现代人工智能的兴起

绪论很早人类就有制造机器人的幻想黄帝的“指南车”诸葛亮的“木牛流马”亚里士多德的形式逻辑布莱尼茨的关于数理逻辑的思想“机器人”一词的来源1现代人工智能的兴起现代人工智能（ArtificialIntelligence，简称AI），一般认为起源于美国1956年的一次夏季讨论（达特茅斯会议），在这次会议上，第一次提出了“ArtificialIntelligence”这个词。2什么是人工智能？至今没有统一的定义从“计算”到“算计”3像人一样思考的系统理性地思考的系统“要使计算机能够思考..….意思就是：有头脑的机器”（Haugeland,1985）“与人类的思维相关的活动，诸如决策、问题求解、学习等活动”（Bellman,1978）“通过利用计算模型来进行心智能力的研究”（Chamiak和McDermott,1985）“对使得知觉、推理和行为成为可能的计算的研究”（Winston,1992）像人一样行动的系统理性地行动的系统“一种技艺，创造机器来执行人需要智能才能完成的功能”（Kurzweil,1990）“研究如何让计算机能够做到那些目前人比计算机做得更好的事情”（Rich和Knight,1991）“计算智能是对设计智能化智能体的研究”（Poole等，1998）“AI..….关心的是人工制品中的智能行为”（Nilsson,1998）4图灵测试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”。5希尔勒的中文屋子罗杰•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？6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。返回7AI的本质问题 研究如何制造出人造的智能机器或系统，来模拟人类智能活动的能力，以延伸人们智能的科学。8AI的历史回顾第一阶段（40年代中～50年代末）神经元网络时代 双层网络 M-P模型、感知器模型等 问题：XOR问题不能解决9AI的历史回顾（续1）XOR问题（异或问题）输入1输入2输出000011101110(0,0)(1,1)(0,1)(1,0)10AI的历史回回顾（续2））Minsky的著作：《《Perceptions》（感知知器）从理论上证明明了二层神经经元网络不可可能解决XOR问题如果要求解XOR问题，，神经元网络络必须是3层层或3层以上上的结构对于3层或3层以上的神神经元网络，，难于找到一一个通用的学学习算法11AI的历史回回顾（续3））第二阶段（50年代中～～60年代中中）通通用方法时代代物理符号系统统主要研究的问问题：GPS、游戏、翻翻译等对问题的难度度估计不足，，陷入困境12AI的历史回回顾（续4））一个笑话（英英俄翻译）：：Thespiritiswillingbutthefleshisweek.（心有余而力力不足）Thevodkaisstrongbutmeatisrotten.（伏特加酒虽虽然很浓，但但肉是腐烂的的）13AI的历史回回顾（续5））出现这样的错错误的原因：：Spirit：1）精神2）烈性酒结论：必须理解才能能翻译，而理理解需要知识识14AI的的历史史回顾顾（续续6））知识就就是力力量———培培根知识蕴蕴涵着着力量量———费根根鲍姆姆15AI的的历史史回顾顾（续续7））第三阶阶段（（60年代代中～～80年代代初））知知识识工程程时代代专家系系统知识工工程知识工工程席席卷全全球各国发发展计计划：：美国星星球大大战计计划英国ALVEY计划划法国UNIKA计计划日本五五代机机计划划中国““863””计划划16AI的的历史史回顾顾（续续8））遇到的的困难难：知识获获取的的瓶颈颈问题题17AI的的历史史回顾顾（续续9））第四阶阶段（（80年代代中～～90年代代初））新新的的神经经元网网络时时代BP网网（算算法）），解解决了了多层层网的的学习习问题题Hopfield网，成成功求求解了了旅行行商问问题存在问问题：：理论依依据解决大大规模模问题题的能能力新的动动向———构构造化化方法法18AI的的历史史回顾顾（续续10）第五阶阶段（（90年代代初～～现在在）海海量数数据处处理与与网络络时代代网络给给AI带来来无限限的机机会知识发发现与与数据据挖掘掘AI走走向实实用化化19AI的的研究究内容容搜索技技术知识表表示规划方方法机器学学习认知科科学20AI的的研究究内容容（续续1））自然语语言理理解与与机器器翻译译专家系系统与与知识识工程程定理证证明博弈机器人人数据挖挖掘与与知识识发现现21AI的的研究究内容容（续续2））多Agent系系统复杂系系统足球机机器人人人机交交互技技术22人工智智能取取得的的一些些成果果四十多多年来来，人人工智智能的的研究究虽然然步履履艰难难，但但也取取得了了一些些很突突出的的成绩绩。下下面列列举一一些实实例。。23定理证证明50年年代中中期，，世界界上最最早的的启发发式程程序““逻辑辑理论论家””，证证明了了数学学名著著《数数学原原理》》中的的38个定定理。。经改改进后后，62年年证明明了该该书中中全部部的52个个定理理。被被认为为是用用计算算机探探讨人人类智智力活活动的的第一一个真真正的的成果果。24四色定定理的的证明明四色定定理从1852年发发现四四色问问题，，世界界上很很多著著名的的科学学家试试图证证明，，当一一直未未能完完成。。1976年年6月月，哈哈肯在在美国国伊利利诺斯斯大学学的两两台不不同的的电子子计算算机上上，用用了1200个个小时时，作作了100亿次次判断断，终终于完完成了了四色色定理理的证证明，，从而而解决决了一一个历历时100多年年的问问题，，轰动动了世世界。。25定理证证明的的“吴吴方法法”2000年年我国国最高高科学学技术术奖获获得者者吴文文俊教教授，，提出出了““数学学机器器化””。1977年年，吴吴文俊俊关于于平面面几何何定理理的机机械化化证明明首次次取得得成功功。创立了了定理理机器器证明明的“吴方方法””。26通用问问题求求解器器（GPS）从1957年开开始，，Newell等人人开始始研究究一种种不依依赖于于具体体领域域的通通用解解题程程序，，这个个程序序的设设计是是从模模仿人人类问问题求求解的的规程程开始始的。。在它它能处处理的的有限限类别别的问问题中中，它它显示示出程程序决决定的的子目目标及及可能能采取取的行行动的的次序序，与与人类类求解解同样样问题题是类类似的的。因因此，，GPS很很可能能是第第一个个实现现了““像人人一样样思考考”方方法的的程序序。27专家系系统人类之之所以以能求求解问问题，，是因因为人人类具具有知知识。。专家系系统就就是把把有关关领域域专家家的知知识整整理出出来，，让计计算机机利用用这些些知识识求解解专门门领域域的问问题。。1968年年世界界上第第一个个专家家系统统DENDRAL问问世。。MYCIN，一一个著著名的的医疗疗诊断断专家家系统统28第一个个商用用专家家系统统：R1世界上上第一一个成成功的的商用用专家家系统统，1982年年开始始正式式在DEC公司司使用用。该该程序序帮助助为新新计算算机系系统配配置订订单；；到1986年年为止止，估估计它它为公公司每每年节节省了了4千千万美美元。。29海湾战战争中中的专专家系系统在1991年的的海湾湾危机机中，，美国国军队队使用用专家家系统统用于于自动动的后后勤规规划和和运输输日程程安排排。这这项工工作同同时涉涉及到到50000个个车辆辆、货货物和和人，，而且且必须须考虑虑到起起点、、目的的地、、路径径以及及解决决所有有参数数之间间的冲冲突。。AI规划划技术术使得得一个个计划划可以以在几几小时时内产产生，，而用用旧的的方法法需要要花费费几个个星期期。30数字字识识别别清华华大大学学智智能能技技术术与与系系统统国国家家重重点点实实验验室室采采用用神神经经元元网网络络方方法法研研制制的的数数字字识识别别系系统统，，用用于于2000年年我我国国人人口口普普查查。。对对普普查查数数据据进进行行自自动动识识别别，，错错误误率率达达到到了了万万分分之之一一以以下下的的高高水水平平。。31古籍籍数数字字化化————《《四四库库全全书书》》32IBM的的““深深蓝蓝””北京时间间1997年5月12日凌晨晨4点50分，，美国纽纽约公平平大厦，，当IBM公司司的“深深蓝”超超级电脑脑将棋盘盘上的一一个兵走走到C4的位置置上时，，国际象象棋世界界冠军卡卡斯帕罗罗夫对““深蓝””的人机机大战落落下帷幕幕，“深深蓝”以以3.5：2.5的的总比分分战胜卡卡斯帕罗罗夫。33正在与深深蓝下棋棋的卡斯斯帕罗夫夫34IBM的的“深蓝蓝”（续续1）96年2月第一一次比赛赛结果：：“深蓝””：胜、、负、平平、平、、负、负负97年5月第二二次比赛赛结果：：“深蓝””：负、、胜、平平、平、、平、胜胜35IBM的的“深蓝蓝”（续续2）“深蓝””的技术术指标：：32个CPU每个CPU有16个协协处理器器每个CPU有256M内存每个CPU的处处理速度度为200万步步/秒36“人机之之战”简简史1958年，IBM704成成为第一一台能同同人下棋棋的计算算机，名名为“思思考”，，思考速速度每秒秒200步60年代代中期，，科学家家德里夫夫斯断言言，计算算机将无无法击败败一位年年仅10岁的棋棋手1973年，国国际象棋棋软件4.0被被开发出出来，这这是未来来程序的的基础1979年，国国际象棋棋软件4.9达达到专家家级水平平1981年，CRAYBLITZ新新的超级级计算机机拥有特特殊的集集成电路路，预言言将可在在1995年击击败世界界棋王371983年，BELLEAT＆T开开发了国国际象棋棋硬件，，达到了了大师水水平80年代代中期，，皮兹堡堡的CARNEGIEMELLON大学开开始研究究世界级级的国际际象棋计计算机程程序1987年，““深思””首次以以每秒钟钟75万万步的思思考速度度露面，，它的水水平相当当于拥有有国际等等级分为为2450的棋棋手1988年，““深思””击败丹丹麦特级级大师拉拉尔森1989年，““深思””已经有有6台信信息处理理器，每每秒思考考速度达达200万步，，但在与与世界棋棋王卡斯斯帕罗夫夫进行的的“人机机大战””中对阵阵以0比比2败北北381990年，““深思””第二代代产生，，使用IBM的的硬件，，吸引了了前世界界棋王卡卡尔波夫夫与之对对抗1991年，““弗里茨茨”问世世1993年，““深思””二代击击败了丹丹麦国家家队，在在与世界界优秀女女棋手小小波尔加加的对抗抗中获胜胜1995年，““深蓝””更新程程序，新新的集成成电路将将其思考考速度达达到每秒秒300万步1996年，““深蓝””在与卡卡斯帕罗罗夫的挑挑战赛中中，以2比4不不敌卡斯斯帕罗夫夫1997年，““超级深深蓝”开开发出了了更加高高级的““大脑””，4名名国际大大师参与与IBM的挑战战小组为为电脑与与卡斯帕帕罗夫重重战出谋谋划策，，最后““超级深深蓝”以以3比2击败了了卡斯帕帕罗夫，，卡斯帕帕罗夫要要求重赛赛，但没没有得到到回应391999年，““弗里茨茨”升级级为“更更弗里茨茨”(DeepFritz)2001年，““更弗里里茨”更更新了程程序，击击败了卡卡斯帕罗罗夫和阿阿南德，，以及除除了克拉拉姆尼克克之外的的所有排排名世界界前十位位的棋手手2002年10月，““更弗里里茨”与与克拉姆姆尼克在在巴林进进行“人人机大战战”，思思考速度度为每秒秒600万步，，双方4比4战战平2003年1～～2月““更年少少者”与与卡斯帕帕罗夫举举行人机机对抗，，双方3比3战战平40思考题2：国际际象棋、、中国象象棋与围围棋为什么已已经有了了可以战战胜国际际大师的的国际象象棋程序序，而中中国象棋棋和围棋棋的程序序水平却却比较低低呢？力量投入入问题？？计算机发发展水平平问题？？棋本身的的复杂性性问题？？其他别的的问题？？41智能汽车车智能技术术与系统统国家重重点实验验室研制制的智能能汽车42在高速公公路上，，该汽车车可以自自动识别别道路，，自动躲躲避障碍碍物在最近的的实验中中，平均均速度为为100公里，，最高速速度达到到了150公里里，达到到了世界界先进水水平。43足球机器器人两个组织织：RoboCup和和FIRA设有仿真真组、小小型组、、中型组组和有腿腿组控制方式式：FIRA采采用集中中控制，，而RoboCup采采用分布布式控制制清华大学学获得2001、2002年年RoboCup世界界冠军、、2003年亚亚军（仿仿真组））清华大学学获得2003年RoboCup小小型组全全国冠军军44小型组有有腿组组45历史上的的人工智智能大师师下面介绍绍图灵和和几位获获得图灵灵奖的人人工智能能大师46阿伦•图灵（（AlanTuring））计算机科科学理论论的创始始人47阿伦•图灵（AlanTuring）1912年出生生于英国国伦敦，，1954年去去世1936年发表表论文““论可计计算数及及其在判判定问题题中的应应用”，，提出图图灵机理理论1950年发表表论文““计算机机与智能能”，阐阐述了计计算机可可以具有有智能的的想法，，提出图图灵测试试1966年为纪纪念图灵灵的杰出出贡献，，ACM设立图图灵奖48马文•明斯基（（MarnivLeeMinsky）人工智能能之父框架理论论的创立立者首位获得得图灵奖奖的人工工智能学学者49马文•明斯基（（MarnivLeeMinsky）1927年出生生于美国国纽约1951年提出出思维如如何萌发发并形成成的基本本理论1956年达特特茅斯会会议的发发起人之之一1958年在MIT创创建世界界上第一一个AI实验室室1969年获得得图灵奖奖1975年首创创框架理理论50约翰•麦卡锡（（JohnMcCarthy））人工智能能之父LISP语言的的发明人人首次提出出AI的的概念51约翰•麦卡锡（（JohnMcCarthy））1927年年出生于美美国波士顿顿1956年年发起达特特茅斯会议议，并提出出“人工智智能”的概概念1958年年与明斯基基一起创建建世界上第第一个人工工智能实验验室发明α－β剪枝算法1959年年开发LISP语言言开创逻辑程程序研究，，用于程序序验证和自自动程序设设计1971年年获得图灵灵奖52赫伯特•西蒙

（HerbertA.Simon））符号主义学学派的创始始人爱好广泛的的全能科学学家中国科学院院外籍院士士53赫伯特•西蒙(HerbertA.Simon）1916年年出生于美美国的威斯斯康辛州1943年年在匹兹堡堡大学获政政治学博士士学位1969年年因心理学学方面的贡贡献获得杰杰出科学贡贡献奖1975年年和他的学学生艾伦•纽厄尔共同同获得图灵灵奖1978年年获得诺贝贝尔经济学学奖1986年年因行为学学方面的成成就获得美美国全国科科学家奖章章5450年代至至60年代代初开发了了世界上最最早的启发发式程序““逻辑理论论家”LT，证明了了《数学原原理》第二二章中的全全部52个个定理，开开创了机器器定理证明明这一新的的学科领域域57年开发发了IPL(InformationProcessingLanguage)语言，，是最早的的AI语言言。60年开发发了“通用用问题求解解系统”GPS66年开发发了最早的的下棋程序序之一MATER70年发展展与完善了了语义网络络的概念和和方法70年代提提出了“物物理符号系系统假说””70年代提提出决策过过程模型，，成为DSS的核心心内容55艾伦•纽厄尔（AllenNewell））符号主义学学派的创始始人之一西蒙的学生生与同事