人工智能概述課件

第1章緒論：人工智能概述1.1人工智能的概念1.2人工智能的研究途徑與方法1.3人工智能的基本技術(shù)1.4人工智能的分支領(lǐng)域1.5人工智能的發(fā)展概況第1章緒論：人工智能概述1.1人工智能的概念11.1人工智能的概念

1.1.1什么是人工智能顧名思義，人工智能就是人造智能，其英文表示是“ArtificialIntelligence”，簡(jiǎn)稱AI。當(dāng)然，這只是人工智能的字面解釋或廣義解釋。目前的“人工智能”一詞是指用計(jì)算機(jī)模擬或?qū)崿F(xiàn)的智能，同時(shí)，人工智能又是一個(gè)學(xué)科名稱。1.1人工智能的概念1.1.1什么是人工智2人機(jī)大戰(zhàn)：97年深藍(lán)戰(zhàn)勝卡斯帕羅夫與其說(shuō)是人工智能戰(zhàn)勝了卡斯帕羅夫，不如說(shuō)是并行處理戰(zhàn)勝了卡斯帕羅夫人工智能概述課件3本書中的定義1、人工智能學(xué)科是計(jì)算機(jī)科學(xué)中涉及研究、設(shè)計(jì)和應(yīng)用智能機(jī)器的一個(gè)分支。所謂的智能機(jī)器就是能夠在各類環(huán)境中自主地或交互地執(zhí)行各種擬人任務(wù)的機(jī)器。所謂人類智能就是人類所具有的智力和行為能力，而這種智力能力是以知識(shí)為基礎(chǔ)的。智力行為的目的是獲取知識(shí)，并運(yùn)用知識(shí)去求解問(wèn)題。本書中的定義4其它文獻(xiàn)中的定義2、MIT的Winston教授認(rèn)為：“人工智能就是研究如何使計(jì)算機(jī)去做過(guò)去只有人才能做的智能的工作?！?、Turing測(cè)試的一個(gè)變種實(shí)驗(yàn)：裁判員通過(guò)某種接口（如視頻終端）向程序提問(wèn)，如果程序能欺騙裁判員，讓他以為回答問(wèn)題的是人而不是計(jì)算機(jī)，那么就認(rèn)為此程序具有智能。4、人工智能及其應(yīng)用，蔡自興，一書中給出了人工智能的11種定義。其它文獻(xiàn)中的定義5作為學(xué)科，人工智能研究的是如何使機(jī)器（計(jì)算機(jī)）具有智能的科學(xué)和技術(shù)，特別是自然智能如何在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)或再現(xiàn)的科學(xué)和技術(shù)。因此，從學(xué)科角度講，當(dāng)前的人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支。人工智能雖然是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，但它的研究卻不僅涉及到計(jì)算機(jī)科學(xué)，而且還涉及到腦科學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、邏輯學(xué)、認(rèn)知(思維)科學(xué)、行為科學(xué)、生命科學(xué)和數(shù)學(xué)，以及信息論、控制論和系統(tǒng)論等許多學(xué)科領(lǐng)域。作為學(xué)科，人工智能研究的是如何使機(jī)器61.1.2為什么要研究人工智能我們知道，計(jì)算機(jī)是迄今為止最有效的信息處理工具，以至于人們稱它為“電腦”。但現(xiàn)在的普通計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的智能還相當(dāng)?shù)拖?，譬如缺乏自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)、自優(yōu)化等能力，也缺乏社會(huì)常識(shí)或?qū)I(yè)知識(shí)等，而只能是被動(dòng)地按照人們?yōu)樗孪劝才藕玫墓ぷ鞑襟E進(jìn)行工作。因而它的功能和作用就受到很大的限制，難以滿足越來(lái)越復(fù)雜和越來(lái)越廣泛的社會(huì)需求。既然計(jì)算機(jī)和人腦一樣都可進(jìn)行信息處理，那么是否也能讓計(jì)算機(jī)同人腦一樣也具有智能呢？這正是人們研究人工智能的初衷。1.1.2為什么要研究人工智能7研究人工智能也是當(dāng)前信息化社會(huì)的迫切要求。我們知道，人類社會(huì)現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了信息化時(shí)代。信息化的進(jìn)一步發(fā)展，就必須有智能技術(shù)的支持。例如，當(dāng)前迅速發(fā)展著的國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)(Internet)就強(qiáng)烈地需要智能技術(shù)。特別是當(dāng)我們要在Internet上構(gòu)筑信息高速公路時(shí)，其中有許多技術(shù)問(wèn)題就要用人工智能的方法去解決。這就是說(shuō)，人工智能技術(shù)在Internet和未來(lái)的信息高速公路上將發(fā)揮重要作用。研究人工智能也是當(dāng)前信息化社會(huì)的迫切8智能化也是自動(dòng)化發(fā)展的必然趨勢(shì)。自動(dòng)化發(fā)展到一定水平，再向前發(fā)展就是智能化，即智能化是繼機(jī)械化、自動(dòng)化之后，人類生產(chǎn)和生活中的又一個(gè)技術(shù)特征。另外，研究人工智能，對(duì)探索人類自身智能的奧秘也可提供有益的幫助。因?yàn)槲覀兛梢酝ㄟ^(guò)電腦對(duì)人腦進(jìn)行模擬，從而揭示人腦的工作原理，發(fā)現(xiàn)自然智能的淵源。智能化也是自動(dòng)化發(fā)展的必然趨勢(shì)。自動(dòng)91.1.3人工智能的目標(biāo)人工智能的研究目標(biāo)可分為遠(yuǎn)期目標(biāo)和近期目標(biāo)。遠(yuǎn)期目標(biāo)是要制造智能機(jī)器。具體來(lái)講，就是要使計(jì)算機(jī)具有看、聽、說(shuō)、寫等感知和交互功能，具有聯(lián)想、推理、理解、學(xué)習(xí)等高級(jí)思維能力，還要有分析問(wèn)題、解決問(wèn)題和發(fā)明創(chuàng)造的能力。簡(jiǎn)言之，也就是使計(jì)算機(jī)像人一樣具有自動(dòng)發(fā)現(xiàn)規(guī)律和利用規(guī)律的能力，或者說(shuō)具有自動(dòng)獲取知識(shí)和利用知識(shí)的能力，從而擴(kuò)展和延伸人的智能。1.1.3人工智能的目標(biāo)10從目前的技術(shù)水平來(lái)看，要全面實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，還存在很多困難。人工智能的近期目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器智能，即先部分地或某種程度地實(shí)現(xiàn)機(jī)器的智能，從而使現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)更靈活、更好用和更有用，成為人類的智能化信息處理工具。從目前的技術(shù)水平來(lái)看，要全面實(shí)現(xiàn)上述111.1.4人工智能的表現(xiàn)形式人工智能的表現(xiàn)形式至少有這么幾種：智能軟件、智能設(shè)備、智能網(wǎng)絡(luò)、智能計(jì)算機(jī)、智能機(jī)器人和更一般的Agent等。智能軟件的范圍比較廣泛，譬如：它可以是一個(gè)完整的智能軟件系統(tǒng)，如專家系統(tǒng)、知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)等；也可以是具有一定智能的程序模塊，如推理程序、學(xué)習(xí)程序等，這種程序可以作為其它程序系統(tǒng)的子程序；智能軟件還可以是有一定知識(shí)或智能的應(yīng)用軟件，如字處理軟件Word就有一定的英語(yǔ)語(yǔ)法知識(shí)，所以在英文文稿的錄入、編輯過(guò)程中，Word就表現(xiàn)出一定的智能。1.1.4人工智能的表現(xiàn)形式12智能設(shè)備包括具有一定智能的儀器、儀表、機(jī)器、設(shè)施等。如采用智能控制的機(jī)床、汽車、武器裝備、家用電器等。這種設(shè)備實(shí)際上是被嵌入了某種智能軟件的設(shè)備。智能網(wǎng)絡(luò)也就是智能化的信息網(wǎng)絡(luò)。具體來(lái)講，從網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建、管理、控制、信息傳輸，到網(wǎng)上信息發(fā)布和檢索以及人機(jī)接口等，都是智能化的。智能計(jì)算機(jī)如前所述，而智能機(jī)器人則是一種擬人化的智能機(jī)器。智能設(shè)備包括具有一定智能的儀器、儀表131.2人工智能研究的方法和途徑

形成了多學(xué)派：邏輯學(xué)派、知識(shí)工程學(xué)派、聯(lián)結(jié)學(xué)派、分布式學(xué)派、進(jìn)化論學(xué)派從研究途徑看，主要分三種觀點(diǎn)：符號(hào)主義、聯(lián)結(jié)主義、行為主義1.2人工智能研究的方法和途徑形成了多學(xué)派：141.2.1符號(hào)主義：功能模擬，符號(hào)推演由于人腦的奧秘至今還未徹底揭開，所以，人們就在當(dāng)前的數(shù)字計(jì)算機(jī)上，對(duì)人腦從功能上進(jìn)行模擬，實(shí)現(xiàn)人工智能。這種途徑稱為功能模擬法。具體來(lái)講，功能模擬法就是以人腦的心理模型，將問(wèn)題或知識(shí)表示成某種邏輯網(wǎng)絡(luò)，采用符號(hào)推演的方法，實(shí)現(xiàn)搜索、推理、學(xué)習(xí)等功能，從宏觀上來(lái)模擬人腦的思維，實(shí)現(xiàn)機(jī)器智能。1.2.1符號(hào)主義：功能模擬，符號(hào)推演15

1.2.2聯(lián)結(jié)主義：結(jié)構(gòu)模擬，神經(jīng)計(jì)算聯(lián)結(jié)主義學(xué)派又稱仿生學(xué)學(xué)派，它認(rèn)為人工智能可以通過(guò)仿生人腦的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。所謂結(jié)構(gòu)模擬，就是根據(jù)人腦的生理結(jié)構(gòu)和工作機(jī)理，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的智能，即人工智能。我們知道，人腦的生理結(jié)構(gòu)是由大量神經(jīng)細(xì)胞組成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。人腦是由大約1011個(gè)神經(jīng)細(xì)胞組成的一個(gè)動(dòng)態(tài)的、開放的、高度復(fù)雜的巨系統(tǒng)，以致于人們至今對(duì)它的生理結(jié)構(gòu)和工作機(jī)理還未完全弄清楚。1.2.2聯(lián)結(jié)主義：結(jié)構(gòu)模擬，神經(jīng)計(jì)算161.2.3行為主義：行為模擬，控制進(jìn)化除了上述兩種研究途徑和方法外，還有一種基于感知-行為模型的研究途徑和方法。該學(xué)派認(rèn)為智能行為只能在與現(xiàn)實(shí)世界的環(huán)境交互作用中表現(xiàn)出來(lái)。我們稱其為行為模擬法。這種方法是模擬人在控制過(guò)程中的智能活動(dòng)和行為特性，如自尋優(yōu)、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)、自組織等，來(lái)研究和實(shí)現(xiàn)人工智能?；谶@一方法研究人工智能的典型代表要算MIT的R.Brooks教授，他研制的六足行走機(jī)器人(亦稱為人造昆蟲或機(jī)器蟲)，曾引起人工智能界的轟動(dòng)。這個(gè)機(jī)器蟲可以看作是新一代的“控制論動(dòng)物”，它具有一定的適應(yīng)能力，是一個(gè)運(yùn)用行為模擬即控制進(jìn)化方法研究人工智能的代表作。1.2.3行為主義：行為模擬，控制進(jìn)化171.3人工智能的基本技術(shù)

1.3.1推理技術(shù)幾乎所有的人工智能領(lǐng)域都要用到推理，因此，推理技術(shù)是人工智能的基本技術(shù)之一。需指出的是，對(duì)推理的研究往往涉及到對(duì)邏輯的研究。邏輯是人腦思維的規(guī)律，從而也是推理的理論基礎(chǔ)。機(jī)器推理或人工智能用到的邏輯，主要包括經(jīng)典邏輯中的謂詞邏輯和由它經(jīng)某種擴(kuò)充、發(fā)展而來(lái)的各種邏輯。后者通常稱為非經(jīng)典或非標(biāo)準(zhǔn)邏輯。1.3人工智能的基本技術(shù)1.3.1推理技術(shù)181.3.2搜索技術(shù)所謂搜索，就是為了達(dá)到某一“目標(biāo)”，而連續(xù)地進(jìn)行推理的過(guò)程。搜索技術(shù)就是對(duì)推理進(jìn)行引導(dǎo)和控制的技術(shù)，它也是人工智能的基本技術(shù)之一。事實(shí)上，許多智能活動(dòng)的過(guò)程，甚至所有智能活動(dòng)的過(guò)程，都可看作或抽象為一個(gè)“問(wèn)題求解”過(guò)程。而所謂“問(wèn)題求解”過(guò)程，實(shí)質(zhì)上就是在顯式的或隱式的問(wèn)題空間中進(jìn)行搜索的過(guò)程。即在某一狀態(tài)圖，或者與或圖，或者一般地說(shuō)，在某種邏輯網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行搜索的過(guò)程。1.3.2搜索技術(shù)19搜索技術(shù)也是一種規(guī)劃技術(shù)。因?yàn)閷?duì)于有些問(wèn)題，其解就是由搜索而得到的“路徑”。搜索技術(shù)是人工智能中發(fā)展最早的技術(shù)。在人工智能研究的初期，“啟發(fā)式”搜索算法曾一度是人工智能的核心課題。截至目前，對(duì)啟發(fā)式搜索的研究，人們已取得了不少成果。如著名的A*算法和AO*算法就是兩個(gè)重要的啟發(fā)式搜索算法。但至今，啟發(fā)式搜索仍然是人工智能的重要研究課題之一。搜索技術(shù)也是一種規(guī)劃技術(shù)。因?yàn)閷?duì)于有201.3.3知識(shí)表示與知識(shí)庫(kù)技術(shù)知識(shí)表示是指知識(shí)在計(jì)算機(jī)中的表示方法和表示形式，它涉及到知識(shí)的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)。知識(shí)庫(kù)類似于數(shù)據(jù)庫(kù)，所以知識(shí)庫(kù)技術(shù)包括知識(shí)的組織、管理、維護(hù)、優(yōu)化等技術(shù)。對(duì)知識(shí)庫(kù)的操作要靠知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)的支持。顯然，知識(shí)庫(kù)與知識(shí)表示密切相關(guān)。需說(shuō)明的是，知識(shí)表示實(shí)際也隱含著知識(shí)的運(yùn)用，知識(shí)表示和知識(shí)庫(kù)是知識(shí)運(yùn)用的基礎(chǔ)，同時(shí)也與知識(shí)的獲取密切相關(guān)。1.3.3知識(shí)表示與知識(shí)庫(kù)技術(shù)211.3.4歸納技術(shù)所謂歸納技術(shù)，是指機(jī)器自動(dòng)提取概念、抽取知識(shí)、尋找規(guī)律的技術(shù)。顯然，歸納技術(shù)與知識(shí)獲取及機(jī)器學(xué)習(xí)密切相關(guān)，因此，它也是人工智能的重要基本技術(shù)。歸納可分為基于符號(hào)處理的歸納和基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的歸納。這兩種途徑目前都有很大發(fā)展。1.3.4歸納技術(shù)221.3.5聯(lián)想技術(shù)如前面1.3節(jié)所述，聯(lián)想是最基本、最基礎(chǔ)的思維活動(dòng)，它幾乎與所有的AI技術(shù)息息相關(guān)。因此，聯(lián)想技術(shù)也是人工智能的一個(gè)基本技術(shù)。聯(lián)想的前提是聯(lián)想記憶或聯(lián)想存儲(chǔ)，這也是一個(gè)富有挑戰(zhàn)性的技術(shù)領(lǐng)域。以上我們介紹了人工智能的一些基本理論和技術(shù)，因?yàn)檫@些理論和技術(shù)仍在不斷發(fā)展和完善之中，所以，它們同時(shí)也是人工智能的基本課題。1.3.5聯(lián)想技術(shù)23

1.4人工智能的分支領(lǐng)域

1.4.1基于腦功能模擬的領(lǐng)域劃分1.機(jī)器感知機(jī)器感知就是計(jì)算機(jī)直接“感覺”周圍世界。具體來(lái)講，就是計(jì)算機(jī)像人一樣通過(guò)“感覺器官”直接從外界獲取信息。如通過(guò)視覺器官獲取圖形、圖像信息，通過(guò)聽覺器官獲取聲音信息。所以，要使機(jī)器具有感知能力，就首先必須給機(jī)器配置各種感覺器官，如視覺器官、聽覺器官、嗅覺器官等等。于是，機(jī)器感知還可以再分為機(jī)器視覺、機(jī)器聽覺等分支課題。

1.4人工智能的分支領(lǐng)域

1.4.1基于腦功24要研究機(jī)器感知，首先要涉及圖像、聲音等信息的識(shí)別問(wèn)題。為此，現(xiàn)在已發(fā)展了一門稱為“模式識(shí)別”的專門學(xué)科。模式識(shí)別的主要目標(biāo)就是用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人的各種識(shí)別能力，當(dāng)前主要是對(duì)視覺能力和聽覺能力的模擬，并且主要集中于圖形識(shí)別和語(yǔ)音識(shí)別。圖形識(shí)別主要是研究各種圖形（如文字、符號(hào)、圖形、圖像和照片等）的分類。例如識(shí)別各種印刷體和某些手寫體文字，識(shí)別指紋、白血球和癌細(xì)胞等等。這方面的技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用階段。要研究機(jī)器感知，首先要涉及圖像、聲音25語(yǔ)音識(shí)別主要是研究各種語(yǔ)音信號(hào)的分類。語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)近年來(lái)發(fā)展很快，現(xiàn)已有商品化產(chǎn)品(如漢字語(yǔ)音錄入系統(tǒng))上市。模式識(shí)別的過(guò)程大體是先將攝像機(jī)、送話器或其它傳感器接受的外界信息轉(zhuǎn)變成電信號(hào)序列，計(jì)算機(jī)再進(jìn)一步對(duì)這個(gè)電信號(hào)序列進(jìn)行各種預(yù)處理，從中抽出有意義的特征，得到輸入信號(hào)的模式，然后與機(jī)器中原有的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模式進(jìn)行比較，完成對(duì)輸入信息的分類識(shí)別工作。語(yǔ)音識(shí)別主要是研究各種語(yǔ)音信號(hào)的分類262.機(jī)器聯(lián)想仔細(xì)分析人腦的思維過(guò)程，可以發(fā)現(xiàn)，聯(lián)想實(shí)際是思維過(guò)程中最基本、使用最頻繁的一種功能。例如，當(dāng)聽到一段樂(lè)曲，我們頭腦中可能會(huì)立即浮現(xiàn)出幾十年前的某一個(gè)場(chǎng)景，甚至一段往事，這就是聯(lián)想。2.機(jī)器聯(lián)想27

當(dāng)前，對(duì)機(jī)器聯(lián)想功能的研究中，人們就是利用這種按內(nèi)容記憶原理，采用一種稱為“聯(lián)想存儲(chǔ)”的技術(shù)實(shí)現(xiàn)聯(lián)想功能。聯(lián)想存儲(chǔ)的特點(diǎn)是：(1)可以存儲(chǔ)許多相關(guān)（激勵(lì)，響應(yīng)）模式對(duì);(2)通過(guò)自組織過(guò)程可以完成這種存儲(chǔ);(3)以分布、穩(wěn)健的方式（可能會(huì)有很高的冗余度）存儲(chǔ)信息;(4)可以根據(jù)接收到的相關(guān)激勵(lì)模式產(chǎn)生并輸出適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)模式;(5)即使輸入激勵(lì)模式失真或不完全時(shí)，仍然可以產(chǎn)生正確的響應(yīng)模式;(6)可在原存儲(chǔ)中加入新的存儲(chǔ)模式。當(dāng)前，對(duì)機(jī)器聯(lián)想功能的研究中，人們283.機(jī)器推理機(jī)器推理就是計(jì)算機(jī)推理，也稱自動(dòng)推理。它是人工智能的核心課題之一。因?yàn)?，推理是人腦的一個(gè)基本功能和重要功能。事實(shí)上，幾乎所有的人工智能領(lǐng)域都與推理有關(guān)。因此，要實(shí)現(xiàn)人工智能，就必須將推理的功能賦予機(jī)器，實(shí)現(xiàn)機(jī)器推理。3.機(jī)器推理294.機(jī)器學(xué)習(xí)機(jī)器學(xué)習(xí)就是機(jī)器自己獲取知識(shí)。具體來(lái)講，機(jī)器學(xué)習(xí)主要有這幾層意思：(1)對(duì)人類已有知識(shí)的獲?。ㄟ@類似于人類的書本知識(shí)學(xué)習(xí)）；(2)對(duì)客觀規(guī)律的發(fā)現(xiàn)（這類似于人類的科學(xué)發(fā)現(xiàn)）；(3)對(duì)自身行為的修正（這類似于人類的技能訓(xùn)練和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)）。4.機(jī)器學(xué)習(xí)305.機(jī)器理解機(jī)器理解主要包括自然語(yǔ)言理解和圖形理解等。自然語(yǔ)言理解就是計(jì)算機(jī)理解人類的自然語(yǔ)言，如漢語(yǔ)、英語(yǔ)等，并包括口頭語(yǔ)言和文字語(yǔ)言兩種形式。試想，計(jì)算機(jī)如果能理解人類的自然語(yǔ)言，那么計(jì)算機(jī)的使用將會(huì)變得十分方便和簡(jiǎn)單，而且機(jī)器翻譯也將真正成為現(xiàn)實(shí)。5.機(jī)器理解31例如，美國(guó)認(rèn)知心理學(xué)家G.M.Ulson曾為理解提出了四條判別標(biāo)準(zhǔn):(1)能夠成功地回答與輸入材料有關(guān)的問(wèn)題；(2)能夠具有對(duì)所給材料進(jìn)行摘要的功能；(3)能用不同的詞語(yǔ)敘述所給材料；(4)具有從一種語(yǔ)言轉(zhuǎn)譯成另一種語(yǔ)言的能力。例如，美國(guó)認(rèn)知心理學(xué)家326.機(jī)器行為機(jī)器行為主要指機(jī)器人行動(dòng)規(guī)劃。它是智能機(jī)器人的核心技術(shù)，規(guī)劃功能的強(qiáng)弱反映了智能機(jī)器人的智能水平。因?yàn)?，雖然感知能力可使機(jī)器人認(rèn)識(shí)對(duì)象和環(huán)境，但解決問(wèn)題，還要依靠規(guī)劃功能擬定行動(dòng)步驟和動(dòng)作序列。6.機(jī)器行為33

1.4.2基于研究途徑與實(shí)現(xiàn)技術(shù)的領(lǐng)域劃分1.符號(hào)智能符號(hào)智能就是以符號(hào)知識(shí)為基礎(chǔ)，通過(guò)符號(hào)推理進(jìn)行問(wèn)題求解而實(shí)現(xiàn)的智能。這也就是所說(shuō)的傳統(tǒng)人工智能或經(jīng)典人工智能。符號(hào)智能研究的主要內(nèi)容包括知識(shí)工程和符號(hào)處理技術(shù)。知識(shí)工程涉及知識(shí)獲取、知識(shí)表示、知識(shí)管理、知識(shí)運(yùn)用以及知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)等一系列知識(shí)處理技術(shù)。符號(hào)處理技術(shù)指基于符號(hào)的推理和學(xué)習(xí)技術(shù)，它主要研究經(jīng)典邏輯和非經(jīng)典邏輯理論以及相關(guān)的程序設(shè)計(jì)技術(shù)。簡(jiǎn)而言之，符號(hào)智能就是基于人腦的心理模型，運(yùn)用傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)的人工智能。

1.4.2基于研究途徑與實(shí)現(xiàn)技術(shù)的領(lǐng)域劃分342.計(jì)算智能計(jì)算智能是以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)數(shù)值計(jì)算進(jìn)行問(wèn)題求解而實(shí)現(xiàn)的智能。計(jì)算智能研究的主要內(nèi)容包括人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)化計(jì)算(包括遺傳算法、遺傳程序設(shè)計(jì)、進(jìn)化規(guī)劃、進(jìn)化策略等)、模糊技術(shù)以及人工生命等。計(jì)算智能主要模擬自然智能系統(tǒng)，研究其數(shù)學(xué)模型和相關(guān)算法，并實(shí)現(xiàn)人工智能。計(jì)算智能是當(dāng)前人工智能學(xué)科中一個(gè)十分活躍的分支領(lǐng)域。2.計(jì)算智能351.4.3基于應(yīng)用領(lǐng)域的領(lǐng)域劃分1.難題求解這里的難題，主要指那些沒有算法解，或雖有算法解但在現(xiàn)有機(jī)器上無(wú)法實(shí)施或無(wú)法完成的困難問(wèn)題。例如：路徑規(guī)劃、運(yùn)輸調(diào)度、電力調(diào)度、地質(zhì)分析、測(cè)量數(shù)據(jù)解釋、天氣預(yù)報(bào)、市場(chǎng)預(yù)測(cè)、股市分析、疾病診斷、故障診斷、軍事指揮、機(jī)器人行動(dòng)規(guī)劃、機(jī)器博弈等等。1.4.3基于應(yīng)用領(lǐng)域的領(lǐng)域劃分362.自動(dòng)定理證明自動(dòng)定理證明就是機(jī)器定理證明，這也是人工智能的一個(gè)重要的研究領(lǐng)域，也是最早的研究領(lǐng)域之一。定理證明是最典型的邏輯推理問(wèn)題之一，它在發(fā)展人工智能方法上起過(guò)重大作用。2.自動(dòng)定理證明37自動(dòng)定理證明的方法主要有四類：(1)自然演繹法。它的基本思想是依據(jù)推理規(guī)則，從前提和公理中可以推出許多定理，如果待證的定理恰在其中，則定理得證。(2)判定法。即對(duì)一類問(wèn)題找出統(tǒng)一的計(jì)算機(jī)上可實(shí)現(xiàn)的算法解。在這方面一個(gè)著名的成果是我國(guó)數(shù)學(xué)家吳文俊教授1977年提出的初等幾何定理證明方法。自動(dòng)定理證明的方法主要有四類：38(3)定理證明器。它研究一切可判定問(wèn)題的證明方法。(4)計(jì)算機(jī)輔助證明。它是以計(jì)算機(jī)為輔助工具，利用機(jī)器的高速度和大容量，幫助人完成手工證明中難以完成的大量計(jì)算、推理和窮舉。(3)定理證明器。它研究一切可判定問(wèn)題393.自動(dòng)程序設(shè)計(jì)自動(dòng)程序設(shè)計(jì)就是讓計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)程序。具體來(lái)講，就是人只要給出關(guān)于某程序要求的非常高級(jí)的描述，計(jì)算機(jī)就會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)能完成這個(gè)要求目標(biāo)的具體程序。所以，這相當(dāng)于給機(jī)器配置了一個(gè)“超級(jí)編譯系統(tǒng)”，它能夠?qū)Ω呒?jí)描述進(jìn)行處理，通過(guò)規(guī)劃過(guò)程，生成所需的程序。但這只是自動(dòng)程序設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，它實(shí)際是程序的自動(dòng)綜合。自動(dòng)程序設(shè)計(jì)還包括程序自動(dòng)驗(yàn)證，即自動(dòng)證明所設(shè)計(jì)程序的正確性。3.自動(dòng)程序設(shè)計(jì)404.自動(dòng)翻譯自動(dòng)翻譯即機(jī)器翻譯，就是完全用計(jì)算機(jī)作為兩種語(yǔ)言之間的翻譯。機(jī)器翻譯由來(lái)已久。早在電子計(jì)算機(jī)問(wèn)世不久，就有人提出了機(jī)器翻譯的設(shè)想。隨后就開始了這方面的研究。當(dāng)時(shí)人們總以為只要用一部雙向詞典及一些語(yǔ)法知識(shí)就可以實(shí)現(xiàn)兩種語(yǔ)言文字間的機(jī)器互譯，結(jié)果遇到了挫折。4.自動(dòng)翻譯415.智能控制智能控制就是把人工智能技術(shù)引入控制領(lǐng)域，建立智能控制系統(tǒng)。自從國(guó)際知名美籍華裔科學(xué)家傅京孫(KS.Fu)在1965年首先提出把人工智能的啟發(fā)式推理規(guī)則用于學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)以來(lái)，國(guó)內(nèi)外眾多的研究者投身于智能控制研究，并取得一些成果。5.智能控制42智能控制系統(tǒng)的智能可歸納為以下幾方面：(1)先驗(yàn)智能：有關(guān)控制對(duì)象及干擾的先驗(yàn)知識(shí)，可以從一開始就考慮到控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中;(2)反應(yīng)性智能：在實(shí)時(shí)監(jiān)控、辨識(shí)及診斷的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)及環(huán)境變化的正確反應(yīng)能力;(3)優(yōu)化智能：包括對(duì)系統(tǒng)性能的先驗(yàn)性優(yōu)化及反應(yīng)性優(yōu)化;(4)組織與協(xié)調(diào)智能：表現(xiàn)為對(duì)并行耦合任務(wù)或子系統(tǒng)之間的有效管理與協(xié)調(diào)。智能控制系統(tǒng)的智能可歸納為以下幾方面：436.智能管理智能管理就是把人工智能技術(shù)引入管理領(lǐng)域，建立智能管理系統(tǒng)。智能管理是現(xiàn)代管理科學(xué)技術(shù)發(fā)展的新動(dòng)向。智能管理是人工智能與管理科學(xué)、系統(tǒng)工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)及通信技術(shù)等多學(xué)科、多技術(shù)互相結(jié)合、互相滲透而產(chǎn)生的一門新技術(shù)、新學(xué)科。它研究如何提高計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)的智能水平，以及智能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論、方法與實(shí)現(xiàn)技術(shù)。6.智能管理447.智能決策智能決策就是把人工智能技術(shù)引入決策過(guò)程，建立智能決策支持系統(tǒng)。智能決策支持系統(tǒng)是在20世紀(jì)80年代初提出來(lái)的。它是決策支持系統(tǒng)與人工智能，特別是專家系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物。7.智能決策45一般來(lái)說(shuō)，智能部件中可以包含如下一些知識(shí)：(1)建立決策模型和評(píng)價(jià)模型的知識(shí)。(2)如何形成候選方案的知識(shí)。(3)建立評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的知識(shí)。(4)如何修正候選方案，從而得到更好候選方案的知識(shí)。(5)完善數(shù)據(jù)庫(kù)，改進(jìn)對(duì)它的操作及維護(hù)的知識(shí)。一般來(lái)說(shuō)，智能部件中可以包含如下一些知識(shí)：468.智能通信智能通信就是把人工智能技術(shù)引入通信領(lǐng)域，建立智能通信系統(tǒng)。智能通信就是在通信系統(tǒng)的各個(gè)層次和環(huán)節(jié)上實(shí)現(xiàn)智能化。例如在通信網(wǎng)的構(gòu)建、網(wǎng)管與網(wǎng)控、轉(zhuǎn)接、信息傳輸與轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)，都可實(shí)現(xiàn)智能化。這樣，網(wǎng)絡(luò)就可運(yùn)行在最佳狀態(tài)，使呆板的網(wǎng)變成活化的網(wǎng)，使其具有自適應(yīng)、自組織、自學(xué)習(xí)、自修復(fù)等功能。8.智能通信479.智能仿真智能仿真就是將人工智能技術(shù)引入仿真領(lǐng)域，建立智能仿真系統(tǒng)。我們知道，仿真是對(duì)動(dòng)態(tài)模型的實(shí)驗(yàn)，即行為產(chǎn)生器在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)條件下驅(qū)動(dòng)模型，從而產(chǎn)生模型行為。9.智能仿真4810.智能CAD智能CAD（簡(jiǎn)稱ICAD）就是把人工智能技術(shù)引入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域，建立智能CAD系統(tǒng)。事實(shí)上，AI幾乎可以應(yīng)用到CAD技術(shù)的各個(gè)方面。從目前發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看，至少有下述四個(gè)方面：(1)設(shè)計(jì)自動(dòng)化。(2)智能交互。(3)智能圖形學(xué)。(4)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集。10.智能CAD49從具體技術(shù)來(lái)看，ICAD技術(shù)大致可分為如下幾種方法：(1)規(guī)則生成法。(2)約束滿足方法。(3)搜索法。(4)知識(shí)工程方法。(5)形象思維方法。從具體技術(shù)來(lái)看，ICAD技術(shù)大致可分5011.智能CAI智能CAI就是把人工智能技術(shù)引入計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)領(lǐng)域，建立智能CAI系統(tǒng)，即ICAI。ICAI的特點(diǎn)是能對(duì)學(xué)生因才施教地進(jìn)行指導(dǎo)。為此，ICAI應(yīng)具備下列智能特征:(1)自動(dòng)生成各種問(wèn)題與練習(xí)。(2)根據(jù)學(xué)生的水平和學(xué)習(xí)情況自動(dòng)選擇與調(diào)整教學(xué)內(nèi)容與進(jìn)度。(3)在理解教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上自動(dòng)解決問(wèn)題生成解答。11.智能CAI5112.智能檢索信息化社會(huì)帶來(lái)了“知識(shí)爆炸”，對(duì)它們的檢索和查詢遠(yuǎn)非人力和傳統(tǒng)的檢索系統(tǒng)所能勝任。使用計(jì)算機(jī)智能檢索已成為大勢(shì)所趨。 基于概念的檢索就比基于詞的檢索更具智能性。理解以自然語(yǔ)言陳述的詢問(wèn)；如何能夠根據(jù)詢問(wèn)和計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)的規(guī)則和事實(shí)推導(dǎo)或演繹出答案等。這又涉及到人工智能的新興領(lǐng)域----數(shù)據(jù)挖掘和自然語(yǔ)言理解。

12.智能檢索521.4.4基于應(yīng)用系統(tǒng)的領(lǐng)域劃分1.專家系統(tǒng)所謂專家系統(tǒng)，就是基于人類專家知識(shí)的程序系統(tǒng)。專家系統(tǒng)的特點(diǎn)是擁有大量的專家知識(shí)（包括領(lǐng)域知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)知識(shí)），能模擬專家的思維方式，面對(duì)領(lǐng)域中復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題，能作出專家水平級(jí)的決策，像專家一樣解決實(shí)際問(wèn)題。1.4.4基于應(yīng)用系統(tǒng)的領(lǐng)域劃分532.知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)所謂知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)，從概念來(lái)講，它可以泛指所有包含知識(shí)庫(kù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（這是廣義理解）；也可以僅指擁有某一領(lǐng)域廣泛知識(shí)以及常識(shí)的知識(shí)咨詢系統(tǒng)（這是一種狹義理解）。按廣義理解，專家系統(tǒng)、智能數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等也都是知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)。這里我們對(duì)知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)按狹義理解。2.知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)543.智能數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)智能數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)就是給傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中再加上智能成分。例如：演繹數(shù)據(jù)庫(kù)、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)、主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)等等，都是智能數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。4.智能機(jī)器人系統(tǒng)智能機(jī)器人是這樣一類機(jī)器人：它能認(rèn)識(shí)工作環(huán)境、工作對(duì)象及其狀態(tài)，能根據(jù)人給予的指令和“自身”認(rèn)識(shí)外界的結(jié)果來(lái)獨(dú)立地決定工作方法，實(shí)現(xiàn)任務(wù)目標(biāo)，并能適應(yīng)工作環(huán)境的變化。3.智能數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)551.4.5基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的領(lǐng)域劃分1.智能操作系統(tǒng)智能操作系統(tǒng)就是將人工智能技術(shù)引入計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)之中，從質(zhì)上提高操作系統(tǒng)的性能和效率。智能操作系統(tǒng)的基本模型，將以智能機(jī)為基礎(chǔ)，并能支撐外層的AI應(yīng)用程序，以實(shí)現(xiàn)多用戶的知識(shí)處理和并行推理。1.4.5基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的領(lǐng)域劃分562.智能多媒體系統(tǒng)多媒體技術(shù)是當(dāng)前計(jì)算機(jī)最為熱門的研究領(lǐng)域之一。多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就是能綜合處理文字、圖形、圖像和聲音等多種媒體信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。智能多媒體就是將人工智能技術(shù)引入多媒體系統(tǒng)，使其功能和性能得到進(jìn)一步發(fā)展和提高。事實(shí)上，多媒體技術(shù)與人工智能所研究的機(jī)器感知、機(jī)器理解等技術(shù)也不謀而合。2.智能多媒體系統(tǒng)573.智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就是人們正在研制的新一代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從基本元件到體系結(jié)構(gòu)，從處理對(duì)象到編程語(yǔ)言，從使用方法到應(yīng)用范圍，同當(dāng)前的諾依曼型計(jì)算機(jī)相比，都有質(zhì)的飛躍和提高，它將全面支持智能應(yīng)用開發(fā)，且自身就具有智能。3.智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)584.智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就是將人工智能技術(shù)引入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。如在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、網(wǎng)絡(luò)管理與控制、信息檢索與轉(zhuǎn)換、人機(jī)接口等環(huán)節(jié)，運(yùn)用AI的技術(shù)與成果。研究表明，AI的專家系統(tǒng)、模糊技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可用于網(wǎng)絡(luò)的連接接納控制、業(yè)務(wù)量管制、業(yè)務(wù)量預(yù)測(cè)、資源動(dòng)態(tài)分配、業(yè)務(wù)流量控制、動(dòng)態(tài)路由選擇、動(dòng)態(tài)緩沖資源調(diào)度等許多方面。4.智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)591.4.6基于實(shí)現(xiàn)工具與環(huán)境的領(lǐng)域劃分1.智能軟件工具包括開發(fā)建造智能系統(tǒng)的程序語(yǔ)言和工具環(huán)境等，這方面現(xiàn)已有不少成果。如：函數(shù)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言(LISP)、邏輯程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言(PROLOG)、對(duì)象程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言(Smalltalk、C++、Java)、框架表示語(yǔ)言(FRL)、產(chǎn)生式語(yǔ)言(OPS5)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)語(yǔ)言(AXON)、智能體(Agent)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言等等，以及各種專家系統(tǒng)工具、知識(shí)工程工具、知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)等。1.4.6基于實(shí)現(xiàn)工具與環(huán)境的領(lǐng)域劃分602.智能硬件平臺(tái)指直接支持智能系統(tǒng)開發(fā)和運(yùn)行的機(jī)器硬件，這方面現(xiàn)在也取得了不少成果。如：LISP機(jī)、PROLOG機(jī)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、知識(shí)信息處理機(jī)、模糊推理計(jì)算機(jī)、面向?qū)ο笥?jì)算機(jī)、智能計(jì)算機(jī)等，以及由這些計(jì)算機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，有的已研制成功，有的正在研制之中。2.智能硬件平臺(tái)611.4.7基于體系結(jié)構(gòu)的領(lǐng)域劃分基于智能系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，人工智能可以分為集中式人工智能和分布式人工智能，前者研究的是個(gè)體智能，而后者研究的則是群體智能。個(gè)體智能是指?jìng)€(gè)體的推理、學(xué)習(xí)、理解等智能行為。分布式人工智能（DistributedArtificialIntelligence，簡(jiǎn)稱DAI）主要研究在邏輯上或物理上分散的智能個(gè)體或智能系統(tǒng)如何并行地、相互協(xié)作地實(shí)現(xiàn)大型復(fù)雜問(wèn)題求解。1.4.7基于體系結(jié)構(gòu)的領(lǐng)域劃分621.5人工智能的發(fā)展概況

1.5.1人工智能學(xué)科的產(chǎn)生“人工智能”這一術(shù)語(yǔ)，較早是在1956年美國(guó)學(xué)者M(jìn)cCarthy、Minsky、Lochester、香儂Shannon共同發(fā)起并邀請(qǐng)莫爾More、塞繆爾Samuel、紐厄爾Newell和西蒙Simon等在美國(guó)的Dartmouth大學(xué)舉行的一次長(zhǎng)達(dá)2個(gè)月的學(xué)術(shù)研討會(huì)上首先提出來(lái)的這時(shí)人類歷史上第一次有關(guān)人工智能的研討會(huì)，標(biāo)志著人工智能學(xué)科的誕生，具有十分重要的意義。這些從事數(shù)學(xué)、心理學(xué)、信息學(xué)、計(jì)算機(jī)和神經(jīng)學(xué)研究的年輕學(xué)者，以后絕大多數(shù)都成為了著名的人工智能專家，四十多年來(lái)為人工智能的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。1.5人工智能的發(fā)展概況1.5.1人工智能學(xué)631.5人工智能的發(fā)展概況

現(xiàn)在公認(rèn)，人工智能學(xué)科正式誕生于1956年。需要指出的是，人工智能學(xué)科雖然正式誕生于1956年的這次學(xué)術(shù)研討會(huì)，但實(shí)際上它是邏輯學(xué)、心理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、腦科學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、信息科學(xué)等學(xué)科發(fā)展的必然趨勢(shì)和必然結(jié)果。單就計(jì)算機(jī)來(lái)看，其功能從數(shù)值計(jì)算到數(shù)據(jù)處理，再下去必然是知識(shí)處理。實(shí)際上就其當(dāng)時(shí)的水平而言，也可以說(shuō)計(jì)算機(jī)已具有某種智能的成分了。1.5人工智能的發(fā)展概況現(xiàn)在公641.5.2符號(hào)主義途徑發(fā)展概況1956年之后的10多年間，人工智能的研究取得了許多引人矚目的成就。從符號(hào)主義的研究途徑來(lái)看，主要有：(1)1956年，美國(guó)的紐厄爾、肖和賽蒙合作編制了一個(gè)名為邏輯理論機(jī)(LogicTheoryMachine，簡(jiǎn)稱LT)的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)。(2)1956年，塞繆爾研制成功了具有自學(xué)習(xí)、自組織、自適應(yīng)能力的跳棋程序。1.5.2符號(hào)主義途徑發(fā)展概況65(3)1959年，籍勒洛特發(fā)表了證明平面幾何問(wèn)題的程序，塞爾夫里奇推出了一個(gè)模式識(shí)別程序；1965年羅伯特(Roberts)編制出了可以分辨積木構(gòu)造的程序。(4)1960年，紐厄爾、肖和賽蒙等人通過(guò)心理學(xué)試驗(yàn)總結(jié)出了人們求解問(wèn)題的思維規(guī)律，編制了通用問(wèn)題求解程序(GeneralProblemSolving簡(jiǎn)稱GPS)。(3)1959年，籍勒洛特發(fā)表了證明66(5)1960年，麥卡錫研制成功了面向人工智能程序設(shè)計(jì)的表處理語(yǔ)言LISP。該語(yǔ)言以其獨(dú)特的符號(hào)處理功能，很快在人工智能界風(fēng)靡起來(lái)。它武裝了一代人工智能學(xué)者，至今仍然是人工智能研究的一個(gè)有力工具。(6)1965年，魯賓遜(Robinson)提出了歸結(jié)原理，為定理的機(jī)器證明做出了突破性的貢獻(xiàn)。(5)1960年，麥卡錫研制成功了671.5.3連接主義途徑發(fā)展概況從連接主義的研究途徑看，早在20世紀(jì)40年代，就有一些學(xué)者開始了神經(jīng)元及其數(shù)學(xué)模型的研究。例如，1943年心理學(xué)家McCulloch和數(shù)學(xué)家Pitts提出了形式神經(jīng)元的數(shù)學(xué)模型——現(xiàn)在稱之為MP模型，1944年Hebb提出了改變神經(jīng)元連接強(qiáng)度的Hebb規(guī)則。MP模型和Hebb規(guī)則至今仍在各種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中起重要作用。 在經(jīng)歷幾十年的曲折發(fā)展道路之后，到了20世紀(jì)80年代，Hopfield在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模及應(yīng)用方面提出了Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，魯梅爾哈特等提出了多層網(wǎng)絡(luò)中的反向傳播(B-P)算法，是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究再次出現(xiàn)高潮。1.5.3連接主義途徑發(fā)展概況68神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)科的發(fā)展和應(yīng)用也迎來(lái)了腦神經(jīng)科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、心理學(xué)、微電子學(xué)、控制論和機(jī)器人學(xué)、信息技術(shù)和數(shù)理科學(xué)等學(xué)科的相互促進(jìn)、相互發(fā)展的空前活躍時(shí)期，特別是在計(jì)算機(jī)科學(xué)研究領(lǐng)域，將從根本上改變?nèi)藗儌鹘y(tǒng)的數(shù)值、模擬、串行、并行、分布等計(jì)算與處理概念的內(nèi)涵和外延，出現(xiàn)了分布式并行新概念、數(shù)值模擬混合的新途徑，探索和開創(chuàng)光學(xué)計(jì)算機(jī)、生物計(jì)算機(jī)、第n代計(jì)算機(jī)的新構(gòu)想，為21世紀(jì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的飛速發(fā)展奠定了思想和理論基礎(chǔ)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)科的發(fā)展和應(yīng)用也迎來(lái)了腦691.5.4當(dāng)前發(fā)展趨勢(shì)首先指出，由于人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展和作者視野的限制，所以，很難在這樣一個(gè)小節(jié)的篇幅里，對(duì)人工智能的當(dāng)前發(fā)展趨勢(shì)作出全面、準(zhǔn)確的評(píng)估。但一般認(rèn)為，當(dāng)前人工智能的發(fā)展，呈現(xiàn)出如下特點(diǎn)：(1)傳統(tǒng)的符號(hào)處理與神經(jīng)計(jì)算各取所長(zhǎng)，聯(lián)合作戰(zhàn)。(2)一批新思想、新理論、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。(3)以Agent（稱為“主體”或“智能主體”、“智能體”等）技術(shù)和分布式人工智能(DAI）正異軍突起，蓬勃發(fā)展。1.5.4當(dāng)前發(fā)展趨勢(shì)70(4)應(yīng)用研究愈加深入而廣泛。當(dāng)今的人工智能研究與實(shí)際應(yīng)用的結(jié)合越來(lái)越緊密，受應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)越來(lái)越明顯。事實(shí)上，現(xiàn)在的人工智能技術(shù)已同整個(gè)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)緊密地結(jié)合在一起了，其應(yīng)用也與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用越來(lái)越相互融合了。(4)應(yīng)用研究愈加深入而廣泛。當(dāng)今的711.5.5我國(guó)人工智能研究發(fā)展簡(jiǎn)況由于眾所周知的原因，我國(guó)人工智能的研究起步較晚。20世紀(jì)70年代末，我國(guó)才有一批學(xué)者認(rèn)真地開始了人工智能的研究。1977年，涂序彥和郭榮江在《自動(dòng)化》第1期上發(fā)表了國(guó)內(nèi)首篇關(guān)于AI的論文——《智能控制及其應(yīng)用》，拉開了我國(guó)人工智能研究的序幕。從此，我國(guó)在人工智能方面的研究便蓬勃興起。1.5.5我國(guó)人工智能研究發(fā)展簡(jiǎn)況72第1章緒論：人工智能概述1.1人工智能的概念1.2人工智能的研究途徑與方法1.3人工智能的基本技術(shù)1.4人工智能的分支領(lǐng)域1.5人工智能的發(fā)展概況第1章緒論：人工智能概述1.1人工智能的概念731.1人工智能的概念

1.1.1什么是人工智能顧名思義，人工智能就是人造智能，其英文表示是“ArtificialIntelligence”，簡(jiǎn)稱AI。當(dāng)然，這只是人工智能的字面解釋或廣義解釋。目前的“人工智能”一詞是指用計(jì)算機(jī)模擬或?qū)崿F(xiàn)的智能，同時(shí)，人工智能又是一個(gè)學(xué)科名稱。1.1人工智能的概念1.1.1什么是人工智74人機(jī)大戰(zhàn)：97年深藍(lán)戰(zhàn)勝卡斯帕羅夫與其說(shuō)是人工智能戰(zhàn)勝了卡斯帕羅夫，不如說(shuō)是并行處理戰(zhàn)勝了卡斯帕羅夫人工智能概述課件75本書中的定義1、人工智能學(xué)科是計(jì)算機(jī)科學(xué)中涉及研究、設(shè)計(jì)和應(yīng)用智能機(jī)器的一個(gè)分支。所謂的智能機(jī)器就是能夠在各類環(huán)境中自主地或交互地執(zhí)行各種擬人任務(wù)的機(jī)器。所謂人類智能就是人類所具有的智力和行為能力，而這種智力能力是以知識(shí)為基礎(chǔ)的。智力行為的目的是獲取知識(shí)，并運(yùn)用知識(shí)去求解問(wèn)題。本書中的定義76其它文獻(xiàn)中的定義2、MIT的Winston教授認(rèn)為：“人工智能就是研究如何使計(jì)算機(jī)去做過(guò)去只有人才能做的智能的工作?！?、Turing測(cè)試的一個(gè)變種實(shí)驗(yàn)：裁判員通過(guò)某種接口（如視頻終端）向程序提問(wèn)，如果程序能欺騙裁判員，讓他以為回答問(wèn)題的是人而不是計(jì)算機(jī)，那么就認(rèn)為此程序具有智能。4、人工智能及其應(yīng)用，蔡自興，一書中給出了人工智能的11種定義。其它文獻(xiàn)中的定義77作為學(xué)科，人工智能研究的是如何使機(jī)器（計(jì)算機(jī)）具有智能的科學(xué)和技術(shù)，特別是自然智能如何在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)或再現(xiàn)的科學(xué)和技術(shù)。因此，從學(xué)科角度講，當(dāng)前的人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支。人工智能雖然是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，但它的研究卻不僅涉及到計(jì)算機(jī)科學(xué)，而且還涉及到腦科學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、邏輯學(xué)、認(rèn)知(思維)科學(xué)、行為科學(xué)、生命科學(xué)和數(shù)學(xué)，以及信息論、控制論和系統(tǒng)論等許多學(xué)科領(lǐng)域。作為學(xué)科，人工智能研究的是如何使機(jī)器781.1.2為什么要研究人工智能我們知道，計(jì)算機(jī)是迄今為止最有效的信息處理工具，以至于人們稱它為“電腦”。但現(xiàn)在的普通計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的智能還相當(dāng)?shù)拖?，譬如缺乏自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)、自優(yōu)化等能力，也缺乏社會(huì)常識(shí)或?qū)I(yè)知識(shí)等，而只能是被動(dòng)地按照人們?yōu)樗孪劝才藕玫墓ぷ鞑襟E進(jìn)行工作。因而它的功能和作用就受到很大的限制，難以滿足越來(lái)越復(fù)雜和越來(lái)越廣泛的社會(huì)需求。既然計(jì)算機(jī)和人腦一樣都可進(jìn)行信息處理，那么是否也能讓計(jì)算機(jī)同人腦一樣也具有智能呢？這正是人們研究人工智能的初衷。1.1.2為什么要研究人工智能79研究人工智能也是當(dāng)前信息化社會(huì)的迫切要求。我們知道，人類社會(huì)現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了信息化時(shí)代。信息化的進(jìn)一步發(fā)展，就必須有智能技術(shù)的支持。例如，當(dāng)前迅速發(fā)展著的國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)(Internet)就強(qiáng)烈地需要智能技術(shù)。特別是當(dāng)我們要在Internet上構(gòu)筑信息高速公路時(shí)，其中有許多技術(shù)問(wèn)題就要用人工智能的方法去解決。這就是說(shuō)，人工智能技術(shù)在Internet和未來(lái)的信息高速公路上將發(fā)揮重要作用。研究人工智能也是當(dāng)前信息化社會(huì)的迫切80智能化也是自動(dòng)化發(fā)展的必然趨勢(shì)。自動(dòng)化發(fā)展到一定水平，再向前發(fā)展就是智能化，即智能化是繼機(jī)械化、自動(dòng)化之后，人類生產(chǎn)和生活中的又一個(gè)技術(shù)特征。另外，研究人工智能，對(duì)探索人類自身智能的奧秘也可提供有益的幫助。因?yàn)槲覀兛梢酝ㄟ^(guò)電腦對(duì)人腦進(jìn)行模擬，從而揭示人腦的工作原理，發(fā)現(xiàn)自然智能的淵源。智能化也是自動(dòng)化發(fā)展的必然趨勢(shì)。自動(dòng)811.1.3人工智能的目標(biāo)人工智能的研究目標(biāo)可分為遠(yuǎn)期目標(biāo)和近期目標(biāo)。遠(yuǎn)期目標(biāo)是要制造智能機(jī)器。具體來(lái)講，就是要使計(jì)算機(jī)具有看、聽、說(shuō)、寫等感知和交互功能，具有聯(lián)想、推理、理解、學(xué)習(xí)等高級(jí)思維能力，還要有分析問(wèn)題、解決問(wèn)題和發(fā)明創(chuàng)造的能力。簡(jiǎn)言之，也就是使計(jì)算機(jī)像人一樣具有自動(dòng)發(fā)現(xiàn)規(guī)律和利用規(guī)律的能力，或者說(shuō)具有自動(dòng)獲取知識(shí)和利用知識(shí)的能力，從而擴(kuò)展和延伸人的智能。1.1.3人工智能的目標(biāo)82從目前的技術(shù)水平來(lái)看，要全面實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，還存在很多困難。人工智能的近期目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器智能，即先部分地或某種程度地實(shí)現(xiàn)機(jī)器的智能，從而使現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)更靈活、更好用和更有用，成為人類的智能化信息處理工具。從目前的技術(shù)水平來(lái)看，要全面實(shí)現(xiàn)上述831.1.4人工智能的表現(xiàn)形式人工智能的表現(xiàn)形式至少有這么幾種：智能軟件、智能設(shè)備、智能網(wǎng)絡(luò)、智能計(jì)算機(jī)、智能機(jī)器人和更一般的Agent等。智能軟件的范圍比較廣泛，譬如：它可以是一個(gè)完整的智能軟件系統(tǒng)，如專家系統(tǒng)、知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)等；也可以是具有一定智能的程序模塊，如推理程序、學(xué)習(xí)程序等，這種程序可以作為其它程序系統(tǒng)的子程序；智能軟件還可以是有一定知識(shí)或智能的應(yīng)用軟件，如字處理軟件Word就有一定的英語(yǔ)語(yǔ)法知識(shí)，所以在英文文稿的錄入、編輯過(guò)程中，Word就表現(xiàn)出一定的智能。1.1.4人工智能的表現(xiàn)形式84智能設(shè)備包括具有一定智能的儀器、儀表、機(jī)器、設(shè)施等。如采用智能控制的機(jī)床、汽車、武器裝備、家用電器等。這種設(shè)備實(shí)際上是被嵌入了某種智能軟件的設(shè)備。智能網(wǎng)絡(luò)也就是智能化的信息網(wǎng)絡(luò)。具體來(lái)講，從網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建、管理、控制、信息傳輸，到網(wǎng)上信息發(fā)布和檢索以及人機(jī)接口等，都是智能化的。智能計(jì)算機(jī)如前所述，而智能機(jī)器人則是一種擬人化的智能機(jī)器。智能設(shè)備包括具有一定智能的儀器、儀表851.2人工智能研究的方法和途徑

形成了多學(xué)派：邏輯學(xué)派、知識(shí)工程學(xué)派、聯(lián)結(jié)學(xué)派、分布式學(xué)派、進(jìn)化論學(xué)派從研究途徑看，主要分三種觀點(diǎn)：符號(hào)主義、聯(lián)結(jié)主義、行為主義1.2人工智能研究的方法和途徑形成了多學(xué)派：861.2.1符號(hào)主義：功能模擬，符號(hào)推演由于人腦的奧秘至今還未徹底揭開，所以，人們就在當(dāng)前的數(shù)字計(jì)算機(jī)上，對(duì)人腦從功能上進(jìn)行模擬，實(shí)現(xiàn)人工智能。這種途徑稱為功能模擬法。具體來(lái)講，功能模擬法就是以人腦的心理模型，將問(wèn)題或知識(shí)表示成某種邏輯網(wǎng)絡(luò)，采用符號(hào)推演的方法，實(shí)現(xiàn)搜索、推理、學(xué)習(xí)等功能，從宏觀上來(lái)模擬人腦的思維，實(shí)現(xiàn)機(jī)器智能。1.2.1符號(hào)主義：功能模擬，符號(hào)推演87

1.2.2聯(lián)結(jié)主義：結(jié)構(gòu)模擬，神經(jīng)計(jì)算聯(lián)結(jié)主義學(xué)派又稱仿生學(xué)學(xué)派，它認(rèn)為人工智能可以通過(guò)仿生人腦的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。所謂結(jié)構(gòu)模擬，就是根據(jù)人腦的生理結(jié)構(gòu)和工作機(jī)理，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的智能，即人工智能。我們知道，人腦的生理結(jié)構(gòu)是由大量神經(jīng)細(xì)胞組成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。人腦是由大約1011個(gè)神經(jīng)細(xì)胞組成的一個(gè)動(dòng)態(tài)的、開放的、高度復(fù)雜的巨系統(tǒng)，以致于人們至今對(duì)它的生理結(jié)構(gòu)和工作機(jī)理還未完全弄清楚。1.2.2聯(lián)結(jié)主義：結(jié)構(gòu)模擬，神經(jīng)計(jì)算881.2.3行為主義：行為模擬，控制進(jìn)化除了上述兩種研究途徑和方法外，還有一種基于感知-行為模型的研究途徑和方法。該學(xué)派認(rèn)為智能行為只能在與現(xiàn)實(shí)世界的環(huán)境交互作用中表現(xiàn)出來(lái)。我們稱其為行為模擬法。這種方法是模擬人在控制過(guò)程中的智能活動(dòng)和行為特性，如自尋優(yōu)、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)、自組織等，來(lái)研究和實(shí)現(xiàn)人工智能?；谶@一方法研究人工智能的典型代表要算MIT的R.Brooks教授，他研制的六足行走機(jī)器人(亦稱為人造昆蟲或機(jī)器蟲)，曾引起人工智能界的轟動(dòng)。這個(gè)機(jī)器蟲可以看作是新一代的“控制論動(dòng)物”，它具有一定的適應(yīng)能力，是一個(gè)運(yùn)用行為模擬即控制進(jìn)化方法研究人工智能的代表作。1.2.3行為主義：行為模擬，控制進(jìn)化891.3人工智能的基本技術(shù)

1.3.1推理技術(shù)幾乎所有的人工智能領(lǐng)域都要用到推理，因此，推理技術(shù)是人工智能的基本技術(shù)之一。需指出的是，對(duì)推理的研究往往涉及到對(duì)邏輯的研究。邏輯是人腦思維的規(guī)律，從而也是推理的理論基礎(chǔ)。機(jī)器推理或人工智能用到的邏輯，主要包括經(jīng)典邏輯中的謂詞邏輯和由它經(jīng)某種擴(kuò)充、發(fā)展而來(lái)的各種邏輯。后者通常稱為非經(jīng)典或非標(biāo)準(zhǔn)邏輯。1.3人工智能的基本技術(shù)1.3.1推理技術(shù)901.3.2搜索技術(shù)所謂搜索，就是為了達(dá)到某一“目標(biāo)”，而連續(xù)地進(jìn)行推理的過(guò)程。搜索技術(shù)就是對(duì)推理進(jìn)行引導(dǎo)和控制的技術(shù)，它也是人工智能的基本技術(shù)之一。事實(shí)上，許多智能活動(dòng)的過(guò)程，甚至所有智能活動(dòng)的過(guò)程，都可看作或抽象為一個(gè)“問(wèn)題求解”過(guò)程。而所謂“問(wèn)題求解”過(guò)程，實(shí)質(zhì)上就是在顯式的或隱式的問(wèn)題空間中進(jìn)行搜索的過(guò)程。即在某一狀態(tài)圖，或者與或圖，或者一般地說(shuō)，在某種邏輯網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行搜索的過(guò)程。1.3.2搜索技術(shù)91搜索技術(shù)也是一種規(guī)劃技術(shù)。因?yàn)閷?duì)于有些問(wèn)題，其解就是由搜索而得到的“路徑”。搜索技術(shù)是人工智能中發(fā)展最早的技術(shù)。在人工智能研究的初期，“啟發(fā)式”搜索算法曾一度是人工智能的核心課題。截至目前，對(duì)啟發(fā)式搜索的研究，人們已取得了不少成果。如著名的A*算法和AO*算法就是兩個(gè)重要的啟發(fā)式搜索算法。但至今，啟發(fā)式搜索仍然是人工智能的重要研究課題之一。搜索技術(shù)也是一種規(guī)劃技術(shù)。因?yàn)閷?duì)于有921.3.3知識(shí)表示與知識(shí)庫(kù)技術(shù)知識(shí)表示是指知識(shí)在計(jì)算機(jī)中的表示方法和表示形式，它涉及到知識(shí)的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)。知識(shí)庫(kù)類似于數(shù)據(jù)庫(kù)，所以知識(shí)庫(kù)技術(shù)包括知識(shí)的組織、管理、維護(hù)、優(yōu)化等技術(shù)。對(duì)知識(shí)庫(kù)的操作要靠知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)的支持。顯然，知識(shí)庫(kù)與知識(shí)表示密切相關(guān)。需說(shuō)明的是，知識(shí)表示實(shí)際也隱含著知識(shí)的運(yùn)用，知識(shí)表示和知識(shí)庫(kù)是知識(shí)運(yùn)用的基礎(chǔ)，同時(shí)也與知識(shí)的獲取密切相關(guān)。1.3.3知識(shí)表示與知識(shí)庫(kù)技術(shù)931.3.4歸納技術(shù)所謂歸納技術(shù)，是指機(jī)器自動(dòng)提取概念、抽取知識(shí)、尋找規(guī)律的技術(shù)。顯然，歸納技術(shù)與知識(shí)獲取及機(jī)器學(xué)習(xí)密切相關(guān)，因此，它也是人工智能的重要基本技術(shù)。歸納可分為基于符號(hào)處理的歸納和基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的歸納。這兩種途徑目前都有很大發(fā)展。1.3.4歸納技術(shù)941.3.5聯(lián)想技術(shù)如前面1.3節(jié)所述，聯(lián)想是最基本、最基礎(chǔ)的思維活動(dòng)，它幾乎與所有的AI技術(shù)息息相關(guān)。因此，聯(lián)想技術(shù)也是人工智能的一個(gè)基本技術(shù)。聯(lián)想的前提是聯(lián)想記憶或聯(lián)想存儲(chǔ)，這也是一個(gè)富有挑戰(zhàn)性的技術(shù)領(lǐng)域。以上我們介紹了人工智能的一些基本理論和技術(shù)，因?yàn)檫@些理論和技術(shù)仍在不斷發(fā)展和完善之中，所以，它們同時(shí)也是人工智能的基本課題。1.3.5聯(lián)想技術(shù)95

1.4人工智能的分支領(lǐng)域

1.4.1基于腦功能模擬的領(lǐng)域劃分1.機(jī)器感知機(jī)器感知就是計(jì)算機(jī)直接“感覺”周圍世界。具體來(lái)講，就是計(jì)算機(jī)像人一樣通過(guò)“感覺器官”直接從外界獲取信息。如通過(guò)視覺器官獲取圖形、圖像信息，通過(guò)聽覺器官獲取聲音信息。所以，要使機(jī)器具有感知能力，就首先必須給機(jī)器配置各種感覺器官，如視覺器官、聽覺器官、嗅覺器官等等。于是，機(jī)器感知還可以再分為機(jī)器視覺、機(jī)器聽覺等分支課題。

1.4人工智能的分支領(lǐng)域

1.4.1基于腦功96要研究機(jī)器感知，首先要涉及圖像、聲音等信息的識(shí)別問(wèn)題。為此，現(xiàn)在已發(fā)展了一門稱為“模式識(shí)別”的專門學(xué)科。模式識(shí)別的主要目標(biāo)就是用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人的各種識(shí)別能力，當(dāng)前主要是對(duì)視覺能力和聽覺能力的模擬，并且主要集中于圖形識(shí)別和語(yǔ)音識(shí)別。圖形識(shí)別主要是研究各種圖形（如文字、符號(hào)、圖形、圖像和照片等）的分類。例如識(shí)別各種印刷體和某些手寫體文字，識(shí)別指紋、白血球和癌細(xì)胞等等。這方面的技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用階段。要研究機(jī)器感知，首先要涉及圖像、聲音97語(yǔ)音識(shí)別主要是研究各種語(yǔ)音信號(hào)的分類。語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)近年來(lái)發(fā)展很快，現(xiàn)已有商品化產(chǎn)品(如漢字語(yǔ)音錄入系統(tǒng))上市。模式識(shí)別的過(guò)程大體是先將攝像機(jī)、送話器或其它傳感器接受的外界信息轉(zhuǎn)變成電信號(hào)序列，計(jì)算機(jī)再進(jìn)一步對(duì)這個(gè)電信號(hào)序列進(jìn)行各種預(yù)處理，從中抽出有意義的特征，得到輸入信號(hào)的模式，然后與機(jī)器中原有的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模式進(jìn)行比較，完成對(duì)輸入信息的分類識(shí)別工作。語(yǔ)音識(shí)別主要是研究各種語(yǔ)音信號(hào)的分類982.機(jī)器聯(lián)想仔細(xì)分析人腦的思維過(guò)程，可以發(fā)現(xiàn)，聯(lián)想實(shí)際是思維過(guò)程中最基本、使用最頻繁的一種功能。例如，當(dāng)聽到一段樂(lè)曲，我們頭腦中可能會(huì)立即浮現(xiàn)出幾十年前的某一個(gè)場(chǎng)景，甚至一段往事，這就是聯(lián)想。2.機(jī)器聯(lián)想99

當(dāng)前，對(duì)機(jī)器聯(lián)想功能的研究中，人們就是利用這種按內(nèi)容記憶原理，采用一種稱為“聯(lián)想存儲(chǔ)”的技術(shù)實(shí)現(xiàn)聯(lián)想功能。聯(lián)想存儲(chǔ)的特點(diǎn)是：(1)可以存儲(chǔ)許多相關(guān)（激勵(lì)，響應(yīng)）模式對(duì);(2)通過(guò)自組織過(guò)程可以完成這種存儲(chǔ);(3)以分布、穩(wěn)健的方式（可能會(huì)有很高的冗余度）存儲(chǔ)信息;(4)可以根據(jù)接收到的相關(guān)激勵(lì)模式產(chǎn)生并輸出適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)模式;(5)即使輸入激勵(lì)模式失真或不完全時(shí)，仍然可以產(chǎn)生正確的響應(yīng)模式;(6)可在原存儲(chǔ)中加入新的存儲(chǔ)模式。當(dāng)前，對(duì)機(jī)器聯(lián)想功能的研究中，人們1003.機(jī)器推理機(jī)器推理就是計(jì)算機(jī)推理，也稱自動(dòng)推理。它是人工智能的核心課題之一。因?yàn)?，推理是人腦的一個(gè)基本功能和重要功能。事實(shí)上，幾乎所有的人工智能領(lǐng)域都與推理有關(guān)。因此，要實(shí)現(xiàn)人工智能，就必須將推理的功能賦予機(jī)器，實(shí)現(xiàn)機(jī)器推理。3.機(jī)器推理1014.機(jī)器學(xué)習(xí)機(jī)器學(xué)習(xí)就是機(jī)器自己獲取知識(shí)。具體來(lái)講，機(jī)器學(xué)習(xí)主要有這幾層意思：(1)對(duì)人類已有知識(shí)的獲?。ㄟ@類似于人類的書本知識(shí)學(xué)習(xí)）；(2)對(duì)客觀規(guī)律的發(fā)現(xiàn)（這類似于人類的科學(xué)發(fā)現(xiàn)）；(3)對(duì)自身行為的修正（這類似于人類的技能訓(xùn)練和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)）。4.機(jī)器學(xué)習(xí)1025.機(jī)器理解機(jī)器理解主要包括自然語(yǔ)言理解和圖形理解等。自然語(yǔ)言理解就是計(jì)算機(jī)理解人類的自然語(yǔ)言，如漢語(yǔ)、英語(yǔ)等，并包括口頭語(yǔ)言和文字語(yǔ)言兩種形式。試想，計(jì)算機(jī)如果能理解人類的自然語(yǔ)言，那么計(jì)算機(jī)的使用將會(huì)變得十分方便和簡(jiǎn)單，而且機(jī)器翻譯也將真正成為現(xiàn)實(shí)。5.機(jī)器理解103例如，美國(guó)認(rèn)知心理學(xué)家G.M.Ulson曾為理解提出了四條判別標(biāo)準(zhǔn):(1)能夠成功地回答與輸入材料有關(guān)的問(wèn)題；(2)能夠具有對(duì)所給材料進(jìn)行摘要的功能；(3)能用不同的詞語(yǔ)敘述所給材料；(4)具有從一種語(yǔ)言轉(zhuǎn)譯成另一種語(yǔ)言的能力。例如，美國(guó)認(rèn)知心理學(xué)家1046.機(jī)器行為機(jī)器行為主要指機(jī)器人行動(dòng)規(guī)劃。它是智能機(jī)器人的核心技術(shù)，規(guī)劃功能的強(qiáng)弱反映了智能機(jī)器人的智能水平。因?yàn)椋m然感知能力可使機(jī)器人認(rèn)識(shí)對(duì)象和環(huán)境，但解決問(wèn)題，還要依靠規(guī)劃功能擬定行動(dòng)步驟和動(dòng)作序列。6.機(jī)器行為105

1.4.2基于研究途徑與實(shí)現(xiàn)技術(shù)的領(lǐng)域劃分1.符號(hào)智能符號(hào)智能就是以符號(hào)知識(shí)為基礎(chǔ)，通過(guò)符號(hào)推理進(jìn)行問(wèn)題求解而實(shí)現(xiàn)的智能。這也就是所說(shuō)的傳統(tǒng)人工智能或經(jīng)典人工智能。符號(hào)智能研究的主要內(nèi)容包括知識(shí)工程和符號(hào)處理技術(shù)。知識(shí)工程涉及知識(shí)獲取、知識(shí)表示、知識(shí)管理、知識(shí)運(yùn)用以及知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)等一系列知識(shí)處理技術(shù)。符號(hào)處理技術(shù)指基于符號(hào)的推理和學(xué)習(xí)技術(shù)，它主要研究經(jīng)典邏輯和非經(jīng)典邏輯理論以及相關(guān)的程序設(shè)計(jì)技術(shù)。簡(jiǎn)而言之，符號(hào)智能就是基于人腦的心理模型，運(yùn)用傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)的人工智能。

1.4.2基于研究途徑與實(shí)現(xiàn)技術(shù)的領(lǐng)域劃分1062.計(jì)算智能計(jì)算智能是以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)數(shù)值計(jì)算進(jìn)行問(wèn)題求解而實(shí)現(xiàn)的智能。計(jì)算智能研究的主要內(nèi)容包括人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)化計(jì)算(包括遺傳算法、遺傳程序設(shè)計(jì)、進(jìn)化規(guī)劃、進(jìn)化策略等)、模糊技術(shù)以及人工生命等。計(jì)算智能主要模擬自然智能系統(tǒng)，研究其數(shù)學(xué)模型和相關(guān)算法，并實(shí)現(xiàn)人工智能。計(jì)算智能是當(dāng)前人工智能學(xué)科中一個(gè)十分活躍的分支領(lǐng)域。2.計(jì)算智能1071.4.3基于應(yīng)用領(lǐng)域的領(lǐng)域劃分1.難題求解這里的難題，主要指那些沒有算法解，或雖有算法解但在現(xiàn)有機(jī)器上無(wú)法實(shí)施或無(wú)法完成的困難問(wèn)題。例如：路徑規(guī)劃、運(yùn)輸調(diào)度、電力調(diào)度、地質(zhì)分析、測(cè)量數(shù)據(jù)解釋、天氣預(yù)報(bào)、市場(chǎng)預(yù)測(cè)、股市分析、疾病診斷、故障診斷、軍事指揮、機(jī)器人行動(dòng)規(guī)劃、機(jī)器博弈等等。1.4.3基于應(yīng)用領(lǐng)域的領(lǐng)域劃分1082.自動(dòng)定理證明自動(dòng)定理證明就是機(jī)器定理證明，這也是人工智能的一個(gè)重要的研究領(lǐng)域，也是最早的研究領(lǐng)域之一。定理證明是最典型的邏輯推理問(wèn)題之一，它在發(fā)展人工智能方法上起過(guò)重大作用。2.自動(dòng)定理證明109自動(dòng)定理證明的方法主要有四類：(1)自然演繹法。它的基本思想是依據(jù)推理規(guī)則，從前提和公理中可以推出許多定理，如果待證的定理恰在其中，則定理得證。(2)判定法。即對(duì)一類問(wèn)題找出統(tǒng)一的計(jì)算機(jī)上可實(shí)現(xiàn)的算法解。在這方面一個(gè)著名的成果是我國(guó)數(shù)學(xué)家吳文俊教授1977年提出的初等幾何定理證明方法。自動(dòng)定理證明的方法主要有四類：110(3)定理證明器。它研究一切可判定問(wèn)題的證明方法。(4)計(jì)算機(jī)輔助證明。它是以計(jì)算機(jī)為輔助工具，利用機(jī)器的高速度和大容量，幫助人完成手工證明中難以完成的大量計(jì)算、推理和窮舉。(3)定理證明器。它研究一切可判定問(wèn)題1113.自動(dòng)程序設(shè)計(jì)自動(dòng)程序設(shè)計(jì)就是讓計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)程序。具體來(lái)講，就是人只要給出關(guān)于某程序要求的非常高級(jí)的描述，計(jì)算機(jī)就會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)能完成這個(gè)要求目標(biāo)的具體程序。所以，這相當(dāng)于給機(jī)器配置了一個(gè)“超級(jí)編譯系統(tǒng)”，它能夠?qū)Ω呒?jí)描述進(jìn)行處理，通過(guò)規(guī)劃過(guò)程，生成所需的程序。但這只是自動(dòng)程序設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，它實(shí)際是程序的自動(dòng)綜合。自動(dòng)程序設(shè)計(jì)還包括程序自動(dòng)驗(yàn)證，即自動(dòng)證明所設(shè)計(jì)程序的正確性。3.自動(dòng)程序設(shè)計(jì)1124.自動(dòng)翻譯自動(dòng)翻譯即機(jī)器翻譯，就是完全用計(jì)算機(jī)作為兩種語(yǔ)言之間的翻譯。機(jī)器翻譯由來(lái)已久。早在電子計(jì)算機(jī)問(wèn)世不久，就有人提出了機(jī)器翻譯的設(shè)想。隨后就開始了這方面的研究。當(dāng)時(shí)人們總以為只要用一部雙向詞典及一些語(yǔ)法知識(shí)就可以實(shí)現(xiàn)兩種語(yǔ)言文字間的機(jī)器互譯，結(jié)果遇到了挫折。4.自動(dòng)翻譯1135.智能控制智能控制就是把人工智能技術(shù)引入控制領(lǐng)域，建立智能控制系統(tǒng)。自從國(guó)際知名美籍華裔科學(xué)家傅京孫(KS.Fu)在1965年首先提出把人工智能的啟發(fā)式推理規(guī)則用于學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)以來(lái)，國(guó)內(nèi)外眾多的研究者投身于智能控制研究，并取得一些成果。5.智能控制114智能控制系統(tǒng)的智能可歸納為以下幾方面：(1)先驗(yàn)智能：有關(guān)控制對(duì)象及干擾的先驗(yàn)知識(shí)，可以從一開始就考慮到控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中;(2)反應(yīng)性智能：在實(shí)時(shí)監(jiān)控、辨識(shí)及診斷的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)及環(huán)境變化的正確反應(yīng)能力;(3)優(yōu)化智能：包括對(duì)系統(tǒng)性能的先驗(yàn)性優(yōu)化及反應(yīng)性優(yōu)化;(4)組織與協(xié)調(diào)智能：表現(xiàn)為對(duì)并行耦合任務(wù)或子系統(tǒng)之間的有效管理與協(xié)調(diào)。智能控制系統(tǒng)的智能可歸納為以下幾方面：1156.智能管理智能管理就是把人工智能技術(shù)引入管理領(lǐng)域，建立智能管理系統(tǒng)。智能管理是現(xiàn)代管理科學(xué)技術(shù)發(fā)展的新動(dòng)向。智能管理是人工智能與管理科學(xué)、系統(tǒng)工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)及通信技術(shù)等多學(xué)科、多技術(shù)互相結(jié)合、互相滲透而產(chǎn)生的一門新技術(shù)、新學(xué)科。它研究如何提高計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)的智能水平，以及智能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論、方法與實(shí)現(xiàn)技術(shù)。6.智能管理1167.智能決策智能決策就是把人工智能技術(shù)引入決策過(guò)程，建立智能決策支持系統(tǒng)。智能決策支持系統(tǒng)是在20世紀(jì)80年代初提出來(lái)的。它是決策支持系統(tǒng)與人工智能，特別是專家系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物。7.智能決策117一般來(lái)說(shuō)，智能部件中可以包含如下一些知識(shí)：(1)建立決策模型和評(píng)價(jià)模型的知識(shí)。(2)如何形成候選方案的知識(shí)。(3)建立評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的知識(shí)。(4)如何修正候選方案，從而得到更好候選方案的知識(shí)。(5)完善數(shù)據(jù)庫(kù)，改進(jìn)對(duì)它的操作及維護(hù)的知識(shí)。一般來(lái)說(shuō)，智能部件中可以包含如下一些知識(shí)：1188.智能通信智能通信就是把人工智能技術(shù)引入通信領(lǐng)域，建立智能通信系統(tǒng)。智能通信就是在通信系統(tǒng)的各個(gè)層次和環(huán)節(jié)上實(shí)現(xiàn)智能化。例如在通信網(wǎng)的構(gòu)建、網(wǎng)管與網(wǎng)控、轉(zhuǎn)接、信息傳輸與轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)，都可實(shí)現(xiàn)智能化。這樣，網(wǎng)絡(luò)就可運(yùn)行在最佳狀態(tài)，使呆板的網(wǎng)變成活化的網(wǎng)，使其具有自適應(yīng)、自組織、自學(xué)習(xí)、自修復(fù)等功能。8.智能通信1199.智能仿真智能仿真就是將人工智能技術(shù)引入仿真領(lǐng)域，建立智能仿真系統(tǒng)。我們知道，仿真是對(duì)動(dòng)態(tài)模型的實(shí)驗(yàn)，即行為產(chǎn)生器在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)條件下驅(qū)動(dòng)模型，從而產(chǎn)生模型行為。9.智能仿真12010.智能CAD智能CAD（簡(jiǎn)稱ICAD）就是把人工智能技術(shù)引入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域，建立智能CAD系統(tǒng)。事實(shí)上，AI幾乎可以應(yīng)用到CAD技術(shù)的各個(gè)方面。從目前發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看，至少有下述四個(gè)方面：(1)設(shè)計(jì)自動(dòng)化。(2)智能交互。(3)智能圖形學(xué)。(4)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集。10.智能CAD121從具體技術(shù)來(lái)看，ICAD技術(shù)大致可分為如下幾種方法：(1)規(guī)則生成法。(2)約束滿足方法。(3)搜索法。(4)知識(shí)工程方法。(5)形象思維方法。從具體技術(shù)來(lái)看，ICAD技術(shù)大致可分12211.智能CAI智能CAI就是把人工智能技術(shù)引入計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)領(lǐng)域，建立智能CAI系統(tǒng)，即ICAI。ICAI的特點(diǎn)是能對(duì)學(xué)生因才施教地進(jìn)行指導(dǎo)。為此，ICAI應(yīng)具備下列智能特征:(1)自動(dòng)生成各種問(wèn)題與練習(xí)。(2)根據(jù)學(xué)生的水平和學(xué)習(xí)情況自動(dòng)選擇與調(diào)整教學(xué)內(nèi)容與進(jìn)度。(3)在理解教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上自動(dòng)解決問(wèn)題生成解答。11.智能CAI12312.智能檢索信息化社會(huì)帶來(lái)了“知識(shí)爆炸”，對(duì)它們的檢索和查詢遠(yuǎn)非人力和傳統(tǒng)的檢索系統(tǒng)所能勝任。使用計(jì)算機(jī)智能檢索已成為大勢(shì)所趨。 基于概念的檢索就比基于詞的檢索更具智能性。理解以自然語(yǔ)言陳述的詢問(wèn)；如何能夠根據(jù)詢問(wèn)和計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)的規(guī)則和事實(shí)推導(dǎo)或演繹出答案等。這又涉及到人工智能的新興領(lǐng)域----數(shù)據(jù)挖掘和自然語(yǔ)言理解。

12.智能檢索1241.4.4基于應(yīng)用系統(tǒng)的領(lǐng)域劃分1.專家系統(tǒng)所謂專家系統(tǒng)，就是基于人類專家知識(shí)的程序系統(tǒng)。專家系統(tǒng)的特點(diǎn)是擁有大量的專家知識(shí)（包括領(lǐng)域知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)知識(shí)），能模擬專家的思維方式，面對(duì)領(lǐng)域中復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題，能作出專家水平級(jí)的決策，像專家一樣解決實(shí)際問(wèn)題。1.4.4基于應(yīng)用系統(tǒng)的領(lǐng)域劃分1252.知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)所謂知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)，從概念來(lái)講，它可以泛指所有包含知識(shí)庫(kù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（這是廣義理解）；也可以僅指擁有某一領(lǐng)域廣泛知識(shí)以及常識(shí)的知識(shí)咨詢系統(tǒng)（這是一種狹義理解）。按廣義理解，專家系統(tǒng)、智能數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等也都是知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)。這里我們對(duì)知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)按狹義理解。2.知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)1263.智能數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)智能數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)就是給傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中再加上智能成分。例如：演繹數(shù)據(jù)庫(kù)、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)、主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)等等，都是智能數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。4.智能機(jī)器人系統(tǒng)智能機(jī)器人是這樣一類機(jī)器人：它能認(rèn)識(shí)工作環(huán)境、工作對(duì)象及其狀態(tài)，能根據(jù)人給予的指令和“自身”認(rèn)識(shí)外界的結(jié)果來(lái)獨(dú)立地決定工作方法，實(shí)現(xiàn)任務(wù)目標(biāo)，并能適應(yīng)工作環(huán)境的變化。3.智能數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)1271.4.5基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的領(lǐng)域劃分1.智能操作系統(tǒng)智能操作系統(tǒng)就是將人工智能技術(shù)引入計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)之中，從質(zhì)上提高操作系統(tǒng)的性能和效率。智能操作系統(tǒng)的基本模型，將以智能機(jī)為基礎(chǔ)，并能支撐外層的AI應(yīng)用程序，以實(shí)現(xiàn)多用戶的知識(shí)處理和并行推理。1.4.5基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的領(lǐng)域劃分1282.智能多媒體系統(tǒng)多媒體技術(shù)是當(dāng)前計(jì)算機(jī)最為熱門的研究領(lǐng)域之一。多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就是能綜合處理文字、圖形、圖像和聲音等多種媒體信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。智能多媒體就是將人工智能技術(shù)引入多媒體系統(tǒng)，使其功能和性能得到進(jìn)一步發(fā)展和提高。事實(shí)上，多媒體技術(shù)與人工智能所研究的機(jī)器感知、機(jī)器理解等技術(shù)也不謀而合。2.智能多媒體系統(tǒng)