《初識人工智能》教案詳解課件

1、初識人工智能第1頁，共34頁。 比爾蓋茨曾經(jīng)說過“如果再年輕30歲，絕對要做PR(PERSONAL ROBOT個(gè)人機(jī)器人)而不是PC?！敝悄軝C(jī)器人將會(huì)越來越多地出現(xiàn)在我們生活中。2050年人類會(huì)和機(jī)器人結(jié)婚第2頁，共34頁。下面我們來看一下人工智能未來的科技，思考并回答下列問題：1、你們看明白了嗎？2、你理解的人工智能是什么？ 我們再來看一下電影人工智能的片段，思考一下問題。1、機(jī)器人會(huì)具有人類的感情嗎？2、機(jī)器人會(huì)不會(huì)變得比人類更聰明，最終反而把人類放到實(shí)驗(yàn)桌上？第3頁，共34頁。1、了解什么是人工智能。2、知道為什么需要人工智能。3、知道人工智能的目標(biāo)。第一節(jié)教學(xué)目標(biāo)第4頁，共34頁。1.

2、1.1智能與人工智能1、智能狹義的智能僅指人類智能，又叫自然智能是指人在認(rèn)知和改造客觀世界的活動(dòng)中，由思維過程和腦力活動(dòng)所體現(xiàn)出來的智慧和能力。人類的智能包括三方面：思維能力、感知能力、行為能力。2、廣義的智能則可以理解為收集、匯集、選擇、理解和感覺的功能。第5頁，共34頁。廣義的智能具有以下共性1、智能的基本要素是“信息”；2、智能是普遍存在的，動(dòng)物（包括人類）、機(jī)器都可能有智能；3、智能是多層的，可以分為高層智能（思維）、中層智能（感知）和基層智能（行為）；4、智能是進(jìn)化的。5、智能是相對的；6、智能是智能系統(tǒng)的整體功能。第6頁，共34頁。2.人工智能從智能的廣義定義來看，不僅人類可以擁有

3、智能，機(jī)器也可以擁有智能。利用機(jī)器（計(jì)算機(jī)）來模擬或?qū)崿F(xiàn)的人類智能被稱為人工智能。用英文表示為Artificial Intelligence，簡稱AI。第7頁，共34頁。“人工智能”術(shù)語的誕生人類自古以來就有實(shí)現(xiàn)人工智能的渴望和夢想。20世紀(jì)計(jì)算機(jī)問世以后，深入研究人工智能就顯得更加迫切。1956年，美國的一批來自數(shù)學(xué)、心理學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、信息論和計(jì)算機(jī)科學(xué)等方面的專家學(xué)者，在達(dá)特莫斯大學(xué)召開了一次研討會(huì)，正式提出“人工智能”這一術(shù)語。第8頁，共34頁。1.1.2為何需要人工智能1、從人工智能的誕生過程可以看出，人工智能是伴隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的需求而出現(xiàn)的。人們研究人工智能的初衷，是想讓計(jì)算

4、機(jī)同人腦一樣具有智能，為人類社會(huì)做出更大貢獻(xiàn)。2、人類已經(jīng)步入信息時(shí)代，信息化的社會(huì)離不開智能技術(shù)的支持。因此，研究人工智能成為了當(dāng)前信息化社會(huì)的迫切需求。3、其次，智能化也是自動(dòng)化發(fā)展的必然趨勢。智能化是繼機(jī)械化，自動(dòng)化之后，人類生產(chǎn)和生活中的又一個(gè)技術(shù)特征。4、另外，研究人工智能也有助于探索人類自身奧秘。通過計(jì)算機(jī)對人腦進(jìn)行模擬，從而揭示人腦的工作原理，探索和發(fā)現(xiàn)人類智能活動(dòng)的機(jī)理和規(guī)律。第9頁，共34頁。1.1.3人工智能的目標(biāo)人工智能的目標(biāo)可以分為近期目標(biāo)和遠(yuǎn)期目標(biāo)。近期目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)機(jī)器智能，即部分地或者在一定程度上實(shí)現(xiàn)機(jī)器智能，從而使現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)更靈活。更好用和更有用，成為人類的智能化

5、信息處理工具。遠(yuǎn)期目標(biāo)：制造智能機(jī)器。具體來講，就是要使計(jì)算機(jī)具有看、聽、說、寫等感知交互功能。具有聯(lián)想、推理、理解、學(xué)習(xí)等高級思維能力，能夠分析問題，解決問題并進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造。第10頁，共34頁。未來展望人工智能的遠(yuǎn)期目標(biāo)的全面實(shí)現(xiàn)還有很漫長道路要走，但是在某些方面，當(dāng)前的機(jī)器智能已經(jīng)表現(xiàn)出了相當(dāng)高的水平。例如在博弈、定理證明。識別學(xué)習(xí)和控制等方面，計(jì)算機(jī)已經(jīng)達(dá)到或接近 了能同人類抗衡和媲美的水平。1997年，IBM公司研制的計(jì)算機(jī)“深藍(lán)”以3勝1平2負(fù)的成績戰(zhàn)勝了蟬聯(lián)12年國際象棋世界冠軍的卡斯伯羅夫。第11頁，共34頁。第二節(jié)：人工智能可以為我們做什么人工智能在很多方面都發(fā)揮著重要的作用，

6、例如，在符號運(yùn)算、自然語言處理、模式識別、機(jī)器學(xué)習(xí)、智能代理等方面。本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)1、了解人工智能應(yīng)用的方方面面2、初步體驗(yàn)人工智能的目的第12頁，共34頁。1.2.1符號運(yùn)算計(jì)算機(jī)最主要的用途就是計(jì)算，計(jì)算機(jī)可以分為數(shù)值計(jì)算和符號計(jì)算兩大類。目前廣泛使用的微型計(jì)算機(jī)就是專門用于數(shù)值計(jì)算的。以Mathematics為例，它是一種用于數(shù)學(xué)計(jì)算的軟件。該軟件除了能進(jìn)行一般的數(shù)值計(jì)算以外，最激動(dòng)人心的還在于它強(qiáng)大的符號計(jì)算功能。第13頁，共34頁。Mathematics運(yùn)算實(shí)例第14頁，共34頁。Mathematics運(yùn)算實(shí)例第15頁，共34頁。1.2.2自然語言理解-聊天機(jī)器人艾麗斯(Alice)2

7、000,2001,2004三次獲勒布納獎(jiǎng)喬治(george):網(wǎng)聊經(jīng)驗(yàn)9年多，會(huì)40種語言，和全球大約200萬人聊過天。2005年獲勒布納獎(jiǎng)第16頁，共34頁。Simsim聊天/talk.htm第17頁，共34頁。什么是自然語言理解自然語言理解就是讓計(jì)算機(jī)理解人類的自然語言，如漢語、英語等。要讓計(jì)算機(jī)理解一個(gè)句子的意思，首先需要將這個(gè)句子輸入計(jì)算機(jī)，這可以通過文本或語音的形式輸入；然后，計(jì)算機(jī)要逐個(gè)識別輸入的字詞或者語音，再分析其語義。這個(gè)過程看似簡單，實(shí)現(xiàn)起來卻是一件十分困難的事情。第18頁，共34頁。機(jī)器翻譯機(jī)器翻譯就是利用計(jì)算機(jī)把一種自然語言轉(zhuǎn)變成另一種自然語言的過程，它是自然語言處理技

8、術(shù)的應(yīng)用。幾十年來，國內(nèi)外許多專家、學(xué)者為機(jī)器翻譯的研究付出了大量的努力。雖然至今還沒有開發(fā)出實(shí)用、全面、高質(zhì)量的自動(dòng)翻譯系統(tǒng)，但是在這方面也取得了很大的進(jìn)展。第19頁，共34頁。1.2.3模式識別模式識別技術(shù)的目標(biāo)是利用計(jì)算機(jī)來模擬人的各種識別能力，包括文字、聲音、圖形、圖像、人物和物體等進(jìn)行自動(dòng)識別。有實(shí)驗(yàn)表明，人類從外界獲取信息，83%來自視覺，11%來自聽覺，其余的6%來自其他感覺。因此，模式識別的研究主要集中在圖形識別和語音識別領(lǐng)域。目前，科學(xué)家在這個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)取得了許多成果，使得人們在日常生活中也有機(jī)會(huì)體驗(yàn)“芝麻開門”的奇妙感覺了。第20頁，共34頁。手寫識別第21頁，共34頁。光學(xué)

9、條碼識別技術(shù)(OBR)第22頁，共34頁。指紋識別技術(shù)指紋加密型閃存盤第23頁，共34頁。 模式識別相當(dāng)于人用眼睛看、耳朵聽，它是計(jì)算機(jī)感知外界環(huán)境的手段和工具，計(jì)算機(jī)通過模式識別就能看、能聽了。第24頁，共34頁。1.2.4機(jī)器學(xué)習(xí)科學(xué)家香克曾經(jīng)說過：“一臺計(jì)算機(jī)若不會(huì)學(xué)習(xí)，就不能稱其具有智能?！币虼耍瑢W(xué)習(xí)能力的研究成為人工智能研究中最為突出和重要的一個(gè)方面。機(jī)器學(xué)習(xí)就是讓計(jì)算機(jī)自己獲取知識，主要包括對人類已有知識的獲取，對客觀規(guī)律的發(fā)現(xiàn)以及對自身行為的修正。第25頁，共34頁。1.2.5智能代理智能代理技術(shù)是當(dāng)前人工智能領(lǐng)域的一個(gè)熱門方向。所謂“代理”，指的是一種具有智能的實(shí)體，這種實(shí)體

10、具有自主性、反應(yīng)性、適應(yīng)性和社會(huì)性等基本特征。智能代理的例子：在某些殺毒軟件中，有一只金毛獅子，它時(shí)刻監(jiān)視著用戶的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全。在系統(tǒng)正常情況下，它要么自我玩耍，要么呼呼大睡。一旦發(fā)現(xiàn)可以病毒，或者該升級軟件了，它就會(huì)發(fā)出警報(bào)提醒用戶。智能代理的研究始于20世紀(jì)80年代中期，目前已經(jīng)逐步成為人工智能研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)之一。第26頁，共34頁。1.2.6其他應(yīng)用除了以上應(yīng)用之外，在人們生活中的其他許多地方也能找到人工智能的影子。例如，有許多家用電器里面的智能芯片，車船，飛機(jī)的導(dǎo)航系統(tǒng)，游戲里面的智能程序，醫(yī)療、商業(yè)領(lǐng)域的智能機(jī)器人，都或多或少地使用了人工智能技術(shù)。（1）智能家用電器（2）車輛導(dǎo)航系統(tǒng)（3）智能游戲程序（4）智能手術(shù)刀第27頁，共34頁。 知道世界棋王卡斯帕羅夫和“深藍(lán)”（Deep Blue）的故事嗎？第28頁，共34頁。 計(jì)算機(jī)下棋的原理是：計(jì)算機(jī)程序事先收藏了大量經(jīng)典棋局,并存放在它的數(shù)據(jù)庫里。根據(jù)棋手的走法，它只要從數(shù)據(jù)庫里進(jìn)行一遍搜索，找出最優(yōu)的走法。人機(jī)對弈和計(jì)算機(jī)下棋第29頁，共34頁。人與計(jì)算機(jī)的比較：優(yōu)勢劣勢計(jì)算機(jī)人運(yùn)算速度快，算法優(yōu)，體力好沒有全局觀，缺乏判斷力，應(yīng)變能力差有全局觀，判斷力強(qiáng)，憑直