AIA人工智能概論(共34張PPT)

智能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用日期主要內(nèi)容一、人工智能概論二、知識表示技術(shù)三、知識推理技術(shù)四、知識獲取技術(shù)五、專家系統(tǒng)六、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與遺傳算法七、分布式人工智能授課方式：課堂講授、查閱資料日期第一章人工智能概論日期一、人工智能的基本概念人工智能，ArtificialIntelligence，簡稱AI。人工智能這一術(shù)語是1956年在美國的Dartmouth大學(xué)召開的世界第一次人工智能會議上由麻省理工學(xué)院的青年數(shù)學(xué)教師JohnMecarthy提議而使用的。人工智能這一學(xué)科至今已有50多年的歷史，在國際上已被確認為當(dāng)代高科技的核心之一。人工智能被譽為二十世紀(jì)繼空間技術(shù)、原子能技術(shù)后的第三大科學(xué)技術(shù)成就。日期一、人工智能的基本概念人工智能，ArtificialIntelligence，簡稱AI。人工智能這一術(shù)語是1956年在美國的Dartmouth大學(xué)召開的世界第一次人工智能會議上由麻省理工學(xué)院的青年數(shù)學(xué)教師JohnMecarthy提議而使用的。人工智能這一學(xué)科至今已有50多年的歷史，在國際上已被確認為當(dāng)代高科技的核心之一。人工智能被譽為二十世紀(jì)繼空間技術(shù)、原子能技術(shù)后的第三大科學(xué)技術(shù)成就。日期一、人工智能的基本概念A(yù)I目前沒有準(zhǔn)確的定義或一般性的定義，其基本含義：AI是用機器(計算機或智能機)來模仿人類的智能行為。AI也叫機器智能，是研究如何使機器具有認識問題與解決問題的能力，研究如何使機器具有感知功能、思維功能、行為功能及學(xué)習(xí)、記憶等功能。所以，如果一個計算機系統(tǒng)具有某種學(xué)習(xí)能力，能夠?qū)τ嘘P(guān)問題給出正確的答案，而使用的方法與人類相似，還能解釋系統(tǒng)的智能活動，那么，這種計算機系統(tǒng)便認為具有某種智能。日期一、人工智能的基本概念人工智能用計算機技術(shù)的概念和方法對智能進行研究，從根本上提供了一個全新的理論基礎(chǔ)。作為一門學(xué)科，人工智能的目的是了解使智能得以實現(xiàn)的原理；作為一門技術(shù)，它的最終目的是設(shè)計出完全與人類智能相媲美的智能計算機系統(tǒng)。日期二、人工智能的研究內(nèi)容什么是智能？智能的本質(zhì)是什么？由于對人腦的機制和原理還不十分清楚，因此，這是一個難以準(zhǔn)確回答的問題，學(xué)術(shù)界有各種不同的定義?？偟膩碚f，智能是一種知識與思維的合成，是人類認識世界和改造世界過程中的一種分析問題和解決問題的綜合能力?！爸悄堋痹~源來自拉丁語Legere，字面意思是采集、收集和匯集，并由此進行選擇。而Intellegere意思是從中進行選擇，進而理解、領(lǐng)悟和認識。日期二、人工智能的研究內(nèi)容人工智能的研究內(nèi)容應(yīng)包括三個方面：1.知識表示(KnowledgeRepresentation)：研究如何在機器中表示知識，使知識形式化、模型化，用以建立合適的符號邏輯系統(tǒng)。2.知識獲取(KnowledgeAcquisition)：研究機器如何從各種知識源獲取知識。3.知識處理(KnowledgeInference)：運用存貯于機器中的知識進行相應(yīng)知識處理，并推出結(jié)論。日期三、人工智能的理論基礎(chǔ)人工智能的理論基礎(chǔ)有三個方面：1.數(shù)學(xué)理論：離散數(shù)學(xué)、模糊數(shù)學(xué)等。2.思維科學(xué)理論：認知心理學(xué)、邏輯或抽象思維學(xué)、形象或直感思維學(xué)等。3.計算機工程技術(shù)：軟件技術(shù)和硬件技術(shù)。日期四、人工智能的發(fā)展歷史兩個時間點：1.1956年夏季，由美國麻省理工學(xué)院的青年數(shù)學(xué)教師JohnMecarthy聯(lián)合并邀請了幾位心理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、計算機科學(xué)家，在美國Dartmouth大學(xué)召開了一次學(xué)術(shù)討論會，首次使用了人工智能(AI)這一術(shù)語，標(biāo)志著人工智能的誕生。

2.1969年，由國際上許多團體共同發(fā)起，成立了國際人工智能聯(lián)合會。日期四、人工智能的發(fā)展歷史人工智能的產(chǎn)生和發(fā)展大致經(jīng)歷了三個階段：1.孕育期（1956年以前）

早在古希臘時代，人們就開始研究人類思維規(guī)律。經(jīng)過幾個世紀(jì)的努力，人們先后創(chuàng)立了數(shù)理邏輯、自動機理論、控制論、信息論和系統(tǒng)論，并發(fā)明了通用電子數(shù)字計算機，為人工智能的誕生準(zhǔn)備了充足的思想、理論和物質(zhì)技術(shù)條件。從20世紀(jì)的30年代至50年代，是人工智能發(fā)展的初始階段（也叫經(jīng)典時期），主要以游戲和定理證明為特征。日期四、人工智能的發(fā)展歷史人工智能的產(chǎn)生和發(fā)展大致經(jīng)歷了三個階段：1.孕育期（1956年以前）

美國的神經(jīng)生物學(xué)家W.McCulloch和Pitts建立了神經(jīng)元的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)神經(jīng)心理學(xué)研究智能的微觀結(jié)構(gòu)。英國的數(shù)學(xué)家Turing提出了理想計算機的數(shù)學(xué)模型，即Turing機，不去考慮完成智能任務(wù)的機器是否與生物生命有相同的結(jié)構(gòu)，而是強調(diào)建立一種判別機器具有智能的準(zhǔn)則，關(guān)心的是智能行為的體現(xiàn)。美國貝爾實驗室的C.Shannon開發(fā)了世界上第一個計算機下棋程序，使用了狀態(tài)空間搜索法，成為人工智能的基本方法之一，同時也證明了計算機處理符號的能力。日期四、人工智能的發(fā)展歷史人工智能的產(chǎn)生和發(fā)展大致經(jīng)歷了三個階段：2.形成期（1956年~1970年）在這個時期，現(xiàn)代人工智能技術(shù)正式誕生，并很快在定理證明、問題求解、博弈和LISP語言及模式識別等關(guān)鍵領(lǐng)域取得了重大突破，人工智能作為一門新興學(xué)科得到人們的關(guān)注。1960年，J.McCarthy提出了符號處理語言原型LISP，成為計算機程序設(shè)計處理人工智能的基礎(chǔ)。H.Simon夫婦用心理學(xué)實驗證明了人類問題的求解是一個搜索過程，其效率與啟發(fā)式函數(shù)關(guān)系很大，A.Newell等人在此基礎(chǔ)上編制了通用問題求解程序GPS，可用來求解11種不同類型的問題。日期四、人工智能的發(fā)展歷史人工智能的產(chǎn)生和發(fā)展大致經(jīng)歷了三個階段：2.形成期（1956年~1970年）1965年，J.Robinson提出了歸結(jié)原理。1969年，M.Minsky和S.Papert出版了《感知機》，對感知機算法進行論證。1965年，斯坦福大學(xué)的E.Feigenbaum開發(fā)了專家系統(tǒng)DENDRAL，通過質(zhì)譜儀獲得的實驗數(shù)據(jù)，DENDRAL可以幫助化學(xué)家辨認化學(xué)元素的分子結(jié)構(gòu)。1969年，由國際上許多團體共同發(fā)起，成立了國際人工智能聯(lián)合會議，并決定每兩年召開一次國際人工智能學(xué)術(shù)會議，報告論文，討論和交流成果，探討研究方向。

日期四、人工智能的發(fā)展歷史人工智能的產(chǎn)生和發(fā)展大致經(jīng)歷了三個階段：3.成長期（1970年至今）在這個時期，人工智能研究開始向縱深發(fā)展，主要特征是技術(shù)與應(yīng)用，在更多的領(lǐng)域里取得了重大成就，并開始走向?qū)嶋H應(yīng)用階段，在學(xué)科上也開始形成了自己的理論體系。具有重要意義的事件主要有：大量出版關(guān)于人工智能的專著、手冊和文集；各種人工智能專家系統(tǒng)研制成功，并開始應(yīng)用；人工智能計算機開始研制。日期五、人工智能的主要學(xué)派及其研究方法在人工智能研究中有許多學(xué)派，如功能學(xué)派和結(jié)構(gòu)學(xué)派、心理學(xué)派和生理學(xué)派、啟發(fā)學(xué)派和算法學(xué)派等等。不同學(xué)派的研究方法、學(xué)術(shù)觀點、工作重點有所不同。日期五、人工智能的主要學(xué)派及其研究方法從人工智能的中心內(nèi)容（研究核心）來看，主要有兩種研究方法或途徑：1.功能學(xué)派這種學(xué)派從人的思維活動和智能行為的心理學(xué)特性出發(fā)，利用計算機軟件與心理學(xué)方法，進行宏觀功能模擬，也可稱為計算機學(xué)派或心理學(xué)派。這種研究不關(guān)心人的智能器官（大腦）的結(jié)構(gòu)，只是模擬人的智能行為。這種方法的主要成功代表為基于知識表達和知識推理的專家系統(tǒng)。日期五、人工智能的主要學(xué)派及其研究方法從人工智能的中心內(nèi)容（研究核心）來看，主要有兩種研究方法或途徑：2.結(jié)構(gòu)學(xué)派這種學(xué)派從人腦的生理結(jié)構(gòu)原型出發(fā)，探討思維活動的機理，進行結(jié)構(gòu)模擬，也可稱為仿生學(xué)派或生理學(xué)派。結(jié)構(gòu)派的觀點是，要模擬人的智能就必須首先從研究人腦的結(jié)構(gòu)和生理特點出發(fā)，制造出與人腦具有類似結(jié)構(gòu)和功能的機器。這一研究的主要代表是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、聯(lián)想記憶、模式識別、圖像分析。日期五、人工智能的主要學(xué)派及其研究方法從方法論的觀點看，結(jié)構(gòu)派采用“白箱”方法，功能派采用“黑箱”方法，但是結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ)，功能是結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)。因此，在人工智能研究中，結(jié)構(gòu)與功能研究應(yīng)相互促進，“白箱”方法與“黑箱”方法應(yīng)相互結(jié)合，取長補短，才能取得更大的進展。在功能學(xué)派的研究方法中，又分為兩派：啟發(fā)派：主要依靠啟發(fā)推理。算法派：主要依靠算法證明。日期六、人工智能的研究應(yīng)用領(lǐng)域1.問題求解2.自動定理證明3.自然語言理解4.自動程序設(shè)計5.專家系統(tǒng)6.機器學(xué)習(xí)7.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)8.模式識別9.機器視覺10.智能機器人11.智能控制12.智能檢索13.智能調(diào)度與指揮14.系統(tǒng)與語言工具需要說明的是，各種應(yīng)用領(lǐng)域不是孤立存在的，而是互相關(guān)聯(lián)的。大多數(shù)人工智能研究課題都涉及多個智能領(lǐng)域。日期七、人工智能語言人工智能的研究是用機器來模擬人的智能活動，就是使計算機具有推理、理解、規(guī)劃、決策、抽象、學(xué)習(xí)和創(chuàng)造等智能活動的能力。因此，建立一個人工智能系統(tǒng)就離不開程序設(shè)計。廣義地講，任何語言都能實現(xiàn)人工智能程序設(shè)計，但問題是能否充分表現(xiàn)出人工智能的研究性能和目標(biāo)。具有智能的程序與傳統(tǒng)的程序有所不同，它所要解決的問題主要不是數(shù)值計算，而是大量的符號處理。日期七、人工智能語言可供使用的人工智能語言現(xiàn)有10多種，如LISP、SAIL、KRL、PROLOG、OPS5、OPS83等，應(yīng)用較廣泛的是LISP和PROLOG兩種。日期八、我國人工智能研究概況50年代末60年代初，在計算機下棋和翻譯等方面開展了不少工作。文革期間，停了下來。1978年，國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃將“智能模擬”列為主要課題之一。1986年，將人工智能、模式識別、智能機器人列為我國“七五”期間重大科技攻關(guān)項目，并列入跟蹤國際高科技計劃。1993年，將智能控制和智能自動化等項目列入國家科技攀登計劃。日期八、我國人工智能研究概況1981年起，相繼成立了許多學(xué)術(shù)團體：中國人工智能學(xué)會全國高校人工智能研究會中國計算機學(xué)會人工智能與模式識別專業(yè)委員會中國自動化學(xué)會模式識別與機器智能專業(yè)委員會中國軟件行業(yè)協(xié)會人工智能協(xié)會中國智能機器人專業(yè)委員會中國計算機視覺與智能控制專業(yè)委員會中國智能自動化專業(yè)委員會等日期八、我國人工智能研究概況1989年，召開了首屆中國人工智能控制聯(lián)合會議。1987年，《模式識別與人工智能》雜志創(chuàng)刊。已有多部國內(nèi)自編的人工智能專著和教材公開出版。已有數(shù)已萬計的科技人員和大學(xué)師生從事不同層次的人工智能研究與學(xué)習(xí)，人工智能研究已在我國深入開展。日期九、計算智能技術(shù)計算智能的技術(shù)范疇：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進化計算模糊系統(tǒng)日期九、計算智能技術(shù)進化計算的基本方法：遺傳算法：強調(diào)染色體在進化中的變化及其所起的作用，是一種仿照生物進化理論解優(yōu)化問題的算法。進化策略：著眼于各級層次上的行為變化，主要用于預(yù)測和數(shù)值優(yōu)化。演化規(guī)劃：強調(diào)的是在物種層次上的行為變化，主要用于經(jīng)驗性的尋優(yōu)過程。日期九、計算智能技術(shù)觀點一：計算智能是人工智能的子集。第一層次是生物智能，其基礎(chǔ)是大腦。第二層次是人工智能，其基礎(chǔ)是符號系統(tǒng)及其處理。第三層次是計算智能，由計算機通過數(shù)學(xué)計算實現(xiàn)。生物智能包含人工智能，人工智能包含計算智能。觀點二：屬于不同的范疇，但有部分重合。人工智能與計算智能的關(guān)系：日期十、綜合智能技術(shù)智能計算：模糊方法、演化方法、時序分析法和遺傳算法等。綜合智能技術(shù)：智能計算與專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、節(jié)約覆蓋集理論、Tabu搜索、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)等技術(shù)的結(jié)合。日期十、綜合智能技術(shù)智能技術(shù)節(jié)約覆蓋集自適應(yīng)技術(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)智能計算搜索技術(shù)自學(xué)習(xí)技術(shù)時序分析法演化方法模糊方法遺傳算法日期參考文獻涂序彥．人工智能及其應(yīng)用．電子工業(yè)出版社．李長河．人工智能及其應(yīng)用．機械工業(yè)出版社．馬憲民．人工智能的原理與方法．西北工業(yè)大學(xué)出版社．蔡自興，徐光祜．人工智能及其應(yīng)用．清華大