人工智能緒論

人工智能11.1人工智能的定義和開展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人工智能的研討與運用領(lǐng)域1.5課程概要21.1.1人工智能的定義幾種定義智能機(jī)器〔intelligentmachine〕可以在各類環(huán)境中自主地或交互地執(zhí)行各種擬人義務(wù)的機(jī)器〔如無人駕駛汽車〕人工智能〔學(xué)科〕是計算機(jī)科學(xué)中涉及研討、設(shè)計和運用智能機(jī)器的一個分支1.1定義和開展3人工智能〔才干〕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，如判別、推理、證明、識別、感知、了解、通訊、設(shè)計、思索、規(guī)劃、學(xué)問和問題求解等思想活動41.1.2人工智能的來源與開展孕育期〔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〕構(gòu)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結(jié)合會議，初次運用人工智能這一術(shù)語，標(biāo)志著人工智能學(xué)科的誕生1970年，<人工智能>國際雜志創(chuàng)刊1.1定義和開展5諾伯特·維納(NorbertWiener，1894-1964)

美國數(shù)學(xué)家，控制論的開創(chuàng)人，信息論的開創(chuàng)人之一阿蘭·麥席森·圖靈〔AlanMathisonTuring，1912—1954〕

英國數(shù)學(xué)家，人工智能之父，圖靈機(jī)，圖靈測試67計算機(jī)能否思想：圖靈測試在不接觸對方的情況下，經(jīng)過一種特殊的方式，和對方進(jìn)展對話，在相當(dāng)長一段時間，無法判別對方是人還是計算機(jī)，那么以為計算機(jī)能思想。計算機(jī)界最高獎“圖靈獎〞美國計算機(jī)協(xié)會〔ACM，AssociationforComputerMachinery〕于1966年設(shè)立的，每年一次，專門獎勵那些對計算機(jī)科學(xué)研討與推進(jìn)計算機(jī)技術(shù)開展有杰出奉獻(xiàn)的出色科學(xué)家。2000年，華人獲得者姚期智，實際計算，算法復(fù)雜性?，F(xiàn)任清華大學(xué)實際計算機(jī)科學(xué)研討中心主任。8約翰·馮·諾依曼〔JohnVonNeuman，1903－1957〕，美藉匈牙利人數(shù)學(xué)家、計算機(jī)學(xué)家，1946年發(fā)明世界上第一臺電子計算機(jī)，電子計算機(jī)之父，博弈論之父，初次提出二進(jìn)制思想與程序內(nèi)存思想

9博弈論是指某個個人或是組織，面對一定的環(huán)境條件，在一定的規(guī)那么約束下，依托所掌握的信息，從各自選擇的行為或是戰(zhàn)略進(jìn)展選擇并加以實施，并從各自獲得相應(yīng)結(jié)果或收益的過程，在經(jīng)濟(jì)學(xué)上博弈論是個非常重要的實際概念?！扒敉阶藨B(tài)〞、“智豬博弈〞10囚徒姿態(tài)警方拘捕甲、乙兩名嫌疑犯，但沒有足夠證據(jù)指控二人入罪。于是警方分開囚禁嫌疑犯，分別和二人見面，并向雙方提供以下一樣的選擇：假設(shè)一人認(rèn)罪并作證檢控對方〔相關(guān)術(shù)語稱“背叛〞對方〕，而對方堅持沉默，此人將即時獲釋，沉默者將判監(jiān)10年。假設(shè)二人都堅持沉默〔相關(guān)術(shù)語稱相互“協(xié)作〞〕，那么二人同樣判監(jiān)半年。假設(shè)二人都相互檢舉〔相互“背叛〞〕，那么二人同樣判監(jiān)2年。11答案是：雙方都會選擇背叛假設(shè)對方沉默、背叛會讓我獲釋，所以會選擇背叛。假設(shè)對方背叛指控我，我也要指控對方才干得到較低的刑期，所以也是會選擇背叛。二人面對的情況一樣，所以二人的理性思索都會得出一樣的結(jié)論——選擇背叛。背叛是兩種戰(zhàn)略之中的支配性戰(zhàn)略。因此，這場博弈中獨一能夠到達(dá)的納什平衡，就是雙方參與者都背叛對方，結(jié)果二人同樣服刑2年。

12智豬博弈豬圈里有兩頭豬，一頭大豬，一頭小豬。豬圈的一邊有個踏板，每踩一下踏板，在遠(yuǎn)離踏板的豬圈的另一邊的投食口就會落下少量的食物。假設(shè)有一只豬去踩踏板，另一只豬就有時機(jī)搶先吃到另一邊落下的食物。當(dāng)小豬踩動踏板時，大豬會在小豬跑到食槽之前剛好吃光一切的食物；假設(shè)是大豬踩動了踏板，那么還有時機(jī)在小豬吃完落下的食物之前跑到食槽，爭吃到另一半殘羹。那么，兩只豬各會采取什么戰(zhàn)略？13答案是：小豬將選擇“搭便車〞戰(zhàn)略，也就是舒溫馨服地等在食槽邊；而大豬那么為一點殘羹不知疲倦地奔忙于踏板和食槽之間。改動方案一：減量方案。投食僅原來的一半分量。結(jié)果是小豬大豬都不去踩踏板了。改動方案二：增量方案。投食為原來的一倍分量。結(jié)果是小豬、大豬都會去踩踏板。改動方案三：減量加移位方案。投食僅原來的一半分量，但同時將投食口移到踏板附近。結(jié)果呢，小豬和大豬都在拼命地?fù)屩忍ぐ濉?41.1.2人工智能的來源與開展開展期〔1970年~〕進(jìn)一步研討AI根本原理方法和技術(shù)進(jìn)展適用化研討專家系統(tǒng)與知識工程智能機(jī)器人智能控制等近十幾年的搶手研討領(lǐng)域：機(jī)器學(xué)習(xí)、方式識別、計算智能、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)1.1定義和開展151.2人類智能和人工智能1.2.1智能信息處置系統(tǒng)的假設(shè)人是一種智能信息處置系統(tǒng)物理符號系統(tǒng)的六種根本功能輸入符號、輸出符號、存儲符號、復(fù)制符號、建立符號構(gòu)造、條件性遷移16物理符號系統(tǒng)的假設(shè)任何一個系統(tǒng)，假設(shè)它可以表現(xiàn)出智能，那么一定是物理符號系統(tǒng)，反之，任何系統(tǒng)假設(shè)是物理符號系統(tǒng)，那么它就能表現(xiàn)出智能。推論一：人是物理符號系統(tǒng)推論二：計算機(jī)可以表現(xiàn)出智能推論三：計算機(jī)可以模擬人的活動171.2.1智能信息處置系統(tǒng)的假設(shè)人類的認(rèn)知行為具有不同層次認(rèn)知生理學(xué)研討神經(jīng)系統(tǒng)的活動，是認(rèn)知研討的底層認(rèn)知心思學(xué)研討思想戰(zhàn)略，是認(rèn)知研討的頂層認(rèn)知信息學(xué)研討生理行為和心里活動的轉(zhuǎn)化，中間層認(rèn)知工程學(xué)研討認(rèn)知行為的信息加工處置1.2人類智能和人工智能181.2.2人類智能的計算機(jī)模擬機(jī)器智能可以模擬人類智能智能計算機(jī)下棋定理證明言語翻譯新型智能計算機(jī)神經(jīng)計算機(jī)量子計算機(jī)1.2人類智能和人工智能191.2.3人工智能的研討目的近期目的建造智能計算機(jī)替代人類的部分智力勞動遠(yuǎn)期目的用自動機(jī)模擬人類的思想過程和智能行為1.2人類智能和人工智能201.3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)和有限合理性原理銜接主義〔Connectionism〕基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其間的銜接機(jī)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)211.4人工智能的研討及運用領(lǐng)域人工智能的根本技術(shù)知識表示〔KnowledgeRepresentation〕形狀空間法、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(jìn)化計算…構(gòu)成技術(shù)〔系統(tǒng)與言語〕產(chǎn)生式系統(tǒng)、LISP言語、Prolog言語…221.4.1問題求解問題的表示、分解、搜索、歸約等進(jìn)展復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式符號運算求解下棋程序1.4研討及運用1997年5月，IBM公司研制的深藍(lán)〔DeepBlue〕智能計算機(jī)在6局競賽中以2勝1負(fù)3平的結(jié)果，戰(zhàn)勝國際象棋巨匠卡斯帕羅夫。231.4.2邏輯推理與定理證明經(jīng)過對現(xiàn)實數(shù)據(jù)庫的操作來證明定理多種證明方法1976年7月，美國的阿佩爾等人用3臺大型計算機(jī)，花去1200小時，勝利證明世界近代三大難題之一“四色定理〞，幾何定理證明的“吳氏方法〞，中科院院士吳文俊發(fā)明241.4.3自然言語了解言語自然言語、人造言語、機(jī)器言語“了解〞的規(guī)范語音識別，五、六十年代提出的想象，如今還未完全處理1.4.4自動程序設(shè)計根據(jù)不同目的描畫來編寫的計算機(jī)程序促進(jìn)人工智能系統(tǒng)的開展1.4研討及運用251.4.5專家系統(tǒng)是一個智能化的計算機(jī)程序系統(tǒng)和傳統(tǒng)的計算機(jī)程序之間有本質(zhì)區(qū)別1.4.6機(jī)器學(xué)習(xí)(hot)是研討計算機(jī)怎樣模擬或?qū)崿F(xiàn)人類的學(xué)習(xí)行為，以獲取新的知識或技藝，重新組織已有的知識構(gòu)造使之不斷改善本身的性能。它主要運用歸納、綜合而不是演繹。常用學(xué)習(xí)方法：決策樹學(xué)習(xí)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、貝葉斯學(xué)習(xí)、遺傳算法、支持向量機(jī)1.4研討及運用26機(jī)器學(xué)習(xí)十大算法決策樹〔DecisionTrees〕K-均值〔K-means〕支持向量機(jī)〔SupportVectorMachines〕Apriori關(guān)聯(lián)規(guī)那么發(fā)掘算法EM算法網(wǎng)頁分級算法〔PageRank〕提升〔AdaBoost〕K-最近鄰〔K-nearestneighbor〕樸素貝葉斯〔NaiveBayes〕分類與回歸樹〔CART〕271.4.7神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(hot)神經(jīng)計算機(jī)在其它領(lǐng)域中的廣泛運用1.4研討及運用281.4.8機(jī)器人學(xué)操作機(jī)器人智能機(jī)器人機(jī)器人的廣泛運用促進(jìn)人工智能的開展29工業(yè)機(jī)器人30軍事機(jī)器人31排爆機(jī)器人32文娛、家用機(jī)器人33仿人機(jī)器人34351.4.9方式識別(hot)是計算機(jī)對環(huán)境識別的需求是對人類環(huán)境的感知模擬主要運用：生物特征識別，包括指紋識別、虹膜識別、人臉識別、語音識別、數(shù)字〔文字〕識別、筆跡識別等1.4研討及運用36指紋識別37虹膜識別38人臉〔檢測〕識別39車牌識別401.4.10機(jī)器視覺(hot)人類80％以上的外部信息來自視覺低層視覺與高層視覺前沿研討領(lǐng)域廣泛運用411.4.11智能控制驅(qū)動智能機(jī)器自主地實現(xiàn)其目的的過程是一個定性和定量的混合控制過程是當(dāng)今自動控制的最高程度1.4.12智能檢索(hot)是信息時代降臨的需求智能檢索系統(tǒng)所面臨的三大問題1.4研討及運用421.4.13智能調(diào)度與指揮尋覓最正確調(diào)度和組合NP完全類問題的求解軍事指揮系統(tǒng)等領(lǐng)域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(kuò)展研討目的是創(chuàng)建一種能描畫自然系統(tǒng)和社會系統(tǒng)的準(zhǔn)確概念模型1.4研討及運用431.4.15計算智能與進(jìn)化計算(hot)計算智能包括神經(jīng)計算、模糊計算、進(jìn)化計算等進(jìn)化計算的實際根底是生物進(jìn)化論1.4.16數(shù)據(jù)發(fā)掘與知識發(fā)