第1章概論(第一講)

人工智能

ArtificialIntelligence

概論（1）董春游(ChunyouDong)PhD,ProfessorEmail:chunyoudong@126.com研究生學(xué)院1課程簡(jiǎn)介課程性質(zhì):學(xué)位課總學(xué)時(shí)：42，理論26-30學(xué)時(shí)。其中上機(jī)：6-8學(xué)時(shí)，討論：6學(xué)時(shí),彈性。考核:60分(撰寫(xiě)讀書(shū)報(bào)告)+20（平時(shí)報(bào)告）+20分論文(希望公開(kāi)發(fā)表)個(gè)人情況簡(jiǎn)介：經(jīng)歷。數(shù)學(xué)基礎(chǔ)：數(shù)理邏輯、概率及數(shù)理統(tǒng)計(jì)工具:MATLAB，數(shù)理統(tǒng)計(jì)部分等,計(jì)算機(jī)語(yǔ)言：面向?qū)ο笫秸Z(yǔ)言VC，JAVA;要求：計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)，B/S結(jié)構(gòu)編程，管理科學(xué)與工程及其它學(xué)科掌握理論學(xué)科類(lèi)別：交叉學(xué)科，包括計(jì)算機(jī)、控制理論、管理等學(xué)習(xí)目標(biāo):理論：主要掌握兩個(gè)方面一是宏觀，二是具體。思維方式：由學(xué)生向研究者轉(zhuǎn)變，理論與實(shí)踐融合，成果為論文，科技論文寫(xiě)作方法2主要參考資料*王永慶.

人工智能原理與方法.西安：西安交通大學(xué)出版社,2001.史忠植、王文杰.人工智能.國(guó)防工業(yè)出版社，科學(xué)出版社,2007.陸汝鈐.人工智能(上、下冊(cè)).科學(xué)出版社，2000.蔡自興，徐光佑.人工智能及其應(yīng)用(研究生）.清華大學(xué)出版社，2004.王玨,周志華,周傲英.機(jī)器學(xué)習(xí)及其應(yīng)用.清華大學(xué)出版社,2006.*MichaelNegnevitsky（澳），AritificilIntelligence-AguidetoIntelligentSystem,SecondEdition,2007,臺(tái)灣研究生用書(shū)。NilsJ.Nilsson.ArtificialIntelligence:ANewSynthesis.ChinaMachinePress，1999（《人工智能—一種新的集成》.鄭扣根、莊越挺等譯，2000）TomM.Mitchell.MachineLearning.ChinaMachinePress,2003.

學(xué)習(xí)方法1、處理好一般了解與重點(diǎn)掌握的關(guān)系計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)學(xué)科學(xué)生，重點(diǎn)是將理論與編程結(jié)合起來(lái)；管理專(zhuān)科：重點(diǎn)在不確定多屬性決策方法與實(shí)現(xiàn)2、學(xué)以致用學(xué)習(xí)成果：第一階段，發(fā)表小論文。第二階段，在大論文中應(yīng)用。論文水準(zhǔn)：一般，高檔次，EI論文發(fā)表。注意如何發(fā)EI論文(英語(yǔ)，會(huì)議）3人工智能課程的主要內(nèi)容1.人工智能概述(2-6)：定義，產(chǎn)生過(guò)程，基本內(nèi)容，不同學(xué)派，研究和應(yīng)用領(lǐng)域，近期發(fā)展分析2.知識(shí)表示方法(8)：謂詞，產(chǎn)生式，語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)、框架等3.不確定性推理(12)：確定性理論，主觀Bayese方法，證據(jù)理論，跨學(xué)科模糊推理計(jì)算機(jī)模擬與可信度方法，計(jì)算機(jī)模擬與證據(jù)理論，云模型，prolog語(yǔ)言。5.搜索策略（4）狀態(tài)空間的盲目搜索，狀態(tài)空間的啟發(fā)式搜索6.計(jì)算智能(6)：粗糙集FUZZY7.專(zhuān)家系統(tǒng)與決策支持系統(tǒng)(4)：8.機(jī)器學(xué)習(xí)（*）：符號(hào)學(xué)習(xí)，連接學(xué)習(xí)8.自然語(yǔ)言理解(*)：詞法分析，句法分析，語(yǔ)義分析9.分布智能（*）：多Agent技術(shù)，移動(dòng)Agent技術(shù)

4第1章人工智能概述1.1AI的定義及其研究目標(biāo)1.2AI的產(chǎn)生與發(fā)展1.3AI研究的基本內(nèi)容1.4AI研究的不同學(xué)派1.5AI的主要研究和應(yīng)用領(lǐng)域1.6AI近期發(fā)展分析1.7我國(guó)智能科學(xué)技術(shù)教育體系51.1AI的定義及其研究目標(biāo)1.1.1AI的定義形式化定義目前還沒(méi)有完整描述(模糊性、學(xué)派不同、發(fā)展)人類(lèi)智能：1）認(rèn)識(shí)和理解世界環(huán)境的能力。2）這就是提出概念、建立方法、進(jìn)行演繹和歸納推理、作出決策的的能力。3）學(xué)習(xí)的能力。4）這就是自我適應(yīng)的能力總之，人類(lèi)智能是涉及信息描述和信息處理的復(fù)雜過(guò)程。一般解釋?zhuān)喝斯ぶ悄芫褪怯萌斯さ姆椒ㄔ跈C(jī)器（計(jì)算機(jī)）上實(shí)現(xiàn)的智能，或稱(chēng)機(jī)器智能無(wú)形式化定義的理由：1）不同學(xué)科的學(xué)者從各自的角度看AI,不會(huì)得到相同的定義；2）最根本的一點(diǎn)就是人們尚未弄清人類(lèi)表現(xiàn)出來(lái)的各種高度智能的本質(zhì)或機(jī)制是什么人工智能的嚴(yán)格定義依賴(lài)于對(duì)智能的定義，即要定義人工智能，首先應(yīng)該定義智能，但智能本身也還無(wú)嚴(yán)格定義,因此，應(yīng)先對(duì)人類(lèi)的自然智能進(jìn)行討論，下面分析幾種情況6像人一樣思考的系統(tǒng)理性地思考的系統(tǒng)要使計(jì)算機(jī)能思考……有頭腦的機(jī)器(Haugeland,1985)[使之自動(dòng)化]與人類(lèi)的思維相關(guān)的活動(dòng),諸如決策、問(wèn)題求解、學(xué)習(xí)等活動(dòng)(Bellman,1978)通過(guò)對(duì)計(jì)算模型的使用來(lái)進(jìn)行心智能力的研究(Charniak&McDemontt,1985)對(duì)使得知覺(jué)、推理和行動(dòng)成為可能的計(jì)算的研究(Winston,1992)像人一樣行動(dòng)的系統(tǒng)理性地行動(dòng)的系統(tǒng)創(chuàng)造機(jī)器來(lái)執(zhí)行人需要智能才能完成的功能(Kurzweil,1990)研究如何讓計(jì)算機(jī)能夠做到那些目前人比計(jì)算機(jī)做得更好的事情(Rich&Knight,1991)計(jì)算智能是對(duì)設(shè)計(jì)智能化智能體的研究(Pooleetal.,1998)AI關(guān)心的是人工制品中的智能行為(Nilsson,1998)1.類(lèi)人類(lèi)思維方法(符號(hào)主義，連接主義）2.理性行為方法（行為主義）71.何謂智能（自然智能）自然智能：指人類(lèi)和一些動(dòng)物所具有的智力和行為能力人類(lèi)的自然智能（簡(jiǎn)稱(chēng)智能）：指人類(lèi)在認(rèn)識(shí)客觀世界中，由思維過(guò)程和腦力活動(dòng)所表現(xiàn)出的綜合能力。荀子：所以知之在人者，謂之知，知有所合，謂之智。所以能之在人者，謂之能。能有所合，謂之能。笛卡爾：精神與肉體二元論。靈魂離開(kāi)肉體人類(lèi)大腦是如何實(shí)現(xiàn)智能的兩大難題之一：宇宙起源、人腦奧秘對(duì)人腦奧秘知之甚少對(duì)人腦奧秘知道什么結(jié)構(gòu)：1011-12量級(jí)的神經(jīng)元，分布并行功能：記憶、思維、觀察、分析等對(duì)智能的嚴(yán)格定義有待于人腦奧秘的揭示，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)82.認(rèn)識(shí)智能的觀點(diǎn)（三種理論）1）思維理論:智能來(lái)源于思維活動(dòng)，智能的核心是思維，人的一切知識(shí)都是思維的產(chǎn)物。可望通過(guò)對(duì)思維規(guī)律和思維方法的研究，來(lái)揭示智能的本質(zhì)。2）知識(shí)閾值理論:

智能取決于知識(shí)的數(shù)量及其可運(yùn)用程度。一個(gè)系統(tǒng)所具有的可運(yùn)用知識(shí)越多，其智能就會(huì)越高。3）進(jìn)化理論:是美國(guó)MIT的Brooks在對(duì)人造機(jī)器蟲(chóng)研究的基礎(chǔ)上提出來(lái)的。智能取決于感知和行為，取決于對(duì)外界復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)，智能不需要知識(shí)、不需要表示、不需要推理，智能可由逐步進(jìn)化來(lái)實(shí)現(xiàn)。93.智能包含的能力（四類(lèi)）(1)感知能力通過(guò)感知器官感知外界的能力。是人類(lèi)獲得外界信息的基本途徑，其處理方式有以下兩種：

感知--動(dòng)作方式：對(duì)簡(jiǎn)單、緊急信息感知--思維--動(dòng)作方式：對(duì)復(fù)雜信息，三思而后行。(2)記憶和思維能力記憶：對(duì)感知到的外界信息和由思維產(chǎn)生的內(nèi)部知識(shí)的存儲(chǔ)過(guò)程思維：對(duì)已存儲(chǔ)信息或知識(shí)的本質(zhì)屬性、內(nèi)部知識(shí)的認(rèn)識(shí)過(guò)程思維方式：a.抽象思維（邏輯思維）：根據(jù)邏輯規(guī)則對(duì)信息和知識(shí)進(jìn)行處理的理性思維方式。例如，邏輯推理等b.形象思維（直感思維）：基于形象概念，根據(jù)感性形象認(rèn)識(shí)材料對(duì)客觀現(xiàn)象進(jìn)行處理的一種思維方式。例如，圖像、景物識(shí)別等c.靈感思維（頓悟思維）：是一種顯意識(shí)和潛意識(shí)相互作用的思維方式。例如，因靈感而頓時(shí)開(kāi)竅.

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(3)學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力學(xué)習(xí)：是一個(gè)具有特定目的的知識(shí)獲取過(guò)程是人的一種本能。不同人的學(xué)習(xí)方法、能力不同.自適應(yīng)：是一種通過(guò)自我調(diào)節(jié)適應(yīng)外界環(huán)境的過(guò)程是人的一種本能。不同人的適應(yīng)能力不同。（4）行為能力含義：是人們對(duì)感知到的外界信息作出動(dòng)作反應(yīng)的能力。信息來(lái)源：由感知直接獲得的外界信息經(jīng)過(guò)思維加工后的信息。實(shí)現(xiàn)過(guò)程：通過(guò)大腦（脊髓）來(lái)控制由語(yǔ)言、表情、體姿等來(lái)實(shí)現(xiàn)。HowdoweclassifyresearchasAI?114.結(jié)論：對(duì)人工智能定義的理解綜合各種不同觀點(diǎn)，可從能力和學(xué)科兩個(gè)方面討論能力方面:人工智能就是用人工的方法在機(jī)器（計(jì)算機(jī)）上實(shí)現(xiàn)的智能，或稱(chēng)機(jī)器智能學(xué)科方面:

是一門(mén)研究如何構(gòu)造智能機(jī)器或智能系統(tǒng)，以模擬、延伸和擴(kuò)展人類(lèi)智能的學(xué)科。跨學(xué)科，管理是管理人的思想，行為。計(jì)算機(jī)，具有智能。121.1.2人工智能的研究目標(biāo)1）遠(yuǎn)期目標(biāo):揭示人類(lèi)智能的根本機(jī)理，用智能機(jī)器去模擬、延伸和擴(kuò)展人類(lèi)的智能涉及到腦科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、控制論等多種學(xué)科，并依賴(lài)于它們的共同發(fā)展。2）近期目標(biāo):研究如何使現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)更聰明，即使它能夠運(yùn)用知識(shí)去處理問(wèn)題，能夠模擬人類(lèi)的智能行為。3）相互關(guān)系:遠(yuǎn)期目標(biāo)為近期目標(biāo)指明了方向，近期目標(biāo)則為遠(yuǎn)期目標(biāo)奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。131.2AI的產(chǎn)生與發(fā)展

50多年來(lái)，人工智能走過(guò)了一條起伏和曲折的發(fā)展道路?；仡櫄v史，可以按照不同時(shí)期的主要特征，將其產(chǎn)生與發(fā)展過(guò)程分為5個(gè)階段。第一階段:孕育期（1956年以前）

第二階段:形成期（1956----1970年）

第三階段:知識(shí)應(yīng)用期（1970----80年代）

第四階段:從學(xué)派分離走向綜合（20世紀(jì)80年代末到本世紀(jì)初）

第五階段：智能科學(xué)技術(shù)學(xué)科興起(目前)14第一階段：孕育期（1956年以前)自遠(yuǎn)古以來(lái)，人類(lèi)就有用機(jī)器代替人們腦力勞動(dòng)的的幻想：公元前900多年我國(guó)有歌舞機(jī)器人流傳的記載；公元前850年古希臘有制造機(jī)器人幫助人們勞動(dòng)的神話傳說(shuō)a.亞里斯多德（Aristotle，公元前384—322）：古希臘偉大的哲學(xué)家和思想家，創(chuàng)立了演繹法。他提出的三段論至今仍然是演繹推理的最基本出發(fā)點(diǎn)。提出了邏輯學(xué)的范疇與命題。哈佛大學(xué)校訓(xùn)：與柏拉圖同在，與亞里斯多德同在。b.萊布尼茨(G.W.Leibnitz，1646——1716)：德國(guó)數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家把形式邏輯符號(hào)化，奠定了數(shù)理邏輯的基礎(chǔ)

15c.莫克利(J.W.Mauchly，1907——1980)：美國(guó)數(shù)學(xué)家、電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的先驅(qū)，與他的研究生?？颂?J.P.Eckert)合作，1946年研制成功了世界上第一臺(tái)通用電子計(jì)算機(jī).

d.麥克洛奇(W.McCulloch)和皮茲(W.Pitts)：美國(guó)神經(jīng)生理學(xué)家，于1943年建成了第一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型(MP模型)。e.維納(N.Wiener，1874—1956)：美國(guó)著名數(shù)學(xué)家、控制論創(chuàng)始人。1948年創(chuàng)立控制論。控制論向人工智能的滲透，形成了行為主義學(xué)派。f.圖靈實(shí)驗(yàn)：可見(jiàn)，在人工智能誕生之前，一些著名科學(xué)家就已經(jīng)創(chuàng)立了數(shù)理邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和控制論，并發(fā)明了通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)。為人工智能的誕生準(zhǔn)備了必要思想、理論和物質(zhì)技術(shù)條件。16【圖靈簡(jiǎn)介】：英國(guó)數(shù)學(xué)家、邏輯學(xué)家，他被視為計(jì)算機(jī)之父。1931年圖

靈進(jìn)入劍橋大學(xué)國(guó)王學(xué)院，畢業(yè)后到美國(guó)普林斯頓大學(xué)攻讀博士學(xué)位，二

戰(zhàn)爆發(fā)后回到劍橋，后曾協(xié)助軍方破解德國(guó)的著名密碼系統(tǒng)Enigma，幫助

盟軍取得了二戰(zhàn)的勝利。

1936年，圖靈向倫敦權(quán)威的數(shù)學(xué)雜志投了一篇論文，題為“論數(shù)字計(jì)算在決斷難題中的應(yīng)用”。在這篇開(kāi)創(chuàng)性的論文中，圖靈給“可計(jì)算性”下了一個(gè)嚴(yán)格的數(shù)學(xué)定義，并提出著名的“圖靈機(jī)”(TuringMachine)的設(shè)想?！皥D靈機(jī)”不是一種具體的機(jī)器，而是一種思想模型，可制造一種十分簡(jiǎn)單但運(yùn)算能力極強(qiáng)的計(jì)算裝置，用來(lái)計(jì)算所有能想象得到的可計(jì)算函數(shù)?！皥D靈機(jī)”與“馮·諾伊曼機(jī)”齊名，被永遠(yuǎn)載入計(jì)算機(jī)的發(fā)展史中。1950年10月，圖靈又發(fā)表了另一篇題為“機(jī)器能思考嗎”的論文，成為劃時(shí)代之作。也正是這篇文章，為圖靈贏得了“人工智能之父”的桂冠。

【圖靈獎(jiǎng)】：了解世界計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展進(jìn)程的人也應(yīng)該知道，美國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)（ACM）的年度“圖靈獎(jiǎng)”，自從1966年設(shè)立以來(lái)，一直是世界計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的最高榮譽(yù)，相當(dāng)于計(jì)算機(jī)科學(xué)界的諾貝爾獎(jiǎng)。圖靈獎(jiǎng)已經(jīng)被先后授予給了47位計(jì)算機(jī)科學(xué)界的杰出人物，其中包括關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)理論的開(kāi)創(chuàng)者EdgarCodd、程序語(yǔ)言和算法理論的知名科學(xué)家Dijkstra、UNIX操作系統(tǒng)的開(kāi)創(chuàng)者DennisRitchie、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)理論的奠基人以及蘋(píng)果個(gè)人電腦基于鼠標(biāo)的GUI界面（也就是WINDOWS圖形界面的最原始來(lái)源）的首創(chuàng)者AlanKay、Fortran語(yǔ)言的設(shè)計(jì)者JohnBackus、IBM-RISC體系結(jié)構(gòu)的創(chuàng)立者JohnCocke等大名鼎鼎的計(jì)算機(jī)科學(xué)家。這個(gè)以圖靈的名字命名的大獎(jiǎng)，代表著幾十年來(lái)世界計(jì)算機(jī)科學(xué)的重大進(jìn)步和創(chuàng)新，代表著計(jì)算機(jī)科學(xué)和相關(guān)技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一次次質(zhì)的飛躍，同時(shí)，也代表著計(jì)算機(jī)科學(xué)界對(duì)圖靈的崇高敬意。

17圖靈之死與蘋(píng)果1951年，圖靈以他杰出的貢獻(xiàn)被當(dāng)選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。就在他事業(yè)步入輝煌之際，災(zāi)難降臨了。1952年，圖靈遭到警方拘捕，原因是他是一個(gè)同性戀者。1952年3月31日，圖靈更因?yàn)楹吐鼜厮固禺?dāng)?shù)匾晃磺嗄暧腥?，被警方逮捕。在法庭上，圖靈既不否認(rèn)，也不為自己辨解。在莊嚴(yán)的法庭上，他鄭重其事地告訴人們：他的行為沒(méi)有錯(cuò)，結(jié)果被判有罪。在入獄和治療兩者中間，圖靈選擇了注射激素，來(lái)治療所謂的“性欲倒錯(cuò)”。此后圖靈開(kāi)始研究生物學(xué)、化學(xué)，還和一位心理醫(yī)生有很深的交往。那時(shí)，他的脾氣已變得躁怒不安，性格更為陰沉怪僻。1953年3月，他因?yàn)榻哟^(guò)一位被英國(guó)警方注意的挪威客人，成為警方的目標(biāo)，甚至去希臘度假時(shí)也被跟蹤。1954年6月8日，圖靈42歲，正逢進(jìn)入他生命中最輝煌的創(chuàng)造頂峰。一天早晨，女管家走進(jìn)他的臥室，發(fā)現(xiàn)臺(tái)燈還亮著，床頭上還有個(gè)蘋(píng)果，只咬了一小半，圖靈沉睡在床上，一切都和往常一樣。但這一次，圖靈是永遠(yuǎn)地睡著了，不會(huì)再醒來(lái)……經(jīng)過(guò)解剖，法醫(yī)斷定是劇毒氰化物致死，那個(gè)蘋(píng)果是在氰化物溶液中浸泡過(guò)的。圖靈的母親則說(shuō)他是在做化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，不小心沾上的，她的"艾倫"從小就有咬指甲的習(xí)慣。但外界的說(shuō)法是服毒自殺，一代天才就這樣走完了人生。蘋(píng)果電腦公司以那個(gè)咬了一口的蘋(píng)果作為其商標(biāo)圖案，就是為紀(jì)念這位偉大的人工智能領(lǐng)域的先驅(qū)者——圖靈。18圖靈的貢獻(xiàn)：計(jì)算機(jī)如果通過(guò)圖靈測(cè)試，需要具有下面的能力1.自然語(yǔ)言處理實(shí)現(xiàn)用自然語(yǔ)言與計(jì)算機(jī)交流；2.知識(shí)表示存儲(chǔ)它知道的知識(shí)(聽(tīng)、看的信息）；3.自動(dòng)推理根據(jù)存儲(chǔ)的信息回答問(wèn)題，并推理出新的結(jié)論4.機(jī)器學(xué)習(xí)適應(yīng)新的環(huán)境，并能檢測(cè)和推斷新的模式；拓展：4.計(jì)算機(jī)視覺(jué)感知對(duì)象5.機(jī)器人技術(shù)可以操縱和移動(dòng)對(duì)象上述包括人工智能的大部分內(nèi)容問(wèn)題：符號(hào)問(wèn)題求解，沒(méi)有測(cè)試感知技能沒(méi)有實(shí)現(xiàn)手工技巧所需要的能力19第二階段：形成期（1956--1970年）a.重要會(huì)議：AI誕生于一次歷史性的聚會(huì)時(shí)間：1956年夏季地點(diǎn)：達(dá)特莫斯(Dartmouth)大學(xué)目的：為使計(jì)算機(jī)變得更“聰明”,或者說(shuō)使計(jì)算機(jī)具有智能發(fā)起人：麥卡錫(J.McCarthy），（圖）Dartmouth的年輕數(shù)學(xué)家、計(jì)算機(jī)專(zhuān)家，后為MIT教授

明斯基(M.L.Minsky），哈佛大學(xué)數(shù)學(xué)家、神經(jīng)學(xué)家，后為MIT教授（圖）

洛切斯特(N.Lochester)，IBM公司信息中心負(fù)責(zé)人香農(nóng)(C.E.Shannon)，貝爾實(shí)驗(yàn)室信息部數(shù)學(xué)研究員20

McCarthy在此次會(huì)議上提議正式使用：ArtificialIntelligence（簡(jiǎn)稱(chēng)AI），標(biāo)志著“人工智能”作為一門(mén)獨(dú)立學(xué)科正式誕生。AI的誕生地：美國(guó)Boston。上圖為橫穿波士頓市區(qū)的CharlesRiver21位于波士頓的MIT已成為美國(guó)四大AI名校之一圖中為MIT的標(biāo)志性建筑22參加人：（共10人）時(shí)間：兩個(gè)月

莫爾(T.more)、塞繆爾(A.L.Samuel)：IBM公司塞爾夫里奇(O.Selfridge)：MIT麻省理工學(xué)院紐厄爾(A.Newell)圖：蘭德(RAND)公司西蒙(H.A.Simon)圖：卡內(nèi)基(Carnagie)工科大學(xué)會(huì)議結(jié)果：

由麥卡錫提議正式采用了“ArtificialIntelligence”這一術(shù)語(yǔ)

b.IBM工程小組1956年，塞繆爾在IBM704計(jì)算機(jī)上研制成功了具有自學(xué)習(xí)、自組織和自適應(yīng)能力的西洋跳棋程序。這個(gè)程序可以從棋譜中學(xué)習(xí)，也可以在下棋過(guò)程中積累經(jīng)驗(yàn)、提高棋藝。通過(guò)不斷學(xué)習(xí)，該程序1959年擊敗了塞繆爾本人，1962年又擊敗了一個(gè)州的冠軍。23

赫伯特·亞歷山大·西蒙（HerbertAlexanderSimon，1916年6月15日－2001年2月9日），美國(guó)心理學(xué)家，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)知名教授，研究領(lǐng)域涉及認(rèn)知心理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、公共行政、經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)和科學(xué)哲學(xué)等多個(gè)方向。

研究領(lǐng)域：西蒙學(xué)識(shí)廣博，是現(xiàn)今很多重要學(xué)術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)始人之一，如人工智能、信息處理、決策制定、問(wèn)題解決、注意力經(jīng)濟(jì)、組織行為學(xué)、復(fù)雜系統(tǒng)等。他創(chuàng)造了術(shù)語(yǔ)“有限理性”（Boundedrationality）和“滿(mǎn)意度”（satisficing），也是第一個(gè)分析復(fù)雜性架構(gòu)（architectureofcomplexity）的人。

獲獎(jiǎng)：西蒙因其貢獻(xiàn)和影響在他晚年獲得了很多頂級(jí)榮譽(yù)，如：1975年的圖靈獎(jiǎng)、1978年的諾貝爾經(jīng)濟(jì)獎(jiǎng)、1986年的美國(guó)國(guó)家科學(xué)獎(jiǎng)?wù)潞?993年美國(guó)心理協(xié)會(huì)的終身成就獎(jiǎng)。24

1949年西蒙應(yīng)邀來(lái)到卡內(nèi)基—梅隆大學(xué)，先是任行政學(xué)與心理學(xué)教授（1949～1955），后來(lái)任計(jì)算機(jī)科學(xué)與心理學(xué)教授終生。西蒙作為該大學(xué)工業(yè)管理研究生院的創(chuàng)辦人之一，開(kāi)創(chuàng)了組織行為和管理科學(xué)兩大學(xué)術(shù)領(lǐng)域的研究，承擔(dān)了組織理論家、管理科學(xué)家和商學(xué)院行政管理者的工作，他指導(dǎo)并幫助該研究生院成為美國(guó)最好的商學(xué)院之一。西蒙不僅執(zhí)教于著名大學(xué)，也活躍于企業(yè)界、行政機(jī)構(gòu)及多種顧問(wèn)公司。他對(duì)管理學(xué)上組織理論的研究有獨(dú)特的見(jiàn)地，不但是專(zhuān)業(yè)研究的先鋒，更是行為科學(xué)的代表性學(xué)者。西蒙的博學(xué)足以讓世人折服，他獲得過(guò)9個(gè)博士頭銜：1943年的加利福尼亞大學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位、1963年凱斯工學(xué)院科學(xué)博士學(xué)位、1963年耶魯大學(xué)科學(xué)博士學(xué)位、1963年法學(xué)博士學(xué)位、1968年瑞典倫德大學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位、1970年麥吉爾大學(xué)法學(xué)博士、1973年鹿特丹伊拉斯莫斯大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)博士、1978年米之根大學(xué)法學(xué)博士、1979年匹茨堡大學(xué)法學(xué)博士。瑞典皇家科學(xué)院總結(jié)性地指出：“就經(jīng)濟(jì)學(xué)最廣泛的意義上來(lái)說(shuō)，西蒙首先是一名經(jīng)濟(jì)學(xué)家，他的名字主要是與經(jīng)濟(jì)組織中的結(jié)構(gòu)和決策這一相當(dāng)新的經(jīng)濟(jì)研究領(lǐng)域聯(lián)系在一起的。”管理學(xué)大師西蒙與中國(guó)的關(guān)系十分密切，他先后來(lái)中國(guó)訪問(wèn)交流達(dá)10次之多。除了他的母國(guó)以外，西蒙在中國(guó)呆過(guò)的時(shí)間是最長(zhǎng)的。他同中國(guó)的多個(gè)大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)有著多方面的學(xué)術(shù)合作。學(xué)界對(duì)西蒙有著業(yè)余外交家之稱(chēng)，而這位業(yè)余外交家的主要對(duì)象，就是中國(guó)。西蒙一向致力于中美學(xué)術(shù)交流的工作。自1980年起，他一直是中美學(xué)術(shù)交流委員會(huì)成員，并于1983年至1987年擔(dān)任這個(gè)委員會(huì)的主席。1985年，他被聘為中國(guó)科學(xué)院心理研究所名譽(yù)研究員。此外，他還是北京大學(xué)、天津大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院管理學(xué)院等單位的名譽(yù)教授。1995年，西蒙當(dāng)選中國(guó)科學(xué)院外籍院士。

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c.心理學(xué)小組1957年，紐厄爾、肖(J.Shaw)和西蒙等人的心理學(xué)小組研制了一個(gè)稱(chēng)為邏輯理論機(jī)(LogicTheoryMachine，簡(jiǎn)稱(chēng)LT)的數(shù)學(xué)定理證明程序。1960年研制了通用問(wèn)題求解(GeneralProblemSolving)程序。該程序當(dāng)時(shí)可以解決11種不同類(lèi)型的問(wèn)題，如不定積分、三角函數(shù)、代數(shù)方程、猴子摘香蕉、河內(nèi)梵塔、人—羊過(guò)河等。

d.MIT小組

1958年，麥卡西建立了行動(dòng)規(guī)劃咨詢(xún)系統(tǒng)。1960年，麥卡西又研制了人工智能語(yǔ)言LISP。1961年，明斯基發(fā)表了“走向人工智能的步驟”的論些文，推動(dòng)了人工智能的發(fā)展。

e.其他方面1965年，魯賓遜(J.A.Robinson)提出了歸結(jié)（消解）原理。

1965年，費(fèi)根鮑姆(E.A.Feigenbaum)開(kāi)始研究化學(xué)專(zhuān)家系統(tǒng)DENDRAL26

第三階段：知識(shí)應(yīng)用期（1971--80年代末）1.曲折階段(失敗)：a.60年代初，西蒙預(yù)言：10年內(nèi)計(jì)算機(jī)將成為世界冠軍、將證明一個(gè)未發(fā)現(xiàn)的數(shù)學(xué)定理、將能譜寫(xiě)出具有優(yōu)秀作曲家水平的樂(lè)曲、大多數(shù)心理學(xué)理論將在計(jì)算機(jī)上形成。

挫折和教訓(xùn)

b.在博弈方面，塞繆爾的下棋程序在與世界冠軍對(duì)弈時(shí)，5局?jǐn)×?局。

c.在定理證明方面，發(fā)現(xiàn)魯賓遜歸結(jié)法的能力有限。當(dāng)用歸結(jié)原理證明兩個(gè)連續(xù)函數(shù)之和還是連續(xù)函數(shù)時(shí)，推了10萬(wàn)步也沒(méi)證出結(jié)果。

d.在問(wèn)題求解方面，對(duì)于不良結(jié)構(gòu)，會(huì)產(chǎn)生組合爆炸問(wèn)題。

27

e.在機(jī)器翻譯方面，發(fā)現(xiàn)并不那么簡(jiǎn)單，甚至?xí)[出笑話。例如，把“心有余而力不足”的英語(yǔ)句子翻譯成俄語(yǔ)，再翻譯回來(lái)時(shí)竟變成了“酒是好的，肉變質(zhì)了”f.在神經(jīng)生理學(xué)方面，研究發(fā)現(xiàn)人腦有1011-12以上的神經(jīng)元，在現(xiàn)有技術(shù)條件下用機(jī)器從結(jié)構(gòu)上模擬人腦是根本不可能的。g.在其它方面，人工智能也遇到了不少問(wèn)題。在英國(guó)，劍橋大學(xué)的詹姆教授指責(zé)“人工智能研究不是騙局，也是庸人自擾”。從此，形勢(shì)急轉(zhuǎn)直下，在全世界范圍內(nèi)人工智能研究陷入困境、落入低谷。

282.以知識(shí)為中心的研究：

專(zhuān)家系統(tǒng):實(shí)現(xiàn)了人工智能從理論研究走向?qū)嶋H應(yīng)用，從一般思維規(guī)律探討走向?qū)ｉT(mén)知識(shí)運(yùn)用的重大突破，是AI發(fā)展史上的一次重要轉(zhuǎn)折。

1972年，費(fèi)根鮑姆（專(zhuān)家系統(tǒng)之父）開(kāi)始研究MYCIN專(zhuān)家系統(tǒng)，并于1976年研制成功。從應(yīng)用角度看，它能協(xié)助內(nèi)科醫(yī)生診斷細(xì)菌感染疾病，并提供最佳處方。從技術(shù)角度看，他解決了知識(shí)表示、不精確推理、搜索策略、人機(jī)聯(lián)系、知識(shí)獲取及專(zhuān)家系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)等一系列重大技術(shù)問(wèn)題。

1976年，斯坦福大學(xué)的杜達(dá)(R.D.Duda)等人開(kāi)始研制地質(zhì)勘探專(zhuān)家系統(tǒng)PROSPECTOR這一時(shí)期，與專(zhuān)家系統(tǒng)同時(shí)發(fā)展的重要領(lǐng)域還有計(jì)算機(jī)視覺(jué)和機(jī)器人，自然語(yǔ)言理解與機(jī)器翻譯等。新的問(wèn)題：

專(zhuān)家系統(tǒng)本身所存在的應(yīng)用領(lǐng)域狹窄、缺乏常識(shí)性知識(shí)、知識(shí)獲取困難、推理方法單一、沒(méi)有分布式功能、不能訪問(wèn)現(xiàn)存數(shù)據(jù)庫(kù)等問(wèn)題被逐漸暴露出來(lái)。

29人工智能研究形成了三大學(xué)派：隨著人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的再度興起和布魯克（Brooks）的機(jī)器蟲(chóng)的出現(xiàn)，人工智能研究形成了三大學(xué)派。

a.符號(hào)主義學(xué)派

b.連接主義學(xué)派

c.行為主義學(xué)派

綜合：三大學(xué)派的綜合集成隨著研究和應(yīng)用的深入，人們又逐步認(rèn)識(shí)到，三個(gè)學(xué)派各有所長(zhǎng)，各有所短，應(yīng)相互結(jié)合、取長(zhǎng)補(bǔ)短，綜合集成。第四階段：從學(xué)派分立到綜合集成（80年始）30AI研究的不同學(xué)派

1.符號(hào)主義學(xué)派（邏輯主義、心理學(xué)派）主要觀點(diǎn)：AI起源于數(shù)理邏輯，人類(lèi)認(rèn)知的基元是符號(hào)，認(rèn)知過(guò)程是符號(hào)表示上的一種運(yùn)算代表性成果：厄爾和西蒙等人研制的稱(chēng)為邏輯理論機(jī)的數(shù)學(xué)定理證明程序LT

代表人物：紐厄爾、肖、西蒙和尼爾遜(Nilsson)等

2.連接主義學(xué)派（仿生學(xué)派或心理學(xué)派）主要觀點(diǎn)：AI起源于仿生學(xué)，特別是人腦模型，人類(lèi)認(rèn)知的基元是神經(jīng)元，認(rèn)知過(guò)程是神經(jīng)元的連接活動(dòng)過(guò)程代表性成果：由麥克洛奇和皮茲創(chuàng)立的腦模型，即MP模型

代表人物：麥克洛奇和皮茲3.行為主義學(xué)派（進(jìn)化主義、控制論學(xué)派）主要觀點(diǎn)：AI起源于控制論，智能取決于感知和行為，取決于對(duì)外界復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)，而不是推理。代表性成果：Brooks教授研制的機(jī)器蟲(chóng)代表人物：Brooks教授31三大學(xué)派特點(diǎn)：符號(hào)主義:智能的基礎(chǔ)是知識(shí)，其核心是知識(shí)表示和知識(shí)推理；知識(shí)可用符號(hào)表示，也可用符號(hào)進(jìn)行推理，因而可以建立基于知識(shí)的人類(lèi)智能和機(jī)器智能的統(tǒng)一的理論體系。連接主義:思維的基元是神經(jīng)元，而不是符號(hào)；思維過(guò)程是神經(jīng)元的聯(lián)結(jié)活動(dòng)過(guò)程，而不是符號(hào)運(yùn)算過(guò)程；反對(duì)符號(hào)主義關(guān)于物理符號(hào)系統(tǒng)的假設(shè)。

行為主義智能取決于感知和行動(dòng)，提出了智能行為的“感知—?jiǎng)幼鳌蹦Ｐ?；智能不需要知識(shí)、不需要表示、不需要推理；人工智能可以像人類(lèi)智能那樣逐步進(jìn)化三大學(xué)派實(shí)現(xiàn)的功能符號(hào)主義功能模擬:構(gòu)造能夠模擬大腦功能的智能系統(tǒng)。連接主義結(jié)構(gòu)模擬:構(gòu)造模擬大腦結(jié)構(gòu)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。行為主義行為模擬:構(gòu)造具有進(jìn)化能力的智能系統(tǒng)。32第五階段：智能科學(xué)技術(shù)的興起（21紀(jì)初）目前，一個(gè)以人工智能為核心，以自然智能、人工智能、集成智能為一體的新的智能科學(xué)技術(shù)學(xué)科正在逐步興起，并引起了人們的極大關(guān)注。該學(xué)科研究的主要特征包括以下幾個(gè)方面：(1)由對(duì)人工智能的單一研究走向以自然智能、人工智能、集成智能為一體的協(xié)同研究；(2)由人工智能學(xué)科的獨(dú)立研究走向重視與腦科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、等學(xué)科的交叉研究；(3)由多個(gè)不同學(xué)派的獨(dú)立研究走向多學(xué)派的綜合研究；(4)由對(duì)個(gè)體、集中智能的研究走向?qū)θ后w、分布智能的研究。

33AI成功的標(biāo)志：IBM的深藍(lán)和小深“深藍(lán)”對(duì)弈情況：

時(shí)間：北京時(shí)間1997年5月12日凌晨4點(diǎn)50分對(duì)手：IBM的“深藍(lán)”超級(jí)計(jì)算機(jī)國(guó)際象棋世界冠軍卡斯派羅夫結(jié)局：2勝1負(fù)3平，總比分3.5:2.5，“深藍(lán)”獲勝技術(shù)指標(biāo)32個(gè)CPU，每個(gè)CPU有12個(gè)協(xié)處理器，每個(gè)CPU有256M內(nèi)存，每個(gè)CPU的處理速度為200萬(wàn)步/秒。對(duì)弈的實(shí)質(zhì)機(jī)器智能與人類(lèi)智能的較量“小深”對(duì)弈情況：

時(shí)間：北京時(shí)間2003年1月26日至2月7日對(duì)手：比“深藍(lán)”功能強(qiáng)大的“小深”超級(jí)計(jì)算機(jī)國(guó)際象棋世界冠軍卡斯派羅夫結(jié)局：1勝1負(fù)4平，平局啟示：計(jì)算機(jī)可以由智能；計(jì)算機(jī)棋手要完全戰(zhàn)勝人類(lèi)象棋大師并非易事。341.3AI研究的基本內(nèi)容人工智能的學(xué)科位置與腦科學(xué)和認(rèn)知科學(xué)的交叉研究智能模擬的方法和技術(shù)研究351.3.1AI學(xué)科位置AI是一門(mén)新興的邊緣學(xué)科，是自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)交叉學(xué)科AI的交叉包括：邏輯、思維、生理、心理、計(jì)算機(jī)、電子、語(yǔ)言、自動(dòng)化、