人工智能技术导论

人工智能技术导论计算机科学技术的发展方向1、计算机网络2、并行化3、智能化（以知识为中心）4、人性化《人工智能技术导论》（第三版），廉师友等，2007年，西安电子科技大学出版社。（主要教材）参考书：《人工智能》马少平、朱小燕编著，清华大学出版社《人工智能及其应用》蔡自兴、徐光祐编著，清华大学出版社

ArtificialIntelligenceANewSynthesis(人工智能)NilsJ.Nilsson教材及主要参考书4教学计划第1章人工智能概述(2)1.1什么是人工智能(A)1.2人工智能的研究意义、目标和策略(B)1.3人工智能的学科范畴(C)1.4人工智能的研究内容(B)1.5人工智能的研究途径与方法(B)1.6人工智能的基本技术(C)1.7人工智能的应用(C)1.8人工智能的分支领域与研究方向(B)1.9人工智能的发展概况(B)第2章逻辑程序设计语言PROLOG(4)2.1基本PROLOG(A)2.2TurboPROLOG程序设计(A)第3章图搜索与问题求解(6)3.1状态图搜索(A)3.2状态图搜索问题求解(B)3.3与或图搜索(A)3.4与或图搜索问题求解(B)3.5博弈树搜索(A)第4章基于遗传算法的随机优化搜索第5章基于谓词逻辑的机器推理(4)5.1一阶谓词逻辑(A)5.2归结演绎推理(A)5.3应用归结原理求取问题答案(A)5.4归结策略(A)5.5归结反演程序举例(B)5.6Horn子句归结与逻辑程序(D)5.7非归结演绎推理(D)第6章基于产生式规则的机器推理(2)6.1产生式规则(A)6.2产生式系统(A)第7章几种结构化知识表示及其推理(2)7.1框架(A)7.2语义网络(A)7.3类与对象(B)第8章不确定性知识的表示与推理(4)8.1不确定性处理概述(A)8.2几种经典的不确定性推理模型(A)8.3基于贝叶斯网络的概率推理(B)8.4基于模糊集合与模糊逻辑的模糊推理(A)5教学计划第9章机器学习与知识发现(2)9.1机器学习概述(B)9.2符号学习(B)9.3神经网络学习(A)9.4知识发现与数据挖掘(C)第10章模式识别(2)10.1模式识别概述(B)10.2统计模式识别(A)第11章自然语言理解(2)11.1简单句理解(B)11.2复合句理解(B)11.3转换文法和转换网络(C)第12章专家系统(2)12.1基本概念(B)12.2系统结构(A)12.3实例分析(C)12.4系统设计与实现(B)12.5开发工具与环境(C)12.6专家系统的发展(C)第13章Agent系统(2)13.1Agent的概念(B)13.2Agent的结构(A)13.3Agent实例──WebAgent(B)13.4多Agent系统(A)13.5Agent的实现工具(B)13.6Agent技术的发展与应用(C)第14章智能计算机与智能化网络第15章智能机器人第16章智能程序设计语言6第1章人工智能概述1.1什么是人工智能1.2人工智能的研究意义、目标和策略1.3人工智能的学科范畴1.4人工智能的研究内容1.5人工智能的研究途径与方法1.6人工智能的基本技术1.7人工智能的应用1.8人工智能的分支领域与研究方向1.9人工智能的发展概况71.1什么是人工智能1.1.1人工智能概念的一般描述1.1.2图灵测试和中文屋子1.1.3脑智能和群智能1.1.4符号智能和计算智能1.1什么是人工智能1.1.1什么是智能？智能是脑特别是人脑的属性或者说产物。智能的基础是知识智能的关键是思维（知识是思维产生的）。智能取决于感知和行为。结论

内涵：智能＝知识＋思维外延：智能就是发现规律、运用规律和分析问题、解决问题的能力1.1.1人工智能概念的一般描述顾名思义,人工智能就是人造智能,其英文表示是“ArtificialIntelligence”,简称AI。“人工智能”一词目前是指用计算机模拟或实现的智能,因此人工智能又称机器智能。当然,这只是对人工智能的字面解释或一般解释。

关于人工智能的科学定义,学术界目前还没有统一的认识。下面是部分学者对人工智能概念的描述,可以看做是他们各自对人工智能所下的定义。101.1.1人工智能概念的一般描述◆部分学者对人工智能概念的描述：人工智能是那些与人的思维相关的活动，诸如决策、问题求解和学习等的自动化（Bellman,1978）；人工智能是一种计算机能够思维，使机器具有智力的激动人心的新尝试（Haugeland,1985）；人工智能是研究如何让计算机做现阶段只有人才能做得好的事情（RichKnight,1991）；人工智能是那些使知觉、推理和行为成为可能的计算的研究（Winston,1992）；广义地讲，人工智能是关于人造物的智能行为，而智能行为包括知觉、推理、学习、交流和在复杂环境中的行为（Nilsson，1998）。StuartRussell和PeterNorvig则把已有的一些人工智能定义分为4类（2003）

：像人一样思考的系统；像人一样行动的系统；理性地思考的系统；理性地行动的系统。11人人工工智智能能概概念念的的一一般般描描述述如何何衡衡量量机机器器是是否否有有智智能能？？12图图灵灵测测试试和和中中文文屋屋子子图灵灵测测试试（（TuringTest）测试试主主持持人人被测测机机器器被测测人人小于于50%？Turing测试试13图图灵灵测测试试和和中中文文屋屋子子约翰翰.西西尔尔勒勒(JohnSearle)的的““中中文文屋屋子子””14脑脑智智能能和和群群智智能能脑（（主主要要指指人人脑脑））的的宏宏观观心心理理层层次次的的智智能能表表现现称称为为脑脑智智能能（（BrainIntelligence,BI））由群群体体行行为为所所表表现现出出的的智智能能称称为为群群智智能能（（SwarmIntelligence,SI））脑智智能能和和群群智智能能是是属属于于不不同同层层次次的的智智能能：：脑智智能能是是一一种种个体体智智能能（IndividualIntelligence,II））群智智能能是是一一种种社会会智智能能（SocialIntelligence,SI）），，或或者者说说系统统智智能能（SystemIntelligence,SI））。。15符符号号智智能能和和计计算算智智能能1.符符号号智智能能(SymbolicIntelligence,SI)——符号号主主义义符号号智智能能就就是是符号号人人工工智智能能它是是模模拟拟脑智智能能的人人工工智智能能，，也也就就是是所所说说的的传传统统人人工工智智能能或或经经典典人人工工智智能能。。符号号智智能能以以符符号号形形式式的的知知识识和和信信息息为为基基础础，，主主要要通通过过逻辑辑推推理理，运用用知知识识进进行行问问题题求求解解。符号号智智能能的的主主要要内内容容包包括括知识识获获取取（knowledgeacquisition））知识识表表示示（knowledgerepresentation））这些些构构成成了了所所谓谓的的知识工程(KnowledgeEngineering,KE)，如：知识识组织与管理理和知识运用用等技术基于知识的智能系统等。16符符号智能和和计算智能2.计算智智能(ComputatinalIntelligence)———连接主义计算智能就是是计算人工智智能，它是模拟群智能的的人工智能。计算智能以数数值数据为基基础，主要通过数值计算算，运用算法进行问题求解解。计算智能的主主要内容包括括：神经计算（NeuralComputation，NC）进化计算（亦亦称演化计算算，EvolutionaryComputation，EC，包包括遗传算法（GeneticAlgorithm，GA））进化规划（EvolutionaryPlanning，EP）进化策略（EvolutionaryStrategies，ES）等）免疫计算（immunecomputation）粒群计算（ParticleSwarmAlgorithm，PSA）蚁群算法（AntColonyAlgorithm，，ACA）自然计算（NaturalComputation，NC）人工生命（ArtificialLife，，AL）等。。171.2人工智能的研研究意义目目标和策略为为什么要研研究人工智能能人人工智能的的研究目标和和策略18为为什么要研研究人工智能能使当前的电脑脑更好用，更更有用，以扩扩大和延伸人人类智能；信息化社会的的迫切要求；；自动化发展的的必然趋势；；有益于探索人人类自身智能能的奥秘。19人人工智能的的研究目标和和策略研究目标制造智能机器器和智能系统统，实现智能能化社会。具体来讲，就就是要使计算算机不仅具有有脑智能和群群智能，还要要具有看、听听、说、写等等感知和交流流能力。研究策略先部分地或某某种程度地实实现机器的智智能，并运用用智能技术解解决各种实际际问题特别是是工程问题，，从而使现有有的计算机更更灵活、更好好用和更有用用，成为人类类的智能化信信息处理工具具，而逐步扩扩展和不断延延伸人的智能能，逐步实现现智能化。201.3人工工智能的学科科范畴人工智能已构构成信息技术术领域的一个个重要学科。。当前的人工智智能既属于计算机科学技术的一个前前沿领域，也也属于信息处理和自自动化技术的一个前沿领领域。还涉及到智能科学、认认知科学、心心理科学、脑脑及神经科学学、生命科学学、语言学、、逻辑学、行行为科学、教教育科学、系系统科学、数数理科学以及及控制论、科科学方法论、、哲学甚至经经济学等众多学科领领域。人工智能实际际上是一门综合性的交叉学科和边缘学科。211.4人工工智能的研究究内容搜索与求解学习与发现知识与推理发明与创造感知与交流记忆与联想系统与建造应用与工程22搜索与求解搜索定义就是为了达到到某一目标而而多次地进行行某种操作、运算算、推理或计算的过程。是人在求解问问题时而不知知现成解法的的情况下所采采用的一种普普遍方法。这这可以看做是是人类和其他他生物所具有有的一种元知知识。许多问题(包括智力问题和实实际工程问题题)的求解都可以以描述为或者者归结为对某某种图或空间间的搜索问题题。几乎所有智能能活动(包括脑智能和群智智能)的过程,都可以看做或或者抽象为一一个基于搜索索的问题求解解过程。23学习与发现学习与发现是指机器的知识学习和规律发现。经验积累能力、规律发现能力和知识学习能力都是智能能的表现。要要实现人工工智能就应该该赋予机器这这些能力。关于机器的学习和和发现技术就是人工智能能的重要研究究内容。24知识与推理知识与智能的的关系发现客观规律律是一种有智能能的表现,能运用知识解决决问题也是有智能的的表现。发现规律和运运用知识本身身还需要知识识。“知识就是智能能”，知识是智智能的基础和源泉。实现人工智能能,就要研究面向向机器的知识表示形式和基于各各种表示的机器推理技术。知识表示要求求便于计算机机的接受、存存储、处理和和运用机器的推理方方式与知识的的表示又息息息相关。在符符号智能中几几乎处处都与与推理有关。。25发明与创造涵义这里的发明创创造是广义的,它既包括我们们通常所说的的发明创造,如机器、仪器器、设备等的的发明和革新新,也包括创新性性软件、方案案、规划、设设计等的研制制和技术、方方法的创新以以及文学、艺艺术的创作,还包括思想、、理论、法规规的建立和创创新等等。要求不仅需要知识和推理,还需要想象和灵感。不仅需要逻辑思维,而且还需要形象思维。现状人们在这一领领域已经开展展了一些工作作,并取得了一些些成果。如关关于形象信息息的认知理论论、计算模型型和应用技术术的研究,计算机辅助创创新软件,还尝试用计算算机进行文艺艺创作等等。。原创性的机器器发明创造进进展甚微,甚至还是空白白。26感知与交流定义计算机对外部部信息的直接接感知人机之之间、智能能体之间的直直接信息交流流。机器感知就是计算机直直接“感觉””周围世界,就像人一样通通过“感觉器器官”直接从从外界获取信信息,如通过视觉器器官获取图形形、图像信信息,通过听觉器官官获取声音信信息。机器感感知包括计算机视觉、、听觉等各种感觉能力力。机器信信息交交流通信和自然语语言处处理等技术术。自自然语语言处处理又又包括括自然然语言言理解解和表表达。。地位感知和和交流流是拟人化化智能能个体体或智能系系统(如Agent和智能能机器器人)所不可可缺少少的功功能组组成部部分27记忆与与联想想记忆与与联想想记忆也也是人人脑的的基本本功能能之一一,伴随着着记忆忆的就就是联联想。。记忆是是智能能的基基本条条件，，联想想是计计算机机要模模拟人人脑的的思维维必须须具有有的功功能。。联想的的实现现要实现现联想想无非非就是是建立事事物之之间的的联系系。在机机器世世界里里面就就是有有关数据、、信息息或知知识之间的的联系系。传统方方法与与人脑脑联想想的区区别传统方方法只能对对于那那些完完整的的、确确定定的(输入)信息,联想起起(输出)有关的的信息息。传统的的信息息查询询是基于传传统计计算机机的按按地址址存取取方式式进行的的。人脑联联想能对那那些残残缺的的、失失真的的、变变形的的输入入信息息,仍然可可以快快速准准确地地输出出联想想响应应。人脑的的联想想功能能是基于神神经网网络的的按内内容记记忆方方式进行的的28记忆与与联想想当前研研究人们就就是利利用按内容容记忆忆原理理,采用一一种称称为““联想存存储”的技技术来来实现现联想想功能能。联想存存储的的特点是:可以存存储许许多相相关(激励,响应)模式对对。通过自自组织织过程程可以以完成成这种种存储储。以分布布、稳稳健健的方方式(可能会会有很很高的的冗余余度)存储信信息。。可以根根据接接收到到的相相关激激励模模式产产生并并输出出适当当的响响应模模式。。即使输输入激激励模模式失失真或或不完完全时时,仍然可可以产产生正正确的的响应应模式式。可在原原存储储中加加入新新的存存储模模式。。29系统与与建造造系统与与建造造是指智智能系系统的的设计计和实实现技技术。。内容包括智智能系系统的的分类类、硬硬/软件体体系结结构、、设计计方法法、实实现语语言工工具与与环境境等。。地位人工智智能一一般总总要以以某种种系统统的形形式来来表现现和应应用,因此关关于智智能系系统的的设计计和实实现技技术也也是人人工智智能的的研究究内容容之一一。30应用与与工程程应用与与工程程是指人人工智智能的的应用用和工工程研研究是人工工智能能技术术与实实际应应用的的接口口。研究方方向它主要要研究究人工工智能能的应应用领领域、、应应用形形式、、具体体应用用工程程项目目等。。研究内内容涉及问问题的的分析析、识识别别和表表示,相应求求解方方法和和技术术的选选择等等。311.5人人工智智能的的研究究途径径与方方法心理模模拟，，符号号推演演生理模模拟，，神经经计算算行为模模拟，，控制制进化化群体模模拟，，仿生生计算算博采广广鉴，，自然然计算算原理分分析，，数学学建模模1.5人工智智能的的研究究途径径与方方法心理模模拟,符号推推演“心理理模拟拟,符号推推演””就是是从人人脑的的宏观观心理理层面面入手手,以智能能行为为的心心理模模型为为依据据,将问题题或知知识表表示成成某种种逻辑辑网络络,采用符符号推推演的的方法法,模拟人人脑的的逻辑辑思维维过程程,实现人人工智智能。。采用这这一途途径与与方法法的原原因是是:①①人脑的的可意意识到到的思思维活活动是是在心心理层层面上上进行行的(如我们们的记记忆、、联想想、推推理、、计计算、、思思考等等思维维过程程都是是一些些心理理活动动),心理层层面上上的思思维过过程是是可以以用语语言符符号显显式表表达的的,从而人人的智智能行行为就就可以以用逻逻辑来来建模模。②②心心理理学、、逻辑辑学、、语语言学学等实实际上上也是是建立立在人人脑的的心理理层面面上的的,从而这这些学学科的的一些些现成成理论论和方方法就就可供供人工工智能能参考考或直直接使使用。。③③当当前的的数字字计算算机可可以方方便地地实现现语言言符号号型知知识的的表示示和处处理。。④④可可以直直接运运用人人类已已有显显式知知识(包括理理论知知识和和经验验知识识)直接建建立基基于知知识的的智能能系统统。符号推推演法法是人人工智智能研研究中中最早早使用用的方方法之之一。。人工工智能能的许许多重重要成成果也也都是是用该该方法法取得得的,如自动动推理理、定定理证证明、、问题题求解解、机机器器博弈弈、专专家系系统等等等。。由于于这种种方法法模拟拟人脑脑的逻逻辑思思维,利用显显式的的知识识和推推理来来解决决问题题,因此,它擅长长实现现人脑脑的高高级认认知功功能,如推理理、决决策策等。。“生理理模拟拟,神经计计算””就是是从人人脑的的生理理层面面,即微观观结构构和工工作机机理入入手,以智能能行为为的生生理模模型为为依据据,采用数数值计计算的的方法法,模拟脑脑神经经网络络的工工作过过程,实现人人工智智能。。具具体来来讲,就是用人工工神经网络络作为信息息和知识的的载体,用称为神经经计算的数数值计算方方法来实现现网络的学学习、记忆忆、联想、、识别和和推理等功功能。生理模拟,神经计算人脑的生理理结构是由由大约1011～1012个神经元(细胞)组成的神经经网络,而且是一个个动态的、、开放的、、高度复杂杂的巨系统统,目前的生理理模拟只是是对人脑的的局部或近近似模拟,也就是从群群智能的层层面进行模模拟,实现人工智智能。这种方法一一般是通过过神经网络络的“自学学习”获得得知识,再利用知识识解决问题题。神经网网络具有高高度的并行行分布性、、很强的的鲁棒性和和容错性。。它擅长长模拟人脑脑的形象思思维,便于实现人人脑的低级级感知功能能,例如图像、、声音信信息的识别别和处理。。生理模拟和和神经计算算的方法早早在20世纪40年代就已出出现,但由于种种种原因而发发展缓慢,甚至一度出出现低潮,直到80年代中期才才重新崛起起,现已成为人人工智能研研究中不可可或缺的重重要途径与与方法。采用生理模模拟和神经经计算方法法的人工智智能研究,被称为生理理学派、连连接主义义。还有一种基基于“感知知-行为””模型的研研究途径和和方法,称称其为行为为模拟法。。这种方法法是用模拟拟人和动物物在与环境境的交互、、控制过过程中的智智能活动和和行为特性性,如反反应、适应应、学习、、寻优等等,来研研究和实现现人工智能能。基于这一方方法研究人人工智能的的典型代表表要算MIT的R.Brooks教授授,他研研制的六足足行走机器器人(亦称称为人造昆昆虫或机器器虫),曾曾引起人人工智能界界的轰动。。这个机机器虫可以以看做是新新一代的““控制论动动物”,它它具有一一定的适应应能力,是是一个运运用行为模模拟即控制制进化方法法研究人工工智能的代代表作。1.5.3行为模模拟,控控制进化玩具机器人人（广州中中鸣数码））沙漠机器人人基于行为模模拟方法的的人工智能能研究,被称为行为为主义、进进化主义义、控制论论学派。行行为主义曾曾强烈地批批评传统的的人工智能能(主要指符号号主义,也涉及连接接主义)对真实世界界的客观事事物和复杂杂境遇,作了虚假的的、过分简简化的抽象象。沿着这这一途径,人们研制具具有自学习习、自适应应、自组织织特性的智智能控制系系统和智能能机器人,进一步展开开了人工生生命(AL)的研究。群体模拟,仿生计算“群体模拟拟,仿生计算””就是模拟拟生物群落落的群体智智能行为,从而实现现人工智智能。例例如,模拟生物物种群有有性繁殖殖和自然然选择现现象而出出现的遗遗传算法法,进而发展展为进化化计算;模拟人体体免疫细细胞群而而出现的的免疫计计算、免免疫克克隆计算算及人工工免疫系系统;模拟蚂蚁蚁群体觅觅食活动动过程的的蚁群算算法;模拟鸟群群飞翔的的粒群算算法和模模拟鱼群群活动的的鱼群算算法等等等。这些些算法在在解决组组合优化化等问题题中表现现出卓越越的性能能。而对对这些群群体智慧慧的模拟拟是通过过一些诸诸如遗传传、变异异、选择择、交叉叉、克隆隆等所谓谓的算子子或操作作来实现现的,统称其为为仿生计计算。仿生计算算的特点点是,其成果可可以直接接付诸应应用,解决工程程问题和和实际问问题。博采广鉴鉴,自然计算算人工智能能的这些些研究途途径和方方法的出出现并非非偶然。。因为为至今人人们对智智能的科科学原理理还未完完全弄清清楚,所以在这这种情况况下研究究和实现现人工智智能的一一个自然然的思路路就是模模拟自然然智能。。自然计算算就是模模仿或借借鉴自然然界的某某种机理理而设计计计算模模型,这这类计计算模型型通常是是一类具具有自适应、、自组织织、自学学习、自自寻优能能力的算法。。如神神经计算算、进化化计算、、免疫计计算、生生态计算算、量量子计算算、分子子计算、、DNA计算和和复杂自自适应系系统等都都属于自自然计算算。自然计算算能够解解决传统统计算方方法难于于解决的的各种复复杂问题题,在大大规模复复杂系统统的最优优化设计计、优化化控制、、网络安安全、创创造性设设计等领领域具有有很好的的应用前前景。原原理分析析,数数学建模模“原理分分析,数数学建建模”就就是通过过对智能能本质和和原理的的分析,直接接采用某某种数学学方法来来建立智智能行为为模型。。例如,人人们用概概率统计计原理(特别是是贝叶斯斯定理)处理不不确定性性信息和和知识,建立立了统计计模式识识别、统统计机器器学习和和不确定定性推理理的一系系列原理理和方法法。又如如,人人们用数数学中的的距离、、空间、、函数、、变换等等概念和和方法,开发发了几何何分类、、支持向向量机等等模式识识别和机机器学习习的原理理和方法法。1.6人工智能能的基本本技术尽管人工工智能可可分为符符号智能能和计算算智能,但二者仍仍有许多多共同或或相似之之处,其中最显显著的相相似之处处是:(1)二者都涉涉及表示示和运算算。(2)二者都是是通过搜搜索进行行问题求求解的。。1.7人工智能能的应用用难题求解解主要指那那些没有有算法解解,或虽有算算法解但但在现有有机器上上无法实实施或无无法完成成的困难难问题,例如智力力性问题题中的梵梵塔问题题、n皇后问题题、旅行行商问题题、博弈弈问题等等等,就是这样样的难题题。研究智力力难题的的求解则则具有双双重意义义:一方面,可以找到到解决这这些难题题的途径径;另一方面面,由解决这这些难题题而发展展起来的的一些技技术和方方法可用用于人工工智能的的其他领领域。自动规划划、调调度与配配置规划、调调度与配配置问题题是实用用性、工工程性性最强的的一类问问题。规划一般般指设计计制定一一个行动动序列,例如机器器人行动动规划、、交通路路线规划划。调度就是是一种任任务分派派或者安安排,例如车辆辆调度、、电力调调度、资资源分配配、任务务分配。。配置则是是设计合合理的部部件组合合结构,即空间布布局,例如资源源配置、、系统统配置、、设备或或设施配配置。机机器定理理证明机器定理理证明也也是人工工智能的的一个重重要的研研究课题题。定理理证明是是最典型型的逻辑辑推理问问题,它它在发发展人工工智能方方法上起起过重大大作用。。自自动程序序设计自动程序序设计就就是让计计算机设设计程序序。具体体来讲,就是人人只要给给出关于于某程序序要求的的非常高高级的描描述,计计算机就就会自动动生成一一个能完完成这个个要求目目标的具具体程序序。相相当于给给机器配配置了一一个“超超级编译译系统””,它它能够对对高级描描述进行行处理,通过过规划过过程,生生成所所需的程程序。自动程序序设计还还包括程程序自动动验证,即自自动证明明所设计计程序的的正确性性。这样样,自自动程序序设计也也是人工工智能和和软件工工程相结结合的研研究课题题。机机器翻译译机器翻译译就是完完全用计计算机作作为两种种语言之之间的翻翻译。机机器翻翻译由来来已久,早在电电子计算算机问世世不久,就有有人提出出了机器器翻译的的设想,随后后就开始始了这方方面的研研究。机器翻译译并非想想像的那那么简单单,单纯纯地依靠靠“查字字典”的的方法不不可能解解决翻译译问题,只有在在对语义义理解的的基础上上,才能能做到真真正的翻翻译,所所以机机器翻译译的真正正实现,还要要靠自然然语言理理解方面面的突破破。机器翻译译等的失失败：“Timeflieslikeanarrow””翻译成日日语，再再译回来来：““苍蝇喜喜欢箭””“Thespiritiswillingbutthefleshisweak”译成俄语语，再译译回来：：“Thewineisgoodbutthemeatisspoiled”智能控制制智能控制制就是把把人工智智能技术术引入控控制领域域,建立智能能控制系系统。智智能控制制具有两两个显著著的特点点:第一,智能控制制是同时时具有知知识表示示的非数数学广义义世界模模型和传传统数学学模型混混合表示示的控制制过程,也往往是是含有复复杂性、、不完全全性、模模糊性或或不确定定性以及及不存在在已知算算法的过过程,并以知识识进行推推理,以启发来来引导求求解过程程;第二,智能控制制的核心心在高层层控制,即组织级级控制,其任务在在于对实实际环境境或过程程进行组组织,即决策与与规划,以实现广广义问题题求解。。智能控制制的开发发,目前认为为有以下下途径:——基于专家系统统的专家智能能控制。——基于模糊推理理和计算的模模糊控制。——基于人工神经经网络的神经经网络控制。。——综合以上三种种方法的综合合型智能控制制。智能管理智能管理就是是把人工智能能技术引入管管理领域,建立智能管理理系统。智智能管理是现现代管理科学学技术发展的的新动向。智智能管理是是人工智能与与管理科学、、系统工程、、计算机技术术及通信技术术等多学科、、多技术互相相结合、互相相渗透而产生生的一门新技技术、新学科科。它研究如如何提高计算算机管理系统统的智能水平平,以及智能管理理系统的设计计理论、方法法与实现技术术。智能管理系统统是在管理信信息系统、办办公自动化系系统、决策支支持系统的功功能集成和技技术集成的基基础上,应用人工智能能专家系统、、知识工程、、模式识别、、人工神经网网络等方法和和技术,进行智能化、、集成化、协协调化,设计和实现的的新一代的计计算机管理系系统。智智能决策智能决策就是是把人工智能能技术引入决决策过程,建建立智能决策策支持系统。。智能决策支持持系统是在20世纪80年代初提出出来的。它是是决策支持系系统与人工智智能,特别别是专家系统统相结合的产产物。它既充充分发挥了传传统决策支持持系统中数值值分析的优势势,也充分发发挥了专家系系统中知识及及知识处理的的特长,既既可以进行定定量分析,又又可以进行行定性分析,能有效地地解决半结构构化和非结构构化的问题,从而扩大大了决策支持持系统的范围围,提高了了决策支持系系统的能力。。智智能通信智能通信就是是把人工智能能技术引入通通信领域,建建立智能通通信系统。智智能通信就是是在通信系统统的各个层次次和环节上实实现智能化。。例如在通信信网的构建、、网管与网网控、转接、、信息传输与与转换等环节节,都可实实现智能化。。这样,网络络就可运行在在最佳状态,使呆板的的网变成活化化的网,使使其具有自适适应、自组组织、自学学习、自修修复等功能。。1.7.10智能仿真真利用人工智能能技术能对整整个仿真过程程进行指导,能改善仿真真模型的描述述能力,在在仿真模型中中引进知识表表示将为研究究面向目标的的建模语言打打下基础,提提高仿真工工具面向用户户、面向问题题的能力。1.7.11智能CAD智能CAD(简称ICAD)就是把把人工智能技技术引入计算算机辅助设计计领域,建建立智能CAD系统。事事实上,AI几乎可可以应用到CAD技术的的各个方面,从目前发发展的趋势来来看,至少少有以下四个个方面:(1)设计计自动化。(2)智能能交互。(3)智能能图形学。(4)自动动数据采集。。1.7.12智能制造造智能制造就是是在数控技术术、柔性制造造技术和计算算机集成制造造技术的基础础上,引入入智能技术。。智能制造系系统由智能加加工中心、材材料传送检测测和实验装置置等智能设备备组成。它具具有一定的自自组织、自自学习和自适适应能力,能能在不可预测测的环境下,基于不确确定、不精确确、不完全的的信息,完完成拟人的制制造任务,形形成高度自自动化生产。。智能CAI智能CAI就是把人工智智能技术引入入计算机辅助助教学领域,建立智能CAI系统,即ICAI。ICAI的特点是能对对学生因才施施教地进行指指导。智能人机接口口智能人机接口口就是智能化化的人机交互互界面,也就是将人工工智能技术应应用于计算机机与人的交互互界面,使人机界面更更加灵性化、、拟人化、个个性化。这也是当前人人机交互的迫迫切需要和人人机接口技术术发展的必然然趋势。智能人机接口口已成为计算算机、网络和和人工智能等等学科共同关关注和通力合合作的研究课课题。该课题题涉及到机器器感知特别是是图形图像识识别与理解、、语音识别别、自然语言言处理、机机器翻译等诸诸多AI技术,另外,还涉及到多媒媒体、虚拟拟现实等技术术。1.7.15模式识别别识别是人和生生物的基本智智能信息处理理能力之一。。所谓模式识别别,则指的的是用计算机机进行物体识识别。这里的的物体一般指指文字、符号号、图形、图图像、语音音、声音及传传感器信息等等形式的实体体对象,而并并不包括概念念、思想、意意识等抽象或或虚拟对象,后者的识识别属于心理理、认知及哲哲学等学科的的研究范畴。。经过多年的研研究,模式式识别已发展展成为一个独独立的学科,其应用十十分广泛,诸诸如信息、、遥感、医学学、影像、安安全、军事等等领域,模模式识别已经经取得了重要要成效。1.7.16数据挖掘掘（DM）与数据库中中的知识发现现（KDD）数据挖掘和数数据库中的知知识发现的本本质含义是一一样的,只只是前者主要要流行于统计计、数据分分析、数据据库和信息系系统等领域,后者则主主要流行于人人工智能和机机器学习等领领域,。DM与与KDD现现已已成成为为人人工工智智能能应应用用的的一一个个热热门门领领域域和和研研究究方方向向,其其涉涉及及范范围围非非常常广广泛泛,如如企企业业数数据据、、商商业业数数据据、、科科学学实实验验数数据据、、管管理理决决策策数数据据、、Web数数据据等等的的挖挖掘掘和和发发现现。。计算算机机辅辅助助创创新新计算算机机辅辅助助创创新新(ComputerAidedInnovation,CAI)是以以““发发明明问问题题解解决决理理论论(TRIZ)””为基基础础,结合合本本体体论论(Ontology)、现现代代设设计计方方法法学学、、计计算算机机技技术术而而形形成成的的一一种种用用于于技技术术创创新新的的新新手手段段。。近近年年来来,CAI在欧欧美美国国家家迅迅速速发发展展,成为为新新产产品品开开发发中中的的一一项项关关键键性性基基础础技技术术。。计计算算机机辅辅助助创创新新可可以以看看做做是是机机器器发发明明创创造造的的初初级级形形式式。。计算算机机文文艺艺创创作作在文文艺艺创创作作方方面面,人们们也也尝尝试试开开发发和和运运用用人人工工智智能能技技术术。。云松松銮仙仙玉玉骨骨寒寒,松虬虬雪雪友友繁繁。。大千千收收眼眼底底,斯调调不不同同凡凡。。机器器博博弈弈机器器博博弈弈是是人人工工智智能能最最早早的的研研究究领领域域之之一一,而且且一一直直久久经经不不衰衰。。早在在人人工工智智能能学学科科建建立立的的当当年年———1956年,塞缪缪尔尔就就研研制制成成功功了了一一个个跳跳棋棋程程序序。。三三年年后后的的1959年,装有有这这个个程程序序的的计计算算机机就就击击败败了了塞塞缪缪尔尔本本人人,1962年又又击击败败了了美美国国一一个个州州的的冠冠军军。。1997年IBM的““深深蓝蓝””计计算算机机以以2胜3平1负的的战战绩绩击击败败了了蝉蝉联联12年之之久久的的世世界界国国际际象象棋棋冠冠军军加加里里·卡斯斯帕帕罗罗夫夫,轰动动了了全全世世界界。。2001年,德国国的的““更更弗弗里里茨茨””国国际际象象棋棋软软件件更更是是击击败败了了当当时时世世界界排排名名前前10位棋棋手手中中的的9位,计算算机机的的搜搜索索速速度度达达到到创创纪纪录录的的600万步步每每秒秒。。计算算机机打败败国际际象象棋棋冠冠军军“深深蓝蓝””与与卡卡斯斯帕帕罗罗夫夫的的对对比比────身高高:卡斯斯帕帕罗罗夫夫5英尺尺10英寸寸,““深蓝蓝””6英尺尺5英寸寸；；体重重:卡斯斯帕帕罗罗夫夫176磅，，““深深蓝蓝””1.4吨；；年龄龄：：卡卡斯斯帕帕罗罗夫夫34岁，，““深深蓝蓝””4岁；；每秒秒行行棋棋速速度度：：卡卡斯斯帕帕罗罗夫夫2步，，““深深蓝蓝””2亿步步。。最主主要要差差别别：：卡斯斯帕帕罗罗夫夫:随机机应应变变能能力力强强，，老老谋谋深深算算，，经经验验丰丰富富,但思思路路易易受受身身体体条条件件、、情情绪绪和和周周围围环环境境的的影影响响。。“深深蓝蓝””：：是是个个刚刚刚刚涉涉足足棋棋坛坛的的小小学学生生,记忆忆力力强强，，计计算算平平稳稳且且不不受受环环境境干干扰扰。。“深深蓝蓝””程程序序带有有一一个个收收集集了了20世纪纪各各位位著著名名国国际际象象棋棋大大师师所所下下的的数数千千个个棋棋局局的的数数据据库库。。机器器人人足足球球赛赛是是机机器器博博弈弈的的另另一一个个战战场场。。近近年年来来,国际际大大赛赛不不断断,盛况况空空前前。。现现在在这这一一赛赛事事已已波波及及到到全全世世界界的的许许多多大大专专院院校校,激起起了了大大学学生生们们的的极极大大兴兴趣趣和和热热情情。。机器器博博弈弈现现在在已已经经不不再再仅仅仅仅是是人人工工智智能能专专家家们们研研究究的的课课题题,而且且已已经经进进入入了了人人们们的的文文化化生生活活。。机机器器博博弈弈是是对对机机器器智智能能水水平平的的测测试试和和检检验验,它的的研研究究将将有有力力推推动动人人工工智智能能技技术术的的发发展展。。智智能能机机器器人人智能能机机器器人人也也是是当当前前人人工工智智能能领领域域一一个个十十分分重重要要的的应应用用领领域域和和热热门门的的研研究究方方向向。。由于于它它直直接接面面向向应应用用,社社会会效效益益强强,所所以以,其其发发展展非非常常迅迅速速。。诸诸如如工工业业机机器器人人、、太太空空机机器器人人、、水水下下机机器器人人、、家家用用机机器器人人、、军军用用机机器器人人、、服服务务机机器器人人、、医医疗疗机机器器人人、、运运动动机机器器人人、、助助理理机机器器人人、、机机器器人人足足球球赛赛、、机机器器人人象象棋棋赛赛…………,几几乎乎应应有有尽尽有有。。机器器人人研研究究的的意意义义：机机器器人人既既是是人人工工智智能能的的研研究究对对象象，，同同时时又又是是人人工工智智能能的的试试验验场场地地，，人人工工智智能能的的所所有有技技术术几几乎乎都都可可以以在在这这个个领领域域得得到到应应用用。。智能能机机器器人人具具有有的的能能力力：感感知知能能力力、、思思维维能能力力和和行行为为能能力力的的机机器器人人。。这这种种机机器器人人能能够够主主动动的的适适应应外外界界环环境境变变化化，，并并能能够够通通过过学学习习丰丰富富自自己己的的知知识识、、提提高高自自己己的的工工作作能能力力。。情感感机机器器人人：是是一一种种具具有有情情感感（（爱爱、、恨恨…）和和情情绪绪(喜、、怒怒、、哀哀、、乐乐…)功能能新新一一代代机机器器人人。。MIT研究究的的情情感感机机器器人人情感感机机器器人人不不仅仅能能理理解解人人的的语语言言，，还还能能够够对对不不同同语语言言做做出出相相应应的的喜喜怒怒哀哀乐乐反反应应，，还还能能够够通通过过转转动动和和睁睁闭闭眼眼睛睛、、皱皱眉眉、、张张嘴嘴、、打打手手势势等等形形式式表表达达其其丰丰富富的的情情感感。。机器器人人服服务务员员图坦坦卡卡蒙蒙的的咒咒语语:“不不论论是是谁谁骚骚扰扰了了法法老老的的安安宁宁，，死死神神之之翼翼将将在在它它的的头头上上降降临临。。””2003年，小机器人挑战法老咒语，代替科学家勇探胡夫金字塔内部秘道。1.8人工工智智能能的的分分支支领领域域与与研研究究方方向向———从模模拟拟的的智智能能层层次次和和所所用用的的方方法法来来看看,人工工智智能能可可分分为为符符号号智智能能和和计计算算智智能能两两大大主主要要分分支支领领域域。。符号号智智能能有有图图搜搜索索、、自自动动推推理理、、不不确确定定性性推推理理、、知知识识工工程程、、符符号号学学习习等等。。计算算智智能能有有神神经经计计算算、、进进化化计计算算、、免免疫疫计计算算、、蚁蚁群群算算法法、、粒粒群群算算法法、、自自然然计计算算等等。。智能能Agent也是是人人工工智智能能的的一一个个新新兴兴的的重重要要领领域域。。智智能能Agent是以符符号智智能和和计算算智能能为基基础的的更高高一级级的人人工智智能。。——从模拟拟的脑脑智能能或脑脑功能能来看看,AI中有机机器学学习、、机器器感知知、机机器联联想、、机器器推理理、机机器行行为等等分支支领域域。——从应用用角度度看,如1.7节所述述,AI中有难难题求求解等等数十十种分分支领领域和和研究究方向向。——从系统统角度度看,AI中有智智能计计算机机系统统和智智能应应用系系统两两大领领域。。——从基础础理论论看,AI中有数数理逻逻辑和和多种种非标标准逻逻辑、、图图论、、人工工神经经网络络、模模糊集集、粗粗糙集集、概概率统统计和和贝叶叶斯网网络、、统计计学习习理论论与支支持向向量机机等等等领域域和方方向。。1.9人工智智能的的发展展概况况人工智智能学学科的的产生生人工智智能学学科正正式诞诞生于于1956年。1956年夏季季,由美国国达特特莫斯斯(Dartmouth)大学的的麦卡卡锡(McCarthy)、哈哈佛大大学的的明斯斯基(Minsky)、IBM公司信信息研研究中中心的的洛切切斯特特(Rochester)、贝尔尔实验验室的的申农农(Shannon)共同发发起,邀请IBM公司的的莫尔尔(T.More)和塞缪缪尔(Samuel)、麻省省理工工学院院的塞塞尔夫夫里奇奇(O.Selfridge)和索罗罗门夫夫(R.Solomonff)以及兰兰德公公司和和卡内内基工工科大大学的的纽厄厄尔(A.Newell)、西蒙蒙(H.A.Simon)等,共十位位来自自数学学、心心理理学、、神神经生生理学学、信信息论论和计计算机机等方方面的的学者者和工工程师师,在达特特莫斯斯大学学召开开了一一次历历时两两个月月的研研究会会,讨论关关于机机器智智能的的有关关问题题。会会上经经麦卡卡锡提提议正正式采采用了了“人人工智智能””这一一术语语。从从此,一门新新兴的的学科科便正正式诞诞生了了。符号主主义途途径发发展概概况符号主主义是是指以以符号号处理理为核核心的的方法法。又称为为自上上而下下和符符号主主义,起源源于通通用问问题求求解(GeneralProblemSolving,GPS),用于模模拟人人类问问题求求解过过程的的心理理过程程,逐逐渐形形成为为物理理符号号系统统。AI的的目标标就是是实现现机器器智能能,而而计算算机自自身具具有符符号处处理功功能,它本本身就就蕴含含着推推理能能力,因而而可能能够方方便地地模拟拟逻辑辑思维维过程程符号主主义认认为：：人类类智能能的基基本单单元是是符号号，认认知过过程就就是符符号操操作过过程，，从而而思维维就是是符号号计算算。主要特特征:(1)立足足于逻逻辑运运算和和符号号操作作,适适合于于模拟拟人的的逻辑辑思维维过程程,解解决需需要逻逻辑推推理的的复杂杂问题题；(2)知识识可用用显示示的符符号表表示,在已已知基基本规规则的的情况况下,无需需输入入大量量的细细节知知识；；(3)便于于模块块化,当个个别事事实发发生变变化时时,易易于修修改；；(4)能与与传统统的符符号数数据库库进行行连接接；(5)可对对推理理结论论进行行解释释,便便于对对各种种可能能性进进行选选择。。缺点：：可以解解决逻逻辑思思维,但对对于形形象思思维难难于模模拟；；信息表表示成成符号号后,并在在处理理或转转换时时,信信息有有丢失失的情情况。。符号主主义途途径发发展概概况1956年之后后的10多年间间,人工智智能的的研究究取得得了许许多引引人瞩瞩目的的成就就。从从符号号主义义的研研究途途径来来看,主要有有:——定理证证明1956年,美国的的纽厄厄尔、、肖和和西蒙蒙合作作编制制了一一个名名为逻逻辑理理论机机(LT)的计算算机程程序系系统。。该该程序序模拟拟了人人为数数理逻逻辑证证明定定理时时的思思维规规律。。利利用LT纽厄尔尔等人人证明明了《数学原原理》第2章中的的38条定理理。数数理逻逻辑学学家王王浩于于1958年在计计算机机上用用3～5分钟证证明了了《数学原原理》中有关关命题题演算算的全全部定定理(220条),并且还还证明明了谓谓词演演算中中150条定理理的85%。——1956年,塞缪尔尔研制制成功功了具具有自自学习习、自自组组织、、自自适应应能力力的跳跳棋程程序。。这个个程序序能从从棋谱谱中学学习,也能从从下棋棋实践践中提提高棋棋艺,1959年它击击败了了塞缪缪尔本本人,1962年又击击败了了美国国一个个州的的冠军军。——1959年,籍勒洛洛特发发表了了证明明平面面几何何问题题的程程序,塞尔夫夫里奇奇推出出了一一个模模式识识别程程序;1965年罗伯伯特(Roberts)编制出出了可可以分分辨积积木构构造的的程序序。——1960年,纽厄尔尔、肖肖和西西蒙等等人通通过心心理学学试验验总结结出了了人们们求解解问题题的思思维规规律,编制了了通用用问题题求解解程序序(GeneralProblemSolving,GPS)。该程程序可可以求求解11种不同同类型型的问问题。。——1960年,麦卡锡锡研制制成功功了面面向人人工智智能程程序设设计的的表处处理语语言LISP。该语语言以以其独独特的的符号号处理理功能能,很快在在人工工智能能界风风靡起起来。。它武武装了了一代代人工工智能能学者者,至今仍仍然是是人工工智能能研究究的一一个有有力工工具。。——1965年,鲁宾逊逊(Robinson)提出了了消解解原理理(resolutionprinciple),为定理理的机机器证证明做做出了了突破破性的的贡献献。20世纪80年代