人工智能培訓(xùn)課程 課件

人工智能人工智能ArtificialIntelligence2引言AI：起源、內(nèi)容、意義、研究領(lǐng)域（研）任課教師：李智勇zhiyong.li@學(xué)習(xí)方法：理論＋實踐考核方法：考查；結(jié)合自己的專業(yè)，提交一份關(guān)于如何利用人工智能技術(shù)進行研究、工作的技術(shù)報告，或關(guān)于人工智能理論與技術(shù)的學(xué)術(shù)論文；教材：《人工智能及其應(yīng)用》（本科生用書）清華大學(xué)出版社（第三版）蔡自興徐光佑參考書：（1）NilsJ·Nilsson:

人工智能（英文版），機械工業(yè)出版社（或中文版）（2）GeorgrF.Luger：人工智能：復(fù)雜問題求解的結(jié)構(gòu)和策略（英文版），機械工業(yè)出版社（或中文版）（3）張仰森：人工智能原理與應(yīng)用，高等教育出版社ArtificialIntelligence2引言AI：起ArtificialIntelligence3關(guān)于課程面向不同階段：本科生必修課程：人工智能引論碩士學(xué)位課程：人工智能博士學(xué)位課程：智能系統(tǒng)原理及其應(yīng)用面向不同專業(yè)：計算機：人工智能、模式識別、機器人自動控制：智能控制、模式識別、機器人信息處理：智能信息處理、數(shù)據(jù)挖掘通信工程：圖像處理與識別土木工程：智能建筑…ArtificialIntelligence3關(guān)于課程面向ArtificialIntelligence4第一章緒論1.1人工智能的定義和發(fā)展1.2人類智能和人工智能1.3人工智能的各種認(rèn)知觀1.4人工智能的研究與應(yīng)用領(lǐng)域1.5課程概要ArtificialIntelligence4第一章緒ArtificialIntelligence51.1人工智能的定義和發(fā)展1.1.1人工智能的定義幾種定義智能機器（intelligentmachine）

人工智能（學(xué)科）

人工智能（能力）人工智能（擬人思維、行為）人工智能（理性思維、行為）1.1定義和發(fā)展ArtificialIntelligence51.1ArtificialIntelligence6

斯坦福大學(xué)的Nilsson提出人工智能是關(guān)于知識的科學(xué)（知識的表示、知識的獲取以及知識的運用）人工智能（學(xué)科）是計算機科學(xué)中涉及研究、設(shè)計和應(yīng)用智能機器的一個分支。它的近期主要目標(biāo)在于研究用機器來模仿和執(zhí)行人腦的某些智能功能，并開發(fā)相關(guān)理論和技術(shù)。人工智能（能力）是智能機器所執(zhí)行的通常與人類智能有關(guān)的功能，如判斷、推理、證明、識別、感知、理解、設(shè)計、思考、規(guī)劃、學(xué)習(xí)和問題求解等思維活動。幾種定義1.1定義和發(fā)展ArtificialIntelligence6斯坦福大學(xué)ArtificialIntelligence71.1.2人工智能的起源與發(fā)展

孕育期（1956年前）數(shù)理邏輯學(xué)科（弗雷治、維納等）

計算的新思想（丘奇、圖靈等）

形成期（1956--1970年）

1956年，第一次人工智能的研討會

1969年，第一屆國際人工智能聯(lián)合會議

1970年，《人工智能》國際雜志創(chuàng)刊1.1定義和發(fā)展ArtificialIntelligence71.1.2ArtificialIntelligence8發(fā)展期（1970年~）進一步研究AI基本原理方法和技術(shù)進行實用化研究智力測驗、下棋、機器翻譯（人工智能程序）專家系統(tǒng)與知識工程智能機器人、智能控制機器學(xué)習(xí)、計算智能、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、行為主義

從“一枝獨秀”到“百花齊放”智能系統(tǒng)智能機器人智能信息處理（模式識別）智能控制吳文俊院士（幾何定理證明的“吳氏方法”）1.1定義和發(fā)展ArtificialIntelligence8發(fā)展期（19ArtificialIntelligence9

符號主義(Symbolicism)：認(rèn)為人類的智能的基本單元是符號，認(rèn)知過程是符號表示下的符號運算，從而思維就成了符號運算。大多數(shù)比較成功的專家系統(tǒng)是建立在符號主義的基礎(chǔ)上（知識的表示）。聯(lián)結(jié)主義（Connectionism）：認(rèn)為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本單元是神經(jīng)元，而不是符號處理過程。認(rèn)知過程是由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的，是并行分布的。行為主義（Actionism）：認(rèn)為人工智能源于控制論。智能取決于感知和行動，提出智能行為的“感知—動作”模式。行為主義者認(rèn)為智能不需要知識、不需要表示、不需要推理。三種觀點1.1定義和發(fā)展ArtificialIntelligence9符號主義(ArtificialIntelligence101.1.3中國的AI研究學(xué)術(shù)組織

1978年把“智能模擬”列入國家科學(xué)發(fā)展規(guī)劃

1980年4月中國自動化學(xué)會模式識別與人工智能專業(yè)委員會成立

1980年8月“高校人工智能研討會”

1981年9月成立CAAI1986年5月中國軟件行業(yè)協(xié)會人工智能協(xié)會成立

1986年11月中國計算機學(xué)會人工智能與模式識別專業(yè)委員會成立

1987年6月中國計算機學(xué)軟件專業(yè)委員會智能學(xué)組（知識工程）

1993年智能機器人委員會成立

1995年智能自動化委員會成立1.1定義和發(fā)展ArtificialIntelligence101.1.3ArtificialIntelligence11

學(xué)術(shù)刊物計算機學(xué)報J.ofComputer

自動化學(xué)報J.ofAutomation

控制理論與應(yīng)用ControlTheory&Application

計算機研究與發(fā)展Research&DevelopmentofComputer

模式識別與人工智能PatternRecognition&AI

機器人Robot

信息與控制Information&Control

控制與決策Control&Decision

計算機世界ComputerWorld

計算機科學(xué)ComputerScience1.1定義和發(fā)展ArtificialIntelligence11學(xué)術(shù)刊物ArtificialIntelligence12AI學(xué)科的某些問題1.AI研究目標(biāo)

近期目標(biāo)：建造智能機器，以代替人類的部分智力勞動遠(yuǎn)期目標(biāo)：用自動機模仿人類的思維過程和智能行為2.AI主題--通用問題求解1.1定義和發(fā)展ArtificialIntelligence12AI學(xué)科的ArtificialIntelligence13人工智能的基本技術(shù)

知識表示（KnowledgeRepresentation）狀態(tài)空間法、問題歸約法、謂詞邏輯法…

推理搜索（Searching&Reasoning）啟發(fā)式搜索、消解原理、不確定性推理…

計算智能（ComputationalIntelligence）模糊計算、神經(jīng)計算、進化計算…

構(gòu)成技術(shù)（系統(tǒng)與語言）產(chǎn)生式系統(tǒng)、LISP語言、Prolog語言…1.1定義和發(fā)展ArtificialIntelligence13人工智能的ArtificialIntelligence141.2人類智能和人工智能1.2人類智能和人工智能思維策略初級信息處理生理過程計算機軟件機器指令計算機硬件(a)人類(b)計算機ArtificialIntelligence141.2ArtificialIntelligence151.2.1智能信息處理系統(tǒng)的假設(shè)人是一種智能信息處理系統(tǒng)物理符號系統(tǒng)的六種基本功能輸入符號、輸出符號、存儲符號、復(fù)制符號、建立符號結(jié)構(gòu)、條件性遷移物理符號系統(tǒng)的假設(shè)：任何一個系統(tǒng)，如果具有智能，必定能執(zhí)行上述6種功能；反之，任何系統(tǒng)如果具有上述6種功能，它就能夠表現(xiàn)出智能。推論一：人具有智能，人是一個物理符號處理系統(tǒng)；其智能是基于其自身的信息處理過程；（人類智能假設(shè)）推論二：計算機是一個物理符號處理系統(tǒng)，它一定能表現(xiàn)出智能；（人工智能的基本條件）推論三：既然人與計算機都是物理符號處理系統(tǒng)，所以可以用計算機模擬人的智能。（人工智能假設(shè)）1.2人類智能和人工智能ArtificialIntelligence151.2.1ArtificialIntelligence161.2.2人類智能的計算機模擬

機器智能可以模擬人類智能智能計算機下棋定理證明語言翻譯新型智能計算機神經(jīng)計算機量子計算機1.2人類智能和人工智能ArtificialIntelligence161.2.2ArtificialIntelligence171.2.3人工智能的研究目標(biāo)

近期目標(biāo)建造智能計算機代替人類的部分智力勞動遠(yuǎn)期目標(biāo)用自動機模仿人類的思維過程和智能行為1.2人類智能和人工智能ArtificialIntelligence171.2.ArtificialIntelligence181.3人工智能的各種認(rèn)知觀

符號主義（Symbolicism）基于物理符號系統(tǒng)假設(shè)和有限合理性原理

連接主義（Connectionism）基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其間的連接機制與學(xué)習(xí)算法行為主義（Actionism）基于控制論及感知—動作型控制系統(tǒng)

1.3各學(xué)派的認(rèn)知觀ArtificialIntelligence181.3ArtificialIntelligence19

人類的認(rèn)知行為具有不同層次認(rèn)知生理學(xué)（生理過程——神經(jīng)系統(tǒng)）認(rèn)知心理學(xué)（心里活動——思維策略）認(rèn)知信息學(xué)（初級信息處理——生理心里）認(rèn)知工程學(xué)（信息加工處理——人工信息處理系統(tǒng)）1.3各學(xué)派的認(rèn)知觀ArtificialIntelligence19人類的ArtificialIntelligence201.4.1問題求解

廣義上說，問題求解包括AI中所有問題。這里指的是研究求解難題的程序，如下棋的程序，有時稱為博弈，是最早的AI研究領(lǐng)域。（搜索解答空間，尋找較優(yōu)解）1.4.2邏輯推理與定理證明

此類問題與邏輯推理的研究有關(guān)。通過對事實數(shù)據(jù)庫的操作來證明定理。證明方法有：自然演繹法、判定法、定理證明器、計算機輔助證明。（邏輯推理；四色定理，吳氏方法）1.4AI的研究及應(yīng)用領(lǐng)域1.4研究與應(yīng)用領(lǐng)域ArtificialIntelligence201.4.1ArtificialIntelligence211.4.3自然語言的理解

自然語言：人類語言集團的本族語，如漢語、英語、日語

人造語言：世界語，計算機語言

機器語言：把一種語言翻譯成另一種語言

“理解”有四個標(biāo)準(zhǔn)

問答：機器能正確地回答輸入文本中的有關(guān)問題；文摘生成：機器有能力產(chǎn)生輸入文本的摘要；釋譯：機器能用不同的語言和句型來復(fù)述其輸入文本；翻譯：機器具有把一種語言翻譯為另一種語言（目標(biāo)語言）的能力。1.4研究與應(yīng)用領(lǐng)域ArtificialIntelligence211.4.3ArtificialIntelligence221.4.4自動程序設(shè)計不是固定的（預(yù)定）程序，而是隨情況變化的。采用高級描述（一句話或語句）。TaskPGSLscriptPGBinder任務(wù)初稿裝訂ProgramEvolutionPTFinalprogram調(diào)試1.4研究與應(yīng)用領(lǐng)域ArtificialIntelligence221.4.4ArtificialIntelligence231.4.5機器學(xué)習(xí)1.機器學(xué)習(xí)是指機器自動獲取新的事實和新的推理算法以達(dá)到具有智能的行為。2.機器學(xué)習(xí)模型環(huán)境學(xué)習(xí)知識庫執(zhí)行提供信息修改反饋1.4研究與應(yīng)用領(lǐng)域ArtificialIntelligence231.4.5ArtificialIntelligence243.學(xué)習(xí)方法的分類

機械式學(xué)習(xí)（Rotelearning）導(dǎo)師完成全部的轉(zhuǎn)換工作，系統(tǒng)只負(fù)責(zé)存儲。講授式學(xué)習(xí)（Learningfrominstruction）外界輸入與內(nèi)部不完全一致，需要推理、翻譯、轉(zhuǎn)化等工作。類比學(xué)習(xí)（Learningbyanalogy）完成相似任務(wù)的有關(guān)知識的學(xué)習(xí)。歸納學(xué)習(xí)（Learningfrominduction）通過事例學(xué)習(xí)，工作經(jīng)驗觀察發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)（Learningbyobservation&discovery）1.4研究與應(yīng)用領(lǐng)域ArtificialIntelligence243.學(xué)ArtificialIntelligence251.4.6專家系統(tǒng)

1.專家系統(tǒng)是一個智能化的計算機程序系統(tǒng)，其內(nèi)部具有大量的專家水平在某個領(lǐng)域的知識和經(jīng)驗，能夠利用人類專家的知識和解決問題的方法來解決領(lǐng)域的問題。2.專家系統(tǒng)和傳統(tǒng)的計算機程序之間的本質(zhì)區(qū)別專家系統(tǒng)所要解決的問題一般沒有算法解，并且經(jīng)常在不完全、不精確、不確定的基礎(chǔ)上得出結(jié)論。3.新一代專家系統(tǒng)（分布式專家系統(tǒng)與協(xié)同式專家系統(tǒng)），不但采用基于規(guī)則的方法，而且采用基于框架的技術(shù)與基于模型的原理。1.4研究與應(yīng)用領(lǐng)域ArtificialIntelligence251.4.6ArtificialIntelligence261.4.7人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)1.傳統(tǒng)計算機與邏輯推理方法，無法處理不完整、不確定、模糊性的問題，不具有學(xué)習(xí)能力，不能模擬人類直覺、頓悟智能行為；2.神經(jīng)計算機（Hopfield、Rumelhart：BP算法）3.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已在模式識別、圖象處理、組合優(yōu)化、自動控制、信息處理、機器人學(xué)和人工智能的其它領(lǐng)域獲得日益廣泛的應(yīng)用。1.4.8機器人學(xué)機器人智能機器人（感知、規(guī)劃、決策）星際探索、海洋、外科手術(shù)、微型、機器人足球賽、軍事機器人、網(wǎng)絡(luò)機器人等；1.4研究與應(yīng)用領(lǐng)域ArtificialIntelligence261.4.7ArtificialIntelligence271.4.9模式識別計算機能有效地感知聲音、文字、圖象、溫度、震動等人類賴以發(fā)展自身，改造環(huán)境所運用的信息資料。當(dāng)前熱點：活動目標(biāo)識別與分析應(yīng)用：手寫體識別，汽車牌照識別、指紋識別、語音識別1.4.10機器視覺可分為低層視覺與高層視覺；低層視覺：邊緣檢測、動目標(biāo)檢測、紋理分析、高層視覺：理解所觀察的形象研究領(lǐng)域：并行處理、主動定性視覺、動態(tài)時變視覺、三維景物建模、實時圖像壓縮與復(fù)原、彩色圖像處理；應(yīng)用：機器人裝配、衛(wèi)星圖像處理、工業(yè)過程監(jiān)控、飛行器跟蹤與制導(dǎo)、電視實況轉(zhuǎn)播1.4研究與應(yīng)用領(lǐng)域ArtificialIntelligence271.4.9ArtificialIntelligence281.4.11智能控制

智能控制是同時具有以知識表示的非數(shù)學(xué)廣義世界模型和數(shù)學(xué)公式模型表示的混合控制過程，也往往是含有復(fù)雜性、不完全性、模糊性或不確定性以及不存在已知算法的非數(shù)學(xué)過程，并以知識進行推理，以啟發(fā)來引導(dǎo)求解過程。1.4.12智能檢索

包括圖書資料、人事資料和其它情報。目前國內(nèi)使用的各種管理系統(tǒng)，一般都不具有智能。1.4研究與應(yīng)用領(lǐng)域ArtificialIntelligence281.4.1ArtificialIntelligence291.4.13智能調(diào)度與指揮

尋找最佳調(diào)度和組合（TSP、八皇后問題）

NP完全類問題的求解應(yīng)用領(lǐng)域：運輸調(diào)度、編組與指揮、空中交通、軍事指揮；1.4.14分布式人工智能與Agent

是傳統(tǒng)人工智能的延伸和擴展，DAI是分布式計算與AI結(jié)合的結(jié)果；其研究目標(biāo)是創(chuàng)建一種能描述自然系統(tǒng)和社會系統(tǒng)的精確概念模型：分布式問題求解與多Agent系統(tǒng)；MAS——社會智能：靈活性與適應(yīng)性，開放性與動態(tài)性；1.4研究與應(yīng)用領(lǐng)域ArtificialIntelligence291.4.1ArtificialIntelligence301.4.15計算智能與進化計算

計算智能包括神經(jīng)計算、模糊計算、進化計算等進化計算的理論基礎(chǔ)是生物進化論進化計算：遺傳算法、進化規(guī)劃、進化策略1.4.16數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)知識獲取數(shù)據(jù)庫知識挖掘數(shù)據(jù)庫中知識發(fā)現(xiàn)的四個特征：知識表現(xiàn)為高級語言、知識是對數(shù)據(jù)的精確描述、知識是用戶感興趣的、發(fā)現(xiàn)的過程是高效的；1.4研究及應(yīng)用1.4研究與應(yīng)用領(lǐng)域ArtificialIntelligence301.4.1ArtificialIntelligence311.4.17人工生命

人工生命概念的提出：Langton，1987

理論基礎(chǔ)與研究方法：計算機仿真生命現(xiàn)象；通過構(gòu)造“生命之所能（lifeasitcouldbe）”，研究“生命之所知（lifeasweknowit）”研究內(nèi)容：仿生系統(tǒng)、人工建模與仿真、進化動力學(xué)、計算理論、進化與學(xué)習(xí)綜合系統(tǒng)；應(yīng)用領(lǐng)域：計算機病毒、進化機器人、自催化網(wǎng)絡(luò)、細(xì)胞自動機、人工腦、人工核苷酸1.4.18系統(tǒng)與語言工具

開發(fā)人工智能的新方法，新的知識表達(dá)方法與新的計算機技術(shù)在人工智能中得到發(fā)展與應(yīng)用；新的編程語言與專用開發(fā)工具取得進展；1.4研究與應(yīng)用領(lǐng)域ArtificialIntelligence311.4.1ArtificialIntelligence321.5課程概要

簡述人工智能的起源與發(fā)展（1）概括地論述知識表示的各種主要方法（2）討論常用的搜索原理和推理求解技術(shù)（3）介紹近期人工智能技術(shù)和方法的熱點（4、5）詳細(xì)地分析人工智能的主要應(yīng)用領(lǐng)域（6、7、8、9、10）敘述人工智能的爭議與展望（11）ArtificialIntelligence321.5演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！人工智能人工智能ArtificialIntelligence35引言AI：起源、內(nèi)容、意義、研究領(lǐng)域（研）任課教師：李智勇zhiyong.li@學(xué)習(xí)方法：理論＋實踐考核方法：考查；結(jié)合自己的專業(yè)，提交一份關(guān)于如何利用人工智能技術(shù)進行研究、工作的技術(shù)報告，或關(guān)于人工智能理論與技術(shù)的學(xué)術(shù)論文；教材：《人工智能及其應(yīng)用》（本科生用書）清華大學(xué)出版社（第三版）蔡自興徐光佑參考書：（1）NilsJ·Nilsson:

人工智能（英文版），機械工業(yè)出版社（或中文版）（2）GeorgrF.Luger：人工智能：復(fù)雜問題求解的結(jié)構(gòu)和策略（英文版），機械工業(yè)出版社（或中文版）（3）張仰森：人工智能原理與應(yīng)用，高等教育出版社ArtificialIntelligence2引言AI：起ArtificialIntelligence36關(guān)于課程面向不同階段：本科生必修課程：人工智能引論碩士學(xué)位課程：人工智能博士學(xué)位課程：智能系統(tǒng)原理及其應(yīng)用面向不同專業(yè)：計算機：人工智能、模式識別、機器人自動控制：智能控制、模式識別、機器人信息處理：智能信息處理、數(shù)據(jù)挖掘通信工程：圖像處理與識別土木工程：智能建筑…ArtificialIntelligence3關(guān)于課程面向ArtificialIntelligence37第一章緒論1.1人工智能的定義和發(fā)展1.2人類智能和人工智能1.3人工智能的各種認(rèn)知觀1.4人工智能的研究與應(yīng)用領(lǐng)域1.5課程概要ArtificialIntelligence4第一章緒ArtificialIntelligence381.1人工智能的定義和發(fā)展1.1.1人工智能的定義幾種定義智能機器（intelligentmachine）

人工智能（學(xué)科）

人工智能（能力）人工智能（擬人思維、行為）人工智能（理性思維、行為）1.1定義和發(fā)展ArtificialIntelligence51.1ArtificialIntelligence39

斯坦福大學(xué)的Nilsson提出人工智能是關(guān)于知識的科學(xué)（知識的表示、知識的獲取以及知識的運用）人工智能（學(xué)科）是計算機科學(xué)中涉及研究、設(shè)計和應(yīng)用智能機器的一個分支。它的近期主要目標(biāo)在于研究用機器來模仿和執(zhí)行人腦的某些智能功能，并開發(fā)相關(guān)理論和技術(shù)。人工智能（能力）是智能機器所執(zhí)行的通常與人類智能有關(guān)的功能，如判斷、推理、證明、識別、感知、理解、設(shè)計、思考、規(guī)劃、學(xué)習(xí)和問題求解等思維活動。幾種定義1.1定義和發(fā)展ArtificialIntelligence6斯坦福大學(xué)ArtificialIntelligence401.1.2人工智能的起源與發(fā)展

孕育期（1956年前）數(shù)理邏輯學(xué)科（弗雷治、維納等）

計算的新思想（丘奇、圖靈等）

形成期（1956--1970年）

1956年，第一次人工智能的研討會

1969年，第一屆國際人工智能聯(lián)合會議

1970年，《人工智能》國際雜志創(chuàng)刊1.1定義和發(fā)展ArtificialIntelligence71.1.2ArtificialIntelligence41發(fā)展期（1970年~）進一步研究AI基本原理方法和技術(shù)進行實用化研究智力測驗、下棋、機器翻譯（人工智能程序）專家系統(tǒng)與知識工程智能機器人、智能控制機器學(xué)習(xí)、計算智能、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、行為主義

從“一枝獨秀”到“百花齊放”智能系統(tǒng)智能機器人智能信息處理（模式識別）智能控制吳文俊院士（幾何定理證明的“吳氏方法”）1.1定義和發(fā)展ArtificialIntelligence8發(fā)展期（19ArtificialIntelligence42

符號主義(Symbolicism)：認(rèn)為人類的智能的基本單元是符號，認(rèn)知過程是符號表示下的符號運算，從而思維就成了符號運算。大多數(shù)比較成功的專家系統(tǒng)是建立在符號主義的基礎(chǔ)上（知識的表示）。聯(lián)結(jié)主義（Connectionism）：認(rèn)為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本單元是神經(jīng)元，而不是符號處理過程。認(rèn)知過程是由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的，是并行分布的。行為主義（Actionism）：認(rèn)為人工智能源于控制論。智能取決于感知和行動，提出智能行為的“感知—動作”模式。行為主義者認(rèn)為智能不需要知識、不需要表示、不需要推理。三種觀點1.1定義和發(fā)展ArtificialIntelligence9符號主義(ArtificialIntelligence431.1.3中國的AI研究學(xué)術(shù)組織

1978年把“智能模擬”列入國家科學(xué)發(fā)展規(guī)劃

1980年4月中國自動化學(xué)會模式識別與人工智能專業(yè)委員會成立

1980年8月“高校人工智能研討會”

1981年9月成立CAAI1986年5月中國軟件行業(yè)協(xié)會人工智能協(xié)會成立

1986年11月中國計算機學(xué)會人工智能與模式識別專業(yè)委員會成立

1987年6月中國計算機學(xué)軟件專業(yè)委員會智能學(xué)組（知識工程）

1993年智能機器人委員會成立

1995年智能自動化委員會成立1.1定義和發(fā)展ArtificialIntelligence101.1.3ArtificialIntelligence44

學(xué)術(shù)刊物計算機學(xué)報J.ofComputer

自動化學(xué)報J.ofAutomation

控制理論與應(yīng)用ControlTheory&Application

計算機研究與發(fā)展Research&DevelopmentofComputer

模式識別與人工智能PatternRecognition&AI

機器人Robot

信息與控制Information&Control

控制與決策Control&Decision

計算機世界ComputerWorld

計算機科學(xué)ComputerScience1.1定義和發(fā)展ArtificialIntelligence11學(xué)術(shù)刊物ArtificialIntelligence45AI學(xué)科的某些問題1.AI研究目標(biāo)

近期目標(biāo)：建造智能機器，以代替人類的部分智力勞動遠(yuǎn)期目標(biāo)：用自動機模仿人類的思維過程和智能行為2.AI主題--通用問題求解1.1定義和發(fā)展ArtificialIntelligence12AI學(xué)科的ArtificialIntelligence46人工智能的基本技術(shù)

知識表示（KnowledgeRepresentation）狀態(tài)空間法、問題歸約法、謂詞邏輯法…

推理搜索（Searching&Reasoning）啟發(fā)式搜索、消解原理、不確定性推理…

計算智能（ComputationalIntelligence）模糊計算、神經(jīng)計算、進化計算…

構(gòu)成技術(shù)（系統(tǒng)與語言）產(chǎn)生式系統(tǒng)、LISP語言、Prolog語言…1.1定義和發(fā)展ArtificialIntelligence13人工智能的ArtificialIntelligence471.2人類智能和人工智能1.2人類智能和人工智能思維策略初級信息處理生理過程計算機軟件機器指令計算機硬件(a)人類(b)計算機ArtificialIntelligence141.2ArtificialIntelligence481.2.1智能信息處理系統(tǒng)的假設(shè)人是一種智能信息處理系統(tǒng)物理符號系統(tǒng)的六種基本功能輸入符號、輸出符號、存儲符號、復(fù)制符號、建立符號結(jié)構(gòu)、條件性遷移物理符號系統(tǒng)的假設(shè)：任何一個系統(tǒng)，如果具有智能，必定能執(zhí)行上述6種功能；反之，任何系統(tǒng)如果具有上述6種功能，它就能夠表現(xiàn)出智能。推論一：人具有智能，人是一個物理符號處理系統(tǒng)；其智能是基于其自身的信息處理過程；（人類智能假設(shè)）推論二：計算機是一個物理符號處理系統(tǒng)，它一定能表現(xiàn)出智能；（人工智能的基本條件）推論三：既然人與計算機都是物理符號處理系統(tǒng)，所以可以用計算機模擬人的智能。（人工智能假設(shè)）1.2人類智能和人工智能ArtificialIntelligence151.2.1ArtificialIntelligence491.2.2人類智能的計算機模擬

機器智能可以模擬人類智能智能計算機下棋定理證明語言翻譯新型智能計算機神經(jīng)計算機量子計算機1.2人類智能和人工智能ArtificialIntelligence161.2.2ArtificialIntelligence501.2.3人工智能的研究目標(biāo)

近期目標(biāo)建造智能計算機代替人類的部分智力勞動遠(yuǎn)期目標(biāo)用自動機模仿人類的思維過程和智能行為1.2人類智能和人工智能ArtificialIntelligence171.2.ArtificialIntelligence511.3人工智能的各種認(rèn)知觀

符號主義（Symbolicism）基于物理符號系統(tǒng)假設(shè)和有限合理性原理

連接主義（Connectionism）基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其間的連接機制與學(xué)習(xí)算法行為主義（Actionism）基于控制論及感知—動作型控制系統(tǒng)

1.3各學(xué)派的認(rèn)知觀ArtificialIntelligence181.3ArtificialIntelligence52

人類的認(rèn)知行為具有不同層次認(rèn)知生理學(xué)（生理過程——神經(jīng)系統(tǒng)）認(rèn)知心理學(xué)（心里活動——思維策略）認(rèn)知信息學(xué)（初級信息處理——生理心里）認(rèn)知工程學(xué)（信息加工處理——人工信息處理系統(tǒng)）1.3各學(xué)派的認(rèn)知觀ArtificialIntelligence19人類的ArtificialIntelligence531.4.1問題求解

廣義上說，問題求解包括AI中所有問題。這里指的是研究求解難題的程序，如下棋的程序，有時稱為博弈，是最早的AI研究領(lǐng)域。（搜索解答空間，尋找較優(yōu)解）1.4.2邏輯推理與定理證明

此類問題與邏輯推理的研究有關(guān)。通過對事實數(shù)據(jù)庫的操作來證明定理。證明方法有：自然演繹法、判定法、定理證明器、計算機輔助證明。（邏輯推理；四色定理，吳氏方法）1.4AI的研究及應(yīng)用領(lǐng)域1.4研究與應(yīng)用領(lǐng)域ArtificialIntelligence201.4.1ArtificialIntelligence541.4.3自然語言的理解

自然語言：人類語言集團的本族語，如漢語、英語、日語

人造語言：世界語，計算機語言

機器語言：把一種語言翻譯成另一種語言

“理解”有四個標(biāo)準(zhǔn)

問答：機器能正確地回答輸入文本中的有關(guān)問題；文摘生成：機器有能力產(chǎn)生輸入文本的摘要；釋譯：機器能用不同的語言和句型來復(fù)述其輸入文本；翻譯：機器具有把一種語言翻譯為另一種語言（目標(biāo)語言）的能力。1.4研究與應(yīng)用領(lǐng)域ArtificialIntelligence211.4.3ArtificialIntelligence551.4.4自動程序設(shè)計不是固定的（預(yù)定）程序，而是隨情況變化的。采用高級描述（一句話或語句）。TaskPGSLscriptPGBinder任務(wù)初稿裝訂ProgramEvolutionPTFinalprogram調(diào)試1.4研究與應(yīng)用領(lǐng)域ArtificialIntelligence221.4.4ArtificialIntelligence561.4.5機器學(xué)習(xí)1.機器學(xué)習(xí)是指機器自動獲取新的事實和新的推理算法以達(dá)到具有智能的行為。2.機器學(xué)習(xí)模型環(huán)境學(xué)習(xí)知識庫執(zhí)行提供信息修改反饋1.4研究與應(yīng)用領(lǐng)域ArtificialIntelligence231.4.5ArtificialIntelligence573.學(xué)習(xí)方法的分類

機械式學(xué)習(xí)（Rotelearning）導(dǎo)師完成全部的轉(zhuǎn)換工作，系統(tǒng)只負(fù)責(zé)存儲。講授式學(xué)習(xí)（Learningfrominstruction）外界輸入與內(nèi)部不完全一致，需要推理、翻譯、轉(zhuǎn)化等工作。類比學(xué)習(xí)（Learningbyanalogy）完成相似任務(wù)的有關(guān)知識的學(xué)習(xí)。歸納學(xué)習(xí)（Learningfrominduction）通過事例學(xué)習(xí)，工作經(jīng)驗觀察發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)（Learningbyobservation&discovery）1.4研究與應(yīng)用領(lǐng)域ArtificialIntelligence243.學(xué)ArtificialIntelligence581.4.6專家系統(tǒng)

1.專家系統(tǒng)是一個智能化的計算機程序系統(tǒng)，其內(nèi)部具有大量的專家水平在某個領(lǐng)域的知識和經(jīng)驗，能夠利用人類專家的知識和解決問題的方法來解決領(lǐng)域的問題。2.專家系統(tǒng)和傳統(tǒng)的計算機程序之間的本質(zhì)區(qū)別專家系統(tǒng)所要解決的問題一般沒有算法解，并且經(jīng)常在不完全、不精確、不確定的基礎(chǔ)上得出結(jié)論。3.新一代專家系統(tǒng)（分布式專家系統(tǒng)與協(xié)同式專家系統(tǒng)），不但采用基于規(guī)則的方法，而且采用基于框架的技術(shù)與基于模型的原理。1.4研究與應(yīng)用領(lǐng)域ArtificialIntelligence251.4.6ArtificialIntelligence591.4.7人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)1.傳統(tǒng)計算機與邏輯推理方法，無法處理不完整、不確定、模糊性的問題，不具有學(xué)習(xí)能力，不能模擬人類直覺、頓悟智能行為；2.神經(jīng)計算機（Hopfield、Rumelhart：BP算法）3.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已在模式識別、圖象處理、組合優(yōu)化、自動控制、信息處理、機器人學(xué)和人工智能的其它領(lǐng)域獲得日益廣泛的應(yīng)用。1.4.8機器人學(xué)機器人智能機器人（感知、規(guī)劃、決策）星際探索、海洋、外科手術(shù)、微型、機器人足球賽、軍事機器人、網(wǎng)絡(luò)機器人等；1.4研究與應(yīng)用領(lǐng)域ArtificialIntelligence261.4.7ArtificialIntelligence601.4.9模式識別計算機能有效地感知聲音、文字、圖象、溫度、震動等人類賴以發(fā)展自身，改造環(huán)境所運用的信息資料。當(dāng)前熱點：活動目標(biāo)識別與分析應(yīng)用：手寫體識別，汽車牌照識別、指