圖靈測(cè)試，計(jì)算機(jī)需具備以下能力(nngl)：自然語(yǔ)言處理知識(shí)表示自動(dòng)推理機(jī)器學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)視覺(jué)機(jī)器人學(xué)Is it passed?Still No!

3、共二十二頁(yè)像人一樣思考(sko)：認(rèn)知建模1960s cognitive revolution基本想法：通過(guò)研究和發(fā)展人工智能和計(jì)算機(jī)科學(xué)，計(jì)算機(jī)是可能實(shí)現(xiàn)(shxin)對(duì)人類(lèi)精神過(guò)程的可測(cè)試推理。換句話(huà)說(shuō)，如果我們發(fā)展了一個(gè)程序，該程序的輸入輸出行為匹配相應(yīng)的人類(lèi)思考行為，那么該程序能夠?qū)崿F(xiàn)(shxin)像人類(lèi)一樣的思考！共二十二頁(yè)像人一樣(yyng)思考：認(rèn)知建模要使程序像人一樣思考，首先必須知道人如何思考：通過(guò)內(nèi)省通過(guò)心理實(shí)驗(yàn)通過(guò)腦成像例子：通用問(wèn)題求解器(GPS)不滿(mǎn)足(mnz)于正確解決問(wèn)題，而是探求求解步驟是否相同于人類(lèi)思維共二十二頁(yè)合理(hl)地思考希臘哲學(xué)家亞里士多德的研究(y

4、nji)開(kāi)創(chuàng)了“邏輯學(xué)”三段論：“蘇格拉底是人；所有人必有一死，蘇格拉底必有一死”把程序的求解表示為用邏輯法來(lái)解決任何問(wèn)題，比如使用“規(guī)則推導(dǎo)”。缺點(diǎn)：不是所有的問(wèn)題都能用邏輯形式表示有時(shí)候用邏輯方法來(lái)解決問(wèn)題需要耗盡計(jì)算機(jī)資源共二十二頁(yè)合理(hl)地行動(dòng)：合理(hl)AgentAgent：能夠行動(dòng)的某種東西合理Agent:當(dāng)存在不確定性時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)最佳期望結(jié)果(ji gu)而行動(dòng)的Agent一個(gè)agent可以抽象地表示成一個(gè)方程：對(duì)于給定的環(huán)境參數(shù)和任務(wù)，尋找一個(gè)Agent以達(dá)到最佳的性能共二十二頁(yè)合理(hl)地行動(dòng)：合理(hl)Agent合理地行動(dòng)：正確的推理可能是合理的推理；正確的推理不

5、是合理性全部；有些合理的行動(dòng)不涉及推理與其他三種途徑(tjng)相比的優(yōu)點(diǎn)：比思維法則更一般，因?yàn)檎_的推理只是實(shí)現(xiàn)合理性的其中可能機(jī)制之一比人類(lèi)的行為更加經(jīng)得起科學(xué)的檢驗(yàn)，合理性的標(biāo)準(zhǔn)在數(shù)學(xué)上定義明確共二十二頁(yè)人工智能(rn n zh nn)的基礎(chǔ)學(xué)科主要內(nèi)容哲學(xué)邏輯，推理方法，物理系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，語(yǔ)言，合理性數(shù)學(xué)正規(guī)的表示和證明算法，可計(jì)算性，易處理性和不易處理性，概率經(jīng)濟(jì)學(xué)效用，決策理論神經(jīng)科學(xué)大腦信息處理心理學(xué)行為主意，認(rèn)知心理學(xué)計(jì)算機(jī)工程創(chuàng)建快速計(jì)算機(jī)控制理論設(shè)計(jì)系統(tǒng)在給定時(shí)間內(nèi)最大化目標(biāo)函數(shù)語(yǔ)言學(xué)知識(shí)表示，語(yǔ)法共二十二頁(yè)人工智能(rn n zh nn)的歷史孕育期(1943-1955)

6、Warren McCulloch and Walter Pitts(in 1943)：人工神經(jīng)元模型;Marvin Minsky (in 1950):第一臺(tái)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)；Turing (in 1950):圖靈測(cè)試，機(jī)器學(xué)習(xí)，遺傳算法，強(qiáng)化(qinghu)學(xué)習(xí)。誕生(1956年)達(dá)特茅斯大學(xué)，10位研究者為期兩個(gè)月的研究共二十二頁(yè)人工智能(rn n zh nn)的歷史巨大的期望(1952-1969)通用問(wèn)題求解器(GPS): 將要解決的問(wèn)題定義為狀態(tài)然后通過(guò)操作去接近于目標(biāo)狀態(tài)幾何定理證明器西洋跳棋程序現(xiàn)實(shí)的困難(1966-1973)俄語(yǔ)英語(yǔ)的翻譯 (對(duì)主題一無(wú)所知)通過(guò)不同組合來(lái)求解的方式局

7、限于小問(wèn)題產(chǎn)生智能行為(xngwi)的基本結(jié)構(gòu)的某些根本局限，如感知機(jī)(Perceptron)共二十二頁(yè)人工智能(rn n zh nn)的歷史基于知識(shí)的系統(tǒng)(1969-1979)Dentral:根據(jù)質(zhì)譜儀提供的信息推斷分子結(jié)構(gòu)Mysin：基于規(guī)則的系統(tǒng)用來(lái)推斷血液疾病專(zhuān)家系統(tǒng)(zhun ji x tn)稱(chēng)成為熱門(mén)的研究，但專(zhuān)家系統(tǒng)(zhun ji x tn)僅限于局部領(lǐng)域，且沒(méi)有學(xué)習(xí)能力共二十二頁(yè)人工智能(rn n zh nn)的歷史知識(shí)引擎的新發(fā)展(1980s-現(xiàn)在)人工智能成為產(chǎn)業(yè)，比如商業(yè)(shngy)發(fā)展專(zhuān)家系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的回歸(Grossberg, Hopfield)其他機(jī)器學(xué)習(xí)方法的

8、出現(xiàn)(隱馬爾科夫模型，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)等等)智能Agent的出現(xiàn)，基于Web的Agent的應(yīng)用極大數(shù)據(jù)集的可用性共二十二頁(yè)人工智能(rn n zh nn)的歷史時(shí)間事件1943McCulloch & Pitts: 人腦的邏輯電路模型1950圖靈的計(jì)算機(jī)器與智能 1956Dartmouth會(huì)議：人工智能的誕生1950s早期的AI程序包括 Samuel的西洋跳棋程序，通用問(wèn)題求解器，Gelernter的幾何定理證明器1965Robinson的基于邏輯推理的完整性算法19661973人工智能發(fā)現(xiàn)了計(jì)算的復(fù)雜性，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究幾乎消失19691979 知識(shí)系統(tǒng)的早期發(fā)展1980 現(xiàn)在人工智能成為產(chǎn)業(yè)1986

9、現(xiàn)在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的回歸1987 現(xiàn)在人工智能采用科學(xué)方法1995 現(xiàn)在智能Agent的出現(xiàn)2001 現(xiàn)在極大數(shù)據(jù)集的可用性共二十二頁(yè)最新發(fā)展(fzhn)水平18機(jī)器人汽車(chē)：能在大多數(shù)環(huán)境下自動(dòng)駕駛. CMUs BOSS 能在駕駛中遵守交通規(guī)則并避讓(b rn)行人和其他車(chē)輛語(yǔ)音識(shí)別：客戶(hù)給美國(guó)聯(lián)合航空打電話(huà)預(yù)定機(jī)票時(shí)，語(yǔ)音識(shí)別可以轉(zhuǎn)化聲音成自然語(yǔ)言并引導(dǎo)談話(huà)過(guò)程. 共二十二頁(yè)最新發(fā)展(fzhn)水平19垃圾信息過(guò)濾：學(xué)習(xí)算法能夠(nnggu)幫助用戶(hù)分類(lèi)垃圾郵件從而幫助用戶(hù)節(jié)約了大量的時(shí)間IBM的深藍(lán)在1997年成功擊敗了國(guó)際象棋世界大師Gary Kasparov.共二十二頁(yè)總結(jié)(zngji)什么是人工智能(rn n zh nn)(Artificial Intelligence)?人工智能的基礎(chǔ)人工智能的歷史最新發(fā)展水平共二十二頁(yè)Qa？共二十二頁(yè)內(nèi)容摘要第一章 什么是人工智能。圖靈(1950) 提出圖靈測(cè)試。為智能提供一個(gè)令人滿(mǎn)意的可操作性的定義。如果一位人類(lèi)詢(xún)問(wèn)者在提出一些書(shū)面問(wèn)題以后不能區(qū)分書(shū)面回答來(lái)自人還是計(jì)算機(jī)，那么這臺(tái)計(jì)算機(jī)就通過(guò)了圖靈測(cè)試。男人試圖回答詢(xún)問(wèn)者的問(wèn)題欺騙詢(xún)問(wèn)者他是女人，女人試圖使詢(xún)問(wèn)者相信她是女人。詢(xún)問(wèn)者的目的:通過(guò)計(jì)算機(jī)向兩個(gè)(lin )人問(wèn)問(wèn)題以