人工智能導(dǎo)論

12023/1/11人工智能導(dǎo)論授課人：王天江華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院智能與分布式計算實驗室22023/1/11教材及主要參考書《人工智能技術(shù)導(dǎo)論》第三版廉師友

編著，2007年，西安電子科技大學(xué)出版社

《人工智能及其應(yīng)用》（第二版），蔡自興等，1999年，清華大學(xué)出版社32023/1/11第一章人工智能概述42023/1/11人工智能的定義人工智能至今尚無統(tǒng)一的定義我們給出的定義（狹義）：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)器稱為智能機(jī)器從學(xué)科的角度看，人工智能是計算機(jī)科學(xué)的一個分支，它研究、設(shè)計和應(yīng)用智能機(jī)器，其目標(biāo)是使智能行為自動化。從能力的角度看，人工智能是智能機(jī)器所執(zhí)行的與人的智能有關(guān)的功能，如判斷、推理、理解、學(xué)習(xí)和問題求解等思維活動第一章人工智能概述52023/1/11智能研究中一些難回答的問題智能是一種獨(dú)立的才能，還是一系列獨(dú)一無二且不相關(guān)聯(lián)的能力的總稱？多大程度上可以說智能是學(xué)到的而不是先天存在的？學(xué)習(xí)時發(fā)生什么？什么是創(chuàng)造力？什么是直覺？可以從觀察到的行為推斷出具有智能，還是需要特定內(nèi)部機(jī)制的證據(jù)？在生物體中，知識是如何表示的？智能是否只存在于生物生存的過程中？第一章人工智能概述62023/1/11圖靈測試

最早專門論述機(jī)器智能與現(xiàn)代數(shù)字計算機(jī)關(guān)系的是圖靈的”計算機(jī)器與智能”(1950)苦苦考慮是否能夠制造出真正可以思考的機(jī)器思考這個問題本身的嚴(yán)重模糊性,阻礙了理性的思考提出用實驗來描述智能問題第一章人工智能概述72023/1/11怎么去認(rèn)定一臺計算機(jī)是具有智能的呢？假設(shè)：這臺計算機(jī)能以一種和人類不能相區(qū)別的方式提供答案，則我們就認(rèn)為它的確在思維（感覺、理解）如何定義智能機(jī)器？82023/1/11圖靈測試的重要特征

它提供了一個判斷智能的標(biāo)準(zhǔn)避免了有關(guān)智能“真正”特征的爭論因此,圖靈測試成為許多現(xiàn)代AI程序評價方案的基礎(chǔ)第一章人工智能概述92023/1/11圖靈測試的反對意見

它偏向于純粹的符號問題求解任務(wù),不適用于測試感知技能或要實現(xiàn)手工靈活性所需要的能力沒有必要把機(jī)器智能強(qiáng)行套入人類智能的模具中，或許機(jī)器智能就是不同于人類智能，試圖按照人類的方式來評價它，可能根本就是一個錯誤。也有人全面批評圖靈測試，認(rèn)為分散了我們的注意力，應(yīng)研究通用理論，解釋人工智能，指導(dǎo)具體實踐問題第一章人工智能概述102023/1/11他假設(shè)他自己讀一段中文寫的故事

(他不懂中文)他只能按照符號匹配、查找等計算機(jī)方法去讀這個字符串他得到了正確答案，但他還是不理解故事這個實驗稱為中文屋子證明：即便一臺計算機(jī)通過了圖靈檢驗，它仍然完全不具備和理解有關(guān)的精神。例如，美國哲學(xué)西爾勒的反對意見一個人進(jìn)入餐館并要了一份漢堡包。當(dāng)漢堡包端來后發(fā)現(xiàn)給烘脆了，此人暴怒地離開了餐館，沒有付賬或留下小費(fèi)。一個人進(jìn)入餐館并要了一份漢堡包。當(dāng)漢堡包端來后他非常喜歡它，而且在離開餐館付賬之前，給了服務(wù)生很多小費(fèi)。問題：在每一種情形下此人是否吃了漢堡包？112022/12/31AI研究的目標(biāo)與與策略研究目標(biāo)：制制造出智能機(jī)機(jī)器和智能系系統(tǒng)，實現(xiàn)智智能化社會研究策略：先先部分或某種種程度地實現(xiàn)現(xiàn)機(jī)器的智能能，再逐步擴(kuò)擴(kuò)展和延伸機(jī)機(jī)器的智能，，逐步實現(xiàn)智智能化第一章人工工智能概述122022/12/31智能的生物和和社會模型西方哲學(xué)的傳傳統(tǒng)中，把邏邏輯作為知識識表示的依賴賴性，把邏輯輯推理作為智智能推理的首首要機(jī)制一些批評者開開始探索新的的智能模型，，智能行為的的社會模型。。與基于邏輯輯的方法相反反，連接主義義通過對人類類大腦結(jié)構(gòu)建建模來實現(xiàn)智智能——神經(jīng)模型一種基于生物物的智能模型型——演化計算模型型，如遺傳算法法等。應(yīng)用生生物進(jìn)化原理理來尋找困難難問題的解第一章人工工智能概述132022/12/31AI研究究的的內(nèi)內(nèi)容容1，搜搜索索與與求求解解2，學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)與與發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)3，知知識識與與推推理理4，發(fā)發(fā)明明與與創(chuàng)創(chuàng)造造5，感感知知與與交交流流6，記記憶憶與與聯(lián)聯(lián)想想7，系系統(tǒng)統(tǒng)與與制制造造8，應(yīng)應(yīng)用用與與工工程程第一一章章人人工工智智能能概概述述142022/12/31AI的研研究究途途徑徑與與方方法法心理理模模擬擬，，符符號號推推演演生理理模模擬擬，，神神經(jīng)經(jīng)計計算算行為為模模擬擬，，控控制制進(jìn)進(jìn)化化群體體模模擬擬，，仿仿生生計計算算博采采廣廣鑒鑒，，自自然然計計算算原理理分分析析，，數(shù)數(shù)學(xué)學(xué)建建模模第一一章章人人工工智智能能概概述述152022/12/31人工工智智能能是是一一門門知知識識的的科科學(xué)學(xué)。。以以知知識識為為對對象象，，研研究究知知識識的的獲獲取取、、表表示示和和使使用用。。數(shù)據(jù)據(jù)處處理理->知識識處處理理符號號表表示示知知識識而而不不是是數(shù)數(shù)值值、、數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)。。有啟啟發(fā)發(fā)，，有有推推導(dǎo)導(dǎo)。。人工工智智能能是是引引起起爭爭論論最最多多的的科科學(xué)學(xué)之之一一焦點(diǎn)點(diǎn)：：當(dāng)當(dāng)前前人人工工智智能能的的研研究究應(yīng)應(yīng)該該以以人人類類的的普普遍遍思思維維規(guī)規(guī)律律為為主主，，還還是是以以特特定定知知識識的的處處理理和和運(yùn)運(yùn)用用為為主主？？智智能能的的本本質(zhì)質(zhì)是是什什么么？？機(jī)機(jī)器器能能達(dá)達(dá)到到人人的的水水平平嗎嗎？？結(jié)論論：：人工工智智能能研研究究是是非非常常困困難難的的ＡI的研研究究特特點(diǎn)點(diǎn)（（1）第一一章章人人工工智智能能概概述述162022/12/31ＡI的研研究究特特點(diǎn)點(diǎn)（（2）人工工智智能能的的研研究究是是十十分分困困難難的的。。McCarthy：人工工智智能能的的所所有有問問題題都都是是難難解解的的。。Minsky：人工工智智能能是是有有史史以以來來最最難難的的科科學(xué)學(xué)之之一一。。難難在在：：實實現(xiàn)現(xiàn)智智能能需需要要浩浩繁繁的的知知識識，，而而最最難難對對付付的的知知識識是是常常識識（（不不是是專專業(yè)業(yè)知知識識））。。Dreyfus：常識識問問題題是是實實現(xiàn)現(xiàn)人人工工智智能能的的最最大大障障礙礙。。第一一章章人人工工智智能能概概述述172022/12/31ＡI的應(yīng)用領(lǐng)域第一章人工工智能概述182022/12/31博弈跳棋、國際象象棋、15格拼圖等智能性良好的已定義義的競技規(guī)則則易于用計算機(jī)機(jī)表示的格式式測試簡單第一章人工工智能概述192022/12/31自動推理和定定理證明“可以把數(shù)學(xué)看看成是從基本本公理推導(dǎo)出出定理的過程程”（RusellandWhitehead）邏輯的嚴(yán)謹(jǐn)性性和普遍性低效性謂詞演算邏輯編程語言言啟發(fā)式算法第一章人工工智能概述202022/12/31專家系系統(tǒng)對特定定領(lǐng)域域知識識的重重視引引發(fā)了了對專專家系系統(tǒng)的的研究究基于規(guī)規(guī)則的的知識識表示示基于模模型的的知識識表示示推理第一章章人人工智智能概概述212022/12/31自然語語言理理解和和語義義建模?？梢岳砝斫獠⒉a(chǎn)生生人類類語言言的程程序采集背背景知知識以一種種有助助于領(lǐng)領(lǐng)悟語語言的的方式式組織織知識識語義網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)第一章章人人工智智能概概述222022/12/31其它對人類類表現(xiàn)現(xiàn)建模模規(guī)劃和和機(jī)器器人人工智智能的的語言言和環(huán)環(huán)境機(jī)器學(xué)學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和和遺傳傳算法法第一章章人人工智智能概概述232022/12/31NaturalLanguageQuestionAnswering242022/12/31SearchenginesScienceMedicine/DiagnosisAppliancesWhatelse?aba2b2Canyouprovetheorems?應(yīng)用252022/12/31Dante1994DanteII(CMU)exploredtheMt.Spurr(AleutianRange,Alaska)volcano.High-temperature,fumarolegassamplesareprizedbyvolcanicscience,yettheirsamplingposessignificantchallenge.In1993,eightvolcanologistswerekilledintwoseparateeventswhilesamplingandmonitoringvolcanoes機(jī)器人被用用來進(jìn)行火火山探險262022/12/31如果蟲子可可以學(xué)習(xí)會會怎樣？1988年，麻省理理工大學(xué)的的Rodney

Brooks實驗室創(chuàng)造造出了這個個六只腳的的步行者，，可以自學(xué)學(xué)如何攀登登和跨越障障礙272022/12/31SonyAIBO282022/12/31思考一下：：國國際象象棋、中國國象棋與圍圍棋為什么已經(jīng)經(jīng)有了可以以戰(zhàn)勝國際際大師的國國際象棋程程序，而中中國象棋和和圍棋的程程序水平卻卻比較低呢呢？力量投入問問題？計算機(jī)發(fā)展展水平問題題？棋本身的復(fù)復(fù)雜性問題題？其他別的問問題？第一章人人工智能概概述292022/12/31歷史上的的人工智智能大師師下面介紹紹圖靈和和幾位獲獲得圖靈靈獎的人人工智能能大師302022/12/31阿倫?圖靈（（AlanTuring）計算機(jī)科科學(xué)理論論的創(chuàng)始始人312022/12/31阿倫?圖靈（AlanTuring）1912年出生于于英國倫倫敦，1954年去世1936年發(fā)表論論文“論論可計算算數(shù)及其其在判定定問題中中的應(yīng)用用”，提提出圖靈靈機(jī)理論論1950年發(fā)表論論文“計計算機(jī)與與智能””，闡述述了計算算機(jī)可以以具有智智能的想想法，提提出圖靈靈測試1966年為紀(jì)念念圖靈的的杰出貢貢獻(xiàn)，ACM設(shè)立圖靈靈獎322022/12/31馬文?明斯基（（MarnivLeeMinsky）人工智能能之父框架理論論的創(chuàng)立立者首位獲得得圖靈獎獎的人工工智能學(xué)學(xué)者332022/12/31馬文?明斯基

（MarnivLeeMinsky）1927年出生于美國國紐約1951年提出思維如如何萌發(fā)并形形成的基本理理論1956年達(dá)特茅斯會會議的發(fā)起人人之一1958年在MIT創(chuàng)建世界上第第一個AI實驗室1969年獲得圖靈獎獎1975年首創(chuàng)框架理理論342022/12/31約翰?麥卡錫

（JohnMcCarthy）人工智能之父父LISP語言的發(fā)明人人首次提出AI的概念352022/12/31約翰?麥卡錫

（JohnMcCarthy）1927年出生于美國國波士頓1956年發(fā)起達(dá)特茅茅斯會議，并并提出“人工工智能”的概概念1958年與明斯基一一起創(chuàng)建世界界上第一個人人工智能實驗驗室發(fā)明α－β剪枝算法1959年開發(fā)LISP語言開創(chuàng)邏輯程序序研究，用于于程序驗證和和自動程序設(shè)設(shè)計1971年獲得圖靈獎獎362022/12/31赫伯特?西蒙

（HerbertA.Simon）符號主義學(xué)派派的創(chuàng)始人愛好廣泛的全全能科學(xué)家中國科學(xué)院外外籍院士372022/12/31赫伯特?西蒙(HerbertA.Simon）1916年出生于美美國的威斯斯康辛州1943年在匹茲堡堡大學(xué)獲政政治學(xué)博士士學(xué)位1969年因心理學(xué)學(xué)方面的貢貢獻(xiàn)獲得杰杰出科學(xué)貢貢獻(xiàn)獎1975年和他的學(xué)學(xué)生艾倫?紐厄爾共同同獲得圖靈靈獎1978年獲得諾貝貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)學(xué)獎1986年因行為學(xué)學(xué)方面的成成就獲得美美國全國科科學(xué)家獎?wù)抡?82022/12/3150年代至60年代初開發(fā)發(fā)了世界上上最早的啟啟發(fā)式程序序“邏輯理理論家”LT，證明了《數(shù)學(xué)原理》第二章中的的全部52個定理，開開創(chuàng)了機(jī)器器定理證明明這一新的的學(xué)科領(lǐng)域域57年開發(fā)了IPL(InformationProcessingLanguage)語言，是最最早的AI語言。60年開發(fā)了““通用問題題求解系統(tǒng)統(tǒng)”GPS66年開發(fā)了最最早的下棋棋程序之一一MATER70年發(fā)展與完完善了語義義網(wǎng)絡(luò)的概概念和方法法70年代提出了了“物理符符號系統(tǒng)假假說”70年代提出決決策過程模模型，成為為DSS的核心內(nèi)容容392022/12/31查理德?卡普

（RichardM.Karp）發(fā)明“分枝枝界限法””的三棲學(xué)學(xué)者402022/12/31查理德?卡普（RichardM.Karp）1935年出生于美美國波士頓頓是加州大學(xué)學(xué)伯克利分分校三個系系的教授：：電氣工程和和計算機(jī)系系數(shù)學(xué)系工業(yè)工程和和運(yùn)籌學(xué)系系60年代提出““分枝界限限法”，成成功求解含含有65個城市的推推銷員問題題，創(chuàng)當(dāng)時時的記錄1985年獲得圖靈靈獎412022/12/31愛德德華華?費(fèi)根根鮑鮑姆姆（（EdwardA.Feigenbaum）知識識工工程程的的提提出出者者大型型人人工工智智能能系系統(tǒng)統(tǒng)的的開開拓拓者者422022/12/31愛德德華華?費(fèi)根根鮑鮑姆姆（（EdwardA.Feigenbaum）1936年出出生生于于美美國國的的新新澤澤西西州州通過過實實驗驗和和研研究究，，證證明明了了實實現(xiàn)現(xiàn)智智能能行行為為的的主主要要手手段段是是知知識識1977年提提出出知知識識工工程程，，使使人人工工智智能能從從理理論論轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向向應(yīng)應(yīng)用用名言言：：知知識識蘊(yùn)蘊(yùn)藏藏著著力力量量1994年和和勞勞伊伊?雷迪迪共共同同獲獲得得圖圖靈靈獎獎432022/12/311963年主編了了《計算機(jī)與與思想》一書，被被認(rèn)為是是世界上上第一本本有關(guān)人人工智能能的經(jīng)典典性專著著1965年開發(fā)出出世界上上第一個個專家系系統(tǒng)開發(fā)出著著名的專專家系統(tǒng)統(tǒng)M