人工智能绪论

人工智能绪论第1页/共36页课程介绍——学习建议与希望

拥有一本教材——学习基础利用好课堂——学习途径多思考、勤动手——学习方法多沟通、善交流——学习效果希望对教学内容、方法、过程等多提意见第2页/共36页《星球大战》《终结者》《A.I.》是否听说过人工智能？第3页/共36页

引言定义及其研究目标发展概况研究领域和方法课程内容第一章绪论第4页/共36页是计算机学科的一个重要分支.二十世纪七十年代以来被称为三大科学技术成就之一:空间技术、能源技术、人工智能.二十一世纪三大尖端技术之一:基因工程、纳米科学、人工智能.1引言第5页/共36页地位分析计算机的基本用途：计算，即数据或信息处理。信息－知识－智能人类向信息时代迈进，信息化是当前社会发展的主旋律。信息经抽象、结晶，转化为知识;知识经提炼、升华，转化为智能;智能经发挥、运用，促进信息化的发展(传统计算方法无法跟上信息化发展的步伐，只能依赖智能计算技术)。对智能的研究，可提升计算机的能力，故一直以来是计算机科学中最重要和活跃的领域。信息知识智能第6页/共36页人工智能离我们有多远？

日常生活:80年代被引入了市场,并开始显示出实用价值;已进入它的青年时代.智能车，智能家居、检测、控制、交通设备、机器人、视听产品等.正改变我们的生活。第7页/共36页人机大战1997，IBM公司的“深蓝Ⅱ”超级电脑以3.5：2.5的总比分战胜卡斯帕罗夫。2006年，浪潮杯中国象棋人机大战，浪潮天梭击败大师联盟（柳大华等），战平中国象棋第一人许银川。第8页/共36页在高速公路上，该汽车可以自动识别道路，自动躲避障碍物。智能汽车和飞机--智能技术与系统国家重点实验室研制空中机器人——无人驾驶的飞机达到了世界先进水平。第9页/共36页机器人--2014年8月15日南昌第四届中国智能博览会：主题“智能体验，智慧生活”第10页/共36页智慧城市--2015中国（上海）国际智慧城市建设与发展博览会:主题“绿色建筑，智慧城市”第11页/共36页模拟完成需要智能的工作

AI的含义？

2定义及其研究目标第12页/共36页人工智能人工智能?第13页/共36页Nilsson认为“AI是关于知识的科学，即怎样表示知识、获取知识和使用知识的科学”（知识）Winston则认为“AI是研究如何使计算机去做过去只有人才能做的富有智能的工作”（功能）Feigenbaum认为“AI是一个智能计算机的知识处理系统，该系统显示人类行为中与智能有关的某些特征”（系统）2.1什么是AI？第14页/共36页定义1:人工智能是一门研究如何使计算机系统显示智能行为的学科，即研究如何让计算机完成那些过去只有人才能做的富有智能的工作.定义2:人工智能是研究如何制造出人造的智能机器或智能系统，来模拟人类智能活动的能力，以延伸人们智能的科学.定义3:AI是使计算机象人一样思考、行动或能够进行理性地思考、行动的技术.第15页/共36页

图灵试验(Turing,1950):

组成：计算机、被测试的人和主持人。位置：不同房间.过程：由主持人提问，由计算机和被测试的人分别回答.结论：分辨不清哪个是人回答的，哪个是计算机回答的，则可认为被测试计算机是有智能的.AlanTuring2.2什么是智能？第16页/共36页computer???personaskanswer图灵试验：room1room23个问题：标准、智力问题、忽略思维过程.通过图灵测试——不容易第17页/共36页智能：人类在认识世界和改造世界的活动中，由脑力劳动表现出来的能力，即人们处理事物、解决问题时表现出来的智慧和能力，它是知识和智力的总和。智能行为具有如下能力：感知能力、表达能力、记忆与思维能力、适应能力、自学习能力.第18页/共36页2.2研究目标

(两个阶段)近期目标:使计算机更聪明、更有用.主要研究依赖于用计算机去模拟人类某些智能行为的基本理论、基本技术和基本方法远期目标:

探讨智能的基本机理，研究如何利用自动机去模拟人的某些思维过程和智能行为，最终构造智能机器，使其高效率地解决问题

第19页/共36页歌舞机器人、木牛流马加法器计算器差分机、分析机布尔代数通用图灵机控制和信息论、生物学中的脑研究3发展概况——阶段及成果

萌芽期1946195619701980形成期逻辑理论机通用问题求解程序系统跳棋程序表处理语言LISP文法体系模式识别系统的程序研究发展和实用期知识表示技术如，一阶谓词演算、语义网络、框架系统搜索技术专家系统自然语言理解归结原理PROLOG系统发展黄金期自然语言处理计算机视觉机器人学知识工程学术交流、刊物、学会美国、英国、日本、苏联和西欧我国（1978）前景未来学科前沿生活、工作和教育等知识经济智能经济达特茅斯第20页/共36页马文•明斯基

（MarnivLeeMinsky）

人工智能之父，麻省理工学院

框架理论的创立者 首位获得图灵奖的人工智能学者（1969）3发展概况——人工智能大师第21页/共36页约翰•麦卡锡

（JohnMcCarthy）

（1971）人工智能之父LISP语言的发明人首次提出AI的概念北京工业大学名誉教授第22页/共36页赫伯特•西蒙

（HerbertA.Simon）

（1975）符号主义学派的创始人爱好广泛的全能科学家中国科学院外籍院士诺贝尔经济学奖（1978）第23页/共36页艾伦•纽厄尔（AllenNewell）符号主义学派的创始人之一西蒙的学生与同事1975年与西蒙同获图灵奖第24页/共36页查理德•卡普

（RichardM.Karp）

发明“分枝界限法”的三栖学者（1985）第25页/共36页爱德华•费根鲍姆

（EdwardA.Feigenbaum）

知识工程的提出者 大型人工智能系统的开拓者（1994）第26页/共36页劳伊•雷迪

（RajReddy）

大型人工智能系统的开拓者（1994）第27页/共36页道格拉斯•恩格尔巴特

（DouglasEngelbart）鼠标的发明人超文本研究的先驱（1997）第28页/共36页姚期智(AndrewYao)

2000年图灵奖获得者（因对计算理论做出了诸多根本性的重大贡献）第一位华裔获奖者美国科学院院士中国科学院院士清华大学教授第29页/共36页给我们的一些思考？人类的进步从点滴做起，勿以进小而不为技术进步源于生活，善于观察，勤于思考打好基础，发挥潜能多年以后…

…第30页/共36页4研究领域和研究方法

4.1研究领域

完整的图灵测试涉及：自然语言理解：计算机与人进行语言交流知识表示：存储计算机知道的或听到的信息自动推理：运用信息来回答问题和提取结论机器学习：适应新的环境并能检测新的模式计算机视觉：可以感知物体机器人技术：可以操纵和移动物体这6个领域构成了AI的大部分内容.其他还包括：模式识别、专家系统、问题求解、博奕等。第31页/共36页4.2研究方法

三个流派：符号智能、计算智能和群体智能。符号智能（经典人工智能）观点：智能可以通过符号演算模拟，如状态空间搜索、逻辑推理和知识工程。认识和思维的形式化表达:自然语言本身就是用符号来表示的，人类的许多思维活动都可以用自然语言来描述，故可用符号来表示。理论基础:物理符号系统假设，即直接在宏观意义上研究行为本身。通常称作基于知识的方法。一般采用自上而下的方法。逻辑推理和启发式搜索必不可少。第32页/共36页计算智能：观点：智能可通过模型计算模拟，如进化计算、免疫计算和模糊计算。符号主义的停滞不前，为计算智能的蓬勃发展提供了理想环境，它们用模型计算来模拟各种自然智能机制，取得了巨大成功。它的成功说明智能不仅存在于脑思维中，也广泛存在于生命活动中。而且，它的成功并不说明智能可脱离逻辑而存在，而是呼唤可描述各种智能机制的新逻辑。

第33页/共36页群体智能：观点：智能可通过群体协同模拟，如多智能体系统、蚁群算法和生态平衡。思想是“Mindissocial”，即人的智能是源于社会性的相互作用，文化和认知是人类社会性不可分割的重要部分，这一观点成为了群智能发展的基石。方法：具有简单感知、响应能力的个体组成的群落通过与环境或相互间的信息交流实现一种自组织的群智能。作用：尽管没有一个集中控制中心，但作为群体协作工作时，能够突显非常复杂的行为特征，体现集体行为的智能