人工智能原理

人工智能原理Sep,Graduatestudentsof

CollegeofComputerScience&EngineeringChangchunUniversityofTechnologyArtificialIntelligencePrinciple1第1页人工智能(史忠植王文杰)国防工业出版社人工智能原理与方法(王永庆)西安交大出版社人工智能-一个当代方法（第二版）(StuartRussell.PeterNorvig)人民邮电出版社4.人工智能及其应用(蔡自兴徐光祐)清华大学出版社参考书2第2页第1章绪论什么是智能?名词：指人类所能进行脑力劳动，包含感觉、认知、记忆、学习、联想、计算、推理、判断、决议、抽象、概括等等。形容词：人聪明、灵活、柔性、自学习、自组织、自适应、自治……本课：个体有目标行为，合理思维，以及有效、适应环境综合能力。是个体认识客观事物和利用知识处理问题能力。个体智能是一个综合能力。智能是怎么产生？自然界四大奥秘之一。当前大多把对人脑已经有认识与智能外在表现结合起来，从不一样角度、侧面，用不一样方法对其进行研究，出现了思维理论、知识阈值理论、进化理论等。3第3页什么是人工智能—人工智能是那些与人思维相关活动，诸如决议、问题求解和学习等自动化（Bellman,1978）；—人工智能是一个计算机能够思维，使机器含有智力激感人心新尝试（Haugeland,1985）；—人工智能是研究怎样让计算机做现阶段只有些人才能做得好事情（RichKnight,1991）；—人工智能是那些使知觉、推理和行为成为可能计算研究（Winston,1992）；—广义地讲，人工智能是关于人造物智能行为，而智能行为包含知觉、推理、学习、交流和在复杂环境中行为（Nilsson，1998）。—StuartRussell和PeterNorvig则把已经有一些人工智能定义分为4类：像人一样思索系统、像人一样行动系统、理性地思索系统、理性地行动系统（）。4第4页计算机科学理论创始人A.M.Turing于1950年提出了著名“Turing测验”，为人工智能提出了明确设计目标和测试准则。5第5页为了进行这个测试，图灵还用丰富想象力设计了一个智能性很强对话内容。在这个对话中，“问询者”代表人，“智者”代表机器，而且假设他们都阅读过狄更斯所著名为《匹克威克外传》小说。对话内容以下：问询者：你14行诗首行为“你如同夏日”，你不以为“春日”更加好吗？智者：它不合韵。问询者：“冬日”怎样？它可是完全合韵。智者：它确是合韵，但没有些人愿被比为“冬日”。问询者：你不是说过匹克威克先生让你想起圣诞节吗？智者：是。问询者：圣诞节是冬天一个日子，我想匹克威克先生对这个比喻不会介意吧。智者：我认为你不够严谨，“冬日”指是普通冬天日子，而不是某个尤其日子，如圣诞节。6第6页约翰.西尔勒(JohnSearle)“汉字屋子”7第7页1956年夏季,在美国Boston，Dartmoth大学,由年轻数学家McCarthy(斯坦福大学教授)和他三位朋友Minsky(哈佛大学数学神经学家,MIT教授),Rochester(IBM企业信息研究中心负责)、信息学家Shannon(贝尔试验室信息部数学研究员)共同发起，邀请IBM企业Moore和Samuel、MITSelfridge和Solomonff以及RAND企业和Carnagie工科大学Newell和Simon等人参加夏季学术讨论会,历时二个月。在这次历史性聚会上,McCarthy提议正式采取人工智能（ArtificialIntelligence）这一术语。简称AI,从而开创了人工智能研究方向和学科。8第8页人工智能概念普通描述

◆部分学者对人工智能概念描述：——人工智能是那些与人思维相关活动，诸如决议、问题求解和学习等自动化（Bellman,1978）；——人工智能是一个计算机能够思维，使机器含有智力激感人心新尝试（Haugeland,1985）；——人工智能是研究怎样让计算机做现阶段只有些人才能做得好事情（RichKnight,1991）；——人工智能是那些使知觉、推理和行为成为可能计算研究（Winston,1992）；——广义地讲，人工智能是关于人造物智能行为，而智能行为包含知觉、推理、学习、交流和在复杂环境中行为（Nilsson，1998）。——StuartRussell和PeterNorvig则把已经有一些人工智能定义分为4类：像人一样思索系统、像人一样行动系统、理性地思索系统、理性地行动系统（）。9第9页人工智能是一门新思想、新观念、新理论、新技术不停出现学科，是在计算机、控制论、信息论、数学、心理学、哲学、语言学等各种学科相互综合、相互渗透基础上发展起来一门交叉性边缘学科。10第10页弱AI与强AI弱人工智能断言:“机器能够智能地行动”强人工智能断言:“能够如此行事机器确实是在思索”对于弱人工智能假设,AI成就能够证实，关于强人工智能，更多是哲学上争论脑智能和群智能脑（主要指人脑）宏观心理层次智能表现称为脑智能。由群体行为所表现出智能称为群智能。脑智能和群智能是属于不一样层次智能：脑智能是一个个体智能。群智能是一个社会智能，或者说系统智能。11第11页“机器智能、智能机器”人工智能目标机器智能（近期目标）：研究怎样提升机器应用智能水平，把机器用得更聪明。如IBM“深蓝”计算机32个CPU每个CPU有16个协处理器每个CPU有256M内存每个CPU处理速度为200万步/秒智能机器（远期目标）:研究怎样设计和制造含有更高智能水平、更聪明计算机。非冯·诺曼式结构、联想记忆、自动编程、自学习、自适应、用自然语言交互式人机双向通信、直接输入、处理、输出各种自然信息、含有自组织、自修复能力。12第12页

1、智能软件：有一定知识与智能软件2、智能设备：嵌入了某种智能软件设备3、Agent：智能主体，是一类在特定环境下能感知环境，并能自治地运行以代表其设计者或使用者实现一系列目标计算实体或程序。人工智能能够认为就是研究和建造Agent。Agent是含有信念、愿望、意图、能力、选择、承诺等心智状态实体。含有一定自主性：试图自治地、独立地完成任务，不受它人控制；反应性：对环境感知和影响；社会性：能够和环境交互，与其它Agent通信，经过规划到达目标；适应性：适应环境改变（学习机制）；长寿性；移动性……人工智能表现形式13第13页多Agent系统主要研究在逻辑上或物理上分离多个Agent之间进行协调智能行为（如机器人足球赛），最终实现问题求解。主要应用在对现实世界和社会模拟。有些人把AI目标定义为“结构能表现出一定智能行为Agent”。在软件开发方面，“面向Agent技术”将是继面向对象技术之后又一个突破。它克服了面向对象技术几个不足：（1）只有被动等候调用、没有自发执行（2）无法自然地模拟现实世界中感知能力（3）现实世界中调用方式知识（如同时/异步地执行）是被调用方拥有，调用方不需考虑，而OO世界中这个知识被转移到了调用方。Agent能够经过协议、通信、交互行为等方式有机组成复杂社会组织或系统。“面向Agent程序设计”已在Internet上应用。“面向Agent软件工程”研究也开始兴起。14第14页情感计算是关于情感、情感产生以及影响情感方面计算,其目标是赋予计算机识别、了解、表示和适应人情感能力。情感计算技术经过各种传感器获取由人情感（爱、恨…）和情绪(喜、怒、哀、乐…)所引发表情及生理改变信号，利用“情感模型”对这些信号进行识别，从而了解人情感并做出适当响应。

4、情感计算15第15页人工智能分支领域

基于脑功效模拟领域划分机器感知（机器视觉、听觉----模式识别）一旦实现，将超出人类本身机器联想:基于内容记忆而非地址记忆“联想存放技术机器推理：逻辑演绎与非经典逻辑（模态逻辑、时态逻辑、含糊逻辑、非单调逻辑等）；确定性推理和不确定性推理；串行推理与并行推理；范例推理、数值化推理……。机器学习：获取知识、发觉规律、修正本身行为16第16页机器了解：自然语言了解、图象了解等

了解判别标准1）能成功回答与输入材料相关问题2）含有对所给材料进行摘要功效3）能用不一样词语叙述所给材料4）含有从一个语言转译成另一个语言能力当前以受限自然语言了解为主机器行为：机器人行动规划17第17页自然计算:是模拟自然界生物或者物理现象而设计各种计算系统统称。是模拟群智能。计算智能以数值数据为基础，主要经过数值计算进行问题求解。基础多为数据而非知识。基于研究路径与实现技术领域划分符号智能：智能系统能够了解为某种符号逻辑运算系统，以符号形式知识和信息为基础，主要经过逻辑推理，利用知识进行问题求解。以知识为基础。即所谓传统人工智能。当前主要存在三大领域:生物启发计算,如人工神经网络、含糊系统、演化计算、DNA计算、生物群智能以及人工免疫系统等（计算智能）;社会与文化启发算法,包含主体计算、文化算法等;物理启发计算,包含量子计算、模拟退火算法等。按照这一观点，智能产生于生物进化中，用进废退、优胜劣汰，适应能力强结构保留下来，智能水平也随之提升。这些方法往往含有自学习、自组织、自适应特征和简单、通用、鲁棒性强、适于并行处理优点。18第18页ＡI发展历史（形成时期，1956－65）自然语言机器翻译。1953年，美国乔治大学，1954年IBM企业在701计算机上做俄译英公开演出。利用计算机证实数学定理。1956年，Newell和Simon，用程序LogicTheorist证实《数学原理》第二章中38条定理，1963年证实全部52条定理。

1956年，Samuel研制了第一个跳棋程序，含有学习功效，打败一个州冠军。1956年，Selfridge研制第一个字符识别程序。1959年，又提出功效更强模式识别。1957年，Newell，Shaw和Simon研究不依赖详细领域通用解题程序GPS1965年，Robinson提出消解法（即归结原理），掀起研究计算机定理证实又一次高潮。19第19页AI牛人Newell,Simon等早期所吹“牛皮”不出，计算机将成为世界象棋冠军。不出，计算机将发觉和证实主要数学定理。不出，计算机将能谱写含有优异作曲家水平乐曲。不出，大多数心理学理论将在计算机上形成。有些人甚至断言，20世纪80年代将全方面实现AI，年机器智能超出人。……20第20页ＡI发展历史（形成时期）消解法（归结原理）能力有限，如：证实两个连续函数之和仍是连续函数，推了10万步还没有推出来。Samuel下棋程序1965年被世界冠军Helmann四连胜。机器翻译闹出不少笑话“Thespiritiswillingbutthefleshisweak”（心有余而力不足）。机器翻译过程：英语－>俄语－>英语结果被译为：“Thevodkaisgoodbutthemeatisspoiled”，意思是“伏特加是好，可是肉馊了”。“Outofsight,outofmind”（眼不见心不烦）。将其翻译成俄语，竟成了：“又瞎又疯”。有些人讽刺说，美国花了万美元为机器翻译立了一块“墓碑”。1969年Minsky出了一本书“感知机”，给当初神经网络研究结果判了死刑。21第21页ＡI发展历史（发展时期，1966年后）1968年，Stanford年轻教授Feigenbaum主持教授系统DENDRAL问世，开创了AI一个主要应用领域，以知识为基础教授咨询系统（KBS）。在IJCAI-1977上，Feigenbaum提出知识工程、教授系统及其开发工具Feigenbaum认为，万能逻辑体系从根本上说是不可能，其最大弱点就是缺乏知识，缺乏人类在几千年文明史上积累起来知识。Feigenbaum主要贡献：知识工程是1977-1987AI中最有成就分支之一在恢复和推进AI社会形象方面起了很大作用22第22页ＡI发展历史（发展时期，1966年后）DENDRAL化学分析教授系统（斯坦福大学1968）MACSYMA符号数学教授系统（麻省理工1971）MYCIN诊疗和治疗细菌感染