机器人学习课件1.ppt

人工智能 授课人 林世平Splin 福州大学计算机科学与技术系 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 2 课程性质及要求 课程性质计算机类专业学科基础必修课课程学习要求按时上课认真完成作业积极动手实践 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 3 课程教学目标 知识方面 通过课程教学 掌握人工智能的基本概念 基本原理 并通过上机编程 模拟实现人工智能基本技术及其应用 能力方面 通过本课程的学习 掌握用计算机模拟人类解决问题的思维方法 具备应用人工智能的思想解决实际问题的能力 为今后深入研究人工智能的理论和应用打下基础 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 4 教学安排 理论学习 人工智能 2学分36学时 课堂讲授 包括考试第1周 第13周周学时3共36学时课程实践 智能系统综合设计 1 5学分27学时 设计完成一智能系统第5周 第13周 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 5 教材及主要参考书 主要教材 人工智能 马少平等 2004年 清华大学出版社参考书 人工智能基础 蔡自兴主编 2005年 高等教育出版社 人工智能原理与方法 王永庆 1998年 西安交通大学出版社 人工智能基础 高济等 2002年 高等教育出版社 人工智能 复杂问题求解的结构与策略 美 Luger G F 著 史忠植等译 2004年 机械工业出版社 人工智能 一种现代方法 第二版 美 StuartRussell等著 姜哲等译 2004年 人民邮电出版社 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 6 课程内容 人工智能概述 CH0搜索策略 CH1 2精确推理 CH3知识与知识表示 CH4不精确推理 CH5机器学习 CH6 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 7 人工智能概述 AI的定义AI的产生AI的发展历史AI研究的特点AI的研究内容AI研究的途径AI研究的未来 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 8 人工智能概述 AI的定义AI的产生AI的发展历史AI研究的特点AI的研究内容AI研究的途径AI研究的未来 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 9 什么是人工智能 举例1 人机大战 1997年5月11日北京时间早晨4时50分 一台名叫 深蓝 的超级电脑在棋盘C4处落下最后一颗棋子 全世界都听到了震撼世纪的叫杀声 将军 这场举世瞩目的 人机大战 终于以机器获胜的结局降下了帏幕 深蓝 是一台智能电脑 是人工智能的杰作 新闻媒体以挑衅性的标题不断地发问 电脑战胜是一个人 还是整个人类的智能 连国际象棋大师卡斯帕罗夫都认了输 下一次人类还将输掉什么 智慧输掉了 人类还剩些什么 于是 人工智能又一次成为万众关注的焦点 成为电脑科学界引以自豪的学科 五子棋 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 10 什么是人工智能 举例1 人机大战 搜狐体育讯北京时间2004年6月8日下午14 00在清华紫光大厦正式拉开了的首场比赛的战幕 对战双方是代表人类智慧的国际象棋特级大师 为中国获得众多国际象棋世界荣誉的 美女棋后 诸宸 和代表计算机领先科技水平的 全球顶级性能的 紫光之星 超级笔记本电脑 中国首届国际象棋 人机对话 第二盘昨晚 6 14 在北京落幕 执白的诸宸在与紫光之星的较量中由于超时再度被判负 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 11 什么是人工智能 举例1 浪潮象棋人机大战 2006年 是 人工智能诞生50周年 全球范围内将举行各种庆祝与纪念活动 2006年8月9日下午的 浪潮杯 中国象棋人机大战 是 庆祝活动周 的重要内容之一 邀请中国最顶尖的象棋特级大师 享有 东方电脑 美誉的柳大华 辽宁第一高 手 的卜凤波等五位大师 与 世界冠军级计算机 曾获得中国科技进步二等奖并打破数项世界纪录的中国最高性能的高端服务器 浪潮天梭作为机器一方的 魂 来进行 人机巅峰对决 经过两轮紧张激烈酣战 以柳大华为代表的 人脑 以4 5 5 5的总成绩惜败于超级电脑浪潮天梭 徐天红先和黑和 卜凤波先和黑负 柳大华先负黑负 张强先胜黑和 汪洋先和黑胜 详见新浪网 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 12 什么是人工智能 举例2 机器人足球赛 由国际机器人足球联盟 FIRA 主办 第九届FIRA世界杯机器人足球锦标赛暨FIRA国际学术研讨会于2004年10月27日至31日在韩国釜山举行 此次比赛中 共有来自21个国家的100多个球队参加 设立了半自主型比赛 全自主型比赛 仿真型比赛及类人型比赛共四大类比赛 其中 哈尔滨工业大学在难度比较大的全自主型比赛 3对3 类人型比赛中获得两项冠军 2001 2005年连续四次获全自主型比赛冠军 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 13 什么是人工智能 举例2 机器人足球赛 在世界上比较有影响的赛事主要有两个 一个是由国际机器人足球联合会 FIRA 组织的微机器人世界杯Mirosot 2008 青岛 另一个是由国际人工智能协会组织的机器人世界杯RoboCup 清华曾获冠军 2008 苏州 机器人足球是一项具有体育竞技魅力的高技术项目 也可以看作是一种高技术的竞技项目 机器人足球的高技术可以概括为12个字 实时采集 实时控制 实时行动 这3个 实时 是机器人足球的难点之所在 也是机器人足球的魅力之所在 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 14 什么是人工智能 举例2 机器人足球赛 在足球机器人系统的开发过程之中 不仅要遇到机器人学 机电一体化 通讯与计算机技术等 而且还涉及图像处理 传感器数据融合 决策与对策 模糊神经网络 人工生命与智能控制等学科的内容 目前人工智能领域常常遇到理论与实际脱节的问题 足球机器人的诞生 为智能系统的研究提供了一个很好的载体 一句话 机器人足球赛比的是硬件 软件及基础技术 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 15 什么是人工智能 人工智能也称机器智能 它是计算机科学 控制论 信息论 神经生理学 心理学 哲学 语言学等多种学科互相渗透而发展起来的一门综合性学科 从计算机应用系统的角度出发 人工智能是研究如何制造出人造的智能机器或智能系统 来模拟人类智能活动的能力 以延伸人们智能的科学 智能系统用来解决需人类专家才能处理的复杂问题 如医疗诊断 石油勘测 气象预报 运输调度 管理决策等 动物识别系统 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 16 人工智能的定义 狭义 计算机科学的一个分支 构造智能计算机系统 思维科学 智能 与人的智能相当或相近 对语言能理解 能学习 能推理 人工智能就是研究如何使计算机去做过去只有人才能做的智能的工作 麻省理工学院 广义人类智能行为规律 智能理论方面的研究 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 17 什么样的计算机有智能 如何知道一个系统是否具有智能呢 1950年 计算机科学家图灵提出了著名的 图灵测试 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 18 什么样的计算机有智能 图灵测试 图灵试验 试图通过让机器模仿人回答某些问题 判断它是否具备智能 图灵试验采用 问 与 答 模式 即观察者通过控制打字机向两个试验对象通话 其中一个是人 另一个是机器 要求观察者不断提出各种问题 从而辨别回答者是人还是机器 图灵指出 如果机器在某些现实的条件下 能够非常好地模仿人回答问题 以至提问者在相当长时间里误认它不是机器 那么机器就可以被认为是能够思维的 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 19 什么样的计算机有智能 图灵测试 从表面上看 要使机器回答按一定范围提出的问题似乎没有什么困难 可以通过编制特殊的程序来实现 然而 如果提问者并不遵循常规标准 编制回答的程序是极其困难的事情 例如 提问与回答呈现出下列状况 问 你会下国际象棋吗 答 是的 问 你会下国际象棋吗 答 是的 问 请再次回答 你会下国际象棋吗 答 是的 你多半会想到 面前的这位是一部笨机器 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 20 什么样的计算机有智能 图灵测试 如果提问与回答呈现出另一种状态 问 你会下国际象棋吗 答 是的 问 你会下国际象棋吗 答 是的 我不是已经说过了吗 问 请再次回答 你会下国际象棋吗 答 你烦不烦 干嘛老提同样的问题 那么 你面前的这位 大概是人而不是机器 上述两种对话的区别在于 第一种可明显地感到回答者是从知识库里提取简单的答案 第二种则具有分析综合的能力 回答者知道观察者在反复提出同样的问题 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 21 什么样的计算机有智能 希尔勒的中文屋子问题 罗杰 施安克的故事理解程序 举例 机器是否真的理解了呢 希尔勒的中文屋子问题 通过了图灵测试就具有了智能吗 思考题 如何理解希尔勒的中文屋子 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 22 什么样的计算机有智能 故事理解程序举例 一个人进入餐馆并订了一份汉堡包 当汉堡包端来时发现被烘脆了 此人暴怒地离开餐馆 没有付帐或留下小费 一个人进入餐馆并订了一份汉堡包 当汉堡包端来后他非常喜欢它 而且在离开餐馆付帐之前 给了女服务员很多小费 作为对 理解 故事的检验 可以向计算机询问 在每一种情况下 此人是否吃了汉堡包 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 23 人工智能概述 AI的定义AI的产生AI的发展历史AI研究的特点AI的研究内容AI研究的途径AI研究的未来 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 24 人工智能概述 AI的定义AI的产生AI的发展历史AI研究的特点AI的研究内容AI研究的途径AI研究的未来 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 25 AI的产生 人们对 数据世界 的需求进而发展到对 知识世界 的需求而产生的 为了寻求试探性的搜索 启发式的 不精确的 模糊的 甚至允许出现错误的推理方法 以便符合人类的思维过程 智能系统与传统程序的区别 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 26 智能系统与传统程序的区别 传统程序缺少灵活性 传统程序缺少不精确推理 传统程序缺少合适的算法 智能系统的结论允许是错误的 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 27 人工智能概述 AI的定义AI的产生AI的发展历史AI研究的特点AI的研究内容AI研究的途径AI研究的未来 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 28 人工智能概述 AI的定义AI的产生AI的发展历史AI研究的特点AI的研究内容AI研究的途径AI研究的未来 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 29 I的发展历史 古希腊的Aristotle 亚里士多德 提出的规划算法 公元前400年 RamonLull 的概念生成器 公元1300年 CharlesBabbage 查尔斯 巴贝奇 的差分机 第一台通用计算机的原型 1848年 GottlobFrege 高特洛布 弗雷格 的一阶逻辑符号 1789年 LewisCarroll 刘易斯 卡洛尔 的逻辑推理图 1886年 SewallWright 休沃 赖特 的概率网络符号 1921年 AlanTuring 阿兰 图灵 1912 1954年 机器人Shakey 1969 1973年 一个现代诊断专家系统 1993年 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 30 I的发展历史 1 孕育期 56年之前 古希腊的Aristotle 亚里士多德 前384 322 给出了形式逻辑的基本规律 英国的哲学家 自然科学家Bacon 培根 1561 1626 系统地给出了归纳法 知识就是力量 德国数学家 哲学家Leibnitz 布莱尼茨 1646 1716 提出了关于数理逻辑的思想 把形式逻辑符号化 从而能对人的思维进行运算和推理 做出了能做四则运算的手摇计算机 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 31 I的发展历史 2 孕育期 56年之前 英国数学家 逻辑学家Boole 布尔 1815 1864 实现了布莱尼茨的思维符号化和数学化的思想 提出了一种崭新的代数系统 布尔代数 美籍奥地利数理逻辑学家Godel 哥德尔 1906 1978 证明了一阶谓词的完备性 任何包含初等数论的形式系统 如果它是无矛盾的 那么一定是不完备的 意义在于 人的思维形式化和机械化的某种极限 在理论上证明了有些事是做不到的 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 32 I的发展历史 3 孕育期 56年之前 英国数学家Turing 图灵 1912 1954 1936年提出了一种理想计算机的数学模型 图灵机 1950年提出了图灵试验 发表了 计算机与智能 的论文 图灵奖 美国数学家Mauchly 莫克利 1946发明了电子数字计算机ENIAC美国神经生理学家McCulloch 麦克洛奇 建立了第一个神经网络数学模型 美国数学家Shannon 香农 1948年发表了 通讯的数学理论 代表了 信息论 的诞生 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 33 I的发展历史 4 形成期 56 69年 1956年提出了 ArtificialIntelligence 人工智能 创始人中有 McCarthy Minsky Lochester Shannon Moore Samuel Selfridge Solomonff Simon Newell等数学家 信息学家 心理学家 神经生理学家 计算机科学家等10人 McCarthy 麦卡锡 人工智能之父 提议正式采用 人工智能 术语 代表有关机器智能这一研究方向 10人在Dartmouth大学召开 机器模拟智能 研讨会 标志着人工智能作为一门新兴学科正式诞生 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 34 I的发展历史 5 形成期 56 69年 1957年 人们试图建立一个模拟人脑的智能机器 典型的系统是PERCEPTRON 奖惩 认为这样一个模拟神经 可以从无知开始 接受训练便可以做任何事情 实际上 人脑包含10亿个神经 每一个都相当复杂 在现有硬件条件下是难以模拟的 后来被证明是失败的 此后 AI研究主要在定理证明 问题求解 博弈等具有明确定义和良好结构的一类问题 开始有了符号处理 搜索法 机器翻译 机器定理证明 跳棋程序等 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 35 I的发展历史 6 形成期 56 69年 60年代Simon由试验得到结论 人类问题的求解是一个搜索的过程 效果与启发式函数有关 叙述了智能系统的特点 智能表示 智能推理 智能搜索 Nilson发表了A 算法 搜索方法 McCarthy建立了人工智能程序设计语言Lisp1965年Robinson提出了归结原理 于传统的自然演绎法完全不同的消解法 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 36 I的发展历史 7 形成期 56 69年 1968年Quillian提出了语义网络的知识表示方法1969年Minsky出了一本书 感知机 给当时的神经网络研究结果判了死刑70年代 开始从理论走向实践 解决一些实际问题 同时很快就发现问题 归结法费时 下棋赢不了全国冠军 机器翻译一团糟 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 37 I的发展历史 8 发展期 70年以后 以Feigenbaum为首的一批年轻科学家改变了战略思想 1977年提出了知识工程的概念 以知识为基础的专家咨询系统开始广泛的应用 著名的有 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 38 I的发展历史 9 发展期 70年以后 DENDRAL化学分析专家系统 斯坦福大学1968 MACSYMA符号数学专家系统 麻省理工1971 MYCIN诊断和治疗细菌感染性血液病的专家咨询系统 斯坦福大学1973 CASNET CausalASsciationalNetwork 诊断和治疗青光眼的专家咨询系统 拉特格尔斯 Rutgers 大学70年代中 CADUCEUS 原名INTERNIST 医疗咨询系统 匹兹堡大学 HEARSAYI和II语音理解系统 卡内基 梅隆大学 PROSPECTOR地质勘探专家系统 斯坦福大学1976 XCON计算机配置专家系统 卡内基 梅隆大学1978 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 39 I的发展历史 10 发展期 70年以后 80年代 人工智能发展达到阶段性的顶峰 87 89年世界大会有 千人参加 硬件公司有上千个 并进行Lisp硬件 Lisp机的研究 在专家系统及其工具越来越商品化的过程中 国际软件市场上形成了一门旨在生产和加工知识的新产业 知识产业 应该说 知识工程和专家系统是近十余年来人工智能研究中最有成就的分支之一 同年代 1986年Rumlhart领导的并行分布处理研究小组提出了神经元网络的反向传播学习算法 解决了神经网络的根本问题之一 从此 神经网络的研究进入新的高潮 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 40 I的发展历史 11 发展期 70年以后 90年代 计算机发展趋势为小型化 并行化 网络化 智能化 人工智能技术逐渐与数据库 多媒体等主流技术相结合 并融合在主流技术之中 旨在使计算机更聪明 更有效 与人更接近 日本政府于1992年结束了为期十年的称为 知识信息处理体统 的第五代计算机系统研究开发计划 并开始了为期十年的实况计算 RealWordComputing 计划 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 41 今天的 I 1 计算机智能化技术的主攻方向体现在 并行与分布式处理技术 包括大规模并行机和机群的体系结构 并行操作系统于并行数据结构 分布式Client Server计算模型及其处理技术 多专机系统的合作与知识共享技术等 知识的获取 表示 更新和推理新机制 包括新的知识获取方法 常识性知识的表示 更新与推理 大型知识库的组织与维护 新一代逻辑处理机制等 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 42 今天的 I 2 计算机智能化技术的主攻方向体现在 功能的感知技术 包括对语音文字 图形与图像等信号的获取 识别 压缩与转化 以及多媒体输出和VR技术等 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 43 今天的 I 3 当前人工智能的研究热点 智能接口技术智能接口技术是研究如何使人们能够方便自然地与计算机交流 为了实现这一目标 要求计算机能够看懂文字 听懂语言 说话表达 甚至能够进行不同语言之间的翻译 而这些功能的实现又依赖于知识表示方法的研究 因此 智能接口技术的研究既有巨大的应用价值 又有基础的理论意义 目前 智能接口技术已经取得了显著成果 文字识别 语音识别 语音合成 图像识别 机器翻译以及自然语言理解等技术已经开始实用化 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 44 今天的 I 3 当前人工智能的研究热点 数据挖掘 DataMining 数据挖掘就是从大量的 不完全的 有噪声的 模糊的 随机的实际应用数据中提取隐含在其中的 人们事先不知道的 但又是潜在有用的信息和知识的过程 数据挖掘和知识发现的研究目前已经形成了三根强大的技术支柱 数据库 人工智能和数理统计 主要研究内容包括基础理论 发现算法 数据仓库 可视化技术 定性定量互换模型 知识表示方法 发现知识的维护和再利用 半结构化和非结构化数据中的知识发现以及网上数据挖掘等 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 45 今天的 I 3 当前人工智能的研究热点 智能AgentAgent是具有信念 愿望 意图 能力 选择 承诺等心智状态的实体 比对象的粒度更大 智能性更高 而且具有一定自主性 Agent就是某种能够行动的东西 但有别于简单 程序 的属性 诸如自主控制的操作 感知环境 持续能力 适应变化以及有能力承担其他Agent的目标 Agent试图自治地 独立地完成任务 而且可以和环境交互 与其他Agent通信 通过规划达到目标 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 46 今天的 I 3 当前人工智能的研究热点 智能Agent多Agent系统主要研究在逻辑上或物理上分离的多个Agent之间进行协调智能行为 最终实现问题求解 多Agent系统试图用主体来模拟人的理性行为 主要应用在对现实世界和社会的模拟 机器人以及智能机械等领域目前对Agent和多Agent系统的研究主要集中在Agent和多Agent理论 Agent的体系结构和组织 Agent语言 Agent之间的协作和协调 通信和交互技术 多Agent学习以及多Agent系统应用等方面 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 47 今天的 I 4 人工智能发展的历史和现在人工智能从以往的追求自主的系统 改变为人机结合的系统 以前是基于逻辑的深思熟虑 现在是直觉 形象思维与模式识别的结合 SituatedAI SensingandActing的结合 并引入概率论 遗传算法等理论 计算机的定量与人的定性信息处理相结合 取长补短 从以前单一的mind到mindandbody 甚至提出了没有知识表示 没有推理的智能 六脚爬虫 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 48 人工智能概述 AI的定义AI的产生AI的发展历史AI研究的特点AI的研究内容AI研究的途径AI研究的未来 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 49 人工智能概述 AI的定义AI的产生AI的发展历史AI研究的特点AI的研究内容AI研究的途径AI研究的未来 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 50 人工智能是一门知识的科学 以知识为对象 研究知识的获取 表示和使用 数据处理 知识处理 数据 符号 符号表示知识而不是数值 数据 有启发 有推导 人工智能是引起争论最多的科学之一焦点 当前人工智能的研究应该以人类的普遍思维规律为主 还是以特定知识的处理和运用为主 智能的本质是什么 机器能达到人的水平吗 结论 人工智能研究是非常困难的 I的研究特点 1 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 51 I的研究特点 2 人工智能的研究是十分困难的 McCarthy 人工智能的所有问题都是难解的 Minsky 人工智能是有史以来最难的科学之一 难在 实现智能需要浩繁的知识 而最难对付的知识是常识 不是专业知识 Dreyfus 常识问题是实现人工智能的最大障碍 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 52 I的研究特点 3 结论 万能的逻辑推理体系至今没有创造出来 并不是因为人工智能专家的本事不够 而是因为这种万能的体系从根本上就是不可能有的 他最大的弱点就是缺乏知识 缺乏人类在几千年的文明史上积累起来的知识 在实际生活中 人是根据知识行事的 而不是根据在抽象原则上的推理行事的 即使就推理体系来说 它的主要技术是状态空间搜索 而在执行中遇到的主要困难就是 组合爆炸 事实表明 单靠一些思维原则是解决不了组合爆炸问题的 要摆脱困境 只有大量使用理性的知识 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 53 人工智能概述 AI的定义AI的产生AI的发展历史AI研究的特点AI的研究内容AI研究的途径AI研究的未来 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 54 人工智能概述 AI的定义AI的产生AI的发展历史AI研究的特点AI的研究内容AI研究的途径AI研究的未来 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 55 I的研究目标 远期目标 构造智能计算机 近期目标 使得现有的计算机更聪明 更有用 能运用知识处理问题 能模拟人类的部分智能行为 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 56 I的研究内容 领域 1 理论知识的模型化和表示方法各种推理方法启发式理论搜索人工智能系统结构及语言机器学习 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 57 I的研究内容 领域 2 应用自然语言理解数据库的智能检索专家系统机器定理证明博弈机器人学自动程序设计组合调度感知 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 58 I的研究内容 领域 3 成功事例 国际象棋程序 定理证明 定理证明 50年代中期 世界上最早的启发式程序 逻辑理论家 证明了数学名著 数学原理 中的38个定理 经改进后 62年证明了该书中全部的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 四色定理 从1852年发现四色问题 世界上很多著名的科学家试图证明 一直未能完成 1976年6月 哈肯在美国伊利诺斯大学的两台不同的电子计算机上 用了1200个小时 作了100亿次判断 终于完成了四色定理的证明 从而解决了一个历时100多年的问题 轰动了世界 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 59 I的研究内容 领域 3 成功事例 国际象棋程序 定理证明 通用问题求解器 GPS 从1957年开始 Newell等人开始研究一种不依赖于具体领域的通用解题程序 这个程序的设计是从模仿人类问题求解的规程开始的 在它能处理的有限类别的问题中 它显示出程序决定的子目标及可能采取的行动的次序 与人类求解同样问题是类似的 因此 GPS很可能是第一个实现了 像人一样思考 方法的程序 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 60 I的研究内容 领域 3 成功事例 国际象棋程序 定理证明 海湾战争中的专家系统 专家系统就是把有关领域专家的知识整理出来 让计算机利用这些知识求解专门领域的问题 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 而且必须考虑到起点 目的地 路径以及解决所有参数之间的冲突 AI规划技术使得一个计划可以在几小时内产生 而用旧的方法需要花费几个星期 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 61 人工智能概述 AI的定义AI的产生AI的发展历史AI研究的特点AI的研究内容AI研究的途径AI研究的未来 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 62 人工智能概述 AI的定义AI的产生AI的发展历史AI研究的特点AI的研究内容AI研究的途径AI研究的未来 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 63 I研究的途径 符号主义以符号处理为核心的方法 认为人类认识的基本元素是符号 认识过程是一种符号处理过程 特征1 立足于逻辑运算和符号操作 适合于模拟人类的逻辑思维过程 解决需要进行逻辑推理的复杂问题 2 知识可用显式的符号表示 在已知基本规则的情况下 无需输入大量的细节知识 3 便于模块化 当个别事实发生变化时易于修改 4 能与传统的符号数据库进行链接 5 可对推理结论作出解释 便于对各种可能性进行选择 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 64 I研究的途径 连接主义以网络连接为主的连接机制方法 认为人类认识的基本元素就是神经元本身 人类的认识活动是大量神经元的整体活动 特征1 通过神经元之间的并行协同作用实现信息处理 处理过程具有并行性 动态性 全局性 2 通过神经元间分布式的物理联系存储知识及信息 可以实现联想功能 可以有效处理带噪音 缺损 变形的信息 3 通过神经元间连接强度的动态调整来实现对人类学习 分类的模拟 4 适合于模拟人类的形象思维过程 5 求解问题时 可以比较快地求得一个近似解 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 65 人工智能概述 AI的定义AI的产生AI的发展历史AI研究的特点AI的研究内容AI研究的途径AI研究的未来 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 66 人工智能概述 AI的定义AI的产生AI的发展历史AI研究的特点AI的研究内容AI研究的途径AI研究的未来 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 67 I研究的未来趋势 技术的发展总是超乎人们的想象 要准确地预测人工智能的未来是不可能的 但是 从目前的一些前瞻性研究可以看出未来人工智能可能会向以下几个方面发展 模糊处理并行化神经网络机器情感 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 68 I研究的未来趋势 目前 人工智能的推理功能已获突破 学习及联想功能正在研究之中 下一步就是模仿人类右脑的模糊处理功能和整个大脑的并行化处理功能 人工神经网络是未来人工智能应用的新领域 未来智能计算机的构成 可能就是作为主机的冯 诺依曼型机与作为智能外围的人工神经网络的结合 研究表明 情感是智能的一部分 而不是与智能相分离的 因此人工智能领域的下一个突破可能在于赋予计算机情感能力 情感能力对于计算机与人的自然交往至关重要 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 69 I研究的未来趋势 I 剧情简介第一段描写莫妮卡 史文顿因为爱子马丁染重病而长期急冻治疗 其夫为排解她的寂寞 特意收养了一个看来与真人无异的机器人男孩大卫作伴 聪明的大卫竟然学会人类的感情 与莫妮卡发展出亲如母子的关系 不料马丁奇迹般康复回家 重新抢回莫妮卡的爱 大卫妒意大发 与马丁争宠 莫妮卡无奈之下忍痛将大卫遗弃在野外 第二段变奏是大卫的寻爱历险记 他一直想变成真人 获得莫妮卡的母爱 在机器舞男乔的帮助下 大卫得以逃出鬼门关 并进入冰河期的水底世界找寻仙女实现他的愿望 最后一段是令人感叹的尾声 发生于二千年后 此时 水底世界变成陆地 冰封的大卫得以复生 他终于在机器人统治的世界利用DNA技术将早已去世的莫妮卡复制出来 两母子在二人世界度过了最快乐的一天 时间到了 莫妮卡不会再醒 而大卫也心满意足地第一次可以睡着了 机器人大卫 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 70 I研究的未来趋势 2001年6月 对于全球的 科幻迷 来讲 不啻是一段令人兴奋激动的日子 以好莱坞著名导演斯皮尔伯格和已故斯坦利 库布里克合作推出的大片 人工智能 先后在日本 美国及其他国家上演 票房价值迅速打破了 星球前传 的纪录 直逼 泰坦尼克号 这部影片讲述的是公元2142年 一个装着人工智能软件的机器小孩大卫渴望成为真人 渴望得到爱的故事 在影片中 AI儿童 大卫不但拥有可以乱真的人类外表 而且还像人类一样有思想 有感情 能感知自己的存在 面对茫茫人海和变幻莫测的人心 他寂寞地离开家门 踏上漫长的心路历程 希望自己有一天能脱胎换骨成为真正的人类 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 71 I研究的未来趋势 人工智能一直处于计算机技术的前沿 人工智能研究的理论和发现在很大程度上将决定计算机技术的发展方向 今天 已经有很多人工智能研究的成果进入人们的日常生活 将来 人工智能技术的发展将会给人们的生活 工作和教育等带来更大的影响 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 72 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 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 73 阿伦 图灵 AlanTuring 计算机科学理论的创始人 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 74 阿伦 图灵 AlanTuring 1912年出生于英国伦敦 1954年去世1936年发表论文 论可计算数及其在判定问题中的应用 提出图灵机理论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年为纪念图灵的杰出贡献 ACM设立图灵奖 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 75 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 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 76 马文 明斯基 MarnivLeeMinsky 1927年出生于美国纽约1951年提出思维如何萌发并形成的基本理论1956年达特茅斯会议的发起人之一1958年在MIT创建世界上第一个AI实验室1969年获得图灵奖1975年首创框架理论 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 77 约翰 麦卡锡 JohnMcCarthy 人工智能之父LISP语言的发明人首次提出AI的概念 2020年2月16日 福州大学计算机科学与技术系 78 约翰 麦卡锡 JohnMcCarthy 1927年出生于美国波士顿1956年发起达特茅斯会议 并提出 人工智能 的概念1958年与明斯基一起创建世界上第一个人工智能实验室发明 剪枝算法1959年开发LISP语言开创逻辑程序研究 用于