人工智能1章資料

1、人工智能(rn n zh nn)Artificial Intelligence授課(shuk)人：胡 文單 位：計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院電 話：84892058 E-mail：huw歡 迎 大 家 學(xué) 習(xí)2022/7/251共五十八頁(yè)教學(xué)(jio xu)安排學(xué)時(shí)、學(xué)分 42、2考核形式(xngsh)書面作業(yè)、試題考試2022/7/252共五十八頁(yè)AI學(xué)科(xuk)體系分為三個(gè)層次人工智能理論基礎(chǔ) 數(shù)學(xué)基礎(chǔ):離散數(shù)學(xué),模糊數(shù)學(xué)思維科學(xué)理論:認(rèn)知心理學(xué),邏輯或抽象思維學(xué),形象或直感思維學(xué) 計(jì)算機(jī)工程技術(shù):硬件,軟件技術(shù) 人工智能原理 知識(shí)的獲取與學(xué)習(xí),知識(shí)的表達(dá),知識(shí)的使用。人工智能工程系統(tǒng)（應(yīng)用層次

2、） 專家咨詢系統(tǒng),專家系統(tǒng)開發(fā)工具與環(huán)境,自然語(yǔ)言理解系統(tǒng),圖像(t xin)理解與識(shí)別系統(tǒng),智能機(jī)器人系統(tǒng).2022/7/253共五十八頁(yè)主要(zhyo)內(nèi)容 人工智能概述知識(shí)表示方法確定性推理方法一般搜索原理不確定性推理方法行動(dòng)(xngdng)決策機(jī)器學(xué)習(xí)2022/7/254共五十八頁(yè)教材(jioci)及主要參考書人工智能原理與應(yīng)用張仰森，高等教育出版社 ，2004年。 （主要教材）參考書：人工智能美Rob Callan著，黃厚寬等譯,電子工業(yè)(gngy)出版社 ，2004年。人工智能及其應(yīng)用（第二版）蔡自興、徐光右，清華大學(xué)出版社 ，1996年。人工智能原理及其應(yīng)用王萬(wàn)森，電子工業(yè)出版社

3、 ，2000年。2022/7/255共五十八頁(yè)一些(yxi)人工智能的站點(diǎn)北郵人工智能 58/東大語(yǔ)言所 / 南大AI的FTP / KDD論壇 / 教育網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)：SDOS檢索(jin su) /Kluwer電子期刊 / 鄭州大學(xué)文獻(xiàn)庫(kù) /cjndocs/cajxk.html 2022/7/256共五十八頁(yè)一些(yxi)人工智能的站點(diǎn)學(xué)位論文檢索系統(tǒng) :8080/chinese/local/dris/index.html 英國(guó)(yn u)文摘 2/cgi-bin/cgrs.cgi國(guó)外站點(diǎn)： 行為/腦科學(xué) http:/www.cogsci.soton.ac.uk/bbs/ Computer Sci

4、ence Paper / NEC researchindex / http:/cogprints.soton.ac.uk/ 2022/7/257共五十八頁(yè)第一章 人工智能(rn n zh nn)概論AI的定義(dngy)AI的發(fā)展歷史AI研究的特點(diǎn)AI的研究?jī)?nèi)容AI的研究目標(biāo)2022/7/258共五十八頁(yè)第一章 人工智能(rn n zh nn)概述AI的定義AI的發(fā)展歷史AI研究(ynji)的特點(diǎn)AI的研究?jī)?nèi)容AI的研究目標(biāo)2022/7/259共五十八頁(yè)人工智能(rn n zh nn)的定義狹義從計(jì)算機(jī)科學(xué)的角度來(lái)看，AI是用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人類的某些智能活動(dòng)，或是計(jì)算機(jī)具有人類的某些局部職能和功

5、能從應(yīng)用的角度看，AI的最終目標(biāo)是編制出具有智能的程序（推理、學(xué)習(xí)、思考）廣義(gungy)人類智能行為規(guī)律、智能理論方面的研究。 2022/7/2510共五十八頁(yè)人工智能(rn n zh nn)的定義同傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)程序相比較： 人工智能首先研究的是以符號(hào)表示的知識(shí)而不是數(shù)值數(shù)據(jù)為研究對(duì)象(duxing) 人工智能采用的是啟發(fā)式推理方法而不是常規(guī)算法人工智能的控制結(jié)構(gòu)與知識(shí)領(lǐng)域是分離的，并允許出現(xiàn)不正確的解答2022/7/2511共五十八頁(yè)第一章 人工智能(rn n zh nn)概述AI的定義AI的發(fā)展歷史AI研究(ynji)的特點(diǎn)AI的研究?jī)?nèi)容AI的研究目標(biāo)2022/7/2512共五十八頁(yè)第

6、一章 人工智能(rn n zh nn)概述AI的定義AI的發(fā)展(fzhn)歷史AI研究的特點(diǎn)AI的研究?jī)?nèi)容AI的研究目標(biāo)2022/7/2513共五十八頁(yè)I的發(fā)展(fzhn)歷史（1）古希臘的Aristotle（亞里士多德）（前384-322），給出了形式邏輯的基本規(guī)律。 英國(guó)的哲學(xué)家、自然科學(xué)家Bacon（培根）（1561-1626），系統(tǒng)地給出了歸納法?！爸R(shí)就是力量” 德國(guó)數(shù)學(xué)家、哲學(xué)家Leibnitz（布萊尼茨）（1646-1716）。提出了關(guān)于數(shù)理邏輯的思想，把形式邏輯符號(hào)化，從而(cng r)能對(duì)人的思維進(jìn)行運(yùn)算和推理。做出了能做四則運(yùn)算的手搖計(jì)算機(jī) 2022/7/2514共五十八頁(yè)

7、I的發(fā)展(fzhn)歷史（2）英國(guó)數(shù)學(xué)家、邏輯學(xué)家Boole（布爾）（1815-1864）實(shí)現(xiàn)了布萊尼茨的思維符號(hào)化和數(shù)學(xué)化的思想，提出了一種嶄新的代數(shù)系統(tǒng)布爾代數(shù)。美籍奧地利數(shù)理邏輯學(xué)家Godel（哥德爾）（1906-1978），證明了一階謂詞(wi c)的完備性定理；任何包含初等數(shù)論的形式系統(tǒng)，如果它是無(wú)矛盾的，那么一定是不完備的。意義在于，人的思維形式化和機(jī)械化的某種極限，在理論上證明了有些事是做不到的。2022/7/2515共五十八頁(yè)I的發(fā)展(fzhn)歷史（3）英國(guó)數(shù)學(xué)家Turing(圖靈)（1912-1954）,1936年提出了一種理想計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)模型（圖靈機(jī)），1950年提出了圖

8、靈試驗(yàn)，發(fā)表了“計(jì)算機(jī)與智能”的論文。圖靈獎(jiǎng)。美國(guó)數(shù)學(xué)家Mauchly，1946發(fā)明了電子(dinz)數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC美國(guó)神經(jīng)生理學(xué)家McCulloch，建立了第一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型。美國(guó)數(shù)學(xué)家Shannon（香農(nóng)）,1948年發(fā)表了通訊的數(shù)學(xué)理論，代表了“信息論”的誕生。 2022/7/2516共五十八頁(yè)I的發(fā)展(fzhn)歷史（4）1956年提出(t ch)了“Artificial Intelligence（人工智能）” 創(chuàng)始人中有數(shù)學(xué)家、信息學(xué)家、心理學(xué)家、神經(jīng)生理學(xué)家、計(jì)算機(jī)科學(xué)家。在美國(guó)的達(dá)特茅斯大學(xué)兩個(gè)月的研討會(huì)首次提出。69年IJCAI會(huì)議，70年國(guó)際期刊AI 。McCart

9、hy（麥卡錫）人工智能之父 。50年代初開始有了符號(hào)處理。（搜索法）。機(jī)器翻譯、機(jī)器定理證明、跳棋程序等。 2022/7/2517共五十八頁(yè)I的發(fā)展(fzhn)歷史（5）60年代Simon由試驗(yàn)得到結(jié)論：人類問(wèn)題的求解是一個(gè)搜索的過(guò)程，效果與啟發(fā)式函數(shù)有關(guān)。敘述了智能系統(tǒng)的特點(diǎn)(tdin)：智能表示、智能推理、智能搜索。Nilson發(fā)表了A*算法（搜索方法）McCarthy建立了人工智能程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言Lisp1965年Robinson提出了歸結(jié)原理，（與傳統(tǒng)的自然演繹法完全不同的消解法）。 2022/7/2518共五十八頁(yè)產(chǎn)生式系統(tǒng)1943年P(guān)ost首先在一種計(jì)算形式體系中提出60年代開始，成為

10、專家系統(tǒng)的最基本的結(jié)構(gòu)形式上很簡(jiǎn)單，但在一定意義(yy)上模仿了人類思考的過(guò)程2022/7/2519共五十八頁(yè)產(chǎn)生式系統(tǒng)（續(xù)1）組成三要素：一個(gè)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)存放信息(xnx)一組產(chǎn)生式規(guī)則知識(shí)一個(gè)控制系統(tǒng)規(guī)則的解釋或執(zhí)行程序 （控制策略）2022/7/2520共五十八頁(yè)產(chǎn)生式系統(tǒng)（續(xù)2）過(guò)程PRODUCTION1，DATA初始數(shù)據(jù)庫(kù)2，until DATA滿足(mnz)結(jié)束條件，do3，4，在規(guī)則集中選擇一條可應(yīng)用于DATA 的規(guī)則R5，DATA R應(yīng)用到DATA得到的結(jié)果6，2022/7/2521共五十八頁(yè)產(chǎn)生式系統(tǒng)（續(xù)3）問(wèn)題(wnt)：設(shè)字符轉(zhuǎn)換規(guī)則ABCACDBCGBEFDE已知：A，B

11、求：F2022/7/2522共五十八頁(yè)產(chǎn)生式系統(tǒng)（續(xù)4）綜合(zngh)數(shù)據(jù)庫(kù)x，其中x為字符規(guī)則集 1，IF AB THEN C2，IF AC THEN D3，IF BC THEN G4，IF BE THEN F5，IF D THEN E2022/7/2523共五十八頁(yè)產(chǎn)生式系統(tǒng)（續(xù)5）控制策略順序(shnx)排隊(duì)初始條件A，B結(jié)束條件Fx2022/7/2524共五十八頁(yè)產(chǎn)生式系統(tǒng)（續(xù)6）A，B（1）（1）A，B，C（2）（3）（2）A，B，C，D（3）（5）（3）A，B，C，D，G（5）（5）A，B，C，D，G，E（4）（4）A，B，C，D，G，E，F(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)可觸發(fā)(chf)規(guī)則被觸發(fā)(ch

12、f)規(guī)則2022/7/2525共五十八頁(yè)I的發(fā)展(fzhn)歷史（6）1968年Quillian提出了語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)表示方法1969年Minsky出了一本書“感知機(jī)”，給當(dāng)時(shí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究結(jié)果判了死刑70年代，開始從理論走向?qū)嵺`，解決一些實(shí)際問(wèn)題。同時(shí)很快就發(fā)現(xiàn)(fxin)問(wèn)題：歸結(jié)法費(fèi)時(shí)、下棋贏不了全國(guó)冠軍、機(jī)器翻譯一團(tuán)糟。 2022/7/2526共五十八頁(yè)I的發(fā)展(fzhn)歷史（7）以Feigenbaum為首的一批年輕科學(xué)家改變了戰(zhàn)略思想，1977年提出了知識(shí)工程的概念，以知識(shí)為基礎(chǔ)的專家咨詢(zxn)系統(tǒng)開始廣泛的應(yīng)用。 著名的有：2022/7/2527共五十八頁(yè)I的發(fā)展(fzhn)歷

13、史（8）DENDRAL化學(xué)分析專家系統(tǒng)（斯坦福大學(xué)1968）MACSYMA符號(hào)(fho)數(shù)學(xué)專家系統(tǒng)（麻省理工1971） MYCIN診斷和治療細(xì)菌感染性血液病的專家咨詢系統(tǒng)（斯坦福大學(xué)1973）CASNET(Causal ASsciational Network)診斷和治療青光眼的專家咨詢系統(tǒng)（拉特格爾斯（Rutgers）大學(xué)70年代中）CADUCEUS(原名INTERNIST)醫(yī)療咨詢系統(tǒng)（匹茲堡大學(xué)）；HEARSAY I 和II語(yǔ)音理解系統(tǒng)（卡內(nèi)基-梅隆大學(xué)）PROSPECTOR地質(zhì)勘探專家系統(tǒng)（斯坦福大學(xué)1976）XCON計(jì)算機(jī)配置專家系統(tǒng)（卡內(nèi)基-梅隆大學(xué)1978）2022/7/252

14、8共五十八頁(yè)I的發(fā)展(fzhn)歷史（9）80年代，人工智能(rn n zh nn)發(fā)展達(dá)到階段性的頂峰。87,89年世界大會(huì)有千人參加。硬件公司有上千個(gè)。并進(jìn)行Lisp硬件、Lisp機(jī)的研究。在專家系統(tǒng)及其工具越來(lái)越商品化的過(guò)程中,國(guó)際軟件市場(chǎng)上形成了一門旨在生產(chǎn)和加工知識(shí)的新產(chǎn)業(yè)知識(shí)產(chǎn)業(yè)。應(yīng)該說(shuō)，知識(shí)工程和專家系統(tǒng)是近十余年來(lái)人工智能研究中最有成就的分支之一。同年代，1986年Rumlhart領(lǐng)導(dǎo)的并行分布處理研究小組提出了神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的反向傳播學(xué)習(xí)算法，解決了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的根本問(wèn)題之一。從此，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)入新的高潮。 2022/7/2529共五十八頁(yè)I的發(fā)展(fzhn)歷史（10）90年代

15、，計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)為小型化、并行(bngxng)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。人工智能技術(shù)逐漸與數(shù)據(jù)庫(kù)、多媒體等主流技術(shù)相結(jié)合，并融合在主流技術(shù)之中，旨在使計(jì)算機(jī)更聰明、更有效、與人更接近。 日本政府于1992年結(jié)束了為期十年的稱為“知識(shí)信息處理系統(tǒng)”的第五代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研究開發(fā)計(jì)劃。并開始了為期十年的實(shí)況計(jì)算（Real Word Computing）計(jì)劃。 2022/7/2530共五十八頁(yè)IBM的“深藍(lán)” 北京時(shí)間1997年5月12日凌晨4點(diǎn)50分，美國(guó)紐約公平大廈，當(dāng)IBM公司的“深藍(lán)”超級(jí)電腦將棋盤上的一個(gè)兵走到C4的位置上時(shí)，國(guó)際象棋(gujxingq)世界冠軍卡斯帕羅夫?qū)Α吧钏{(lán)”的人機(jī)大戰(zhàn)落下帷幕

16、，“深藍(lán)” 以3.5：2.5的總比分戰(zhàn)勝卡斯帕羅夫。2022/7/2531共五十八頁(yè)IBM的“深藍(lán)”（續(xù)1）96年2月第一次比賽結(jié)果：“深藍(lán)”：勝、負(fù)、平、平、負(fù)、負(fù)97年5月第二次比賽結(jié)果：“深藍(lán)”：負(fù)、勝、平、平、平、勝2022/7/2532共五十八頁(yè)IBM的“深藍(lán)”（續(xù)2）“深藍(lán)”的技術(shù)指標(biāo)：32個(gè)CPU每個(gè)CPU有16個(gè)協(xié)處理器每個(gè)CPU有256M內(nèi)存(ni cn)每個(gè)CPU的處理速度為200萬(wàn)步/秒2022/7/2533共五十八頁(yè)IBM的“深藍(lán)”（續(xù)3）2022/7/2534共五十八頁(yè)模仿人手(rnshu)的動(dòng)作2022/7/2535共五十八頁(yè)開啤酒(pji)蓋VS.機(jī)器人足球賽20

17、22/7/2536共五十八頁(yè) 深海作業(yè)(zuy)VS.蜘蛛機(jī)器人2022/7/2537共五十八頁(yè)機(jī)器人治療(zhlio)VS.拿雞蛋2022/7/2538共五十八頁(yè)今天(jntin)的I （1）計(jì)算機(jī)智能化技術(shù)的主攻方向體現(xiàn)在 :并行與分布式處理技術(shù)。包括大規(guī)模并行機(jī)和機(jī)群的體系結(jié)構(gòu)、并行操作系統(tǒng)與并行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，分布式Client/Server計(jì)算模型及其處理技術(shù)，多專機(jī)系統(tǒng)的合作與知識(shí)共享技術(shù)等。知識(shí)的獲取、表示、更新和推理新機(jī)制。包括新的知識(shí)獲取方法，常識(shí)性知識(shí)的表示、更新與推理，大型知識(shí)庫(kù)的組織(zzh)與維護(hù)，新一代邏輯處理機(jī)制等.2022/7/2539共五十八頁(yè)今天(jntin)的I

18、 （2）計(jì)算機(jī)智能化技術(shù)(jsh)的主攻方向體現(xiàn)在 : 功能的感知技術(shù)，包括對(duì)語(yǔ)音文字、圖形與圖像等信號(hào)的獲取、識(shí)別、壓縮與轉(zhuǎn)化，以及多媒體輸出和VR技術(shù)等。 2022/7/2540共五十八頁(yè)今天(jntin)的I （3）當(dāng)前人工智能的研究熱點(diǎn)(r din)分布式處理智能Agent數(shù)據(jù)挖掘（Data Mining）環(huán)境自適應(yīng)2022/7/2541共五十八頁(yè)今天(jntin)的I （4）人工智能發(fā)展的歷史和現(xiàn)在人工智能從以往的追求自主的系統(tǒng)，改變?yōu)槿藱C(jī)結(jié)合的系統(tǒng)。以前的是基于邏輯的深思熟慮；現(xiàn)在是直覺(jué)、形象思維與模式識(shí)別的結(jié)合、Situated AI ,Sensing and Acting的結(jié)合

19、，并引入概率論、遺傳算法等理論。 計(jì)算機(jī)的定量(dngling)與人的定性信息處理相結(jié)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短。甚至提出了沒(méi)有知識(shí)表示、沒(méi)有推理的智能（六腳爬蟲）。2022/7/2542共五十八頁(yè)今天(jntin)的I （5）目前電腦的工作和記憶原理都是通過(guò)高低電位和邏輯門實(shí)現(xiàn)的。發(fā)展(fzhn)方向：使用生物芯片 在分子水平上，與生物學(xué)水平是一致的使用量子器件 在更微觀的原子、光子或更深層次的水平上。假設(shè)人腦的工作機(jī)理可以在生物學(xué)水平上或在量子水平上得到解釋，在這種水平上制造的計(jì)算機(jī)就會(huì)達(dá)到人腦的水平。2022/7/2543共五十八頁(yè)第一章 人工智能(rn n zh nn)概述AI的定義AI的發(fā)展(fz

20、hn)歷史AI研究的特點(diǎn)AI的研究?jī)?nèi)容AI的研究目標(biāo)2022/7/2544共五十八頁(yè)第一章 人工智能(rn n zh nn)概述AI的定義AI的發(fā)展歷史(lsh)AI研究的特點(diǎn)AI的研究?jī)?nèi)容AI的研究目標(biāo)2022/7/2545共五十八頁(yè)人工智能是一門知識(shí)的科學(xué)。以知識(shí)為對(duì)象，研究知識(shí)的獲取、表示和使用。數(shù)據(jù)處理-知識(shí)處理，數(shù)據(jù)-符號(hào)。 符號(hào)表示知識(shí)而不是數(shù)值、數(shù)據(jù)。有啟發(fā)，有推導(dǎo)。人工智能是引起爭(zhēng)論最多的科學(xué)之一 焦點(diǎn)：當(dāng)前人工智能的研究應(yīng)該以人類的普遍思維規(guī)律為主，還是以特定知識(shí)的處理和運(yùn)用為主？智能的本質(zhì)是什么？機(jī)器能達(dá)到(d do)人的水平嗎？ 結(jié)論：人工智能研究是非常困難的 I的研究(

21、ynji)特點(diǎn)（1）2022/7/2546共五十八頁(yè)I的研究(ynji)特點(diǎn)（2）人工智能的研究是十分困難的。McCarthy：人工智能的所有(suyu)問(wèn)題都是難解的。 Minsky：人工智能是有史以來(lái)最難的科學(xué)之一。難在：實(shí)現(xiàn)智能需要浩繁的知識(shí)，而最難對(duì)付的知識(shí)是常識(shí)（不是專業(yè)知識(shí)）。Dreyfus：常識(shí)問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)人工智能的最大障礙。 2022/7/2547共五十八頁(yè)I的研究(ynji)特點(diǎn)（3） 結(jié)論：萬(wàn)能的邏輯推理體系至今沒(méi)有創(chuàng)造出來(lái)，并不是因?yàn)槿斯ぶ悄軐＜业谋臼虏粔?，而是因?yàn)檫@種萬(wàn)能的體系從根本上就是不可能有的。他最大的弱點(diǎn)就是缺乏知識(shí)，缺乏人類在幾千年的文明史上積累起來(lái)的知識(shí)，在實(shí)

22、際生活中，人是根據(jù)知識(shí)行事的，而不是根據(jù)在抽象原則上的推理行事的。即使就推理體系來(lái)說(shuō)，它的主要技術(shù)是狀態(tài)空間(kngjin)搜索，而在執(zhí)行中遇到的主要困難就是“組合爆炸”，事實(shí)表明，單靠一些思維原則是解決不了組合爆炸問(wèn)題的，要擺脫困境，只有大量使用理性的知識(shí)。 2022/7/2548共五十八頁(yè)第一章 人工智能(rn n zh nn)概述AI的定義AI的發(fā)展歷史AI研究(ynji)的特點(diǎn)AI的研究?jī)?nèi)容AI的研究目標(biāo)2022/7/2549共五十八頁(yè)第一章 人工智能(rn n zh nn)概述AI的定義AI的發(fā)展歷史(lsh)AI研究的特點(diǎn)AI的研究?jī)?nèi)容AI的研究目標(biāo)2022/7/2550共五十八頁(yè)I的研究(ynji)內(nèi)容（1）理論知識(shí)的模型化和表示方法(fngf)各種推理方法啟發(fā)式理論搜索人工智能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及語(yǔ)言機(jī)器學(xué)習(xí)2022/7/2551共五十八頁(yè)I的研究(ynji)內(nèi)容（2 ）應(yīng)用自然語(yǔ)言理解數(shù)據(jù)庫(kù)的智能檢索專家系統(tǒng)機(jī)器定理(dngl)證明博弈機(jī)器人學(xué)自動(dòng)程序設(shè)計(jì)組合調(diào)度感知2022/7/2552共五十八頁(yè)I的研究(ynji)內(nèi)容（3 ）分類符號(hào)主義(Symbolicism)連接主義(Connecionism)行為主義(Actionism)瓶頸問(wèn)