人工智能第章讲义

1绪论古希腊哲学家亚里士多德的形式规律，形式规律是一切推理活动的最根本的动身点。

德国数学家、哲学家莱布尼茨提出了关于数理规律的思想，把形式规律符号化，从而能对人的思维进展运算和推理。

2现代人工智能的兴起现代人工智能〔ArtificialIntelligence，简称AI〕，一般认为起源于美国1956年的一次夏季争论〔达特茅斯会议〕，在这次会议上，第一次提出了“ArtificialIntelligence”这个词。发起人：约翰·麦卡锡、马文·明斯基、香农和IBM公司的罗切斯特3

约翰•麦卡锡

〔JohnMcCarthy〕人工智能之父LISP语言的制造人首次提出AI的概念返回4马文•明斯基

〔MarnivLeeMinsky〕 人工智能之父 框架理论的创立者 首位获得图灵奖的人工智能学者返回5克劳德·香农

(ClaudeElwoodShannon〕

信息论及数字通信时代的奠基人符号规律和开关理论奠基人

返回6赫伯特•西蒙

〔HerbertA.Simon〕符号主义学派的创始人爱好广泛的全能科学家中国科学院外籍院士返回7艾伦•纽厄尔〔AllenNewell〕符号主义学派的创始人之一西蒙的学生与同事1975年与西蒙同获图灵奖返回80.1什么是人工智能？至今没有统一的定义从“计算”到“算计”9100.2图灵测试如何知道一个系统是否具有智能呢？1950年，英国计算机科学家图灵提出了著名的“图灵测试”。110.2图灵测试参与者：一台计算机、一个人类志愿者、一个测试者测试方法：通过键盘提问、屏幕答复以下问题如何判定通过了测试：无法确定哪一方是计算机或人

120.2图灵测试问题：〔1〕你的名字？年龄？住在哪里？〔2〕请计算67822111＊99888888＝？〔3〕我昨天刚从火星渡假回来，很好玩，你对此有何想法？130.2图灵测试问题：

〔4〕这两张照片是同一个人吗？140.2图灵测试存在的问题：测试的非公正性常识性问题计算机无法正确解答结论：计算机很难通过测试。150.3希尔勒的中文屋子〔2〕计算机是否能真正地理解问题？罗杰•施安克的故事理解程序〔举例〕问题：〔1〕通过了图灵测试计算机就具有了智能吗？16故事理解程序举例“一个人进入餐馆并订了一份汉堡包。当汉堡包端来时觉察被烘脆了，此人暴怒地离开餐馆，没有付帐或留下小费。”返回问题：在上述两种状况下,此人是否吃了汉堡包？“一个人进入餐馆并订了一份汉堡包。当汉堡包端来后他特别宠爱它，而且在离开餐馆付帐之前，给了女效劳员很多小费。”170.3希尔勒的中文屋子希尔勒的中文屋子中文故事中文问题中文答复180.3希尔勒的中文屋子思考题：如何理解希尔勒的中文屋子？希尔勒认为计算机不能真正理解问题。人类智能与人工智能的区分190.4人工智能的争论目标 1、目标争论如何制造出人造的智能机器或系统，来模拟人类智能活动的力量，以延长人们的智能。200.4人工智能的争论目标 2、模拟人类力量〔1〕猎取外界学问的力量。〔2〕学问的演绎、归纳推理以及决策力量。〔3〕学习的力量。〔4〕自适应力量。210.4人工智能的争论目标 3、争论途径〔1〕建立人类大脑的神经元物理模型〔2〕通过计算机模拟人脑功能22神经元网络输入层输出层隐含层

三层神经元网络返回230.5AI的历史回忆第一阶段〔1956年前〕萌芽期古代机器人通用规律机12世纪末-13世纪初西班牙规律学家RomenLuee机械加法器1642年法国科学家帕斯卡B.Pascal四则运算计算器1674年德国数学家莱布尼茨规律机思想(推理计算)德国数学家莱布尼茨差分机、微分机1822年英国数学家Cabbage图灵机模型1936英国科学家图灵提出电子计算机设计思想1945英国科学家图灵提出24法国科学家帕斯卡机械加法器返回25英国科学家巴贝奇(C.Babbage〕第一台差分机可处理3个不同的5位数，计算精度到达6位小数。

返回260.5AI的历史回忆第一台累计数字计算机1938德国工程师楚泽(Zeus)第一台电子数字计算机ENIAC1946美国科学家莫契利〔J.Mauchiy〕和埃克特〔J.Eckert〕信息论创立1948年美国科学家香农27年轻的德国工程师楚泽(K.Zuse〕第一台累计数字计算机返回28第一台电子数字计算机ENIAC返回290.5AI的历史回忆第一阶段〔1956年前〕萌芽期-神经元网络M-P模型(图示)1943年McCulloch〔心理学家〕和Pitts〔数理规律学家〕提出。感知器模型(图示)1957年FrankRosenblatt提出并实践。问题：不能解决非线性问题。30双层神经网络输入层输出层双层神经元网络返回31感知器返回320.5AI的历史回忆Minsky的著作:《Perceptions》〔感知器〕从理论上证明白二层神经元网络不行能解决XOR问题假设要求解XOR问题，神经元网络必需是3层或3层以上的构造对于3层或3层以上的神经元网络，难于找到一个通用的学习算法神经网络争论陷入低潮next330.5AI的历史回忆其次阶段〔1956～1961〕形成时期1956达特茅斯会议人工智能学科诞生主要争论的问题：GPS(通用问题求解程序)、数学定理证明、玩耍、翻译等34通用问题求解器〔GPS〕从1957年开头，Newell等人开头争论一种不依靠于具体领域的通用解题程序，这个程序的设计是从仿照人类问题求解的规程开头的。在它能处理的有限类别的问题中，它显示出程序打算的子目标及可能实行的行动的次序，与人类求解同样问题是类似的。能解10种不同类型题目。35定理证明50年月中期，世界上最早的启发式程序“规律理论家”，证明白数学名著《数学原理》中的38个定理。经改进后，62年证明白该书中全部的52个定理。被认为是用计算机探讨人类智力活动的第一个真正的成果。36定理证明的“吴方法”2023年我国最高科学技术奖获得者吴文俊教授，提出了“数学机器化”。1977年，吴文俊关于平面几何定理的机械化证明首次取得成功。创立了定理机器证明的“吴方法”。37玩耍1956Samuel开发了具有自组织、自学习、自适应力量的西洋跳棋程序1959战胜设计者本人38翻译一个笑话〔英俄翻译〕： Thespiritiswillingbutthefleshisweek. 〔心有余而力缺乏〕 Thevodkaisstrongbutmeatisrotten. 〔伏特加酒虽然很浓，但肉是腐烂的〕39翻译消失这样的错误的缘由： Spirit： 1〕精神 2〕烈性酒结论： 必需理解才能翻译，而理解需要学问400.5AI的历史回忆学问就是力气——培根学问蕴涵着力气——费根鲍姆410.5AI的历史回忆第三阶段〔60年月中～80年月初〕学问工程时代专家系统学问工程学问工程席卷全球420.5AI的历史回忆第四阶段〔80年月中～90年月初〕新的神经元网络时代-Hopfield离散神经网络模型1982年JohnJ.Hopfield〔物理学家〕提出的具有完整理论根底的神经网络模型，成功求解了旅行商问题。-BP前向反响神经网络1986年美国的一个平行计算争论小组提出，解决了多层网的学习问题。-神经网络集成方法1990年汉森和萨拉蒙提出，证明可以简洁地通过训练多个神经网络并将其结果进展拟合，显著地提高神经网络系统的泛化力量。430.5AI的历史回忆第五阶段〔90年月初～现在〕海量数据处理与网络时代网络给AI带来无限的时机学问觉察与数据挖掘AI走向有用化440.6AI的争论内容一、争论课题学问表示搜寻技术推理方法演绎推理、规划、常识推理、归纳推理机器学习认知科学人工智能系统构造和语言45AI的争论内容〔续1〕二、应用领域自然语言理解与机器翻译专家系统与学问工程定理证明博弈机器人数据挖掘与学问觉察人机交互技术46人工智能取得的一些成果四十多年来，人工智能的争论虽然步履困难，但也取得了一些很突出的成绩。下面列举一些实例。47专家系统人类之所以能求解问题，是由于人类具有学问。专家系统就是把有关领域专家的学问整理出来，让计算机利用这些学问求解特地领域的问题。1968年世界上第一个专家系统DENDRAL问世，用于帮助化学家分析有机化合物的构造。MYCIN：一个著名的医疗诊断专家系统。HEARSAYⅡ：语音理解专家系统。R1：DEC公司用于设计计算机配置的专家系统。48第一个商用专家系统：R1世界上第一个成功的商用专家系统，1982年开头正式在DEC公司使用。该程序帮助为新计算机系统配置订单；到1986年为止，估量它为公司每年节省了4千万美元。49海湾战斗中的专家系统在1991年的海湾危机中，美国军队使用专家系统用于自动的后勤规划和运输日程安排。这项工作同时涉及到50000个车辆、货物和人，而且必需考虑到起点、目的地、路径以及解决全部参数之间的冲突。AI规划技术使得一个打算可以在几小时内产生，而用旧的方法需要花费几个星期。50数字识别清华大学智能技术与系统国家重点试验室承受神经元网络方法研制的数字识别系统，用于2023年我国人口普查。对普查数据进展自动识别，错误率到达了万分之一以下的高水平。51古籍数字化——《四库全书》52IBM的“深蓝” 北京时间1997年5月12日凌晨4点50分，美国纽约公正大厦，当IBM公司的“深蓝”超级电脑将棋盘上的一个兵走到C4的位置上时，国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫对“深蓝”的人机大战落下帷幕，“深蓝”以3.5：2.5的总比分战胜卡斯帕罗夫。53正在与深蓝下棋的卡斯帕罗夫54IBM的“深蓝”〔续1〕96年2月第一次竞赛结果： “深蓝”：胜、负、平、平、负、负97年5月其次次竞赛结果： “深蓝”：负、胜、平、平、平、胜55IBM的“深蓝”〔续2〕“深蓝”的技术指标：32个CPU每个CPU有16个协处理器每个CPU有256M内存每个CPU的处理速度为200万步/秒56“人机之战”简史1958年，IBM704成为第一台能同人下棋的计算机，名为“思考”，思考速度每秒200步60年月中期，科学家德里夫斯断言，计算机将无法击败一位年仅10岁的棋手1973年，国际象棋软件4.0被开发出来，这是将来程序的根底1979年，国际象棋软件4.9到达专家级水平1981年，CRAYBLITZ新的超级计算机拥有特殊的集成电路，预言将可在1995年击败世界棋王571983年，BELLEAT＆T开发了国际象棋硬件，到达了大师水平80年月中期，皮兹堡的CARNEGIEMELLON大学开头争论世界级的国际象棋计算机程序1987年，“深思”首次以每秒钟75万步的思考速度露面，它的水平相当于拥有国际等级分为2450的棋手1988年，“深思”击败丹麦特级大师拉尔森1989年，“深思”已经有6台信息处理器，每秒思考速度达200万步，但在与世界棋王卡斯帕罗夫进展的“人机大战”中对阵以0比2败北581990年，“深思”其次代产生，使用IBM的硬件，吸引了前世界棋王卡尔波夫与之对抗1991年，“弗里茨”问世1993年，“深思”二代击败了丹麦国家队，在与世界优秀女棋手小波尔加的对抗中获胜1995年，“深蓝”更新程序，新的集成电路将其思考速度到达每秒300万步1996年，“深蓝”在与卡斯帕罗夫的挑战赛中，以2比4不敌卡斯帕罗夫1997年，“超级深蓝”开发出了更加高级的“大脑”，4名国际大师参与IBM的挑战小组为电脑与卡斯帕罗夫重战出谋划策，最终“超级深蓝”以3比2击败了卡斯帕罗夫，卡斯帕罗夫要求重赛，但没有得到回应591999年，“弗里茨”升级为“更弗里茨”(DeepFritz)2023年，“更弗里茨”更新了程序，击败了卡斯帕罗夫和阿南德，以及除了克拉姆尼克之外的全部排名世界前十位的棋手2023年10月，“更弗里茨”与克拉姆尼克在巴林进展“人机大战”，思考速度为每秒600万步，双方4比4战平2023年1～2月“更年少者”与卡斯帕罗夫进展人机对抗，双方3比3战平60思考题2：国际象棋、中国象棋与围棋为什么已经有了可以战胜国际大师的国际象棋程序，而中国象棋和围棋的程序水平却比较低呢？力气投入问题？计算机进展水平问题？棋本身的简单性问题？其他别的问题？61计算机下棋软件62智能汽车智能技术与系统国家重点试验室研制的智能汽车63在高速大路上，该汽车可以自动识别道路，自动躲避障碍物在最近的试验中，平均速度为100公里，最高速度到达了150公里，到达了世界先进水平。智能汽车64足球机器人两个组织：RoboCup(机器人足球世界杯)FIRA(国际机器人足球联盟)设有仿真组、小型组、中型组和有腿组掌握方式：FIRA承受集中掌握，而RoboCup承受分布式掌握清华大学获得2023、2023年RoboCup世界冠军、2023年亚军〔仿真组〕清华大学获得2023年RoboCup小型组全国冠军65

小型组有腿组66智能机器人

作为计算机视觉通道的传感器

具有人工智能的新型机器人

67智能机器人我国的水下机器人“探究者”68索尼智能机器狗69历史上的人工智能大师下面介绍图灵和几位获得图灵奖的人工智能大师70阿伦•图灵

〔AlanTuring〕 计算机科学理论的创始人71阿伦•图灵〔AlanTuring〕1912年诞生于英国伦敦，1954年去世1936年24岁发表论文“论可计算数及其在判定问题中的应用”，提出图灵“自动机“理论,把争论会思维的机器和计算机的工作大大向前推动了一步,他也因此被称为“人工智能之父“。1950年发表论文“计算机与智能”，阐述了计算机可以具有智能的想法，提出图灵测试1966年为纪念图灵的出色奉献，ACM设立图灵奖72马文•明斯基

〔MarnivLeeMinsky〕 人工智能之父 框架理论的创立者 首位获得图灵奖的人工智能学者73马文•明斯基

〔MarnivLeeMinsky〕1927年诞生于美国纽约1951年提出思维如何萌发并形成的根本理论1956年达特茅斯会议的发起人之一1958年在MIT创立世界上第一个AI试验室1969年获得图灵奖1975年首创框架理论74约翰•麦卡锡

〔JohnMcCarthy〕人工智能之父LISP语言的制造人首次提出AI的概念75约翰•麦卡锡

〔JohnMcCarthy〕1927年诞生于美国波士顿1956年发起达特茅斯会议，并提出“人工智能”的概念1958年与明斯基一起创立世界上第一个人工智能试验室制造α－β剪枝算法1959年开发LISP语言开创规律程序争论，用于程序验证和自动程序设计1971年获得图灵奖76赫伯特•西蒙

〔HerbertA.Simon〕符号主义学派的创始人爱好广泛的全能科学家中国科学院外籍院士77赫伯特•西蒙(HerbertA.Simon〕1916年诞生于美国的威斯康辛州1943年在匹兹堡大学获政治学博士学位1969年因心理学方面的奉献获得出色科学奉献奖1975年和他的学生艾伦•纽厄尔共同获得图灵奖1978年获得诺贝尔经济学奖1986年因行为学方面的成就获得美国全国科学家奖章7850年月至60年月初开发了世界上最早的启发式程序“规律理论家”LT，证明白《数学原理》其次章中的全部52个定理，开创了机器定理证明这一新的学科领域57年开发了IPL(InformationProcessingLanguage)语言，是最早的AI语言。60年开发了“通用问题求解系统”GPS66年开发了最早的下棋程序之一MATER70年进展与完善了语义网络的概念和方法70年月提出了“