AI-1 人工智能概述

1、1人 工 智 能授课人：舒忠梅中山大学信科院计算机科学系2010-9-182课程内容容推理方式式知识表示示机器学习习神经网络络智能体自然语言言处理34教材及主主要参考考书人工智能能：复杂杂问题求求解的结结构和策策略,GeorgeF.Luger(美),史忠植等等译,机械工业业出版社社,2006.10参考书：人工智智能原理理与方法法，王永庆庆，西安安交通大大学出版版社，2005人工智智能上上、下，陆汝钤钤，科学学出版社社，1989人工智智能原理理，石石纯一等等，清华华大学出出版社，19935参考文献献IJCAI，世界人工工智能大大会，2年一次AAAI，美国一年年一次的的年会“AI”杂志6第一章人人

2、工智智能概述述课前思考考什么叫人人工智能能（Artificial Intelligence;AI）？它是是如何定定义的？人工智能能技术和和传统的的科学技技术主要要的区别别是什么么？它有有什么特特点？当前的人人工智能能领域的的研究主主要有哪哪些？人工智能能目前主主要取得得了哪些些成就？它在哪哪些领域域的应用用比较成成功？人工智能能的发展展前景如如何？当当前限制制人工智智能发展展的主要要瓶颈是是什么？机器的智智能最终终能超过过人的智智能吗？7第一章人人工智智能概述述学习目标标通过对本本课程的的学习，突破传传统思想想的束缚缚，对人人工智能能的思想想和方法法有比较较深刻的的认识。了解人人工智能能的发展

3、展历史，国内外外人工智智能相关关领域的的发展动动态，并并能够应应用相应应的人工工智能技技术解决决实际应应用问题题。学习指南南人工智能能的思想想和传统统的科学学技术的的方法有有很大的的不同，因此在在学习人人工智能能时要能能够领略略人工智智能思想想的精髓髓。同时时，人工工智能是是飞速发发展的，在学习习现有的的人工智智能技术术的同时时应当密密切关注注人工智智能的发发展动态态以及研研究热点点，因此此应当大大量阅读读最新有有关人工工智能方方面的文文献以及及经常浏浏览介绍绍最新人人工智能能成果的的网站。8第一章人人工智智能概述述重难点学习人工工智能最最大的难难点就在在于突破破传统思思想的藩藩篱，从从智能、

4、知识、推理的的角度出出发去思思考问题题，解决决问题。另一个难难点在于于人工智智能的内内容非常常浩繁，深入地地了解人人工智能能的各个个方向是是非常困困难的。因此应当当在掌握握人工智智能思想想，对人人工智能能的各个个领域有有一定了了解的同同时，有有重点地地研究人人工智能能的相关关领域，跟踪人人工智能能的研究究热点，做到点点面结合合，既扩扩大了知知识面，又能够够抓住研研究重点点。9第一章人人工智智能概述述AI的定义AI的产生AI的发展历历史AI研究的特特点AI的研究内内容10第一章人人工智智能概述述AI的定义AI的产生AI的发展历历史AI研究的特特点AI的研究内内容11机器人图图片欣赏赏咱们握握握手

5、！来一段舞舞怎样？我是家用用机器人人！12人工智能能的定义义（1）智能：思维理论论(智能的的核心是是思维，人的一一切智慧慧来自于于大脑的的思维活活动)知识阈值值理论（智能就是是在搜索索空间中中迅速找找到一个个满意解解的能力力）进化理论论(用控制制取代表表示，否否定抽象象对于智智能及智智能模拟拟的必要要性，强强调分层层结构对对于智能能进化的的必要性性)13人工智能能的定义义（2）智能具有有以下特特征：具有感知知能力具有记忆忆和思维维能力（抽象思维维、形象象思维、顿悟思思维）具有学习习能力和和自适应应能力具有行为为能力14人工智能能的定义义（3）狭义：计算机科科学的一一个分支支，是智智能计算算机系

6、统统(思维科科学)智能:与人的智智能相当当或相近近（对语言言能理解解、能学学习、能能推理）广义人类智能能行为规规律、智智能理论论方面的的研究。15第一章人人工智智能概述述AI的定义AI的产生AI的发展历历史AI研究的特特点AI的研究内内容16第一章人人工智智能概述述AI的定义AI的产生AI的发展历历史AI研究的特特点AI的研究内内容17AI的产生人们对“数据世界界”的需求进进而发展展到对“知识世界界”的需求而而产生的的。为了寻求求试探性性的搜索索，启发发式的不不精确的的模糊的的甚至允允许出现现错误的的推理方方法。以以便符合合人类的的思维过过程18第一章人人工智智能概述述AI的定义AI的产生AI

7、的发展历历史AI研究的特特点AI的研究内内容19第一章人人工智智能概述述AI的定义AI的产生AI的发展历历史AI研究的特特点AI的研究内内容20I的发展历历史（1）古希腊的的Aristotle（亚里士多多德）（前384-322），给出出了形式式逻辑的的基本规规律。英国的哲哲学家、自然科科学家Bacon（培根）（1561-1626），系系统地给给出了归归纳法。“知识就是是力量”德国数学学家、哲哲学家Leibnitz（布莱尼茨茨）（1646-1716）。提出出了关于于数理逻逻辑的思思想，把把形式逻逻辑符号号化，从从而能对对人的思思维进行行运算和和推理。做出了了能做四四则运算算的手摇摇计算机机21I

8、的发展历历史（2）英国数学学家、逻逻辑学家家Boole（布尔）（1815-1864）实现现了布莱莱尼茨的的思维符符号化和和数学化化的思想想，提出出了一种种崭新的的代数系系统布尔代代数。美籍奥地地利数理理逻辑学学家Godel（哥德尔）（1906-1978），证明了了一阶谓谓词的完完备性定定；任何何包含初初等数论论的形式式系统，如果它它是无矛矛盾的，那么一一定是不不完备的的。意义义在于，人的思思维形式式化和机机械化的的某种极极限，在在理论上上证明了了有些事事是做不不到的。22I的发展历历史（3）英国数学学家Turing(图灵)（1912-1954）,1936年提出出了一种种理想计计算机的的数学模模

9、型（图图灵机），1950年年提出了了图灵试试验，发发表了“计算机机与智能能”的论论文。图图灵奖。美国数学学家Mauchly，1946发明了电电子数字字计算机机ENIAC美国神经经生理学学家McCulloch，建立了第第一个神神经网络络数学模模型。美国数学学家Shannon（香农）,1948年发发表了通讯的的数学理理论，代表了了“信息息论”的的诞生。23I的发展历历史（4）1956年提出出了“Artificial Intelligence（人工智能能）”创始人中中有：McCarthy,Minsky,Rochester, Shannon, Moore,Samuel, Selfridge,Solom

10、onff,Simon,Newell等数学家家、信息息学家、心理学学家、神神经生理理学家、计算机机科学家家。McCarthy（麦卡锡）人工智能能之父。50年代代初开始始有了符符号处理理、搜索索法、机机器翻译译、机器器定理证证明、跳跳棋程序序等。24I的发展历历史（5）60年代Simon由试验得得到结论论：人类类问题的的求解是是一个搜搜索的过过程，效效果与启启发式函函数有关关。叙述述了智能能系统的的特点：智能表表示、智智能推理理、智能能搜索。Nilson发表了A*算法（搜搜索方法法）McCarthy建立了人人工智能能程序设设计语言言Lisp1965年Robinson提出了归归结原理理，（与与传统的

11、的自然演演绎法完完全不同同的消解解法）。25I的发展历历史（6）1968年Quillian提出了语语义网络络的知识识表示方方法1969年Minsky出了一本本书感知机，给当时时的神经经网络研研究结果果判了死死刑70年代代，开始始从理论论走向实实践，解解决一些些实际问问题。同同时很快快就发现现问题：归结法法费时、下棋赢赢不了全全国冠军军、机器器翻译一一团糟。26I的发展历历史（7）以Feigenbaum为首的一一批年轻轻科学家家改变了了战略思思想，1977年提出出了知识识工程的的概念，以知识识为基础础的专家家咨询系系统开始始广泛的的应用。著名的有有：27I的发展历历史（8）DENDRAL化学分析

12、析专家系系统（斯斯坦福大大学1968）MACSYMA符号数学学专家系系统（麻麻省理工工1971）MYCIN诊断和治治疗细菌菌感染性性血液病病的专家家咨询系系统（斯斯坦福大大学1973）CASNET(Causal ASsciationalNetwork)诊断和治治疗青光光眼的专专家咨询询系统（拉特格格尔斯（Rutgers）大学70年代中中）CADUCEUS(原名INTERNIST)医疗咨询询系统（匹兹堡堡大学）；HEARSAY I和II语音理解解系统（卡内基基-梅隆隆大学）PROSPECTOR地质勘探探专家系系统（斯斯坦福大大学1976）XCON计算机配配置专家家系统（卡内基基-梅隆隆大学197

13、8）28I的发展历历史（9）80年代代，人工工智能发发展达到到阶段性性的顶峰峰。87,89年世世界大会会有千人人参加。硬件公公司有上上千个。并进行行Lisp硬件、Lisp机的研究究。在专家系系统及其其工具越越来越商商品化的的过程中中,国际际软件市市场上形形成了一一门旨在在生产和和加工知知识的新新产业知识产业业。应该该说，知知识工程程和专家家系统是是近十余余年来人人工智能能研究中中最有成成就的分分支之一一。同年代，1986年Rumlhart领导的并并行分布布处理研研究小组组提出了了神经元元网络的的反向传传播学习习算法，解决了了神经网网络的根根本问题题之一。从此，神经网网络的研研究进入入新的高高潮

14、。29I的发展历历史（10）90年代代，计算算机发展展趋势为为小型化化、并行行化、网网络化、智能化化。人工智能能技术逐逐渐与数数据库、多媒体体等主流流技术相相结合，并融合合在主流流技术之之中，旨旨在使计计算机更更聪明、更有效效、与人人更接近近。日本政府府于1992年年结束了了为期十十年的称称为“知识信息息处理体体统”的第五代代计算机机系统研研究开发发计划。并开始始了为期期十年的的实况计计算（Real WordComputing）计划。30今天的I（1）计算机智智能化技技术的主主攻方向向体现在在 :并行与分分布式处处理技术术。包括大规规模并行行机和机机群的体体系结构构、并行行操作系系统与并并行数

15、据据结构，分布式式Client/Server计算模型型及其处处理技术术，多专专机系统统的合作作与知识识共享技技术等。知识的获获取、表表示、更更新和推推理新机机制。包括新的的知识获获取方法法，常识识性知识识的表示示、更新新与推理理，大型型知识库库的组织织与维护护，新一一代逻辑辑处理机机制等.31今天的I（2）计算机智能化技术术的主攻攻方向体体现在:功能的感感知技术术，包括括对语音音文字、图形与与图像等等信号的的获取、识别、压缩与与转化，以及多多媒体输输出和VR技术等。智能Agent。智能体体的交互互、通信信和多智智能体体体系结构构。智能能体是智智能体程程序和智智能体结结构的结结合。数据挖掘掘。其

16、中中包括数数据挖掘掘、数据据查询等等。32今天的I（3）当前人工工智能的的研究热热点分布式处处理（如如云计算算）智能Agent数据挖掘掘（Data Mining）环境自适适应33今天的I（4）人工智能能发展的的历史和和现在人工智能能从以往往的追求求自主的的系统，改变为为人机结结合的系系统。以前的是是基于逻逻辑的深深思熟虑虑；现在在是直觉觉、形象象思维与与模式识识别的结结合、SituatedAI,SensingandActing的结合，并引入入概率论论、遗传传算法等等理论。计算机的的定量与与人的定定性信息息处理相相结合，取长补补短，从从以前单单一的mind到mind andbody。甚至提出出了

17、没有有知识表表示、没没有推理理的智能能（六脚脚爬虫）。34第一章人人工智智能概述述AI的定义AI的产生AI的发展历历史AI研究的特特点AI的研究内内容35第一章人人工智智能概述述AI的定义AI的产生AI的发展历历史AI研究的特特点AI的研究内内容36人工智能能是一门门知识的的科学。以知识识为对象象，研究究知识的的获取、表示和和使用。数据处理理-知知识处理理，数据据-符符号。符号表示示知识而而不是数数值、数数据。有启发，有推导导。人工智能能是引起起争论最最多的科科学之一一焦点：当当前人工工智能的的研究应应该以人人类的普普遍思维维规律为为主，还还是以特特定知识识的处理理和运用用为主？智能的的本质是

18、是什么？机器能能达到人人的水平平吗？结论：人工智能能研究是是非常困困难的I的研究特特点（1）37I的研究特特点（2）人工智能能的研究究是十分分困难的的。McCarthy：人工智能能的所有有问题都都是难解解的。Minsky：人工智能能是有史史以来最最难的科科学之一一。难在在：实现现智能需需要浩繁繁的知识识，而最最难对付付的知识识是常识识（不是是专业知知识）。Dreyfus：常识问题题是实现现人工智智能的最最大障碍碍。38I的研究特特点（3）结论：万能的逻逻辑推理理体系至至今没有有创造出出来，并并不是因因为人工工智能专专家的本本事不够够，而是是因为这这种万能能的体系系从根本本上就是是不可能能有的。

19、他最大大的弱点点就是缺缺乏知识识，缺乏乏人类在在几千年年的文明明史上积积累起来来的知识识，在实实际生活活中，人人是根据据知识行行事的，而不是是根据在在抽象原原则上的的推理行行事的。即使就推推理体系系来说，它的主主要技术术是状态态空间搜搜索，而而在执行行中遇到到的主要要困难就就是“组合爆炸炸”，事实表表明，单单靠一些些思维原原则是解解决不了了组合爆爆炸问题题的，要要摆脱困困境，只只有大量量使用理理性的知知识。39第一章人人工智智能概述述AI的定义AI的产生AI的发展历历史AI研究的特特点AI的研究内内容40第一章人人工智智能概述述AI的定义AI的产生AI的发展历历史AI研究的特特点AI的研究内内容41I的研究内内容（1）理论知识的模模型化和和表示方方法各种推理理方法启发式搜搜索理论论人工智能能系统结结构及语语言机器学习习42I的研究内内容（2 ）应用自然语言言理解数据库的的智能检检索专家系统统机器定理理证明博弈机器人学学自动程序序设计组合调度度感知视觉43I的研究内内容（3 ）分类（研研究途径径）符号主义义：（思思维理论论）符号号主义认认为人类类认知的的基本元元素是符符号，认认知的过过程就是是符号处处理的过过程。（一