人工智能-第1章 緒論

1人工智能第1章緒論

海軍工程大學(xué)賁可榮2教材《人工智能》(第二版)普通高等教育“十一五”和“十二五”國家級(jí)規(guī)劃教材

高等學(xué)校計(jì)算機(jī)教育規(guī)劃教材賁可榮張彥鐸編著陳志剛

審電話643985（O）138711647893參考書ArtificialIntelligence:StructuresandStrategiesforComplexProblemSolving(6thEdition)GeorgeF.Luger人工智能原理與考試指導(dǎo)（第二版）張仰森，高等教育出版社，2004學(xué)校圖書館4人工智能自誕生之日起就引起人們無限美麗的想象和憧憬；已經(jīng)成為學(xué)科交叉發(fā)展中的一盞明燈,光芒四射；但其理論起伏跌宕，也存在爭(zhēng)議和誤解。51.1人工智能的定義與發(fā)展 1.2人類智能與人工智能

1.2.1智能信息處理系統(tǒng)的假設(shè) 1.2.2人類智能的計(jì)算機(jī)模擬 1.3人工智能各學(xué)派的認(rèn)知觀 1.4人工智能的研究與應(yīng)用領(lǐng)域

1.4.1智能感知 1.4.2智能推理 1.4.3智能學(xué)習(xí) 1.4.4智能行動(dòng) 1.5未來50年的人工智能問題1.6人工智能與新軍事變革6人工智能

(A.I.:ArtificialIntelligence)

華納兄弟公司(WarnerBrothers,USA)2001年出品主演：

海利-喬-奧斯蒙特(HaleyJoelOsment)

裘德-洛(JudeLaw)

弗朗西斯-奧康娜(FrancesO'Connor)

薩姆-羅伯茲(SamRobards)

導(dǎo)演：斯蒂文-斯皮爾伯格(StevenSpielberg)

編劇：斯蒂文-斯皮爾伯格(StevenSpielberg)

類型：科幻片

71.1人工智能的定義與發(fā)展人類的許多活動(dòng)，如下棋、競(jìng)技、解題、游戲、規(guī)劃和編程，甚至駕車和騎車都需要“智能”。如果機(jī)器能夠執(zhí)行這種任務(wù)，就可以認(rèn)為機(jī)器已具有某種性質(zhì)的“人工智能”。3個(gè)主流學(xué)派：邏輯學(xué)派（符號(hào)主義方法）仿生學(xué)派（聯(lián)結(jié)主義方法）控制論學(xué)派（行為主義方法）81.定義AI是研究理解和模擬人類智能、智能行為及其規(guī)律的一門學(xué)科。主要任務(wù)——建立智能信息處理理論，進(jìn)而設(shè)計(jì)可以展現(xiàn)某些近似于人類智能行為的計(jì)算系統(tǒng)。智能機(jī)器(intelligentmachine)——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。9AI能力是智能機(jī)器所執(zhí)行的通常與人類智能有關(guān)的智能行為，如判斷、推理、證明、識(shí)別、感知、理解、通信、設(shè)計(jì)、思考、規(guī)劃、學(xué)習(xí)和問題求解等思維活動(dòng)。102.起源與發(fā)展20世紀(jì)30年代，F(xiàn)rege、Whitehead、Russell和Tarski等人研究表明，推理的某些方面可以用比較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)加以形式化。Turing、Church等人給出了計(jì)算的本質(zhì)刻畫。111956年Dartmouth會(huì)議標(biāo)志人工智能學(xué)科的誕生。與會(huì)者有數(shù)學(xué)家、邏輯學(xué)家、認(rèn)知學(xué)家、心理學(xué)家、神經(jīng)生理學(xué)家和計(jì)算機(jī)科學(xué)家。3個(gè)亮點(diǎn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬器搜索法定理證明器1969年召開IJCAI1970年《InternationalJournalofAI》創(chuàng)刊12Wiener、McCulloch等人提出的控制論和自組織系統(tǒng)的概念集中討論了“局部簡(jiǎn)單”系統(tǒng)的宏觀特性。1948年，Wiener開創(chuàng)了近代控制論，而且為人工智能的控制論學(xué)派(即行為主義學(xué)派)樹立了新的里程碑?？刂普撚绊懥嗽S多領(lǐng)域。WarrenMcCulloch13最終把這些不同思想連接起來的是計(jì)算機(jī)本身。在機(jī)器的應(yīng)用成為可行之后不久，人們就開始試圖編寫程序以解決智力測(cè)驗(yàn)難題、下棋以及把文本從一種語言翻譯成另一種語言。14智能機(jī)器5thcB.C.Aristotelianlogicinvented1642 Pascalbuiltanaddingmachine1694 Leibnitzreckoningmachine15智能機(jī)器1834 CharlesBabbage’sAnalyticalEngine

Adawritesoftheengine,“TheAnalyticalEnginehasnopretensionswhatevertooriginateanything.Itcandowhateverweknowhowtoorderittoperform.”Thepictureisofamodelbuiltinthelate1800sbyBabbage’ssonfromBabbage’sdrawings.1630多年來，人工智能的應(yīng)用研究取得了重大進(jìn)展。專家系統(tǒng)(expertsystem)顯示出強(qiáng)大的生命力。Feigenbaum所領(lǐng)導(dǎo)的研究小組于1968年研究成功第一個(gè)專家系統(tǒng)DENDRAL1972-1976年，F(xiàn)eigenbaum小組又開發(fā)成功MYCIN醫(yī)療專家系統(tǒng)17著名專家系統(tǒng)PROSPECTOR地質(zhì)勘探專家系統(tǒng)、CASNET青光眼診斷治療專家系統(tǒng)、RI計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)、MACSYMA符號(hào)積分與定理證明專家系統(tǒng)、ELAS鉆井?dāng)?shù)據(jù)分析專家系統(tǒng)ACE電話電纜維護(hù)專家系統(tǒng)1977年，F(xiàn)eigenbaum進(jìn)一步提出了知識(shí)工程(knowledgeengineering)的概念。18AI系統(tǒng)的三個(gè)基本問題:知識(shí)表示知識(shí)利用知識(shí)獲取人工智能系統(tǒng)是一個(gè)知識(shí)處理系統(tǒng)近十多年來，機(jī)器學(xué)習(xí)、計(jì)算智能、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等行為主義的研究深入開展，形成高潮，這些都推動(dòng)了人工智能研究的深入發(fā)展。191978年“智能模擬”納入國家計(jì)劃；1984年召開了智能計(jì)算機(jī)及其系統(tǒng)的全國學(xué)術(shù)討論會(huì)；1986年起把智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、智能機(jī)器人和智能信息處理(含模式識(shí)別)等重大項(xiàng)目列入863計(jì)劃；1993年起，又把智能控制和智能自動(dòng)化等項(xiàng)目列入973計(jì)劃。進(jìn)入21世紀(jì)后，己有更多的人工智能與智能系統(tǒng)研究獲得各種基金計(jì)劃支持。中國201981年起，相繼成立了中國人工智能學(xué)會(huì)(CAAI)、全國高校人工智能研究會(huì)、中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)人工智能與模式識(shí)別專業(yè)委員會(huì)（2010長沙）中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)模式識(shí)別與機(jī)器智能專業(yè)委員會(huì)、中國軟件行業(yè)協(xié)會(huì)人工智能協(xié)會(huì)、中國智能機(jī)器人專業(yè)委員會(huì)、中國計(jì)算機(jī)視覺與智能控制專業(yè)委員會(huì)中國智能自動(dòng)化專業(yè)委員會(huì)等學(xué)術(shù)團(tuán)體。1989年召開CJCAIIJCAI2013：2013年8月3日-9日，北京國際會(huì)議中心211987年《模式識(shí)別與人工智能》創(chuàng)刊。國際上有影響的創(chuàng)造性成果，如吳文俊關(guān)于幾何定理證明的“吳氏方法”。228位人工智能學(xué)者獲圖靈獎(jiǎng)MarvinMinsky（1969年獲獎(jiǎng)）,JohnMcCarthy（1971年獲獎(jiǎng)）,HerbertSimon和AllenNewell（1975年獲獎(jiǎng)）,EdwardAlbertFeigenbaum和RajReddy（1994年獲獎(jiǎng)）。LeslieValiant(2010年獲獎(jiǎng))JudeaPearl(2011年獲獎(jiǎng))23LeslieValiant獲得2010年圖靈獎(jiǎng)出生于英國的理論計(jì)算機(jī)科學(xué)家、哈佛大學(xué)教授LeslieValiant因?yàn)椤皩?duì)眾多計(jì)算理論（包括PAC學(xué)習(xí)、枚舉復(fù)雜性、代數(shù)計(jì)算和并行與分布式計(jì)算）所做的變革性的貢獻(xiàn)”而獲得最新一屆計(jì)算機(jī)科學(xué)最高榮譽(yù)——圖靈獎(jiǎng)。

Valiant最大的貢獻(xiàn)是1984年的論文ATheoryoftheLearnable，使誕生于50年代的機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域第一次有了堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，從而掃除了學(xué)科發(fā)展的障礙，這對(duì)人工智能諸多領(lǐng)域包括加強(qiáng)學(xué)習(xí)、機(jī)器視覺、自然語言處理和手寫識(shí)別等都產(chǎn)生了巨大影響?？梢哉f，沒有他的貢獻(xiàn)，IBM也不可能造出Watson這樣神奇的機(jī)器來。242012年3月16日消息，被譽(yù)為“計(jì)算領(lǐng)域諾貝爾獎(jiǎng)”的圖靈獎(jiǎng)，2011年頒發(fā)給了UCLA的JudeaPearl教授（75歲），獎(jiǎng)勵(lì)他在人工智能領(lǐng)域的基礎(chǔ)性貢獻(xiàn)，他提出概率和因果性推理演算法，徹底改變了人工智能最初基于規(guī)則和邏輯的方向。人工智能專家JudeaPearl獲2011年圖靈獎(jiǎng)JudeaPear畢業(yè)于以色列理工學(xué)院Technion，在那里獲得電氣工程學(xué)科的學(xué)士學(xué)位。1965年，他獲得了Rutgers大學(xué)的物理學(xué)碩士學(xué)位，同年獲得了布魯克林理工學(xué)院的電氣工程學(xué)的博士學(xué)位。25AI有三次大躍進(jìn)：智能系統(tǒng)代替人完成部分邏輯推理工作智能系統(tǒng)能夠和環(huán)境交互，從運(yùn)行的環(huán)境中獲取信息，代替人完成包括不確定性在內(nèi)的部分思維工作，通過自身的動(dòng)作，對(duì)環(huán)境施加影響，并適應(yīng)環(huán)境的變化。智能系統(tǒng)具有類人的認(rèn)知和思維能力，能夠發(fā)現(xiàn)新的知識(shí)，去完成面臨的任務(wù)261.2人類智能與人工智能人類的認(rèn)知過程是一個(gè)非常復(fù)雜的行為，人們從不同的角度對(duì)它進(jìn)行研究，從而形成諸如認(rèn)知生理學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)和認(rèn)知工程學(xué)等相關(guān)學(xué)科。271.2.1智能信息處理系統(tǒng)的假設(shè)28一個(gè)完善的符號(hào)系統(tǒng)應(yīng)具有下列6種基本功能：(1)輸入符號(hào)(input)，(2)輸出符號(hào)(output)，(3)存儲(chǔ)符號(hào)(store)，(4)復(fù)制符號(hào)(copy)，(5)建立符號(hào)結(jié)構(gòu)：通過找出各符號(hào)間的關(guān)系，在符號(hào)系統(tǒng)中形成符號(hào)結(jié)構(gòu)，(6)條件性遷移(conditionaltransfer)：根據(jù)已有符號(hào)，繼續(xù)完成活動(dòng)過程人和計(jì)算機(jī)具備這6種功能。29(1)認(rèn)知生理學(xué)

(2)認(rèn)知心理學(xué)

(3)認(rèn)知信息學(xué)(4)認(rèn)知工程學(xué)從4個(gè)層次對(duì)認(rèn)知本質(zhì)進(jìn)行研究：30計(jì)算機(jī)的確能夠很好地執(zhí)行許多智能功能，如下棋、證明定理、翻譯語言文字和解決難題等。這些任務(wù)是通過編寫與執(zhí)行模擬人類智能的計(jì)算機(jī)程序來完成的。這些程序只能接近于人的行為1.2.2人類智能的計(jì)算機(jī)模擬IBM人機(jī)大戰(zhàn)：2011年2月17日，鏖戰(zhàn)三回合，IBM超級(jí)電腦沃森（Watson）完勝鳴金。31考慮下棋的計(jì)算機(jī)程序。計(jì)算機(jī)程序?qū)γ總€(gè)可能的走步空間進(jìn)行搜索，它能夠同時(shí)搜索幾千種走步。進(jìn)行有效搜索的技術(shù)是人工智能的核心思想之一。當(dāng)象棋大師們盯著一個(gè)棋位時(shí)，在他們的腦子里出現(xiàn)了很多盤重要的棋局，幫助他們決定最好的走步。32“IBM人機(jī)大戰(zhàn)：超級(jí)電腦讓人類智慧處于危險(xiǎn)邊緣？”中報(bào)道，2011年2月17日，鏖戰(zhàn)三回合的人機(jī)大戰(zhàn)硝煙散盡，IBM超級(jí)電腦沃森（Watson）完勝鳴金。兩名對(duì)手肯·詹寧斯和布拉德·魯特爾，前者是曾連贏74場(chǎng)的答題王，創(chuàng)下連贏場(chǎng)數(shù)最多紀(jì)錄；后者是獲得獎(jiǎng)金總額最高選手，總數(shù)達(dá)325萬美元之多。331.3人工智能各學(xué)派的認(rèn)知觀

AI的主要學(xué)派：(l)符號(hào)主義(2)連接主義(3)行為主義341.符號(hào)主義學(xué)派認(rèn)知基元是符號(hào)，智能行為通過符號(hào)操作來實(shí)現(xiàn),以Robinson提出的歸結(jié)原理為基礎(chǔ)，以LISP和Prolog語言為代表；著重問題求解中啟發(fā)式搜索和推理過程，在邏輯思維的模擬方面取得成功，如自動(dòng)定理證明和專家系統(tǒng)。35人工智能源于數(shù)理邏輯。數(shù)理邏輯和計(jì)算機(jī)科學(xué)具有完全相同的宗旨。數(shù)理邏輯試圖找出構(gòu)成人類思維或計(jì)算的最基礎(chǔ)的機(jī)制，例如推理中的代換、匹配、分離，計(jì)算中的運(yùn)算、迭代、遞歸。計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)則是要把問題的求解歸結(jié)于程序設(shè)計(jì)語言的幾條基本語句，甚至歸結(jié)于一些極其簡(jiǎn)單的機(jī)器操作指令。36數(shù)理邏輯的形式化方法又和計(jì)算機(jī)科學(xué)不謀而合。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)本身，它的硬件、軟件都是一種形式系統(tǒng)，它們的結(jié)構(gòu)都可以形式地描述；程序設(shè)計(jì)語言更是不折不扣的形式語言系統(tǒng)。要研究計(jì)算機(jī)、開發(fā)種種程序設(shè)計(jì)語言，沒有形式化知識(shí)和形式化能力是難以取得出色的成果的。37人們必須用計(jì)算機(jī)懂得的形式語言告訴它怎么做或者做什么，而計(jì)算機(jī)理解這些語言的過程，又正是按照人賦予它的形式化規(guī)程(編譯程序，compiler)，將它們歸約為自己的基本操作。38正是數(shù)理邏輯對(duì)計(jì)算的追根尋源，導(dǎo)致了第一個(gè)計(jì)算的數(shù)學(xué)模型圖靈機(jī)(Turingmachines)的誕生，它被公認(rèn)為現(xiàn)代數(shù)字計(jì)算機(jī)的祖先；λ-演算系統(tǒng)為第一個(gè)人工智能語言LISP奠定了基礎(chǔ)；一階謂詞演算系統(tǒng)為計(jì)算機(jī)的知識(shí)表示及定理證明鋪平了道路。邏輯程序設(shè)計(jì)語言Prolog以其為根本。392.連接主義學(xué)派人的思維基元是神經(jīng)元，把智能理解為相互聯(lián)結(jié)的神經(jīng)元競(jìng)爭(zhēng)與協(xié)作的結(jié)果,以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為代表,其中,反向傳播網(wǎng)絡(luò)模型（BP）和Hopfield網(wǎng)絡(luò)模型更為突出；著重結(jié)構(gòu)模擬，研究神經(jīng)元特征、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)拓樸、學(xué)習(xí)規(guī)則、網(wǎng)絡(luò)的非線性動(dòng)力學(xué)性質(zhì)和自適應(yīng)的協(xié)同行為。40認(rèn)為人工智能源于仿生學(xué)，特別是對(duì)人腦模型的研究。它的代表性成果是1943年由生理學(xué)家McCulloch和數(shù)理邏輯學(xué)家Pitts創(chuàng)立的腦模型，即MP模型，開創(chuàng)了用電子裝置模仿人腦結(jié)構(gòu)和功能的新途徑。它從神經(jīng)元開始進(jìn)而研究神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和腦模型，開辟了人工智能的又一發(fā)展道路。4120世紀(jì)60-70年代，連接主義，尤其是對(duì)以感知器(perceptron)為代表的腦模型的研究曾出現(xiàn)過熱潮，由于受到當(dāng)時(shí)的理論模型、生物原型和技術(shù)條件的限制，腦模型研究在20世紀(jì)70年代后期至80年代初期落入低潮。Hopfield在1982年和1984年發(fā)表兩篇重要論文，提出用硬件模擬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以后，連接主義才又重新抬頭。1986年，Rumelhart等人提出多層網(wǎng)絡(luò)中的反向傳播(BP)算法。423.行為主義學(xué)派認(rèn)為人工智能源于控制論。控制論把神經(jīng)系統(tǒng)的工作原理與信息理論、控制理論、邏輯以及計(jì)算機(jī)聯(lián)系起來。早期的研究工作重點(diǎn)是模擬人在控制過程中的智能行為和作用，如對(duì)自尋優(yōu)、自適應(yīng)、自校正、自鎮(zhèn)定、自組織和自學(xué)習(xí)等控制論系統(tǒng)的研究，并進(jìn)行“控制論動(dòng)物”的研制。43行為主義是20世紀(jì)末才以人工智能新學(xué)派的面孔出現(xiàn)的，引起許多人的興趣。這一學(xué)派的代表作首推Brooks的六足行走機(jī)器人，它被看做是新一代的“控制論動(dòng)物”，是一個(gè)基于感知-動(dòng)作模式的模擬昆蟲行為的控制系統(tǒng)。44反饋是控制論的基石，沒有反饋就沒有智能。通過目標(biāo)與實(shí)際行為之間的誤差來消除此誤差的控制策略?？刂普搶?dǎo)致機(jī)器人研究，機(jī)器人是“感知-行為”模式,是沒有知識(shí)的智能；強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)與環(huán)境的交互，從運(yùn)行環(huán)境中獲取信息，通過自己的動(dòng)作對(duì)環(huán)境施加影響。451.4人工智能的研究與應(yīng)用領(lǐng)域AI領(lǐng)域包括自然語言處理、自動(dòng)定理證明、智能數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、視覺系統(tǒng)、問題求解、人工智能方法和程序語言以及自動(dòng)程序設(shè)計(jì)等。在過去的40多年中，已經(jīng)建立了一些具有人工智能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。46這里所要討論的各種智能特性之間也是相互關(guān)聯(lián)的，把它們分開來介紹只是為了便于指出現(xiàn)有的人工智能程序能夠做些什么和還不能做什么。大多數(shù)人工智能研究課題都涉及許多智能領(lǐng)域。四個(gè)方面智能感知智能推理智能學(xué)習(xí)智能行動(dòng)471.4.1智能感知(1)模式識(shí)別模式識(shí)別研究主要集中在：研究生物體是如何感知對(duì)象的，在給定的任務(wù)下，如何用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)模式識(shí)別的理論和方法。模式識(shí)別的方法有感知機(jī)、統(tǒng)計(jì)決策方法、基于基元關(guān)系的句法識(shí)別方法和人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)方法。計(jì)算機(jī)模式識(shí)別系統(tǒng)由三部分組成：數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)處理分類決策或模型匹配48模式識(shí)別研究工作文字和二維圖像的識(shí)別解釋和描述復(fù)雜的三維景物（積木世界）活動(dòng)目標(biāo)的識(shí)別和分析，它是景物分析走向?qū)嵱没芯康囊粋€(gè)標(biāo)志。49語音識(shí)別技術(shù)始于20世紀(jì)50年代初期。1952年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的Davis等人成功地進(jìn)行了0-90個(gè)數(shù)字的語音識(shí)別實(shí)驗(yàn)，其后由于當(dāng)時(shí)技術(shù)上的困難，研究進(jìn)展緩慢，直到1962年才由日本研制成功第一個(gè)連續(xù)多位數(shù)字語音識(shí)別裝置。20世紀(jì)70年代以來，各種語音識(shí)別裝置相繼出現(xiàn)，性能良好的能夠識(shí)別單詞的聲音識(shí)別系統(tǒng)已進(jìn)入實(shí)用階段。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于語音識(shí)別也已取得成功。50神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法已經(jīng)成功地應(yīng)用于手寫字符的識(shí)別、汽車牌照的識(shí)別、指紋識(shí)別、語音識(shí)別等方面。模式識(shí)別已經(jīng)在天氣預(yù)報(bào)、衛(wèi)星航空?qǐng)D片解釋、工業(yè)產(chǎn)品檢測(cè)、字符識(shí)別、語音識(shí)別、指紋識(shí)別、醫(yī)學(xué)圖像分析等許多方面得到了成功的應(yīng)用。51(2)自然語言處理自然語言處理是用計(jì)算機(jī)對(duì)人類的書面和口頭形式的自然語言信息進(jìn)行處理加工的技術(shù)，它涉及語言學(xué)、數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等多學(xué)科知識(shí)領(lǐng)域。52自然語言處理的主要任務(wù)在于建立各種自然語言處理系統(tǒng)，如：文字自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、語音自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、語音自動(dòng)合成系統(tǒng)、電子詞典、機(jī)器翻譯系統(tǒng)、自然語言人機(jī)接口系統(tǒng)、自然語言輔助教學(xué)系統(tǒng)、自然語言信息檢索系統(tǒng)、自動(dòng)文摘系統(tǒng)、自動(dòng)索引系統(tǒng)、自動(dòng)校對(duì)系統(tǒng)等。53自然語言在以下四個(gè)方面與人工語言有很大差異：(1)自然語言中充滿歧義；(2)自然語言的結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣；(3)自然語言的語義表達(dá)千變?nèi)f化，至今還沒有一種簡(jiǎn)單而通用的途徑來描述它；(4)自然語言的結(jié)構(gòu)和語義之間有著千絲萬縷的、錯(cuò)綜復(fù)雜的聯(lián)系。自然語言處理的研究有兩大主流：面向機(jī)器翻譯的自然語言處理；面向人機(jī)接口的自然語言處理。5420世紀(jì)90年代，在自然語言處理中，開始把大規(guī)模真實(shí)文本的處理作為今后的戰(zhàn)略目標(biāo)，形成了詞匯主義，引入了語料庫方法，包括統(tǒng)計(jì)方法、基于實(shí)例的方法以及通過語料加工使語料庫轉(zhuǎn)變?yōu)檎Z言知識(shí)庫的方法等。判斷計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是否真正“理解”了自然語言的標(biāo)準(zhǔn)有：?jiǎn)柎疳屃x文摘生成翻譯55自然語言理解的研究大體上經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期：關(guān)鍵詞匹配技術(shù)句法-語義分析方法走向?qū)嵱没凸こ涕_發(fā)目前可以將任意輸入的源語言的句子作為處理對(duì)象的機(jī)器翻譯系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式大致可分為三類：直接方式轉(zhuǎn)換方式中間語言方式56近年來，又出現(xiàn)了一種全新的基于實(shí)例的方法。這種方法的基礎(chǔ)是大規(guī)模的雙語對(duì)譯語料庫，同時(shí)需要開發(fā)最佳匹配檢索技術(shù)和適當(dāng)?shù)恼{(diào)整機(jī)制。隨著語料庫語言學(xué)的發(fā)展，基于實(shí)例的機(jī)器翻譯方法將顯示出它的優(yōu)勢(shì)。電子詞典是機(jī)器翻譯系統(tǒng)的低級(jí)形式。機(jī)器翻譯系統(tǒng)性能及其譯文質(zhì)量的評(píng)價(jià)問題也是機(jī)器翻譯領(lǐng)域的一個(gè)重要研究課題。57(3)計(jì)算機(jī)視覺計(jì)算機(jī)視覺旨在對(duì)描述景物的一幅或多幅圖像的數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理，以實(shí)現(xiàn)類似于人的視覺感知功能。數(shù)字圖像(光學(xué)圖像)距離圖像(激光或超聲測(cè)距)數(shù)據(jù)融合(多種傳感器)58計(jì)算機(jī)視覺的基本方法是：（1）獲取灰度圖像；（2）從圖像中提取邊緣、周長、慣性矩等特征；（3）從描述已知物體的特征庫中選擇特征匹配最好的相應(yīng)結(jié)果。59計(jì)算機(jī)視覺通常可分為低層視覺與高層視覺兩類。低層視覺主要執(zhí)行預(yù)處理功能，如邊緣檢測(cè)、動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、紋理分析，通過陰影獲得形狀、立體造型、曲面色彩等，其目的是使被觀察的對(duì)象更突現(xiàn)出來。高層視覺則主要是理解所觀察的形象。60計(jì)算機(jī)視覺的應(yīng)用:條形碼識(shí)別系統(tǒng)指紋自動(dòng)鑒定系統(tǒng)文字識(shí)別系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)圖像分析和遙感圖片自動(dòng)解釋系統(tǒng)無損探傷系統(tǒng)計(jì)算機(jī)視覺還曾用于在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中使用過的戰(zhàn)斧式巡航導(dǎo)彈的制導(dǎo)。61（4）情感計(jì)算“情感計(jì)算”的目標(biāo)是賦予計(jì)算機(jī)感知、理解以及表達(dá)情感的能力。621.4.2智能推理(1)概述對(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)展而來的各種邏輯。Prolog63非標(biāo)準(zhǔn)邏輯是泛指除經(jīng)典邏輯以外的那些邏輯，如多值邏輯、多類邏輯、模糊邏輯、模態(tài)邏輯、時(shí)態(tài)邏輯、動(dòng)態(tài)邏輯、非單調(diào)邏輯。64(2)搜索技術(shù)搜索技術(shù)就是對(duì)推理進(jìn)行引導(dǎo)和控制的技術(shù)。智能活動(dòng)的過程可看作或抽象為一個(gè)“問題求解”過程。而所謂“問題求解”過程，實(shí)質(zhì)上就是在顯式的或隱式的問題空間中進(jìn)行搜索的過程。如，旅行商問題，定理證明65搜索技術(shù)也是一種規(guī)劃技術(shù)?！皢l(fā)式”搜索算法基于符號(hào)推演方式(傳統(tǒng)的搜索技術(shù))神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)用于問題求解(問題求解與搜索技術(shù)研究的新途徑)如，用Hopfield網(wǎng)解決31個(gè)城市的旅行商問題66(3)問題求解在下棋程序中應(yīng)用的某些技術(shù)，如向前看幾步，并把困難的問題分成一些比較容易的子問題，發(fā)展成為搜索和問題歸約這樣的人工智能基本技術(shù)。十五子棋國際象棋進(jìn)行各種數(shù)學(xué)公式運(yùn)算67(4)定理證明程序能夠證明從事實(shí)得出的定理1976年7月，K.Appel解決了長達(dá)124年之久的難題——四色定理。吳文俊“吳氏方法”68(5)專家系統(tǒng)和知識(shí)庫專家系統(tǒng)是一個(gè)基于專門的領(lǐng)域知識(shí)來求解特定問題的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)。主要用它來模仿人類專家的思維活動(dòng)，通過推理與判斷來求解問題。專家系統(tǒng)組成：知識(shí)庫推理機(jī)69專家系統(tǒng)中的知識(shí)往往具有不確定性或不精確性，它必須能夠使用這些模糊的知識(shí)進(jìn)行推理以得出結(jié)論。專家系統(tǒng)可用于解釋、預(yù)測(cè)、診斷、設(shè)計(jì)、規(guī)劃、監(jiān)督、排錯(cuò)、控制和教學(xué)等目的。70專家系統(tǒng)開發(fā)工具LISP語言Prolog專家系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù)71知識(shí)庫技術(shù)包括知識(shí)的組織、管理、維護(hù)、優(yōu)化等技術(shù)。知識(shí)庫與知識(shí)表示密切相關(guān)，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)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)。知識(shí)是智能的基礎(chǔ)和源泉。

72(6)系統(tǒng)與語言工具開發(fā)新的方法也往往是人工智能研究的一個(gè)重要方面。人工智能對(duì)計(jì)算機(jī)界的某些最大貢獻(xiàn)已經(jīng)以派生的形式表現(xiàn)出來。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一些概念，如分時(shí)系統(tǒng)、編目處理系統(tǒng)和交互調(diào)試系統(tǒng)等，已經(jīng)在人工智能研究中得到發(fā)展。731.4.3智能學(xué)習(xí)經(jīng)典定義：利用經(jīng)驗(yàn)改善系統(tǒng)自身的性能[T.Mitchell,Book97]機(jī)器學(xué)習(xí)是使計(jì)算機(jī)具有智能的根本途徑。學(xué)習(xí)是一個(gè)有特定目的的知識(shí)獲取過程，其內(nèi)部表現(xiàn)為新知識(shí)結(jié)構(gòu)的不斷建立和修改，而外部表現(xiàn)為性能的改善。7475美國航空航天局JPL實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家在《Science》（2001年9月）上撰文指出：機(jī)器學(xué)習(xí)對(duì)科學(xué)研究的整個(gè)過程正起到越來越大的支持作用，……，該領(lǐng)域在今后的若干年內(nèi)將取得穩(wěn)定而快速的發(fā)展生物信息學(xué)計(jì)算金融學(xué)分子生物學(xué)行星地質(zhì)學(xué)……工業(yè)過程控制機(jī)器人……遙感信息處理信息安全機(jī)器學(xué)習(xí)76(2)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上指的是一類計(jì)算模型，其工作原理模仿了人類大腦的某些工作機(jī)制。77神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算表現(xiàn)出很強(qiáng)的靈活性、適應(yīng)性和學(xué)習(xí)能力，這是傳統(tǒng)計(jì)算方法所缺乏的。78智能不僅要功能模擬,而且要機(jī)理模擬Actionsfromthoughts(Nature409,2001)

79(3)計(jì)算智能與進(jìn)化計(jì)算計(jì)算智能涉及神經(jīng)計(jì)算、模糊計(jì)算、進(jìn)化計(jì)算等研究領(lǐng)域。

進(jìn)化計(jì)算是指一類以達(dá)爾文進(jìn)化論為依據(jù)來設(shè)計(jì)、控制和優(yōu)化人工系統(tǒng)的技術(shù)和方法的總稱，它包括遺傳算法、進(jìn)化策略和進(jìn)化規(guī)劃。

80(4)遺傳算法遺傳算法是模擬自然界中按“優(yōu)勝劣汰”法則進(jìn)行進(jìn)化過程而設(shè)計(jì)的算法。遺傳算法應(yīng)用:用于控制(煤氣管道的控制)、規(guī)劃(生產(chǎn)任務(wù)規(guī)劃)、設(shè)計(jì)(通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì))、組合優(yōu)化(TSP問題、背包問題)以及圖像處理和信號(hào)處理811.4.4智能行動(dòng)(1)智能檢索智能信息檢索系統(tǒng)面臨問題:理解以自然語言陳述的詢問如何根據(jù)存儲(chǔ)的事實(shí)演繹出答案理解詢問和演繹答案所需要的知識(shí)都有可能超出該學(xué)科領(lǐng)域數(shù)據(jù)庫所表示的知識(shí)范圍怎樣表示和應(yīng)用常識(shí)82(2)智能調(diào)度與指揮推銷員旅行問題NP-hard智能組合調(diào)度與指揮方法已被應(yīng)用于汽車運(yùn)輸調(diào)度、列車的編組與指揮、空中交通管制以及軍事指揮等系統(tǒng)。C4ISR(C3I的基礎(chǔ)上增加了偵察、信息管理和信息戰(zhàn))，強(qiáng)調(diào)戰(zhàn)場(chǎng)情報(bào)的感知能力、信息綜合處理能力以及系統(tǒng)之間的交互作用能力。83任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)O-Plan。O-Plan應(yīng)用：空間站構(gòu)造衛(wèi)星規(guī)劃與控制結(jié)構(gòu)構(gòu)造與房屋建造軟件開發(fā)UNIX管理員的手跡寫入物流非戰(zhàn)斗撤退行動(dòng)危機(jī)響應(yīng)空戰(zhàn)規(guī)劃流程84(3)智能控制智能控制是驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器自主地實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的過程。智能控制研究領(lǐng)域智能機(jī)器人規(guī)劃與控制智能過程規(guī)劃智能過程控制專家控制系統(tǒng)語音控制智能儀器85(4)智能機(jī)器人機(jī)器人分為三代:工業(yè)機(jī)器人基于傳感器信息來工作的機(jī)器人智能機(jī)器人智能機(jī)器人具備四種機(jī)能：行動(dòng)機(jī)能感知機(jī)能思維機(jī)能人機(jī)交互機(jī)能86智能機(jī)器人的研究和應(yīng)用體現(xiàn)出廣泛的學(xué)科交叉，涉及眾多的課題，如機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)、控制、智能、視覺、觸覺、力覺、聽覺、機(jī)器人裝配、惡劣環(huán)境下的機(jī)器人以及機(jī)器人語言等。機(jī)器人已在各種工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、旅游業(yè)、空中和海洋以及國防等領(lǐng)域獲得越來越普遍的應(yīng)用。87星際探索機(jī)器人海洋(水下)機(jī)器人機(jī)器人外科手術(shù)系統(tǒng)微型機(jī)器人足球機(jī)器人機(jī)器人足球比賽88美國“大狗”機(jī)器人2008年3月，美國官方公布了一段關(guān)于軍用機(jī)器人的錄像，視頻中的機(jī)器人名為“大狗”(BigDog)，擁有驚人的活動(dòng)能力和適應(yīng)性。這個(gè)“大狗”機(jī)器人吸引了眾多關(guān)注的目光，它的視頻也在互聯(lián)網(wǎng)上造成轟動(dòng)?！按蠊贰睓C(jī)器人擁有非常強(qiáng)的平衡能力，無論是爬陡坡，跨崎嶇路段，還是在冰面或者雪地上，它都能夠行走自如，甚至在被人猛地踹上一腳后，“大狗”也能迅速調(diào)整恢復(fù)身體的平衡。最新款“大狗”可以攀越35°的斜坡，可承載40多公斤的裝備，約相當(dāng)于其自重的30%，“大狗”還可以自行沿著簡(jiǎn)單的路線行進(jìn)，或是被遠(yuǎn)程控制。89科學(xué)網(wǎng)（2011年9月11日）：據(jù)英國每日郵報(bào)報(bào)道，目前，英國最新研制一款智能聊天語言系統(tǒng)，可以賦予計(jì)算機(jī)類似人類的“思維”，如圖所示?！斑@款智能軟件系統(tǒng)能夠‘欺騙’50%以上的測(cè)試者，它已通過了‘圖靈測(cè)試’?；蛟S為研制新一代智能機(jī)器帶來契機(jī)?！?/p>

90歐盟嵌入式腦外科手術(shù)機(jī)器人研究獲得重大突破科技部門戶網(wǎng)站2011年12月20日

2011年11月28日-12月4日，首屆《歐洲機(jī)器人周》在歐盟17個(gè)成員國同時(shí)舉行。11月28日，歐委會(huì)在《歐洲機(jī)器人周》首日的新聞發(fā)布會(huì)上正式對(duì)外