人工智能導(dǎo)論課件前言緒論第1章

1、人工智能導(dǎo)論Introduction to artificial intelligence人工智能導(dǎo)論Introduction to artifici前 言作為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的一個(gè)重要的研究與應(yīng)用分支，人工智能（Artificial Intelligence，AI）的發(fā)展幾起幾落，終于迎來了高速發(fā)展、碩果累累的時(shí)期。毫無疑問，一如當(dāng)年的電腦，之后的網(wǎng)絡(luò)與因特網(wǎng)，接著的物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算與大數(shù)據(jù)，今天，人工智能與這些主題一樣，是每個(gè)高校學(xué)生甚至社會人所必須關(guān)注、學(xué)習(xí)和重視的知識與現(xiàn)實(shí)。前 言作為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的一個(gè)重要的研究與應(yīng)用分支，人工前 言人工智能是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的

2、理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門技術(shù)科學(xué)，它試圖了解人類智能的實(shí)質(zhì)，并生產(chǎn)出新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器，該領(lǐng)域的研究包括專家系統(tǒng)、機(jī)器人、圖像識別與處理、自然語言處理等。可以想象，未來人工智能帶來的科技產(chǎn)品，將會是人類智慧的“容器”。人工智能不是人的智能，但能像人那樣思考，甚至也可能超過人的智能。前 言人工智能是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理前 言人工智能是一門極富挑戰(zhàn)性的科學(xué)，包括十分廣泛的知識內(nèi)容。本書介紹的人工智能主要技術(shù)與應(yīng)用包括：大數(shù)據(jù)思維、搜索算法、知識表示、專家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、機(jī)器人技術(shù)、智能圖像處理、自然語言處理和自動(dòng)規(guī)劃等方面。前 言人

3、工智能是一門極富挑戰(zhàn)性的科學(xué)，包括十分廣泛的知識內(nèi)前 言本書較為系統(tǒng)、全面地介紹了人工智能的相關(guān)概念與理論，既簡明扼要地介紹了這一學(xué)科的基礎(chǔ)知識與應(yīng)用技術(shù)，也對自然語言處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí)等內(nèi)容進(jìn)行了拓展，可以幫助讀者扎扎實(shí)實(shí)打好人工智能的知識基礎(chǔ)。本書是為高等院校計(jì)算機(jī)類專業(yè)“人工智能導(dǎo)論”課程全新設(shè)計(jì)編寫，針對高校相關(guān)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)需求，本書分引言、基礎(chǔ)知識、基于知識的系統(tǒng)和高級專題等四部分，讀者可依照學(xué)習(xí)進(jìn)度與需求，做適當(dāng)選擇。前 言本書較為系統(tǒng)、全面地介紹了人工智能的相關(guān)概念與理論，前 言第一部分 引言，包含緒論（基本概念）、人工智能+領(lǐng)域應(yīng)用。第二部分 基礎(chǔ)知識，包括大數(shù)據(jù)思維、

4、搜索算法、知識表示。第三部分 基于知識的系統(tǒng)，包括專家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)。第四部分 高級專題，包括機(jī)器人技術(shù)、智能圖像處理、自然語 言處理、自動(dòng)規(guī)劃。前 言第一部分 引言，包含緒論（基本概念）、人工智能+領(lǐng)前 言每個(gè)學(xué)習(xí)單元在編寫時(shí)都遵循下列要點(diǎn)：（1）安排有精選的導(dǎo)讀案例，以深入淺出方式，引發(fā)學(xué)習(xí)者的自我學(xué)習(xí)興趣；（2）介紹基本觀念或解釋原理，讓學(xué)習(xí)者能切實(shí)理解和掌握人工智能的基本原理及相關(guān)應(yīng)用知識；（3）提供淺顯易懂的案例，注重培養(yǎng)扎實(shí)的基本理論知識，重視培養(yǎng)學(xué)習(xí)方法；（4）思維與實(shí)踐并進(jìn)，為學(xué)習(xí)者提供了低認(rèn)知負(fù)荷的自我評量題目，讓學(xué)習(xí)者在自我成就中建構(gòu)人工智能的基本觀念與技術(shù)。前

5、言每個(gè)學(xué)習(xí)單元在編寫時(shí)都遵循下列要點(diǎn)：前 言雖然已經(jīng)進(jìn)入電子時(shí)代，但我們?nèi)匀唤吡Τ珜?dǎo)看書。為各章設(shè)計(jì)的作業(yè)（四選一標(biāo)準(zhǔn)選擇題）并不難，學(xué)生只要認(rèn)真閱讀各章內(nèi)容，所有題目都能準(zhǔn)確回答，并且，在書的附錄部分提供了作業(yè)參考答案，供讀者對比思考。本課程的教學(xué)進(jìn)度設(shè)計(jì)見課程教學(xué)進(jìn)度表，該表可作為教師授課和學(xué)生學(xué)習(xí)的參考。實(shí)際執(zhí)行時(shí)，應(yīng)按照教學(xué)大綱編排教學(xué)進(jìn)度和校歷中關(guān)于本學(xué)期節(jié)假日的安排，確定本課程的教學(xué)進(jìn)度。前 言雖然已經(jīng)進(jìn)入電子時(shí)代，但我們?nèi)匀唤吡Τ珜?dǎo)看書。為各章前 言本課程的教學(xué)評測可以從這樣幾個(gè)方面入手，即：（1）每章課文之前的導(dǎo)讀案例（12項(xiàng)）；（2）結(jié)合每章課文的課后作業(yè)（四選一標(biāo)準(zhǔn)選擇題，

6、12項(xiàng)）；（3）結(jié)合平時(shí)考勤；（4）任課老師認(rèn)為必要的其他考核方法。本書特色鮮明、易讀易學(xué)，適合高等院校相關(guān)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)，也適合對人工智能相關(guān)領(lǐng)域感興趣的讀者閱讀參考。前 言本課程的教學(xué)評測可以從這樣幾個(gè)方面入手，即：人工智能導(dǎo)論Introduction to artificial intelligence人工智能導(dǎo)論Introduction to artifici人工智能導(dǎo)論Introduction to artificial intelligence人工智能導(dǎo)論Introduction to artifici第1章 緒 論第1章 緒 論1什么是人工智能2人工智能發(fā)展歷史3人工智能的研究4人

7、工智能時(shí)代需要的人才5人工智能與安全1什么是人工智能2人工智能發(fā)展歷史3人工智能的研究4人工智能1大師與通用機(jī)器2人工智能學(xué)科的誕生3人工智能的發(fā)展歷程4人工智能的社會必然性第一節(jié)1大師與通用機(jī)器2人工智能學(xué)科的誕生3人工智能的發(fā)展歷程4人1.1 什么是人工智能計(jì)算機(jī)（computer），俗稱電腦，曾被稱為“智力工具”，因?yàn)樗梢酝瓿赏ǔＪ怯赡X力勞動(dòng)來執(zhí)行的任務(wù)。計(jì)算機(jī)擅長快速計(jì)算、大量數(shù)據(jù)的處理，以及在大型信息庫中搜索等工作。與人工完成這些工作相比，計(jì)算機(jī)要快得多，也準(zhǔn)確得多。使用計(jì)算機(jī)是對人類智力的一大補(bǔ)充。1.1 什么是人工智能計(jì)算機(jī)（computer），俗稱電腦輸入你的標(biāo)題描述Add

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9、 suscipit. 輸入你的標(biāo)題描述Add your title45%30%35輸入你的標(biāo)題描述Add your title加入標(biāo)題At vero eos et accusamus et iusto odio dignissimos ducimus qui blanditiis praesentium voluptatum deleniti atque corrupti quos dolores et quas.標(biāo)題加入標(biāo)題At vero eos et accusamus et iusto odio dignissimos ducimus qui blanditiis praesentium

10、 voluptatum deleniti atque corrupti quos dolores et quas.加入標(biāo)題At vero eos et accusamus et iusto odio dignissimos ducimus qui blanditiis praesentium voluptatum deleniti atque corrupti quos dolores et quas.標(biāo)題輸入你的標(biāo)題描述Add your title加入標(biāo)題At v輸入你的標(biāo)題描述Add your title點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本50%30%20%10%輸入你的標(biāo)題描

11、述Add your title點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊輸入你的標(biāo)題描述Add your titleContent 01Nullam quis ante. Etiam sit amet orci eget eros faucibus tincidunt. Duis leo.Content 02Nullam quis ante. Etiam sit amet orci eget eros faucibus tincidunt. Duis leo.Content 03Nullam quis ante. Etiam sit amet orci eget eros faucibus tincidunt. Dui

12、s leo.Content 04Nullam quis ante. Etiam sit amet orci eget eros faucibus tincidunt. Duis leo.輸入你的標(biāo)題描述Add your titleContent 輸入你的標(biāo)題描述Add your title輸入你的標(biāo)題描述Add your title第二節(jié)1加入你的標(biāo)題描述2加入你的標(biāo)題描述3加入你的標(biāo)題描述4加入你的標(biāo)題描述第二節(jié)1加入你的標(biāo)題描述2加入你的標(biāo)題描述3加入你的標(biāo)題描述輸入你的標(biāo)題描述Add your title詳寫內(nèi)容點(diǎn)擊輸入本欄的具體文字，簡明扼要的說明分項(xiàng)內(nèi)容，此為概念圖解，請根據(jù)具體內(nèi)容

13、酌情修改。1.在此框中選擇粘貼，并選擇只保留文字。您的內(nèi)容打在這里，或者通過復(fù)制您的文本后，在此框您，或者通過復(fù)制您的文本后，2.在此框中選擇粘貼，并選擇只保留文字。您的內(nèi)容打在這里，或者通過復(fù)制您的文本后，在此框您，或者通過復(fù)制您的文本后，3.在此框中選擇粘貼，并選擇只保留文字。您的內(nèi)容打在這里，或者通過復(fù)制您的文本后，在此框您，或者通過復(fù)制您的文本后，單擊編輯標(biāo)題4.在此框中選擇粘貼，并選擇只保留文字。您的內(nèi)容打在這里，或者通過復(fù)制您的文本后，在此框您，或者通過復(fù)制您的文本后，輸入你的標(biāo)題描述Add your title詳寫內(nèi)容點(diǎn)擊輸入你的標(biāo)題描述Add your title加入標(biāo)題Ent

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19、NG95%PHOTOSHOP95%LEADERSHIPJOHN WINTERSocial Media95%MARKETING95%PHOTOSHOP95%JOHN WINTERSocial Media95%MARKETING95%PHOTOSHOP95%LEADERSHIPLEADERSHIPJOHN WINTERSocial Media輸入你的標(biāo)題描述Add your title95%MARKE第三節(jié)1加入你的標(biāo)題描述2加入你的標(biāo)題描述3加入你的標(biāo)題描述4加入你的標(biāo)題描述第三節(jié)1加入你的標(biāo)題描述2加入你的標(biāo)題描述3加入你的標(biāo)題描述輸入你的標(biāo)題描述Add your titleYOUR TITL

20、E Click here to add you to the center of the narrative thoughtYOUR TITLE Click here to add you to the center of the narrative thoughtYOUR TITLE Click here to add you to the center of the narrative thoughtYOUR TITLE Click here to add you to the center of the narrative thought輸入你的標(biāo)題描述Add your titleYOU

21、R TI輸入你的標(biāo)題描述Add your title點(diǎn)擊輸入簡要文字內(nèi)容，文字內(nèi)容需概括精煉，言簡意賅的說明分項(xiàng)內(nèi)容COOLLA專業(yè)設(shè)計(jì)點(diǎn)擊輸入簡要文字內(nèi)容，文字內(nèi)容需概括精煉，言簡意賅的說明分項(xiàng)內(nèi)容COOLLA專業(yè)設(shè)計(jì)點(diǎn)擊輸入簡要文字內(nèi)容，文字內(nèi)容需概括精煉，言簡意賅的說明分項(xiàng)內(nèi)容COOLLA專業(yè)設(shè)計(jì)點(diǎn)擊輸入簡要文字內(nèi)容，文字內(nèi)容需概括精煉，言簡意賅的說明分項(xiàng)內(nèi)容COOLLA專業(yè)設(shè)計(jì)ACBD加入標(biāo)題加入標(biāo)題加入標(biāo)題加入標(biāo)題輸入你的標(biāo)題描述Add your title點(diǎn)擊輸入簡要文字輸入你的標(biāo)題描述Add your title單擊此處添加標(biāo)題請?jiān)诖苏迟N或者輸入您的文字內(nèi)容請?jiān)诖苏迟N或者輸入您的

22、文字內(nèi)容單擊此處添加標(biāo)題請?jiān)诖苏迟N或者輸入您的文字內(nèi)容請?jiān)诖苏迟N或者輸入您的文字內(nèi)容單擊此處添加標(biāo)題請?jiān)诖苏迟N或者輸入您的文字內(nèi)容請?jiān)诖苏迟N或者輸入您的文字內(nèi)容單擊此處添加標(biāo)題請?jiān)诖苏迟N或者輸入您的文字內(nèi)容請?jiān)诖苏迟N或者輸入您的文字內(nèi)容單擊此處添加標(biāo)題請?jiān)诖苏迟N或者輸入您的文字內(nèi)容請?jiān)诖苏迟N或者輸入您的文字內(nèi)容單擊此處添加標(biāo)題請?jiān)诖苏迟N或者輸入您的文字內(nèi)容請?jiān)诖苏迟N或者輸入您的文字內(nèi)容輸入你的標(biāo)題描述Add your title單擊此處添加標(biāo)題輸入你的標(biāo)題描述Add your titleLorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing eli

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32、on and creativity.輸入你的標(biāo)題描述Add your titleFrequent人工智能導(dǎo)論Introduction to artificial intelligence人工智能導(dǎo)論Introduction to artifici人工智能導(dǎo)論Introduction to artificial intelligence人工智能導(dǎo)論Introduction to artifici第一部分 引 言第一部分 引 言第1章 緒 論第1章 緒 論【導(dǎo)讀案例】云計(jì)算四十年歷史化蝶成繭討論：【導(dǎo)讀案例】云計(jì)算四十年歷史化蝶成繭討論：1什么是人工智能2人工智能發(fā)展歷史3人工智能的研究4人工智能

33、時(shí)代需要的人才5人工智能與安全1什么是人工智能2人工智能發(fā)展歷史3人工智能的研究4人工智能1人工智能定義2強(qiáng)人工智能與弱人工智能第1節(jié)1人工智能定義2強(qiáng)人工智能與弱人工智能第1節(jié)1.1 什么是人工智能作為計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，人工智能（AI）是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)，是一門自然科學(xué)、社會科學(xué)和技術(shù)科學(xué)交叉的邊緣學(xué)科，它涉及的學(xué)科內(nèi)容包括哲學(xué)和認(rèn)知科學(xué)、數(shù)學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息論、控制論、不定性論、仿生學(xué)、社會結(jié)構(gòu)學(xué)與科學(xué)發(fā)展觀等。1.1 什么是人工智能作為計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，人工智能（1.1 什么是人工智能人工智

34、能的研究范疇包括自然語言學(xué)習(xí)與處理、知識表現(xiàn)、智能搜索、推理、規(guī)劃、機(jī)器學(xué)習(xí)、知識獲取、組合調(diào)度、感知、模式識別、邏輯程序設(shè)計(jì)、軟計(jì)算、不精確和不確定的管理、人工生命、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜系統(tǒng)、遺傳算法、人類思維方式等。一般認(rèn)為，人工智能最關(guān)鍵的難題還是機(jī)器自主創(chuàng)造性思維能力的塑造與提升。1.1 什么是人工智能人工智能的研究范疇包括自然語言學(xué)習(xí)與1.1 什么是人工智能人工智能是對人的意識、思維的信息過程的模擬。人工智能不是人的智能，但能像人那樣思考，甚至也可能超過人的智能。人工智能企圖了解智能的實(shí)質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器。自從誕生以來，人工智能的理論和技術(shù)日益成熟

35、，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大，可以預(yù)期，人工智能所帶來的科技產(chǎn)品將會是人類智慧的“容器”，因此，人工智能是一門極富挑戰(zhàn)性的學(xué)科。1.1 什么是人工智能人工智能是對人的意識、思維的信息過程1.1.1 人工智能定義人工智能的定義可以分為兩部分，即“人工”和“智能”?！叭斯ぁ北容^好理解，我們也會進(jìn)一步考慮什么是人力所能及制造的，或者人自身的智能程度有沒有高到可以創(chuàng)造人工智能的地步，等等。至于什么是“智能”，問題就復(fù)雜多了，它涉及到諸如意識、自我、思維（包括無意識的思維）等等問題。事實(shí)上，人唯一了解的是人類本身的智能，但我們對自身智能的理解，對構(gòu)成人的智能的必要元素也了解有限，很難準(zhǔn)確定義出什么是“人工”制造

36、的“智能”。因此，人工智能的研究往往涉及對人的智能本身的研究，其他關(guān)于動(dòng)物或人造系統(tǒng)的智能也普遍被認(rèn)為是與人工智能相關(guān)的研究課題。1.1.1 人工智能定義人工智能的定義可以分為兩部分，即“1.1.1 人工智能定義尼爾遜教授對人工智能下了這樣一個(gè)定義：“人工智能是關(guān)于知識的學(xué)科怎樣表示知識以及怎樣獲得知識并使用知識的科學(xué)?！倍鴾厮诡D教授認(rèn)為：“人工智能就是研究如何使計(jì)算機(jī)去做過去只有人才能做的智能工作。”這些說法反映了人工智能學(xué)科的基本思想和基本內(nèi)容。即人工智能是研究人類智能活動(dòng)的規(guī)律，構(gòu)造具有一定智能的人工系統(tǒng)，研究如何讓計(jì)算機(jī)去完成以往需要人的智力才能勝任的工作，也就是研究如何應(yīng)用計(jì)算機(jī)的軟

37、/硬件來模擬人類某些智能行為的基本理論、方法和技術(shù)。1.1.1 人工智能定義尼爾遜教授對人工智能下了這樣一個(gè)定1.1.1 人工智能定義20世紀(jì)七十年代以來，人工智能被稱為世界三大尖端技術(shù)之一（空間技術(shù)、能源技術(shù)、人工智能），也被認(rèn)為是21世紀(jì)三大尖端技術(shù)（基因工程、納米科學(xué)、人工智能）之一，這是因?yàn)榻陙砣斯ぶ悄塬@得了迅速的發(fā)展，在很多學(xué)科領(lǐng)域都獲得了廣泛應(yīng)用，并取得了豐碩的成果。人工智能與思維科學(xué)的關(guān)系是實(shí)踐和理論的關(guān)系，它是思維科學(xué)技術(shù)應(yīng)用層次的一個(gè)分支。從思維觀點(diǎn)看，人工智能不局限于邏輯思維，也要考慮形象思維、靈感思維，才能促進(jìn)人工智能的突破性發(fā)展。1.1.1 人工智能定義20世紀(jì)七

38、十年代以來，人工智能被稱1.1.2 強(qiáng)人工智能與弱人工智能對于人的思維模擬可以從兩個(gè)方向進(jìn)行：一是結(jié)構(gòu)模擬，仿照人腦的結(jié)構(gòu)機(jī)制，制造出“類人腦”的機(jī)器；二是功能模擬，從其人腦的功能過程進(jìn)行模擬?，F(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生便是對人腦思維功能的模擬，是對人腦思維的信息過程的模擬。1.1.2 強(qiáng)人工智能與弱人工智能對于人的思維模擬可以從兩1.1.2 強(qiáng)人工智能與弱人工智能人工智能研究領(lǐng)域的一個(gè)較早流行的定義，是由約翰麥卡錫在1956年的達(dá)特茅斯會議上提出的，即：人工智能就是要讓機(jī)器的行為看起來像是人類所表現(xiàn)出的智能行為一樣。另一個(gè)定義是指：人工智能是人造機(jī)器所表現(xiàn)出來的智能性?？傮w來講，對人工智能的定義大

39、多可劃分為四類，即機(jī)器“像人一樣思考”、“像人一樣行動(dòng)”、“理性地思考”和“理性地行動(dòng)”。這里“行動(dòng)”應(yīng)廣義地理解為采取行動(dòng)，或制定行動(dòng)的決策，而不是肢體動(dòng)作。1.1.2 強(qiáng)人工智能與弱人工智能人工智能研究領(lǐng)域的一個(gè)較1.1.2 強(qiáng)人工智能與弱人工智能強(qiáng)人工智能（Bottom-Up AI），又稱多元智能。研究人員希望人工智能最終能成為多元智能并且超越大部分人類的能力。有些人認(rèn)為要達(dá)成以上目標(biāo)，可能需要擬人化的特性，如人工意識或人工大腦。 上述問題被認(rèn)為是人工智能完整性：為了解決其中一個(gè)問題，你必須解決全部的問題。即使一個(gè)簡單和特定的任務(wù)，如機(jī)器翻譯，要求機(jī)器按照作者的論點(diǎn)（推理），知道什么是被

40、人談?wù)摚ㄖR），忠實(shí)地再現(xiàn)作者的意圖（情感計(jì)算）。因此，機(jī)器翻譯被認(rèn)為是具有人工智能完整性。1.1.2 強(qiáng)人工智能與弱人工智能強(qiáng)人工智能（Bottom1.1.2 強(qiáng)人工智能與弱人工智能強(qiáng)人工智能的觀點(diǎn)認(rèn)為有可能制造出真正能推理和解決問題的智能機(jī)器，并且這樣的機(jī)器將被認(rèn)為是有知覺的，有自我意識的。強(qiáng)人工智能可以有兩類：（1）類人的人工智能，即機(jī)器的思考和推理就像人的思維一樣；（2）非類人的人工智能，即機(jī)器產(chǎn)生了和人完全不一樣的知覺和意識，使用和人完全不一樣的推理方式。1.1.2 強(qiáng)人工智能與弱人工智能強(qiáng)人工智能的觀點(diǎn)認(rèn)為有可1.1.2 強(qiáng)人工智能與弱人工智能弱人工智能（Top-Down AI）觀

41、點(diǎn)認(rèn)為不可能制造出能真正地推理和解決問題的智能機(jī)器，這些機(jī)器只不過看起來像是智能的，但是并不真正擁有智能，也不會有自主意識。如今主流的研究活動(dòng)都集中在弱人工智能上，并且一般認(rèn)為這一研究領(lǐng)域已經(jīng)取得可觀的成就，而強(qiáng)人工智能的研究則處于停滯不前的狀態(tài)。1.1.2 強(qiáng)人工智能與弱人工智能弱人工智能（Top-Do1大師與通用機(jī)器2人工智能學(xué)科的誕生3人工智能的發(fā)展歷程4人工智能的社會必然性第2節(jié)1大師與通用機(jī)器2人工智能學(xué)科的誕生3人工智能的發(fā)展歷程4人1.2 人工智能發(fā)展歷史科學(xué)家已經(jīng)制造出了汽車、火車、飛機(jī)、收音機(jī)這樣無數(shù)的技術(shù)系統(tǒng)，它們模仿并拓展了人類身體器官的功能。但是，技術(shù)系統(tǒng)能不能模仿人類

42、大腦的功能呢？到目前為止，我們也僅僅知道這個(gè)裝在人類大腦是由數(shù)十億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞組成的器官，我們對它還知之甚少，模仿它或許是天下最困難的事情了。 人腦的外觀1.2 人工智能發(fā)展歷史科學(xué)家已經(jīng)制造出了汽車、火車、飛機(jī)1.2.1 大師與通用機(jī)器艾倫麥席森圖靈（Alan Mathison Turing，1912年6月23日-1954年6月7日），出生于英國倫敦帕丁頓，畢業(yè)于普林斯頓大學(xué)，是英國數(shù)學(xué)家、邏輯學(xué)家，被譽(yù)為“計(jì)算機(jī)科學(xué)之父”、“人工智能之父”，他是計(jì)算機(jī)邏輯的奠基者。1950年，圖靈在其論文計(jì)算機(jī)器與智能中提出了著名的“圖靈機(jī)”和“圖靈測試”等重要概念。 計(jì)算機(jī)科學(xué)之父，人工智能之父圖靈1.2

43、.1 大師與通用機(jī)器艾倫麥席森圖靈（Alan M1.2.1 大師與通用機(jī)器圖靈測試的內(nèi)容是，如果電腦能在5分鐘內(nèi)回答由人類測試者提出的一系列問題，且被超過30%的測試者誤認(rèn)為是人類所答，則電腦通過測試。圖靈思想為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的邏輯工作方式奠定了基礎(chǔ)。為了紀(jì)念圖靈對計(jì)算機(jī)科學(xué)的巨大貢獻(xiàn)，1966年，由美國計(jì)算機(jī)協(xié)會（ACM）設(shè)立一年一度的“圖靈獎(jiǎng)”，以表彰在計(jì)算機(jī)科學(xué)中做出突出貢獻(xiàn)的人。圖靈獎(jiǎng)被喻為“計(jì)算機(jī)界的諾貝爾獎(jiǎng)”。1.2.1 大師與通用機(jī)器圖靈測試的內(nèi)容是，如果電腦能在51.2.1 大師與通用機(jī)器約翰馮諾依曼（John von Neumann，1903年12月28日-1957年2月8日），

44、出生于匈牙利，畢業(yè)于蘇黎世聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)，數(shù)學(xué)家，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、博弈論、核武器和生化武器等領(lǐng)域內(nèi)的科學(xué)全才，被后人稱為“現(xiàn)代計(jì)算機(jī)之父”和“博弈論之父”。他在泛函分析、遍歷理論、幾何學(xué)、拓?fù)鋵W(xué)和數(shù)值分析等眾多數(shù)學(xué)領(lǐng)域及計(jì)算機(jī)學(xué)、量子力學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)中都有重大成就，也為第一顆原子彈和第一臺電子計(jì)算機(jī)的研制做出了巨大貢獻(xiàn)。 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)之父，博弈論之父馮諾依曼1.2.1 大師與通用機(jī)器約翰馮諾依曼（John vo1.2.1 大師與通用機(jī)器電子計(jì)算機(jī)通稱電腦，簡稱計(jì)算機(jī)，是一種通用的信息處理機(jī)器，它能執(zhí)行可以充分詳細(xì)描述的任何過程。用于描述解決特定問題的步驟序列稱為算法，算法可以變成軟件（程序），確定硬件（物

45、理機(jī)）能做什么和做了什么。創(chuàng)建軟件的過程稱為編程。幾乎每個(gè)人都用過計(jì)算機(jī)，人們玩計(jì)算機(jī)游戲，或用計(jì)算機(jī)寫文章、在線購物、聽音樂或通過社交媒體與朋友聯(lián)系。計(jì)算機(jī)被用于預(yù)測天氣、設(shè)計(jì)飛機(jī)、制作電影、經(jīng)營企業(yè)、完成金融交易和控制工廠等。1.2.1 大師與通用機(jī)器電子計(jì)算機(jī)通稱電腦，簡稱計(jì)算機(jī)，1.2.1 大師與通用機(jī)器世界上第一臺通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC誕生于1946年，中國的第一臺電子計(jì)算機(jī)誕生于1958年。在2019年6月17日公布的全球超算500強(qiáng)榜單中，中國以擁有219臺超級計(jì)算機(jī)，繼續(xù)蟬聯(lián)全球擁有超算數(shù)量最多的國家。 世界上第一臺通用計(jì)算機(jī)ENIAC1.2.1 大師與通用機(jī)器世界上第一

46、臺通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)E1.2.1 大師與通用機(jī)器但是，計(jì)算機(jī)到底是什么機(jī)器？一個(gè)計(jì)算設(shè)備怎么能執(zhí)行這么多不同的任務(wù)呢？現(xiàn)代計(jì)算機(jī)可以被定義為“在可改變的程序的控制下，存儲和操縱信息的機(jī)器”。該定義有兩個(gè)關(guān)鍵要素：第一，計(jì)算機(jī)是用于操縱信息的設(shè)備。這意味著我們可以將信息存入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)將信息轉(zhuǎn)換為新的、有用的形式，然后顯示或以其他方式輸出信息。第二，計(jì)算機(jī)在可改變的程序的控制下運(yùn)行。計(jì)算機(jī)不是唯一能操縱信息的機(jī)器。當(dāng)你用簡單的計(jì)算器來運(yùn)算一組數(shù)字時(shí)，就是在輸入信息（數(shù)字），處理信息（如計(jì)算連續(xù)的總和），然后輸出信息（如顯示）。1.2.1 大師與通用機(jī)器但是，計(jì)算機(jī)到底是什么機(jī)器？一個(gè)1.2.1

47、 大師與通用機(jī)器另一個(gè)簡單的例子是油泵，給油箱加油時(shí)，油泵利用某些輸入：當(dāng)前每升汽油的價(jià)格和來自傳感器的信號，讀取汽油流入汽車油箱的速率。油泵將這個(gè)輸入轉(zhuǎn)換為加了多少汽油和應(yīng)付多少錢的信息。但是，計(jì)算器或油泵并不是完整的計(jì)算機(jī)，盡管這些設(shè)備實(shí)際上可能包含有嵌入式計(jì)算機(jī)，與計(jì)算機(jī)不同，它們被構(gòu)建為執(zhí)行單個(gè)特定任務(wù)。1.2.1 大師與通用機(jī)器另一個(gè)簡單的例子是油泵，給油箱加1.2.2 人工智能學(xué)科的誕生人工智能甚至可以追溯到古埃及。電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使信息存儲和處理的各個(gè)方面都發(fā)生了革命，計(jì)算機(jī)理論的發(fā)展產(chǎn)生了計(jì)算機(jī)科學(xué)并最終促使了人工智能的出現(xiàn)。計(jì)算機(jī)這個(gè)用電子方式處理數(shù)據(jù)的發(fā)明，為人工智能的可能

48、實(shí)現(xiàn)提供了一種媒介。1.2.2 人工智能學(xué)科的誕生人工智能甚至可以追溯到古埃及1.2.2 人工智能學(xué)科的誕生雖然計(jì)算機(jī)為人工智能提供了必要的技術(shù)基礎(chǔ)，但人們直到上個(gè)世紀(jì)50年代早期才注意到人類智能與機(jī)器之間的聯(lián)系。諾伯特維納是最早研究反饋理論的美國人之一，反饋控制的一個(gè)大家熟悉的例子是自動(dòng)調(diào)溫器，它將收集到的房間溫度與人們希望的溫度比較并做出反應(yīng)，將加熱器開大或關(guān)小，從而控制環(huán)境溫度。這項(xiàng)對反饋回路的研究重要性在于：維納從理論上指出，所有的智能活動(dòng)都是反饋機(jī)制的結(jié)果，而反饋機(jī)制是有可能用機(jī)器模擬的。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)對早期人工智能的發(fā)展影響很大。1.2.2 人工智能學(xué)科的誕生雖然計(jì)算機(jī)為人工智能提供了必

49、1.2.2 人工智能學(xué)科的誕生電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，使技術(shù)上最終可以創(chuàng)造出機(jī)器智能，人類開始真正有了一個(gè)可以模擬人類思維的工具，在以后的歲月中，無數(shù)科學(xué)家為這個(gè)目標(biāo)努力著。如今，全世界幾乎所有大學(xué)的計(jì)算機(jī)系都有人在研究這門學(xué)科，各個(gè)專業(yè)大學(xué)生也都開始學(xué)習(xí)這樣一門課程，在大家不懈的努力下，計(jì)算機(jī)也似乎變得十分聰明了。1956年夏季，以麥卡賽、明斯基、羅切斯特和申農(nóng)等為首的一批有遠(yuǎn)見卓識的年輕科學(xué)家在達(dá)特茅斯學(xué)會上聚會，共同研究和探討用機(jī)器模擬智能的一系列有關(guān)問題，首次提出了“人工智能（AI）”這一術(shù)語，它標(biāo)志著“人工智能”這門新興學(xué)科的正式誕生。1.2.2 人工智能學(xué)科的誕生電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，使技術(shù)

50、上最1.2.2 人工智能學(xué)科的誕生1997年5月，IBM公司研制的深藍(lán)計(jì)算機(jī)戰(zhàn)勝了國際象棋大師卡斯帕洛夫，這是人工智能技術(shù)的一次完美表現(xiàn)。 卡斯帕羅夫與深藍(lán)對弈當(dāng)中1.2.2 人工智能學(xué)科的誕生1997年5月，IBM公司研1.2.2 人工智能學(xué)科的誕生我國政府以及社會各界都高度重視人工智能學(xué)科的發(fā)展。2017年12月，人工智能入選“2017年度中國媒體十大流行語”。2019年6月17日，國家新一代人工智能治理專業(yè)委員會發(fā)布新一代人工智能治理原則發(fā)展負(fù)責(zé)任的人工智能，提出了人工智能治理的框架和行動(dòng)指南。這是中國促進(jìn)新一代人工智能健康發(fā)展，加強(qiáng)人工智能法律、倫理、社會問題研究，積極推動(dòng)人工智能全球

51、治理的一項(xiàng)重要成果。1.2.2 人工智能學(xué)科的誕生我國政府以及社會各界都高度重1.2.3 人工智能的發(fā)展歷程人工智能60余年的發(fā)展歷程還是頗具周折的，大致可以劃分為以下6個(gè)階段： 人工智能發(fā)展歷程1.2.3 人工智能的發(fā)展歷程人工智能60余年的發(fā)展歷程還1.2.3 人工智能的發(fā)展歷程一是起步發(fā)展期：1956年20世紀(jì)60年代初。人工智能概念在首次被提出后，相繼取得了一批令人矚目的研究成果，如機(jī)器定理證明、跳棋程序、LISP表處理語言等，掀起了人工智能發(fā)展的第一個(gè)高潮。二是反思發(fā)展期：60 70年代初。人工智能發(fā)展初期的突破性進(jìn)展大大提升了人們對人工智能的期望，人們開始嘗試更具挑戰(zhàn)性的任務(wù)，并提

52、出了一些不切實(shí)際的研發(fā)目標(biāo)。然而，接二連三的失敗和預(yù)期目標(biāo)的落空（例如無法用機(jī)器證明兩個(gè)連續(xù)函數(shù)之和還是連續(xù)函數(shù)、機(jī)器翻譯鬧出笑話等），使人工智能的發(fā)展走入了低谷。1.2.3 人工智能的發(fā)展歷程一是起步發(fā)展期：1956年1.2.3 人工智能的發(fā)展歷程三是應(yīng)用發(fā)展期：70年代初80年代中。20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的專家系統(tǒng)模擬人類專家的知識和經(jīng)驗(yàn)解決特定領(lǐng)域的問題，實(shí)現(xiàn)了人工智能從理論研究走向?qū)嶋H應(yīng)用、從一般推理策略探討轉(zhuǎn)向運(yùn)用專門知識的重大突破。專家系統(tǒng)在醫(yī)療、化學(xué)、地質(zhì)等領(lǐng)域取得成功，推動(dòng)人工智能走入了應(yīng)用發(fā)展的新高潮。四是低迷發(fā)展期：80年代中90年代中。隨著人工智能的應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大，專家系

53、統(tǒng)存在的應(yīng)用領(lǐng)域狹窄、缺乏常識性知識、知識獲取困難、推理方法單一、缺乏分布式功能、難以與現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫兼容等問題逐漸暴露出來。1.2.3 人工智能的發(fā)展歷程三是應(yīng)用發(fā)展期：70年代初1.2.3 人工智能的發(fā)展歷程五是穩(wěn)步發(fā)展期：90年代中2010年。由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特別是因特網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，信息與數(shù)據(jù)的匯聚不斷加速，因特網(wǎng)應(yīng)用的不斷普及加速了人工智能的創(chuàng)新研究，促使人工智能技術(shù)進(jìn)一步走向?qū)嵱没?997年IBM深藍(lán)超級計(jì)算機(jī)戰(zhàn)勝了國際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫，2008年IBM提出“智慧地球”的概念，這些都是這一時(shí)期的標(biāo)志性事件。1.2.3 人工智能的發(fā)展歷程五是穩(wěn)步發(fā)展期：90年代中1.2.3 人工智能的

54、發(fā)展歷程六是蓬勃發(fā)展期：2011年至今。隨著因特網(wǎng)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)的發(fā)展，泛在感知數(shù)據(jù)和圖形處理器（Graphics Processing Unit，GPU）等計(jì)算平臺推動(dòng)以深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為代表的人工智能技術(shù)飛速發(fā)展，大幅跨越科學(xué)與應(yīng)用之間的“技術(shù)鴻溝”，圖像分類、語音識別、知識問答、人機(jī)對弈、無人駕駛等具有廣闊應(yīng)用前景的人工智能技術(shù)突破了從“不能用、不好用”到“可以用”的技術(shù)瓶頸，人工智能發(fā)展進(jìn)入爆發(fā)式增長的新高潮。1.2.3 人工智能的發(fā)展歷程六是蓬勃發(fā)展期：2011年至1.2.4 人工智能的社會必然性人工智能技術(shù)的發(fā)展反映了生產(chǎn)力發(fā)展的要求，它的產(chǎn)生有其必要性。（1）人工

55、智能是工具進(jìn)化的結(jié)果。與以前的勞動(dòng)工具相比，人工智能的進(jìn)步之一是它可以對大腦模擬。人工智能技術(shù)超越以往的技術(shù)，推動(dòng)了生產(chǎn)力的發(fā)展。此外，與之前的生產(chǎn)工具相比，人工智能豐富了人的內(nèi)心，強(qiáng)壯了人類的身體。人工智能比以前的工具吸收了更多的肢體功能，它高度模仿人類技能，擬人性強(qiáng)，具有擬人裝置的特征。1.2.4 人工智能的社會必然性人工智能技術(shù)的發(fā)展反映了生1.2.4 人工智能的社會必然性（2）人工智能響應(yīng)生產(chǎn)力發(fā)展要求。人工智能的傳播產(chǎn)生了許多新行業(yè)，它們的發(fā)展速度和模式超越了以前。在生產(chǎn)過程中應(yīng)用的任何重大科學(xué)和技術(shù)創(chuàng)新都需要發(fā)展生產(chǎn)工具、設(shè)施、工人和生產(chǎn)管理方法，從而進(jìn)一步提高生產(chǎn)力、擴(kuò)大能力和提

56、高人類在改變客觀世界中的效率。人工智能作為一種輔助器具，協(xié)助人類重建客觀世界，以最大限度地提高效率，符合生產(chǎn)力發(fā)展的要求。人工智能的快速發(fā)展，解放了人類的智能、身體能量等等，提高管理和機(jī)器生產(chǎn)效率，擴(kuò)大工人的實(shí)際領(lǐng)域，豐富工人轉(zhuǎn)換對象，從而提高生產(chǎn)力。1.2.4 人工智能的社會必然性（2）人工智能響應(yīng)生產(chǎn)力發(fā)1.2.4 人工智能的社會必然性“AlphaGo（阿爾法狗）之父”哈薩比斯表示：“我提醒諸位，必須正確地使用人工智能。正確的兩個(gè)原則是：人工智能必須用來造福全人類，而不能用于非法用途；人工智能技術(shù)不能僅為少數(shù)公司和少數(shù)人所使用，必須共享?！?賽前李世石與AlphaGo之父哈薩比斯握手1.2

57、.4 人工智能的社會必然性“AlphaGo（阿爾法狗1人工智能的研究領(lǐng)域2在計(jì)算機(jī)上的實(shí)現(xiàn)方法3人工智能發(fā)展的啟示4新圖靈測試第3節(jié)1人工智能的研究領(lǐng)域2在計(jì)算機(jī)上的實(shí)現(xiàn)方法3人工智能發(fā)展的啟1.3 人工智能的研究繁重的科學(xué)和工程計(jì)算本來是要人腦來承擔(dān)的，如今計(jì)算機(jī)不但能完成這種計(jì)算，而且能夠比人腦做得更快、更準(zhǔn)確，因此，人們已不再把這種計(jì)算看作是“需要人類智能才能完成的復(fù)雜任務(wù)”?？梢?，復(fù)雜工作的定義是隨著時(shí)代的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步而變化的，人工智能的具體目標(biāo)也隨著時(shí)代的變化而發(fā)展。它一方面不斷獲得新進(jìn)展，另一方面又轉(zhuǎn)向更有意義、更加困難的新目標(biāo)。1.3 人工智能的研究繁重的科學(xué)和工程計(jì)算本來是

58、要人腦來承1.3.1 人工智能的研究領(lǐng)域用來研究人工智能的主要物質(zhì)基礎(chǔ)以及能夠?qū)崿F(xiàn)人工智能技術(shù)平臺的機(jī)器就是計(jì)算機(jī)，人工智能的發(fā)展是和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)以及其他很多科學(xué)的發(fā)展聯(lián)系在一起的。人工智能學(xué)科研究的主要內(nèi)容包括：知識表示、自動(dòng)推理和搜索方法、機(jī)器學(xué)習(xí)（深度學(xué)習(xí)）和知識獲取、知識處理系統(tǒng)、自然語言處理、計(jì)算機(jī)視覺、智能機(jī)器人、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)挖掘等方面。 人工智能的相關(guān)領(lǐng)域1.3.1 人工智能的研究領(lǐng)域用來研究人工智能的主要物質(zhì)基1.3.1 人工智能的研究領(lǐng)域（1）深度學(xué)習(xí)。這是無監(jiān)督學(xué)習(xí)的一種，是基于現(xiàn)有的數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)操作，是機(jī)器學(xué)習(xí)研究中的一個(gè)新的領(lǐng)域，其動(dòng)機(jī)在于建立、模擬人腦進(jìn)行分析

59、學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它模仿人腦的機(jī)制來解釋數(shù)據(jù)，例如圖像，聲音和文本。1.3.1 人工智能的研究領(lǐng)域（1）深度學(xué)習(xí)。這是無監(jiān)督學(xué)1.3.1 人工智能的研究領(lǐng)域現(xiàn)實(shí)生活中常常會有這樣的問題：缺乏足夠的先驗(yàn)知識，因此難以人工標(biāo)注類別或進(jìn)行人工類別標(biāo)注的成本太高。很自然地，我們希望計(jì)算機(jī)能代我們完成這些工作，或至少提供一些幫助。根據(jù)類別未知(沒有被標(biāo)記)的訓(xùn)練樣本解決模式識別中的各種問題，稱之為無監(jiān)督學(xué)習(xí)。1.3.1 人工智能的研究領(lǐng)域現(xiàn)實(shí)生活中常常會有這樣的問題1.3.1 人工智能的研究領(lǐng)域（2）自然語言處理。這是用自然語言同計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊的一種技術(shù)。作為人工智能的分支學(xué)科，研究用電子計(jì)算機(jī)模擬人的語

60、言交際過程，使計(jì)算機(jī)能理解和運(yùn)用人類社會的自然語言如漢語、英語等，實(shí)現(xiàn)人機(jī)之間的自然語言通信，以代替人的部分腦力勞動(dòng)，包括查詢資料、解答問題、摘錄文獻(xiàn)、匯編資料以及一切有關(guān)自然語言信息的加工處理。1.3.1 人工智能的研究領(lǐng)域（2）自然語言處理。這是用自1.3.1 人工智能的研究領(lǐng)域（3）計(jì)算機(jī)視覺。是指用攝影機(jī)和電腦代替人眼對目標(biāo)進(jìn)行識別、跟蹤和測量等機(jī)器視覺，并進(jìn)一步做圖形處理，使電腦處理成為更適合人眼觀察或傳送給儀器檢測的圖像。1.3.1 人工智能的研究領(lǐng)域（3）計(jì)算機(jī)視覺。是指用攝影1.3.1 人工智能的研究領(lǐng)域計(jì)算機(jī)視覺就是用各種成像系統(tǒng)代替視覺器官作為輸入敏感手段，由計(jì)算機(jī)來代替大