人工智能導論(48張)課件

1、112022/8/82022/8/8人工智能導論授課人：王天江智能與分布式計算實驗室第1頁，共49頁。22022/8/8教材及主要參考書人工智能技術導論第三版 廉師友 編著，2007年，西安電子科技大學出版社 人工智能及其應用（第二版），蔡自興 等，1999年，清華大學出版社第2頁，共49頁。32022/8/8第一章 人工智能概述第3頁，共49頁。42022/8/8人工智能的定義人工智能至今尚無統(tǒng)一的定義我們給出的定義（狹義）：能夠在各類環(huán)境中自主地或交互地執(zhí)行各種擬人任務的機器稱為智能機器從學科的角度看，人工智能是計算機科學的一個分支，它研究、設計和應用智能機器，其目標是使智能行為自動化。從

2、能力的角度看，人工智能是智能機器所執(zhí)行的與人的智能有關的功能，如判斷、推理、理解、學習和問題求解等思維活動第一章 人工智能概述第4頁，共49頁。52022/8/8智能研究中一些難回答的問題智能是一種獨立的才能，還是一系列獨一無二且不相關聯(lián)的能力的總稱 ？多大程度上可以說智能是學到的而不是先天存在的？學習時發(fā)生什么？什么是創(chuàng)造力？什么是直覺？可以從觀察到的行為推斷出具有智能，還是需要特定內部機制的證據(jù)？在生物體中，知識是如何表示的？智能是否只存在于生物生存的過程中？第一章 人工智能概述第5頁，共49頁。62022/8/8圖靈測試 最早專門論述機器智能與現(xiàn)代數(shù)字計算機關系的是圖靈的”計算機器與智能

3、”(1950)苦苦考慮是否能夠制造出真正可以思考的機器思考這個問題本身的嚴重模糊性,阻礙了理性的思考提出用實驗來描述智能問題第一章 人工智能概述第6頁，共49頁。72022/8/8怎么去認定一臺計算機是具有智能的呢？假設：這臺計算機能以一種和人類不能相區(qū)別的方式提供答案，則我們就認為它的確在思維（感覺、理解）如何定義智能機器？第7頁，共49頁。82022/8/8圖靈測試的重要特征 它提供了一個判斷智能的標準避免了有關智能“真正”特征的爭論因此,圖靈測試成為許多現(xiàn)代AI程序評價方案的基礎第一章 人工智能概述第8頁，共49頁。92022/8/8圖靈測試的反對意見 它偏向于純粹的符號問題求解任務,不

4、適用于測試感知技能或要實現(xiàn)手工靈活性所需要的能力沒有必要把機器智能強行套入人類智能的模具中，或許機器智能就是不同于人類智能，試圖按照人類的方式來評價它，可能根本就是一個錯誤。也有人全面批評圖靈測試，認為分散了我們的注意力，應研究通用理論，解釋人工智能，指導具體實踐問題第一章 人工智能概述第9頁，共49頁。102022/8/8他假設他自己讀一段中文寫的故事 (他不懂中文)他只能按照符號匹配、查找等計算機方法去讀這個字符串他得到了正確答案，但他還是不理解故事這個實驗稱為中文屋子證明：即便一臺計算機通過了圖靈檢驗，它仍然完全不具備和理解有關的精神。例如，美國哲學西爾勒的反對意見一個人進入餐館并要了一

5、份漢堡包。當漢堡包端來后發(fā)現(xiàn)給烘脆了，此人暴怒地離開了餐館，沒有付賬或留下小費。一個人進入餐館并要了一份漢堡包。當漢堡包端來后他非常喜歡它，而且在離開餐館付賬之前，給了服務生很多小費。問題：在每一種情形下此人是否吃了漢堡包？第10頁，共49頁。112022/8/8AI研究的目標與策略研究目標：制造出智能機器和智能系統(tǒng)，實現(xiàn)智能化社會研究策略：先部分或某種程度地實現(xiàn)機器的智能，再逐步擴展和延伸機器的智能，逐步實現(xiàn)智能化第一章 人工智能概述第11頁，共49頁。122022/8/8智能的生物和社會模型 西方哲學的傳統(tǒng)中，把邏輯作為知識表示的依賴性，把邏輯推理作為智能推理的首要機制一些批評者開始探索新

6、的智能模型，智能行為的社會模型。與基于邏輯的方法相反，連接主義通過對人類大腦結構建模來實現(xiàn)智能神經(jīng)模型一種基于生物的智能模型演化計算模型，如遺傳算法等。應用生物進化原理來尋找困難問題的解第一章 人工智能概述第12頁，共49頁。132022/8/8AI研究的內容 1，搜索與求解2，學習與發(fā)現(xiàn)3，知識與推理4，發(fā)明與創(chuàng)造5，感知與交流6，記憶與聯(lián)想7，系統(tǒng)與制造8，應用與工程第一章 人工智能概述第13頁，共49頁。142022/8/8AI的研究途徑與方法心理模擬，符號推演生理模擬，神經(jīng)計算行為模擬，控制進化群體模擬，仿生計算博采廣鑒，自然計算原理分析，數(shù)學建模第一章 人工智能概述第14頁，共49頁

7、。152022/8/8人工智能是一門知識的科學。以知識為對象，研究知識的獲取、表示和使用。數(shù)據(jù)處理-知識處理 符號表示知識而不是數(shù)值、數(shù)據(jù)。有啟發(fā)，有推導。人工智能是引起爭論最多的科學之一 焦點：當前人工智能的研究應該以人類的普遍思維規(guī)律為主，還是以特定知識的處理和運用為主？智能的本質是什么？機器能達到人的水平嗎？ 結論：人工智能研究是非常困難的 I的研究特點（1）第一章 人工智能概述第15頁，共49頁。162022/8/8I的研究特點（2）人工智能的研究是十分困難的。McCarthy：人工智能的所有問題都是難解的。 Minsky：人工智能是有史以來最難的科學之一。難在：實現(xiàn)智能需要浩繁的知識

8、，而最難對付的知識是常識（不是專業(yè)知識）。Dreyfus：常識問題是實現(xiàn)人工智能的最大障礙。 第一章 人工智能概述第16頁，共49頁。172022/8/8I的應用領域第一章 人工智能概述第17頁，共49頁。182022/8/8博弈跳棋、國際象棋、15格拼圖等智能性良好的已定義的競技規(guī)則易于用計算機表示的格式測試簡單第一章 人工智能概述第18頁，共49頁。192022/8/8自動推理和定理證明“可以把數(shù)學看成是從基本公理推導出定理的過程”（Rusell and Whitehead）邏輯的嚴謹性和普遍性低效性謂詞演算邏輯編程語言啟發(fā)式算法第一章 人工智能概述第19頁，共49頁。202022/8/8

9、專家系統(tǒng)對特定領域知識的重視引發(fā)了對專家系統(tǒng)的研究基于規(guī)則的知識表示基于模型的知識表示推理第一章 人工智能概述第20頁，共49頁。212022/8/8自然語言理解和語義建?？梢岳斫獠a(chǎn)生人類語言的程序采集背景知識以一種有助于領悟語言的方式組織知識語義網(wǎng)絡第一章 人工智能概述第21頁，共49頁。222022/8/8其它對人類表現(xiàn)建模規(guī)劃和機器人人工智能的語言和環(huán)境機器學習神經(jīng)網(wǎng)絡和遺傳算法第一章 人工智能概述第22頁，共49頁。232022/8/8Natural Language Question Answering/projects/infolab/第23頁，共49頁。242022/8/8Se

10、arch enginesScienceMedicine/DiagnosisAppliancesWhat else?aba2b2Can you prove theorems?應用第24頁，共49頁。252022/8/8Dante1994 Dante II (CMU) explored the Mt. Spurr (Aleutian Range, Alaska) volcano. High-temperature, fumarole gas samples are prized by volcanic science, yet their sampling poses significant ch

11、allenge. In 1993, eight volcanologists were killed in two separate events while sampling and monitoring volcanoes機器人被用來進行火山探險第25頁，共49頁。262022/8/8如果蟲子可以學習會怎樣？1988年，麻省理工大學的RodneyBrooks實驗室創(chuàng)造出了這個六只腳的步行者，可以自學如何攀登和跨越障礙 第26頁，共49頁。272022/8/8Sony AIBO第27頁，共49頁。282022/8/8思考一下： 國際象棋、中國象棋與圍棋為什么已經(jīng)有了可以戰(zhàn)勝國際大師的國際象棋

12、程序，而中國象棋和圍棋的程序水平卻比較低呢？力量投入問題？計算機發(fā)展水平問題？棋本身的復雜性問題？其他別的問題？第一章 人工智能概述第28頁，共49頁。292022/8/8歷史上的人工智能大師下面介紹圖靈和幾位獲得圖靈獎的人工智能大師第29頁，共49頁。302022/8/8阿倫圖靈（Alan Turing）計算機科學理論的創(chuàng)始人第30頁，共49頁。312022/8/8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“論可計算數(shù)及其在判定問題中的應用”，提出圖靈機理論1950年發(fā)表論文“計算機與智能”，闡述了計算機可以具有智能的想法，提出圖靈測試196

13、6年為紀念圖靈的杰出貢獻，ACM設立圖靈獎第31頁，共49頁。322022/8/8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的人工智能學者第32頁，共49頁。332022/8/8馬文明斯基（Marniv 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年達特茅斯會議的發(fā)起人之一1958年在MIT創(chuàng)建世界上第一個AI實驗室1969年獲得圖靈獎1975年首創(chuàng)框架理論第33頁，共49頁。342022/8/8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的概念第34頁，

14、共49頁。352022/8/8約翰麥卡錫（John McCarthy）1927年出生于美國波士頓1956年發(fā)起達特茅斯會議，并提出“人工智能”的概念1958年與明斯基一起創(chuàng)建世界上第一個人工智能實驗室發(fā)明剪枝算法1959年開發(fā)LISP語言開創(chuàng)邏輯程序研究，用于程序驗證和自動程序設計1971年獲得圖靈獎第35頁，共49頁。362022/8/8赫伯特西蒙（Herbert A. Simon）符號主義學派的創(chuàng)始人愛好廣泛的全能科學家中國科學院外籍院士第36頁，共49頁。372022/8/8赫伯特西蒙(Herbert A. Simon）1916年出生于美國的威斯康辛州1943年在匹茲堡大學獲政治學博士學

15、位1969年因心理學方面的貢獻獲得杰出科學貢獻獎1975年和他的學生艾倫紐厄爾共同獲得圖靈獎1978年獲得諾貝爾經(jīng)濟學獎1986年因行為學方面的成就獲得美國全國科學家獎章第37頁，共49頁。382022/8/850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)學原理第二章中的全部52個定理，開創(chuàng)了機器定理證明這一新的學科領域57年開發(fā)了IPL(Information Processing Language)語言，是最早的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)絡的概念和方法70年代提出了“物理符號

16、系統(tǒng)假說”70年代提出決策過程模型，成為DSS的核心內容第38頁，共49頁。392022/8/8查理德卡普（Richard M. Karp）發(fā)明“分枝界限法”的三棲學者第39頁，共49頁。402022/8/8查理德卡普（Richard M. Karp）1935年出生于美國波士頓是加州大學伯克利分校三個系的教授：電氣工程和計算機系數(shù)學系工業(yè)工程和運籌學系60年代提出“分枝界限法”，成功求解含有65個城市的推銷員問題，創(chuàng)當時的記錄1985年獲得圖靈獎第40頁，共49頁。412022/8/8愛德華費根鮑姆（Edward A. Feigenbaum）知識工程的提出者大型人工智能系統(tǒng)的開拓者第41頁，共

17、49頁。422022/8/8愛德華費根鮑姆（Edward A. Feigenbaum）1936年出生于美國的新澤西州通過實驗和研究，證明了實現(xiàn)智能行為的主要手段是知識1977年提出知識工程，使人工智能從理論轉向應用名言：知識蘊藏著力量1994年和勞伊雷迪共同獲得圖靈獎第42頁，共49頁。432022/8/81963年主編了計算機與思想一書，被認為是世界上第一本有關人工智能的經(jīng)典性專著1965年開發(fā)出世界上第一個專家系統(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Teknowledge和IntelliGenetics兩個公司，是世界上第一家以開發(fā)和將專家系統(tǒng)商品化的公司第

18、43頁，共49頁。442022/8/8勞伊雷迪（Raj Reddy）大型人工智能系統(tǒng)的開拓者第44頁，共49頁。452022/8/8勞伊雷迪（Raj Reddy）37年出生于印度，66年在美國獲得博士1994年于費根鮑姆共同獲得圖靈獎主持過一系列大型AI系統(tǒng)的開發(fā)Navlab 能在道路行駛的自動車輛項目LISTEN 用于掃盲的語音識別系統(tǒng)以詩人但丁命名的火山探測機器人項目自動機工廠項目，提出“白領機器人學”第45頁，共49頁。462022/8/8道格拉斯恩格爾巴特（Douglas Engelbart）鼠標的發(fā)明人超文本研究的先驅第46頁，共49頁。472022/8/8道格拉斯恩格爾巴特（Dou

19、glas Engelbart）1925年出生于美國俄勒岡州60年代提出計算機是人類智力的放大器的觀點1964年發(fā)明鼠標，67年申請專利，70年取得專利對超文本技術作出了巨大貢獻，以他的名字命名ACM超文本會議最佳論文獎第47頁，共49頁。482022/8/8第一章 人工智能概述The End第48頁，共49頁。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、孤單一人的時間使自己變得優(yōu)秀，給來的人一個驚喜，也給自己一個好的交代。3、命運給你一個比別人低的起點是想告訴你，讓你用你的一生去奮斗出一個絕地反擊的故事，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

20、?？诶锊徽f多余的話，自然禍就少。腹內的食物能減少，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，陽光自然就會蔓延開來。陽光那么好，何必自尋煩惱，過好每一個當下，一萬個美麗的未來抵不過一個溫暖的現(xiàn)在。6、無論你正遭遇著什么，你都要從落魄中站起來重振旗鼓，要繼續(xù)保持熱忱，要繼續(xù)保持微笑，就像從未受傷過一樣。7、生命的美麗，永遠展現(xiàn)在她的進取之中;就像大樹的美麗，是展現(xiàn)在它負勢向上高聳入云的蓬勃生機中;像雄鷹的美麗，是展現(xiàn)在它搏風擊雨如蒼天之魂的翱翔中;像江河的美麗，是展現(xiàn)在它波濤洶涌一瀉千里的奔流中。8、有些事，不可避免地發(fā)生，陰晴圓缺皆有規(guī)律，我們只能坦然地接受;有些事，只要你愿意努力，矢志不渝地付出，就能慢慢改變它的軌跡。9、與其埋怨世界，不如改變自己。管好自己的心，做好自己的事，比什么都強。人生無完美，曲