人工智能概述(PPT-59張)課件

1、人工智能導(dǎo)論福州大學(xué)軟件學(xué)院一、課程的性質(zhì)，內(nèi)容人工智能是一門涉及面較寬的綜合性學(xué)科，與數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、思維科學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)等多種學(xué)科都有密切的聯(lián)系，需要多方面的知識(shí)。人工智能是一門不斷有新理論、新思想涌現(xiàn)的前沿性學(xué)科。通過學(xué)習(xí)掌握人工智能的基本理論知識(shí)、了解人工智能各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)容及其的發(fā)展?fàn)顩r；掌握各種推理策略和方法、人工智能的知識(shí)表示方法；了解并掌握智能計(jì)算主要觀點(diǎn)與算法；掌握機(jī)器學(xué)習(xí)概念及其算法、了解數(shù)據(jù)挖掘的基本概念和內(nèi)容。二、參考資料人工智能導(dǎo)論馬少平，朱小燕著 清華大學(xué)出版社人工智能:一種現(xiàn)代的方法(第二版)羅素，諾維格 著 清華大學(xué)出版社人工智能復(fù)雜問題求解的結(jié)構(gòu)和策略（

2、第四版）George F.Luger機(jī)械工業(yè)出版社 人工智能及其應(yīng)用（第三版）蔡自興等清華大學(xué)出版社知識(shí)發(fā)現(xiàn) 史忠植 清華大學(xué)出版社游戲開發(fā)中的人工智能 David M.Bourg & Glenn Seemann著 東南大學(xué)出版社云松鑾仙玉骨寒，松虬雪友繁。 大千收眼底，斯調(diào)不同凡。 （無題）家住閩山東復(fù)東,其中歲歲有鶯啼。如今不在鶯啼處,鶯在舊時(shí)啼處啼。 （無題）白沙平舟夜?jié)?，春日曉露路相逢?朱樓寒雨離歌淚，不堪腸斷雨乘風(fēng)。 Betrayal Dave Striver loved the university. He loved its ivy-covered clocktowers,

3、its ancient and sturdy brick, and its sun-splashed verdant greens and eager youth. He also loved the fact that the university is free of the stark unforgiving trials of the business world - only this isnt a fact: Academia has its own tests, and some are as merciless as any in the marketplace. A prim

4、e example is the dissertation defense: To earn the PhD, to become a doctor, one must pass an oral examination on ones dissertation. This was a test Professor Edward Hart enjoyed giving. Dave wanted desperately to be a doctor. But he needed the signatures of three people on the first page of his diss

5、ertation, the priceless inscriptions that, together, would certify that he had passed his defense. One of the signatures had to come from Professor Hart, and Hart had often said - to others and to himself - that he was honored to help Dave secure his well-earned dream. Well before the defense, Striv

6、er gave Hart a penultimate copy of his thesis. Hart read it and told Dave that it was absolutely first rate, and that he would gladly sign it at the defense. They even shook hands in Harts book-lined office. Dave noticed that Harts eyes were bright and trustful, and his bearing paternal. At the defe

7、nse, Dave thought that he eloquently summarized chapter 3 of his dissertation. There were two questions, one from Professor Rodman and one from Dr. Teer; Dave answered both, apparently to everyones satisfaction. There were no further objections. Professor Rodman signed. He slid the tome to Teer; she

8、 too signed, and then slid it in front of Hart. Hart didnt move. Ed? Rodman said. Hart still sat motionless. Dave felt slightly dizzy. Edward, are you going to sign? Later, Hart sat alone in his office in his big leather chair, saddened by Daves failure. He tried to think of ways he could help Dave

9、achieve his dream. 背叛 戴夫斯特賴維爾喜愛這所大學(xué)。他喜愛校園里爬滿常青藤的鐘樓，那古色古香而又堅(jiān)固的磚塊，還有那灑滿陽光的碧綠草坪和熱情的年輕人。使他感到欣慰的還有這樣一件事，即大學(xué)里完全沒有商場上那些冷酷無情的考驗(yàn)但事實(shí)恰恰并非如此：做學(xué)問也要通過考試，而且有的考試與市場上的考驗(yàn)一樣不留情面。最好的例子就是論文答辯：為了取得博士學(xué)位，為了成為博士，博士生必須通過論文的口試，愛德華哈特教授就喜歡主持這樣的答辯考試。 戴夫迫切希望成為一名博士。但他需要讓個(gè)人在他論文的第一頁上簽上他們的名字，這個(gè)千金難買的簽名能夠證明他通過了答辯。其中一個(gè)簽名是哈特教授的。哈特常常對戴夫本人

10、和其他人說，對于幫助戴夫?qū)崿F(xiàn)他應(yīng)該有的夢想，他感到很榮幸。 答辯之前，斯特賴維爾早早給哈特送去了他論文的倒數(shù)第二稿。哈特閱讀后告訴戴夫，論文水平絕對一流，答辯時(shí)他會(huì)很高興地在論文上簽名。在哈特那四壁擺滿書櫥的辦公室里，兩人甚至還握了手。戴夫注意到，哈特兩眼放光，充滿信任，神情宛如慈父一般。 在答辯時(shí)，戴夫覺得自己流利地概括了論文的第三章。評審者提了兩個(gè)問題，一個(gè)是羅德曼教授提的，另一個(gè)是蒂爾博士提的。戴夫分別做了回答，并且顯然讓每個(gè)人都心悅誠服，再?zèng)]有人提出異議。 羅德曼教授簽了名。他把論文推給蒂爾，她也簽上了名字，接著便把本子推到了哈特跟前。哈特沒有動(dòng)。 “愛德華？”羅德曼問道。 哈特仍然坐

11、在那兒，毫無表情。戴夫感到有點(diǎn)眩暈。“愛德華，你打算簽名嗎？” 過后，哈特一個(gè)人呆在辦公室里，坐在那張寬大的皮椅里，他為戴夫未能通過答辯感到難過。他試圖想出幫助戴夫?qū)崿F(xiàn)他夢想的辦法。 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)，國際象棋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，“深藍(lán)” 以3.5：2.5的總比分戰(zhàn)勝卡斯帕羅夫。正在與深藍(lán)下棋的卡斯帕羅夫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、

12、勝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)存每個(gè)CPU的處理速度為200萬步/秒智能汽車智能技術(shù)與系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研制的智能汽車在高速公路上，該汽車可以自動(dòng)識(shí)別道路，自動(dòng)躲避障礙物在最近的實(shí)驗(yàn)中，平均速度為100公里，最高速度達(dá)到了150公里，達(dá)到了世界先進(jìn)水平。 智能交通 圖像識(shí)別系統(tǒng)四色定理的證明四色定理從1852年發(fā)現(xiàn)四色問題，世界上很多著名的科學(xué)家試圖證明，當(dāng)一直未能完成。1976年6月，哈肯在美國伊利諾斯大學(xué)的兩臺(tái)不同的電子計(jì)算機(jī)上，用了1200個(gè)小時(shí)，作了100億次判斷，終于完成了四色定理的證明，從而解決了一個(gè)歷時(shí)1

13、00多年的問題，轟動(dòng)了世界。第一章 緒論1.1 人工智能的定義1.2 人工智能的研究目標(biāo)1.3 人工智能的發(fā)展簡史1.4 人工智能研究的課題人類智能人類在認(rèn)識(shí)世界和改造世界的活動(dòng)中表現(xiàn)出來的能力直覺思維通過視覺、聽覺、觸覺等 感官活動(dòng)，接受并理解文字、圖象、聲音和語言等各種外界信息，即認(rèn)識(shí)和理解外界環(huán)境的能力。理性思維通過人腦的生理和心理活動(dòng)以及有關(guān)的信息處理過程，將感性知識(shí)抽象為理性知識(shí)，并能對事物運(yùn)行的規(guī)律進(jìn)行分析、判斷和推理，這就是提出概念、建立方法，進(jìn)行演繹和歸納推理、作出決策。學(xué)習(xí)能力通過教育、訓(xùn)練和學(xué)習(xí)過程，日益豐富自身的知識(shí)和技能。適應(yīng)能力對不斷變化的外界環(huán)境能靈活地作出適當(dāng)?shù)姆?/p>

14、應(yīng)。 早期的AI傳說與幻想黃帝的“指南車”諸葛亮的“木牛流馬”850 B.C 古希臘的會(huì)勞動(dòng)的機(jī)器人；12-13世紀(jì) 西班牙的神學(xué)家試圖制造能解決各種問題的通用邏輯機(jī)；嘗試與成果17世紀(jì) 法國物理學(xué)家B.Pascal制成的機(jī)械加法器；在其基礎(chǔ)上，德國數(shù)學(xué)家Leibniz制成了四則運(yùn)算的計(jì)算器。1920年 Karel Capek的科幻劇中的機(jī)器人Roborta；1936年 英國數(shù)學(xué)家Turning提出了圖靈機(jī)模型；1938年 德國工程師Zuse研制成了第一臺(tái)累計(jì)數(shù)字計(jì)算機(jī)；1946年 美國誕生了第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC；現(xiàn)代人工智能的興起現(xiàn)代人工智能（Artificial Intellig

15、ence，簡稱AI），一般認(rèn)為起源于美國1956年的一次夏季討論（達(dá)特茅斯會(huì)議），在這次會(huì)議上，第一次提出了“Artificial Intelligence”這個(gè)詞。什么是人工智能部分學(xué)者對人工智能概念的描述： 人工智能是那些與人的思維相關(guān)的活動(dòng)，諸如決策、問題求解和學(xué)習(xí)等的自動(dòng)化（Bellman, 1978）； 人工智能是一種計(jì)算機(jī)能夠思維，使機(jī)器具有智力的激動(dòng)人心的新嘗試（Haugeland, 1985）； 人工智能是研究如何讓計(jì)算機(jī)做現(xiàn)階段只有人才能做得好的事情（Rich Knight,1991）； 人工智能是那些使知覺、推理和行為成為可能的計(jì)算的研究（Winston, 1992）； 廣

16、義地講，人工智能是關(guān)于人造物的智能行為，而智能行為包括知覺、推理、學(xué)習(xí)、交流和在復(fù)雜環(huán)境中的行為（Nilsson，1998）。 Stuart Russell和Peter Norvig則把已有的一些人工智能定義分為4類：像人一樣思考的系統(tǒng)、像人一樣行動(dòng)的系統(tǒng)、理性地思考的系統(tǒng)、理性地行動(dòng)的系統(tǒng)（2003）。圖靈測試如何知道一個(gè)系統(tǒng)是否具有智能呢？1950年，計(jì)算機(jī)科學(xué)家圖靈提出了著名的“圖靈測試”。希爾勒的中文屋子通過了圖靈測試就具有了智能嗎？機(jī)器是否真的理解了呢？希爾勒的中文屋子人類和計(jì)算機(jī)各有所長計(jì)算機(jī)難以模擬的語音識(shí)別自然語言理解計(jì)算機(jī)的強(qiáng)項(xiàng)復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算大規(guī)模數(shù)據(jù)庫管理網(wǎng)絡(luò)信息檢索太空飛

17、行器的自動(dòng)控制等等人工智能的研究目標(biāo)最終目標(biāo)理解人類的智能有效的自動(dòng)化有效的智能拓展超人的智力通用問題求解連貫性交談自治學(xué)習(xí)存儲(chǔ)信息遠(yuǎn)期目標(biāo)：制造智能機(jī)器。近期目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)機(jī)器智能。人工智能發(fā)展簡史萌芽時(shí)期（1956年以前）形成時(shí)期（1956-1961年）發(fā)展時(shí)期（1961年以后）萌芽時(shí)期（1956年以前） 850 B.C 古希臘的會(huì)勞動(dòng)的機(jī)器人； 900 B.C 中國古代的歌舞機(jī)器人； 12-13世紀(jì) 西班牙的神學(xué)家試圖制造能解決各種問題的通用邏輯機(jī)； 17世紀(jì) 法國物理學(xué)家B.Pascal制成的機(jī)械加法器；在其基礎(chǔ)上，德國數(shù)學(xué)家Leibniz制成了四則運(yùn)算的計(jì)算器。 1920年 Karel

18、Capek的科幻劇中的機(jī)器人Roborta； 1936年 英國數(shù)學(xué)家Turning提出了圖靈機(jī)模型； 1938年 德國工程師Zuse研制成了第一臺(tái)累計(jì)數(shù)字計(jì)算機(jī)； 1946年 美國誕生了第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC；形成時(shí)期（1956-1961年）1956年，在美國Dartmouth大學(xué)的一次歷史性聚會(huì)是人工智能學(xué)科正式誕生的標(biāo)志。 有三個(gè)較有影響的研究團(tuán)隊(duì)。A.Newell、J.Shaw和H.Simon： 1957年，邏輯理論機(jī)LT， 1960年，通用問題求解器GPS，編程的表處理技術(shù)和NSS國際象棋機(jī)。IBM研究小組：A.Samuel西洋跳棋程序， 1962年，戰(zhàn)勝了美國的一個(gè)州冠軍。M

19、IT研究小組：1959年，McCarthy發(fā)明了人工智能主要的語言：LISP。1958年開發(fā)了的行動(dòng)計(jì)劃咨詢系統(tǒng)。1960年Minsky的論文：走向人工智能的步驟。其他：1956年N.Chomsky的文法體系、1958年Shelffridge的模式識(shí)別系統(tǒng)發(fā)展時(shí)期（1961年以后）符號(hào)主義學(xué)派方面 歸結(jié)原理推動(dòng)了定理證明技術(shù)的發(fā)展。專家系統(tǒng)和知識(shí)工程技術(shù)已應(yīng)用到各種計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，出現(xiàn)了智能管理信息系統(tǒng)、智能決策支持系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、智能CAD系統(tǒng)、智能CAI系統(tǒng)、智能數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和智能多媒體系統(tǒng)等等。知識(shí)表示、不確定性推理、機(jī)器學(xué)習(xí)等方面都取得了重大的進(jìn)展。連結(jié)主義學(xué)派方面神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在智能控

20、制、語言識(shí)別與合成、圖形文字識(shí)別、數(shù)據(jù)壓縮、知識(shí)工程、最優(yōu)化問題求解和智能計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域進(jìn)行了實(shí)踐并取得了一系列的成果行為主義學(xué)派方面Brooks等人的六腳行走機(jī)器人，是一種基于感知-動(dòng)作模式的模擬昆蟲行為的控制系統(tǒng)。人工智能研究的經(jīng)典課題自然語言理解(natural language understanding)數(shù)據(jù)庫智能檢索(intelligent retrieval from database)專家咨詢系統(tǒng)(expert consulting system)定理機(jī)器證明(theorem proving)博弈(game playing)機(jī)器人學(xué)(robotics)自動(dòng)程序設(shè)計(jì)(automat

21、ic programming)組合調(diào)度問題(combinatorial and scheduling problem)感知問題(perception problems)人工智能研究的新課題人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)(artificial neural network)智能控制(intelligent control)智能調(diào)度和指揮(intelligent scheduling and commanding)智能決策支持系統(tǒng)intelligent decision support systems)知識(shí)發(fā)現(xiàn)和數(shù)據(jù)挖掘(knowledge discovery in database/data mining)分布

22、式人工智能(distributed artificial intelligence)歷史上的人工智能大師下面介紹圖靈和幾位獲得圖靈獎(jiǎng)的人工智能大師阿倫圖靈（Alan Turing）計(jì)算機(jī)科學(xué)理論的創(chuàng)始人阿倫圖靈（Alan Turing）1912年出生于英國倫敦，1954年去世1936年發(fā)表論文“論可計(jì)算數(shù)及其在判定問題中的應(yīng)用”，提出圖靈機(jī)理論1950年發(fā)表論文“計(jì)算機(jī)與智能”，闡述了計(jì)算機(jī)可以具有智能的想法，提出圖靈測試1966年為紀(jì)念圖靈的杰出貢獻(xiàn)，ACM設(shè)立圖靈獎(jiǎng)馬文明斯基（Marniv Lee Minsky）人工智能之父框架理論的創(chuàng)立者首位獲得圖靈獎(jiǎng)的人工智能學(xué)者馬文明斯基（Marni

23、v Lee Minsky）1927年出生于美國紐約1951年提出思維如何萌發(fā)并形成的基本理論1956年達(dá)特茅斯會(huì)議的發(fā)起人之一1958年在MIT創(chuàng)建世界上第一個(gè)AI實(shí)驗(yàn)室1969年獲得圖靈獎(jiǎng)1975年首創(chuàng)框架理論約翰麥卡錫（John McCarthy）人工智能之父LISP語言的發(fā)明人首次提出AI的概念約翰麥卡錫（John McCarthy）1927年出生于美國波士頓1956年發(fā)起達(dá)特茅斯會(huì)議，并提出“人工智能”的概念1958年與明斯基一起創(chuàng)建世界上第一個(gè)人工智能實(shí)驗(yàn)室發(fā)明剪枝算法1959年開發(fā)LISP語言開創(chuàng)邏輯程序研究，用于程序驗(yàn)證和自動(dòng)程序設(shè)計(jì)1971年獲得圖靈獎(jiǎng)赫伯特西蒙（Herbert

24、 A. Simon）符號(hào)主義學(xué)派的創(chuàng)始人愛好廣泛的全能科學(xué)家中國科學(xué)院外籍院士赫伯特西蒙(Herbert A. Simon）1916年出生于美國的威斯康辛州1943年在匹茲堡大學(xué)獲政治學(xué)博士學(xué)位1969年因心理學(xué)方面的貢獻(xiàn)獲得杰出科學(xué)貢獻(xiàn)獎(jiǎng)1975年和他的學(xué)生艾倫紐厄爾共同獲得圖靈獎(jiǎng)1978年獲得諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)1986年因行為學(xué)方面的成就獲得美國全國科學(xué)家獎(jiǎng)?wù)?0年代至60年代初開發(fā)了世界上最早的啟發(fā)式程序“邏輯理論家”LT，證明了數(shù)學(xué)原理第二章中的全部52個(gè)定理，開創(chuàng)了機(jī)器定理證明這一新的學(xué)科領(lǐng)域57年開發(fā)了IPL(Information Processing Language)語言，是最早

25、的AI語言。60年開發(fā)了“通用問題求解系統(tǒng)”GPS66年開發(fā)了最早的下棋程序之一MATER70年發(fā)展與完善了語義網(wǎng)絡(luò)的概念和方法70年代提出了“物理符號(hào)系統(tǒng)假說”70年代提出決策過程模型，成為DSS的核心內(nèi)容艾倫紐厄爾（Allen Newell）符號(hào)主義學(xué)派的創(chuàng)始人之一西蒙的學(xué)生與同事1975年與西蒙同獲圖靈獎(jiǎng)查理德卡普（Richard M. Karp）發(fā)明“分枝界限法”的三棲學(xué)者查理德卡普（Richard M. Karp）1935年出生于美國波士頓是加州大學(xué)伯克利分校三個(gè)系的教授：電氣工程和計(jì)算機(jī)系數(shù)學(xué)系工業(yè)工程和運(yùn)籌學(xué)系60年代提出“分枝界限法”，成功求解含有65個(gè)城市的旅行商問題，創(chuàng)當(dāng)時(shí)

26、的記錄1985年獲得圖靈獎(jiǎng)愛德華費(fèi)根鮑姆（Edward A. Feigenbaum）知識(shí)工程的提出者大型人工智能系統(tǒng)的開拓者愛德華費(fèi)根鮑姆（Edward A. Feigenbaum）1936年出生于美國的新澤西州通過實(shí)驗(yàn)和研究，證明了實(shí)現(xiàn)智能行為的主要手段是知識(shí)1977年提出知識(shí)工程，使人工智能從理論轉(zhuǎn)向應(yīng)用名言：知識(shí)蘊(yùn)藏著力量1994年和勞伊雷迪共同獲得圖靈獎(jiǎng)1963年主編了計(jì)算機(jī)與思想一書，被認(rèn)為是世界上第一本有關(guān)人工智能的經(jīng)典性專著1965年開發(fā)出世界上第一個(gè)專家系統(tǒng)開發(fā)出著名的專家系統(tǒng)MYCIN80年代合著了四卷本的人工智能手冊開設(shè)Teknowledge和IntelliGenetics

27、兩個(gè)公司，是世界上第一家以開發(fā)和將專家系統(tǒng)商品化的公司勞伊雷迪（Raj Reddy）大型人工智能系統(tǒng)的開拓者勞伊雷迪（Raj Reddy）37年出生于印度，66年在美國獲得博士1994年與費(fèi)根鮑姆共同獲得圖靈獎(jiǎng)主持過一系列大型AI系統(tǒng)的開發(fā)Navlab 能在道路行駛的自動(dòng)車輛項(xiàng)目LISTEN 用于掃盲的語音識(shí)別系統(tǒng)以詩人但丁命名的火山探測機(jī)器人項(xiàng)目自動(dòng)機(jī)工廠項(xiàng)目，提出“白領(lǐng)機(jī)器人學(xué)”1、不是井里沒有水，而是你挖的不夠深。不是成功來得慢，而是你努力的不夠多。2、孤單一人的時(shí)間使自己變得優(yōu)秀，給來的人一個(gè)驚喜，也給自己一個(gè)好的交代。3、命運(yùn)給你一個(gè)比別人低的起點(diǎn)是想告訴你，讓你用你的一生去奮斗出一個(gè)絕地反擊的故事，所以有什么理由不努力!4、心中沒有過分的貪求，自然苦就少?？诶锊徽f多余的話，自然禍就少。腹內(nèi)的食物能減少，自然病就少。思緒中沒有過分欲，自然憂就少。大悲是無淚的，同樣大悟無言。緣來盡量要惜，緣盡就放。人生本來就空，對人家笑笑，對自己笑笑，笑著看天下，看日出日落，花謝花開，豈不自在，哪里來的塵埃!5、心情就像衣服，臟了就拿去洗洗，曬曬，陽光自然就會(huì)蔓延開來。陽光那么好，何必自尋煩惱，過好每一個(gè)當(dāng)下，一萬個(gè)美麗的未來抵不過一個(gè)溫暖的現(xiàn)在。6、無論你正