第一章 人工智能课程及其发展ppt课件

1、第一章 人工智能课程及其开展.粤教版教材教学研讨粤教版高中信息技术教材教学研讨专家组北师大深圳南山附属学校吴良辉2021年7月.引言人工智能(Artificial Intelligence， 缩写为AI ) 一词自从1956 年在Dartmouth学会上提出至今，研讨者们曾经开展了众多实际和原理，人工智能的概念也随之扩展。人工智能是一门极富挑战性的科学，它涉及计算机知识、心思学和哲学。人工智能由不同的领域组成，如机器学习，计算机视觉等等。人工智能研讨的一个主要目的是使机器可以胜任一些通常需求人类智能才干完成的复杂任务。 .引言 何谓“复杂任务？不同的时代、不同的人会有不同的了解。例如，繁重的科

2、学和工程计算本来是要人脑来承当的, 而现代计算机不但能完成这种计算, 而且比人脑做得更快、更准确。当代人已不再把这种计算看作是“需求人类智能才干完成的复杂义务。 复杂任务的定义是随着时代的开展和技术的提高而变化的, 人工智能这门科学的详细目的也自然随着时代的变化而开展。它一方面不断获得新的进展, 一方面又转向更有意义、更加困难的目的。.引言 人工智能在某种意义上，可以把它了解成为机器系统的智能，是机器调度各种知识来处理问题的一种才干。假设机器有了这种才干，这个机器就可以协助人去做很多很多的事情，甚至是相当复杂的事情。 曾经出现的许多不同功能的机器人，可以在很多场所来完本钱来应该由人来完成的任务

3、。例如，清洁机器人、机器人足球、在一些具有危险性的场所运用机器人替代人去完成危险的操作，等等。.引言 机器的智能，显然要介于植物和人类之间，它可以认识问题、处理问题，甚至可以笼统的认识世界、优化世界。 独一与人不一样的地方它不可以像人一样进展发明性思想。人工智能是要把人的智能的机制和信息科学技术相结合。因此我们讲人工智能是生物学与信息学的一种交叉科学技术。.引言 目前可以用来研讨人工智能的主要物质手段以及可以实现人工智能技术的机器就是计算机, 人工智能的开展历史是和计算机科学与技术的开展史联络在一同的。 除了计算机科学以外, 人工智能还涉及信息论、控制论、自动化、仿生学、生物学、心思学、数理逻

4、辑、言语学、医学和哲学等多门学科。 .模块学习目的对规范的了解能描画人工智能的概念 由于人工智能涉及的学科、实际、方法和技术非常广泛，它的运用领域也是非常广大。我们以为，让学生对“人工智能有一个初步的、直观的了解，引起他们对该课程的兴趣是重要的。我们选择知识与知识表示、专家系统、搜索技术以及Prolog言语的简单运用等内容作为引导学生了解“人工智能的入门。尽量结合一些实例引见有关概念，让学生可以直观地、准确地把握这些概念，虽然引见是粗浅的。.对规范的了解 会运用一种人工智能言语处理简单问题，把握其特点 为了让学生可以直观地了解知识表示，我们选用Prolog言语，这是一种逻辑型言语，是基于谓词逻

5、辑知识表示的。希望经过学习，让学生知道计算机是如何经过人工智能言语在计算机上实现“人工智能的。.对规范的了解能利用简易的专家系统外壳开发简单的专家系统 在教材中，我们引见了一个简易的专家系统外壳InterModeller，经过实际体验活动，让同窗了解如何运用InterModeller来设计和实现一个简易的专家系统，让他们领会到人工智能的研讨和运用是如何走近我们的。.对规范的了解知道人工智能对人类学习、生活的影响 在教材中，我们引入并设计了假设干个实际体验活动来引导学生加深对有关概念的了解和把握。这些活动涉及的问题对同窗们来说并不是非常陌生的，只需稍加引导，大家就会觉得到在我们的身边确实会面临这

6、些问题。.编写教材的指点思想我们希望经过笼统直观的表述，让学生对人工智能的概念有一个初步的了解，同时对人工智能的运用成果有所知晓。内容的安排 引见知识及其表示，由于这是在计算机上实现“智能必需面临的一步。 引见Prolog入门，这是一种人工智能言语，经过学习，学生们可以知了解在机器上实现智能的工具，并初步知道如何运用它，这样的安排也答应以引起他们在学习的过程中动手的兴趣。.编写教材的指点思想 “专家系统是人工智能运用比较胜利的一个领域。该系统中，对于知识及其表示，以及知识的运用推理方法，都有比较好的诠释，经过学习，学生可以对知识、知识的表示、知识的运用以及知识的实现会有一个比较完好的认识。.编

7、写教材的指点思想 搜索是人工智能的一种问题求解方法，搜索战略决议着问题求解的一个推理步骤中知识被运用的优先关系。可分为无信息导引的盲目搜索和利用阅历知识导引的启发式搜索。启发式知识常由启发式函数来表示，启发式知识利用得越充分，求解问题的搜索空间就越小。对于搜索技术的探求不断是人们关注的焦点。在教材中，我们给出一些简单的引见，希望引起学生的兴趣和关注。.开展本课程教学的根本思绪 根据高中阶段学生的认知特点，选择那些中学生易于了解的人工智能实践运用问题作为案例展开教学。 充分利用相关媒体上的信息资源和软件资源。 在学习的过程中组织学生开展相关讨论，拓展学生的视野，了解人工智能技术对学习、生活的重要

8、作用。.教材构思“人工智能初步分为五章：一人工智能的简介二知识与知识表示三Prolog入门四专家系统五搜索技术.教材构造知识及其表示搜索技术专家系统Prolog入门算法形状空间表示人工智能简介逻辑表示产生式规那么表示一种工具一种工具.人工智能简介 首先引见人工智能的根本概念，然后引见人工智能的几个运用领域。 为了引起学生的学习兴趣，让他们知道这些运用并不是纸上谈兵，我们结合曾经实现的运用系统，让同窗们经过实际体验的方式来体验这些运用。 在阅读资料中，我们采用文字加插图来引见人工智能开展历程中的几件有影响的事，以一种比较笼统的方式引见人工智能开展史。.人工智能简介 我们引进一些网站的目的就是希望

9、引导同窗自动的去查找一些人工智能的胜利运用案例，激发他们自主学习的才干，学会如何从不同的媒体中寻觅本人感兴趣的资料和信息。.人工智能研讨的主要内容人工智能学科研讨的主要内容包括：知识表示自动推理和搜索方法机器学习和知识获取知识处置系统自然言语了解计算机视觉智能机器人自动程序设计 .知识表示 知识表示是人工智能的根本问题之一，推理和搜索都与表示方法亲密相关。常用的知识表示方法有：逻辑表示法、产生式表示法、语义网络表示法和框架表示法等。常识的表示遭到人们的关注。已提出多种方法，如非单调推理、定性推理，从不同角度来表达常识和处置常识。.自动推理和搜索方法 问题求解中的自动推理是知识的运用过程，由于存

10、在多种知识表示方法，相应地有多种推理方法。 推理过程普通可分为演绎推理和非演绎推理。谓词逻辑是演绎推理的根底。构造化表示下的承继性推理是非演绎性的。 由于知识处置的需求，近几年来提出了多种非演泽的推理方法，如衔接机制推理、类比推理、基于例如的推理、反绎推理和受限推理等。.自动推理和搜索方法 搜索是人工智能的一种问题求解方法，搜索战略决议着问题求解的一个推理步骤中知识被运用的优先关系。 无信息导引的盲目搜索：广度优先，深度优先。 利用阅历知识导引的启发式搜索：启发式知识常由启发式函数来表示，启发式知识利用得越充分，求解问题的搜索空间就越小。 搜索方法的研讨曾经关注那些具有百万节点的超大规模的搜索

11、问题。出现了诸如模拟退火、遗传算法、蚁群算法等优化搜索算法。.机器学习和知识获取 机器学习是人工智能的另一重要课题。机器学习是指在一定的知识表表示义下获取新知识的过程，按照学习机制的不同，主要有归纳学习、分析学习、衔接机制学习和遗传学习等。机器学习是要使计算机能模拟人的学习行为，自动地经过学习获取知识和技艺，不断改善性能，实现自我完善：三个方面的研讨内容：学习机理研讨学习方法研讨面向义务研讨.知识处置系统知识处置系统主要由知识库和推理机组成 知识库存储系统所需求的知识，当知识量较大而又有多种表示方法时，知识的合理组织与管理是重要的。 在问题求解时，规定运用知识的根本方法和战略，推理过程中为记录

12、结果或通讯需求设置数据库或采用黑板机制。 假设在知识库中存储的是某一领域(如医疗诊断)的专家知识，那么这样的知识系统称为专家系统。为顺应复杂问题的求解需求，单一的专家系统向多主体的分布式人工智能系统开展，这时知识共享、主体间的协作、矛盾的出现和处置将是研讨的关键问题。.自然言语了解自然言语处置 自然言语的处置是人工智能技术运用于实践领域的典型范例，经过多年艰苦努力，这一领域已获得了大量令人注目的成果。目前该领域的主要课题是：计算机系统如何以主题和对话情境为根底，注艰苦量的常识世界知识和期望作用，生成和了解自然言语。这是一个极其复杂的编码和解码问题。智能信息检索技术 受信息技术迅猛开展的影响，信

13、息获取和精化技术已成为当代计算机科学与技术研讨中迫切需求研讨的课题，将人工智能技术运用于这一领域的研讨是人工智能走向广泛实践运用的契机与突破口。.智能机器人 机器人普通地可以看作为自动机器。自动机器就是自动机。比如说大家家里用的洗衣机也好，电冰箱也好，甚至他家庭的这些操作系统也好，或者像大家比较熟习的程控交换机，通讯网里头的一切这些安装都是自动机。 自动机器的共同特点：由设计机器的人，事先用一个程序来描画机器要做的各种各样的任务。机器只可以按部就班地完成这些程序，它不能做别的事，程序里头没有的事情，机器不会做，它是一个严厉受限于设计者事先设计的内容，而且只能处理特定的问题。.智能机器人 智能机

14、器它没有一个事先固定的，按部就班的程序。设计者事先给它输入的东西： 一、是必要的知识； 二、是他的问题； 三、是他的规那么； 四、是他的目的或者胜利和失败的准那么。 当一个问题出现以后，智能机器会针对这个问题，在知识当中去寻觅可以处理这个问题的知识，这些知识构成一个规那么，然后去处理这个问题。而不是按人类事先指定的程序按部就班地走，这就是它的智能所在。.智能化的开展 智能化对我们的现代化和我们国家如今正在推进的信息化，意义是非常大的。 智能化模型通知我们社会的提高依赖于科学技术提供的先进的消费工具，人利用这种工具去跟各种劳动对象打交道，构成先进的消费力。先进的消费力要求先进的消费关系跟它相顺应

15、，从而导致先进的经济形状，产生好的产品来满足社会的需求。老的需求满足之后，新的需求又会出现，这样不断地循环，不断地走向更高的阶段。.智能化的开展 智能系统除了别的系统具有的功能以外，还具有智能。具有智能的机器，可以协助人做更多、更好、更复杂、更重要的事情。 一切有理想、有志向的民族和个人都可以在这样一个充溢梦想、时机和创新的事业中大显身手。.内容提要课标内容分析教材模块引见课堂教学教学评价.一、课标内容分析 本书以运用人工智能技术处理问题为主线,按照“知识表达与人工智能言语推理与专家系统问题求解这一线索呈现学习内容。全书分为五章：1.人工智能初探2.知识表示及PROLOG言语3.专家系统4.问

16、题求解5.人工智能的回想与展望.1.1课程目的知识的引见了解人工智能的一些根本概念、方法，典型运用， 人工智能对人类学习、生活的影响。技艺的培育处理的问题类型：构造不良的问题以及构造化的难问题。 难度要求：根本原理和方法的简单运用。人文素质的培育感受人工智能技术的丰富魅力，加强对信息技术开展前景的向往和对未来生活的追求。一、课标内容分析.1.2课标内容构造一、课标内容分析人工智能初步知识及其表达推理与专家系统人工智能言语与问题求解.知识及其表达相关的背景知识了解人工智能的概念与根本特点；了解、体验人工智能某些典型运用、开展现状掌握知识表达的几种根本方法。1.2课标内容构造一、课标内容分析.1.

17、2课标内容构造一、课标内容分析推理与专家系统了解专家系统的根本构造、任务的根本过程。知道专家系统正向、反向推理的根本原理。会描画一种常用的不准确推理的根本过程。了解专家系统解释机制。会用专家系统外壳来开发简单的专家系统。.人工智能言语与问题求解了解一种人工智能言语，初步学会运用该言语设计程序上机求解简单问题。了解形状空间的概念与方法，学会用该方法描画待求解的问题。了解盲目搜索、启发式搜索的根本思想及其特点。1.2课标内容构造一、课标内容分析.1.3各部分之间的关系一、课标内容分析知识表示是根底搜索技术是中心专家系统是目的.1.4重点难点一、课标内容分析知识表示 产生式规那么、形状空间、Prol

18、og言语。专家系统的推理原理；简单专家系统的构造。各种搜索战略的根本原理。.二、人工智能初探2.1教材编写思绪学生经过观摩或实践操作，体验人工智能在方式识别、专家系统、问题求解等方面的典型运用。.第一课时师：在同窗们曾经学会了搜集、处置、分析信息，选择学习，也是由于他们能人工智能有着极大的兴趣，不知道大家对人工智能了解多少？下面，我们请同窗们运用曾经学过的知识来完成一个义务。义务：分小组搜集有关人工智能的信息，做出整理并构成报告。 问题1：人工智能的概念、历史、开展过程 问题2：现实生活中，哪些地方运用了人工智能？要求：小组长对本组成员进展分工，每人根据本人的专长完成相应的义务，最终小组进展讨

19、论，完成小组义务，并引荐一人在下一课时报告本小组义务完成情况，交流知识。阐明：小组在课前确定，成员自在组合，人数确定，小组长由小组成员推举产生。给各小组一个课时的时间用来搜集资料，完成相关义务。 本环节的设计，一方面是运用已有知识，让学有所用；另一方面，基于高中生曾经有一定的分析归纳才干，对于概念性的东西不喜欢拿来主义的缘由，让他们自已搜索，能够会印象更深化一些，同时到达协作学习的目的，无意间培育其协作的才干。.二、人工智能初探2.2内容引见什么是人工智能人工智能的根本内容环境机器感知获取知识机器学习获取知识机器思想处置知识机器行为运用知识使机器具有类似于人的这些感知才干,让机器可以识别并了解文字、图像、言语等。使机器可以模拟人类的思想活动，对经过感知得来的外部信息及机器内部的各种任务信息进展有目的地处置。.二、人工智能初探人工智能的主要运用领域人工智能方式识别自然言语了解自动程序设计智能代理机器证明专家系统人工神经网络.2.3教学重点人工智能的概念与根本特点人工智能根本内容人工智能的主要运用领域了解人工智能的根本概念人工智能的主要运用领域二、人工智能初探2.