人工智能课件绪论

ArtificialIntelligence(AI)

人工智能主讲：戚玉涛Email：qi_yutao@163.com第一章：绪论关于课程程课程类型型：必修课，，计算机机类学科科基础课课课时：46学分：3先修课程程：离散数学学、程序序设计基基础、数数据结构构教材蔡自兴,徐光祐主编.《人工智能能及其应应用》.北京：清清华大学学出版社社，2010年5月第四版版.参考书籍籍史忠植主编.《高级人工工智能》.北京：科科学出版版社，2011.关于课程程考核方式式成绩评定定方法：：期末考试试＋平时时成绩考试方式式：闭卷各教学环环节占总总分的比比例期末考试试占考试试成绩的的80%平时成绩占20%。内容提要要第一章：：绪论1.人工智能能的定义义与发展展2.人工智能能的各种种认知观观3.人类智能能与人工工智能4.人工智能能的研究究与应用用领域5.课程概要要内容提要要第一章：：绪论1.人工智能能的定义义与发展展2.人工智能能的各种种认知观观3.人类智能能与人工工智能4.人工智能能的研究究与应用用领域5.课程概要要人工智能能的定义义与发展展工业革命命：体力解放放机械化自动化现代工业业（计算算机化））信息革命命：脑力解放放？信息化过度信息息化？脑力劳动动的自动动化？……人工智能能人工智能能的定义义与发展展重大挑战战Computer:HighperformanceLowintelligence《ScientificAmerican》，2005虹鳉鱼人工智能能的定义义与发展展人工智能能的定义义与发展展什么是智智能？智能的特特征？什么是人人工智能能？图灵测试试人工智能能的起源源与发展展什么是智智能？智能的本本质是什什么？模仿，理理解，学学习，思思维，推推理，行行为……三种关于于智能的的观点思维理论论：思维是智智能的核核心。通通过对思维规律律与思维维方法的的研究可望揭示示智能的的本质。。知识阈值值理论：：智能行为为取决于于知识的数数量及其其一般化化的程度度。智能就就是在巨巨大的知知识空间间中迅速速找到一一个满意意解的能能力进化理论论：MIT布鲁克（（R.A..Brook）教授认认为对外界事事物的感感知能力力、对动动态环境境的适应应能力是智能的的重要基基础和组组成部分分。什么是智智能？智能（Intelligence）：智能是知知识与智智力的总总和知识是智智能行为为的基础础智能是获获取知识识、运用用知识的的能力，，它来自自于人脑脑的思维维活动对外界事事物的感感知能力力是智能能的重要要基础及及组成部部分人类大脑脑是如何何实现智智能的？？两大难题题之一：：宇宙起起源、人人脑奥秘秘目前对人人脑奥秘秘知之甚甚少智能的特特征？智能有哪哪些具体体特征？？具有感知知能力（（系统输输入）:机器视觉觉，机器器听觉，，图像语语音识别别……具有记忆忆与思维维能力：：思维是智智能的根根本原因因，思维维是一个个动态的的过程。。思维分分为：逻逻辑思维维，形象象思维和和顿悟思思维。具有学习习能力及及自适应应能力：：适应环境境的变换换、积累累经验的的能力具有行为为能力（（系统输输出）：：对外界的的智能化化反应什么是人人工智能能？人工智能能（AI）的定义义形式化定定义：目前还没没有。因因为人工工智能的的严格定定义依赖赖于对智智能的定定义，而而智能本本身也还还无严格格定义。。一般解释释：人工智能能就是用用人工的方法在在机器（计计算机））上实现的的智能，，或称机器智能能人工智能能学科：：从学科的的角度来来说，人人工智能能是一门门研究如如何构造智能能机器或或智能系系统，使之能能模拟、、延伸、、扩展人人类智能能的学科科人工智能能能力：：从智能能能力的角角度来说说，人工工智能是是智能机机器所执执行的通通常与人类智智能有关关的智能能行为，如判断断、推理理、证明明、识别别、感知知、理解解、通信信、设计计、思考考、规划划、学习习和问题题求解等等思维活活动。什么是人人工智能能？人工智能能（AI）的定义义人工智能能是那些些与人的的思维、、决策、、问题求求解和学学习等有有关活动动的自动动化（Bellman,1978）人工智能能是一种种使计算算机能够够思维，，使机器器具有智智力的激激动人心心的新尝尝试（Haugeland,,1985）人工智能能是用计计算模型型研究智智力行为为（Charniak和McDermott,,1985）人工智能能是一种种能够执执行需要要人的智智能的创创造性机机器的技技术（Kurzwell,1990）人工智能能是一门门通过计计算过程程力图理理解和模模仿智能能行为的的学科（（Schalkoff,,1990）什么是人人工智能能？人工智能能（AI）的定义义人工智能能研究如如何使计计算机做做事让人人过得更更好（Rick和Knight,,1991）人工智能能是研究究那些使使理解、、推理和和行为成成为可能能的计算算（Winston,1992）人工智能能是计算算机科学学中与智智能行为为的自动动化有关关的一个个分支（（Luger和Stubblefield,,1993）……图灵测试试Turing测试：1950年图灵提提出了著著名的““图灵测测试”，，一种测测试机器器是不是是具备人人类智能能的方法法。图灵测试试的问题题：问：你会会下国际际象棋吗吗？答：是的的。问：你会会下国际际象棋吗吗？答：是的的。问：请再再次回答答，你会会下国际际象棋吗吗？答：是的的。测试主持人被测机器被测人30%成功欺骗？笨机器！！图灵测试试图灵测试试的问题题：问：你会会下国际际象棋吗吗？答：是的的。问：你会会下国际际象棋吗吗？答：是的的，我不不是已经经说过了了吗？问：请再再次回答答，你会会下国际际象棋吗吗？答：你烦烦不烦，，干嘛老老提同样样的问题题。测试主持人被测机器被测人30%成功欺骗？图灵测试试Turing测试存在在的问题题“图灵测测试”没没有规定定问题的的范围和和提问的的标准仅反映了了结果的的比较，，无涉及及思维过过程没指出是是什么人人争论：通过了图图灵检验验的电脑脑就具备备思维能能力了么么？希尔勒的的中文屋屋子：若问题是是用中文文而不是是用英文文？测试主持人被测机器被测人30%成功欺骗？人工智能能的起源源与发展展50多年来，，人工智智能走过过了一条条起伏和和曲折的的发展道道路。回回顾历史史，可以以按照不不同时期期的主要要特征，，将其产产生与发发展过程程分为5个阶段。。1.孕育期（（1956年以前））2.形成期（（1956-----1970年）3.暗淡期（（1966-----1974年）4.知识应用用期（1970-----1988年）5.集成发展展期（1986年以来））1.孕育期（（1956年以前））我国古代代先人对对智能机机器的遐遐想和创创造三千多年年前的古古代机器器人：据《列子·汤问》记载，传传说周穆穆王在西西巡途中中，遇到到一位名名叫偃师师的能工工巧匠。。偃师献献上一个个会歌舞舞表演的的“假倡倡”，，“钡（（抑）其其颐则歌歌合律，，捧其手手则舞应应节，千千变万化化，惟意意所适””。两千多年年前的侦侦察机：：据《墨子·鲁问》记载，“公输子（（鲁班））削竹木木以为鹊鹊”，““三日不不下”。。他还还造了能能载人的的大木鸢鸢，在战战争中担担任侦查查的任务务。指南车：：东汉张衡衡木牛流马马：鲁班？诸诸葛亮？？人工智能能的起源源与发展展1.孕育期（（1956年以前））亚里士多多德（Aristotle，公元前前384--322）：古希腊伟伟大的哲哲学家和和思想家家，创立立了演绎绎法。他他提出的的三段论论至今仍仍然是演演绎推理理的最基基本出发发点。弗兰西斯斯·培根（F.Bacon1561-1626）：英国哲学学家、作作家和科科学家，，系统地地提出了了归納法法，成为为和亚里里士多德德的演绎绎法相辅辅相成的的思维法法则。莱布尼茨茨(G.W..Leibnitz，1646-1716))：德国数学学家和哲哲学家把把形式逻逻辑符号号化，奠奠定了数数理逻辑辑的基础础。从而而能够对对人的思思维进行行运算和和推理。。布尔（Boole,1815--1864）:英国数学学家、逻逻辑学家家。实现现了莱布布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——布尔代数数。人工智能能的起源源与发展展1.孕育期（（1956年以前））图灵(A.M..Turing，1912-1954))：英国数学学家，1936年创立了了自动机机理论，，自动机机理论亦亦称图灵灵机，是是一个理理论计算算机模型型。莫克利(J.W..Mauchly，1907-1980))：美国数学学家、电电子数字字计算机机的先驱驱，与他他的研究究生埃克克特(J.P.Eckert)合作，1946年研制成成功了世世界上第第一台通通用电子子计算机机ENIAC。麦克洛奇奇(W.McCulloch)和皮兹(W.Pitts)：美国神经经生理学学家，于于1943年建成了了第一个个神经网络络模型(MP模型)，还提出出适当的的网络能够够学习。香侬(C.E..Shannon，1916-2001)):美国数学学家，1948年发表了了《通讯的数数学理论论》，代表信息论的诞生维纳(N.Wiener，1874-1956))：美国著名名数学家家、控制制论创始始人。1948年创立了了控制论。控制论论研究系统统的信息息变换和和控制过过程，为人工工智能的的行为主义义学派的形成奠奠定了基基础。人工智能能的起源源与发展展1.孕育期（（1956年以前））在人工智智能诞生生之前，，一些著著名科学学家就已已经创立立了为人人工智能能的诞生生奠定重重要的思思想、理理论基础础和技术术条件的的学科和和研究成成果：数理逻辑辑控制论计算理论论神经网络络模型电子数字字计算机机人工智能能的起源源与发展展2.形成期（（1956-----1970年）AI诞生于一一次历史史性的聚聚会：麦卡锡正正式使用用“AI”的术语时间地点点：1956年夏，美美国达特特莫斯(Dartmouth)大学，历历时两个个月发起人：：麦卡锡(J.McCarthy)):数学家、、计算机机专家明斯基(M.L.Minsky):哈佛大学学数学家家、神经经学家洛切斯特特(N.Lochester):IBM公司信息息中心负负责人香农(C.E.Shannon)::贝尔实验验室信息息部数学学家和信信息学家家邀请参加加：莫尔(T.more)、塞缪尔尔(A.L..Samuel):IBM公司塞尔夫里里奇(O.Selfridge)、索罗蒙蒙夫(R.Solomonff):MIT纽厄尔(A.Newell):兰德(RAND)公司，美美国西蒙(H.A..Simon):卡内基梅梅隆（CMU）大学AI的创始人人们阿伦•图灵（AlanTuring）计算机科科学理论论的创始始人1912年出生于于英国伦伦敦，1954年去世，，享年42岁1936年发表论论文“论论可计算算数及其其在判定定问题中中的应用用”，提提出图灵灵机理论论1950年发表论论文“计计算机与与智能””，阐述述了计算算机可以以具有智智能的想想法，提提出图灵灵测试1966年为纪念念图灵的的杰出贡贡献，ACM设立图灵灵奖图灵（AlanTuring）AI的创始人人们麦卡锡(J.McCarthy))首次提出出人工智智能的概概念发明α－β剪枝算法法提出人工工智能语语言Lisp提出情景景演算理理论明斯基(M.L.Minsky)提出思维维如何萌萌发并形形成的基基本理论论建造第一一个神经经网络模模拟器，，学习如如何穿过过迷宫最早提出出agent的概念提出知识识表示的的框架理理论西蒙(H.A..Simon)符号主义义学派的的创始人人之一开创了机机器定理理证明的的学科领领域最早的AI语言IPL开发了““通用问问题求解解系统””GPS纽厄尔(A.Newell)符号主义义学派的的创始人人之一西蒙的学学生与同同事1975年与西蒙蒙同获图图灵奖人工智能能的起源源与发展展2.形成期（（1956-----1970年）心理学小小组1957年，西蒙蒙和纽厄厄尔等人人的心理理学小组组研制了了一个称称为逻辑辑理论机机(LogicTheoryMachine，简称LT)的数学定理理证明程序。1960年研制了了通用问问题求解解(GeneralProblemSolving))程序。该程序的的设计是是从模仿仿人类问问题求解解的规程程开始的的，不依依赖于具具体领域域。在它能能处理的的有限类类别的问问题中，，它显示示出程序序决定的的子目标标及可能能采取的的行动的的次序，，与人类类求解同同样问题题是类似似的。因因此，GPS是第一个个实现了了“像人人一样思思考”方方法的程程序。人工智能能的起源源与发展展2.形成期（（1956-----1970年）IBM工程小组组1956年，塞缪缪尔在IBM704计算机上上研制成成功了具具有自学习、、自组织织和自适适应能力的西洋跳棋棋程序。这个程序序可以从从棋谱中中学习，，也可以以在下棋棋过程中中积累经经验、提提高棋艺艺。通过不断断学习，，该程序序1959年击败了了塞缪尔尔本人1962年又击败败了一个个州的冠冠军。MIT小组1960年，麦卡卡锡研制制了人工工智能语语言LISP。人工智能能的起源源与发展展2.形成期（（1956-----1970年）其他开创创性贡献献1958年，美籍籍华人数数理逻辑辑学家王王浩在IBM--740计算机上上仅用了了3-5分钟就证证明了《数学原理理》命题演算算全部220条定理。。1965年，鲁宾宾逊(J.A.Robinson)提出了归归结（消消解）原原理。1965年，费根根鲍姆(E.A.Feigenbaum)开始研究究化学专专家系统统DENDRAL，用于质质谱仪分分析有机机化合物物的分子子结构。。1969年召开了了第一届届国际人人工智能能联合会会议（InternationalJointConferenceonAI，IJCAI），标志志着人工工智能作作为一门门独立学学科登上上了国际际学术舞舞台。此此后IJCAI每两年召召开一次次。1970年《InternationalJournalofAI》创刊。人工智能能的起源源与发展展3.暗淡期（（1966-----1974年）失败的预预言给人人工智能能的声誉誉造成重重大伤害害60年代初，，西蒙预预言：10年内计算算机将成成为世界界冠军、、将证明明一个未未发现的的数学定定理、将将能谱写写出具有有优秀作作曲家水水平的乐乐曲、大大多数心心理学理理论将在在计算机机上形成成。挫折和困困境在博弈方方面：塞缪尔的的下棋程程序在与与世界冠冠军对弈弈时，5局败了4局。在定理证证明方面面：发现鲁宾宾逊归结结法的能能力有限限。当用用归结原原理证明明两个连连续函数数之和还还是连续续函数时时，推了了10万步也没没证出结结果。人工智能能的起源源与发展展3.暗淡期（（1966-----1974年）在问题求求解方面面：对于不良良结构，，会产生生组合爆爆炸问题题。在机器翻翻译方面面：发现并不不那么简简单，甚甚至会闹闹出笑话话。例如如，把““心有余余而力不不足”的的英语句句子翻译译成俄语语，再翻翻译回来来时竟变变成了““酒是好好的，肉肉变质了了”在神经生生理学方方面：研究发现现人脑有有1011-12以上的神神经元，，在现有有技术条条件下用用机器从从结构上上模拟人人脑是根根本不可可能的。。在其它方方面：人工智能能也遇到到了不少少问题。。在英国国，剑桥桥大学的的詹姆教教授指责责“人工工智能研研究不是是骗局，，也是庸庸人自扰扰”。。从此，，形势急急转直下下，在全全世界范范围内人人工智能能研究陷陷入困境境、落入入低谷。。人工智能能的起源源与发展展3.暗淡期（（1966-----1974年）Minsky的批评1969年M.Minsky和S.Papert在《感知机》一书中指指出了感感知机无无法解决决异或（（XOR）问题的的缺陷，，并表示示出对这这方面研研究的悲悲观态度度，使得得神经网网络的研研究从兴兴起期进进入了停停滞期。。该批评对对人工智智能的发发展造成成了重要要的影响响在以后的的二十年年，感知知机的研研究方向向被忽视视基于符号号的知识识表示成成为主流流基于逻辑辑的推理理成为主主要研究究方向人工智能能的起源源与发展展3.暗淡期（（1966-----1974年）当时的人人工智能能存在三三个方面面的局限限性知识局限限性：早期开发发的人工工智能程程序中包包含了太太少的主主题知识识，甚至至没有知知识，而而且只采采用简单单的句法法处理。。解法局限限性：求解方法法和步骤骤的局限限性使得得设计的的人工智智能程序序在实际际上无法法求得问问题的解解答，或或者只能能得到简简单问题题的解答答，而这这种简单单问题并并不需要要人工智智能的参参与。结构局限限性：用于产生生智能行行为的人人工智能能系统或或程序在在一些基基本结构构上严重重局限，，如没有有考虑不不良结构构，无法法处理组组合爆炸炸问题，，因而只只能用于于解决比比较简单单的问题题，影响响到人工工智能系系统的推推广应用用。人工智能能的起源源与发展展4.知识应用用期（1970-----1988年）以知识为为中心的的研究：：专家系统统实现了人人工智能能从理论论研究走走向实际际应用，，从一般般思维规规律探讨讨走向专专门知识识运用的的重大突突破，是是AI发展史上上的一次次重要转转折。1972年，费根鲍姆姆开始研究究MYCIN医疗专家家系统，，并于1976年研制成成功。从从应用角角度看，，它能协协助内科科医生诊诊断细菌菌感染疾疾病，并并提供最最佳处方方。从技技术角度度看，他他解决了了知识表表示、不不精确推推理、搜搜索策略略、人机机联系、、知识获获取及专专家系统统基本结结构等一一系列重重大技术术问题。。这一时期期，与专专家系统统同时发发展的重重要领域域还有计算机视视觉和机器人，自然语言言理解与与机器翻翻译等。费根鲍姆姆（E.A.Feigenbaum）人工智能能的起源源与发展展4.知识应用用期（1970-----1988年）整个20世纪80年代，专专家系统统和知识识工程在在全世界界得到了了迅速发发展。专专家系统统为企业业等用户户赢得了了巨大的的经济效效益。在开发专专家系统统过程中中，许多多研究者者获得共共识，即即人工智智能系统统是一个个知识处处理系统统，而知识表示示、知识识利用和和知识获获取则成成为人工工智能系系统的三三大基本本问题。新的问题题：专家系统统本身所所存在的的应用领领域狭窄窄、缺乏乏常识性性知识、、知识获获取困难难、推理理方法单单一、没没有分布布式功能能、不能能访问现现存数据据库等问问题被逐逐渐暴露露出来。。人工智能能的起源源与发展展5.集成发展展期（1986年以来））神经网络络的复兴兴：1982年，Hopfield模型提出出。1984年，J.Hopfield设计研制制了Hopfield网的电路路，较好好地解决决了著名名的TSP问题，引引起了较较大的轰轰动。1986年，Rumelhart,Hinton提出多层层感知机机与反向向传播(BP))学习算法法，该方方法克服服了感知知器非线线性不可可分类问问题，给给神经网网络研究究带来了了新的希希望。美国加州州理工学学院物理学家家J.J.Hopfield教授人工智能能的起源源与发展展5.集成发展展期（1986年以来））1995年，Vapnik提出SupportVectorMachine（SVM）。1997年5月11日，由IBM研制的超超级计算算机“深深蓝”首次击败败了国际象象棋特级级大师卡卡斯帕洛洛夫。。2000年，中国国科学院院计算所所开发出出知识发发现系统统MSMiner。该系统统是一种种多策略略知识发发现平台台，能够够提供快快捷有效效的数据据挖掘解解决方案案，提供供多种知知识发现现方法。。2011年，IBM超级电脑脑“沃森森”亮相相美国最最受欢迎迎的智力力竞赛节节目《危险边缘缘》战胜该节节目两位位最成功功的选手手。人工智能能的起源源与发展展5.集成发展展期（1986年以来））机器学习习，计算算智能，，人工神神经网络络，模糊糊逻辑，，粗集理理论，多多智能体体系统和和行为主主义等研研究深入入开展，，不时形形成高潮潮随着人工工神经网网络的再再度兴起起和布鲁鲁克（R.A.Brooks）的六足足机器虫虫的出现现，人工工智能研研究形成成了符号号主义、、连接主主义和行行为主义义三大学学派。随着研究究和应用用的深入入，人们们又逐步步认识到到，三个个学派各各有所长长，各有有所短，，应相互互结合、、取长补补短，综综合集成成。内容提要要第一章：：绪论1.人工智能能的定义义与发展展2.人工智能能的各种种认知观观3.人类智能能与人工工智能4.人工智能能的研究究与应用用领域5.课程概要要人工智能能的各种种认知观观人工智能能的各种种认知观观符号主义义（Symbolicism）:基于物理理符号系系统假设设和有限限合理性性原理连接主义义（Connectionism）:基于神经经网络及及其间的的连接机机制与学学习算法法行为主义义（Actionism）:基于控制制论及感感知—动作型控控制系统统机制主义义（mechanism）：结构（连连接）主主义、功功能（符符号）主主义、行行为主义义的和谐谐统一——钟义信人工智能能的各种种认知观观符号主义义（Symbolicism）:又称为逻辑主义义、心里学派派、计算机学学派符号主义义观点认认为：智能的基基础是知知识，其其核心是知知识表示示和知识识推理；知识可可用符号号表示，，也可用用符号进进行推理理，因而而可以建建立基于于知识的的人类智智能和机机器智能能的统一一的理论论体系。。代表人物物：西蒙，纽纽厄尔等等代表性成成果：1957年，西蒙蒙、纽厄厄尔等人人研制的的称为逻逻辑理论论机(LogicTheoryMachine，LT)的数学定定理证明明程序。。人工智能能的各种种认知观观连接主义义（Connectionism）:又称为仿生学派派、生理学派派连接主义义观点认认为：思维的基基元是神神经元，，而不是是符号；；思维过程程是神经经元的联联结活动动过程，，而不是是符号运运算过程程；反对符符号主义义关于物物理符号号系统的的假设。。代表人物物：明斯基代表性成成果：1943年麦克洛洛奇和皮皮兹创立立的神经经网络模模型MP模型人工智能能的各种种认知观观行为主义义（Actionism）:又称为进化主义义，控制论学学派行为主义义观点认认为：智能取决决于感知知和行动动，提出出了智能能行为的的“感知知—动作”模模型；智智能不需需要知识识、不需需要表示示、不需需要推理理；人工智能能可以像像人类智智能那样样逐步进进化。布鲁克基基于控制论提出了无无需知识识表示的的智能、、无需推推理的智智能。他认为智智能只是是在与环环境的交交互作用用中表现现出来，，在许多多方面是是行为心心理学观观点在现现代人工工智能中中的反映映。代表人物物：布鲁克代表性成成果：布鲁克研研制的机机器虫人工智能能的各种种认知观观机制主义义（mechanism）：钟义信：：北京邮电电大学教教授，曾曾任中国国人工智智能学会会理事长长机制主义义是结构构（连接接）主义义、功能能（符号号）主义义和行为为主义的的和谐统统一智能活动动的过程程：任务给定定-信息获取取-知识提炼炼-策略生成成-策略执行行-反馈优化化智能生成成的机制制：信息-知识-智能的转转换由于采用用的知识识类型不不同，神神经网络络（结构构模拟，，经验知知识）、、专家系系统（功功能模拟拟，规范范知识））、感知知-动作系统统（行为为模拟，，常识知知识）分分别是机机制主义义方法的的特例。。内容提要要第一章：：绪论1.人工智能能的定义义与发展展2.人工智能能的各种种认知观观3.人类智能能与人工工智能4.人工智能能的研究究与应用用领域5.课程概要要人类智能能与人工工智能智能信息息处理系系统：人人类&计算机神经系统统视觉、听听觉、触触觉……智能思维维和智能能决策物理符号号系统计算机博博弈、定定理证明明、语言言翻译…计算机程程序设计计语言神经计算算机、量量子计算算机人类智能能与人工工智能一个完善善的物理理符号系系统的六六种基本本功能：：输入符号号——Input；输出符号号——Output；存储符号号——Storage；复制符号号——Copy；建立符号号结构：：通过找找出各个个符号之之间的关关系，在在符号系系统中形形成一种种结构，，即：符符号结构构（SymbolStructure）；条件性迁迁移（Conditionaltransformation）：根据据已有符符号，完完成活动动过程，，即某种种形式的的推理过过程人类智能能与人工工智能物理符号号系统的的假设任何一个个系统，，如果它它能表现现出智能能，那么么它就必必定能够够执行上上述6种功能。。反之，，任何系系统如果果具有这这6种功能，，那么它它就能够够表现出出智能；；这种智智能指的的是人类类所具有有的那种种智能。。把这个个假设称称为物理理符号系系统的假假设。物理符号号系统的的3个推论推论一：：既然人具具有智能能，那么么他（她她）一定定是一个个物理符符号系统统。推论二：：既然计算算机是一一个物理理符号系系统，它它就一定定能够表表现出智智能。推论三：：既然人是是一个物物理符号号系统，，计算机机也是一一个物理理符号系系统，那那么就能能够用计计算机来来模拟人人的活动动。内容提要要第一章：：绪论1.人工智能能的定义义与发展展2.人工智能能的各种种认知观观3.人类智能能与人工工智能4.人工智能能的研究究与应用用领域5.课程概要要人工智能能的研究究与应用用领域人工智能能的研究究与应用用领域人工智能能研究的的目标人工智能能研究的的基本内内容人工智能能研究的的主要方方法人工智能能的争论论人工智能能的发展展方向人工智能能应用领领域人工智能能研究的的目标远期目标标揭示人类类智能的的根本机机理，用用智能机机器去模模拟、延延伸和扩扩展人类类的智能能涉及到脑脑科学、、认知科科学、计计算机科科学、系系统科学学、控制制论等多多种学科科，并依依赖于它它们的共共同发展展近期目标标研究如何何使现有有的计算算机更聪聪明，即即使它能能够运用用知识去去处理问问题，能能够模拟拟人类的的智能行行为相互关系系远期目标标为近期期目标指指明了方方向近期目标标则为远远期目标标奠定了了理论和和技术基基础人工智能能研究的的基本内内容人工智能能研究的的基本内内容主要要包括两两个方面面：1）利用技技术模拟拟生物的的行为；；2）利用计计算机构构造智能能系统。。具体可可细分为为：1、认知建建模认知：可一般地地认为是是和情感感、动机机、意志志相对应应的理智智或认识识过程，，或者是是为了一一定的目目的，在在一定的的心理结结构中进进行的信信息加工工过程。。美国心理理学家浩浩斯顿(Houston)等人把认认知归纳纳为以下下5种主要类类型：(1)认知是信信息的处处理过程程；(2)认知是心心理上的的符号运运算；(3)认知是问问题求解解；(4)认知是思思维；(5)认知是一一组相关关的活动动，如知知觉、记记忆、思思维、判判断、推推理、问问题求解解、学习习、想象象、概念念形成及及语言使使用等。。人工智能能研究的的基本内内容2、知识表表示：基基础3、知识推推理：实实现问题题求解4、知识应应用：目目的5、机器感感知：就是要让让计算机机具有类类似于人人的感知知能力，，如视觉觉、听觉觉、触觉觉、嗅觉觉、味觉觉……，是机器器获取外外部信息息的基本本途径，，相当于于智能系系统的输输入机器视觉觉（或叫叫计算机机视觉））：就是给计计算机配配上能看看的视觉觉器官，，如摄像像机等，，使它可可以识别别并理解解文字、、图像、、景物等等机器听觉觉（或叫叫计算机机听觉））：就是给计计算配上上能听的的听觉器器官，如如话筒等等，使计计算机能能够识别别并理解解语言、、声音等等。模式识别别：对客体的的识别与与分类自然语言言理解：：实现人机机对话机器翻译译传统人工工智能的的三大核心研研究内容容人工智能能研究的的基本内内容6、机器思思维：机器思维维是让计计算机能能够对感感知到的的外界信信息和自自己产生生的内部部信息进进行思维维性加工工包括逻辑思维维、形象象思维和和灵感思思维涉及信息息的表示示，组织织，积累累，管理理，搜索索，推理理等过程程神经网络络、人脑脑结构及及其工作作原理7、机器学学习：让计算机机能够像像人那样样自动地地获取新新知识，，并在实实践中不不断地完完善自我我和增强强能力。。是机器获获取智能能的途径径学习是一一个有特特定目的的的知识识获取过过程学习的本本质是对对信息的的理解与与应用有多种学学习方法法人工智能能研究的的基本内内容8、机器行行为：让计算机机能够具具有像人人那样地地行动和和表达能能力，如如走、跑跑、拿、、说、唱唱、写画画等。相当于智智能系统统的输出出部分机器人9、智能系系统构建建无论是人人工智能能的近期期目标还还是远期期目标，，都需要要建立智智能系统统或构造造智能机机器需要开展展对系统统模型、、构造技技术、构构造工具具及语言言环境等等研究人工智能能研究的的主要方方法人工智能能研究的的主要方方法功能模拟拟法：认认知学观观点，工工程观点点符号主义义学派。。根据人脑脑的心理理模型，，把问题题或知识识表示为为某种逻逻辑结构构，运用用符号演演算，实实现表示示、推理理和学习习等功能能，从宏宏观上模模拟人脑脑思维，，实现人人工智能能功能。。从计算机机工程的的角度出出发，通通过运用用计算机机科学的的方法进进行研究究，实现现人类智智能在计计算机上上的模拟拟。主要要研究符符号处理理为核心心的方法法。不足之处处：在用符号号表示知知识的概概念时，，有效性性很大程程度上取取决于符符号表示示的正确确性和准准确性；；将知识概概念转换换成符号号时，可可能丢失失一些重重要信息息；难于对含含噪信息息、不确确定性信信息和不不完全性性信息进进行处理理。人工智能能研究的的主要方方法结构模拟拟法：生生物学观观点，科科学观点点连接主义义学派。。根据人脑脑的生理理结构和和工作机机理来模模拟人脑脑智能，，属于非非符号处处理范畴畴从脑科学学的角度度出发，，采用生生物学的的方法进进行研究究，视图图搞清楚楚人类智智能的本本质。主主要研究究神经网网络。不足之处处：由于大脑脑的生理理结构和和工作机机理还远远未搞清清楚，因因而现在在只能对对人脑的的局部进进行模拟拟或进行行近似模模拟不适合模模拟人的的逻辑思思维过程程受大规模模人工神神经网络络制造的的制约尚不能满满足人脑脑完全模模拟的要要求人工智能能研究的的主要方方法行为模拟拟法行为主义义学派。。智能不取取决于符符号和神神经元，，而取决决于感知知和行动动，智能能行为只只能在现现实世界界中与周周围环境境交互作作用而表表现出来来。不足之处处：难以获得得高级智智能控制制行为集成模拟拟法各学派密密切合作作，取长长补短逐步建立立统一的的人工智智能理论论体系和和方法钟义信：：机制主主义人工智能能的争论论人工智能能作为一一门学科科，已经经走过了了半个世世纪的历历程，并并获得了了可喜的的成就，，但同时时也面临临着许多多困难和和挑战。。人工智智能在争争论中不不断发展展，争论论的主要要问题包包括：人工智能能研究方方法的争争论人工智能能是否必必须模拟拟人的智智能？如如何模拟拟？对功能模模拟、结结构模拟拟和行为为模拟是是否可以以分离研研究？对感知、、思维和和行为是是否可以以分离研研究？对认知与与学习以以及逻辑辑思维和和形象思思维等问问题是否否可以分分离研究究？是否有必必要建立立人工智智能的统统一理论论体系？？人工智能能技术路路线的争争论专用路线线和通用用路线的的争议硬件路线线和软件件路线的的争议人工智能能的发展展方向近期人工工智能的的发展方方向更新的理理论框架架研究：：目前人工工智能的的研究存存在着宏宏观与微微观分离离、局部部与全局局分离、、理论与与实际相相脱节的的问题。。要从根根本上了了解人脑脑的结构构和功能能，实现现人工智智能的研研究目标标，还需需要寻找找和建立立更新的的人工智智能框架架和理论论体系。。更好的技技术集成成研究：：人工智能能是一门门综合了了信息技技术、认认知科学学，心理理学、社社会学、、语言学学、系统统学、哲哲学、伦伦理学等等学科领领域的交交叉学科科，人工工智能的的发展需需要从各各个学科科的发展展中汲取取营养。。更成熟的的应用方方法研究究：研究更通通用更有有效的软软件开发发方法，，如更高高级的人人工智能能语言，，更方便便的人工工智能开开发环境境和工具具；发掘掘求解问问题的新新思路与与新方法法。人工智能能应用领领域人工智能能应用领领域主要要包括问题求解解机器学习习自然语言言理解专家系统统模式识别别计算机视视觉机器人学学博弈计算智能能人工生命命自动定理理证明自动程序序设计智能控制制智能检索索智能调度度与智慧慧智能决策策支持系系统人工神经经网络数据挖掘掘与知识识发现人工智能能应用领领域问题求解解问题的表表示、分分解、搜搜索、归归约等进行复杂杂的数学学公式符符号运算算求解机器学习习是使计算算具有智智能的根根本途径径，也是是机器具具有智能能的重要要标志主要研究究如何使使得计算算机能够够模拟和和实现人人类的学学习能力力人工智能能领域最最活跃，，最具研研究前景景的热点点自然语言言理解书面语言言的理解解和口语语（语音音）的理理解手写文字字的识别别机器翻译译……人工智能能应用领领域专家系统统专家系统统是在某某个特定定的领域域内，以以专家水水平趋解解决该领领域中困困难问题题的计算算机程序序典型的专专家系统统结构如如下：人工智能能应用领领域模式识别别模式识别别的研究究目标使使得计算算机能够够对给定定的事物物进行鉴鉴别，并并将其归归入相同同或相似似的模式式中模式识别别是计算算机对环环境识别别的需要要，是对对人类环环境的感感知模拟拟计算机视视觉人类80％以上的的外部信信息来自自视觉计算机视视觉主要要研究目目标是使使得计算算机具有有通过二二维图像像认知三三维环境境信息的的能力低层视觉觉与高层层视觉前沿研究究领域广泛应用用：目标标识别与与跟踪，，视频三三维重建建，CT图像的脏脏器三维维重建等等人工智能能应用领领域机器人学学机器人是是一种可可编程的的多功能能操作装装置。人人工智能能的所有有技术几几乎都可可以在该该领域得得到应用用机器人研研究的四四个阶段段：遥控控机器人人——程序机器器人——自适应机机器人——智能机器器人人工智能能应用领领域博弈博弈是一一个有关关对策