AIA人工智能概論

智能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用主要內(nèi)容一、人工智能概論二、知識表示技術(shù)三、知識推理技術(shù)四、知識獲取技術(shù)五、專家系統(tǒng)六、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與遺傳算法七、分布式人工智能授課方式：課堂講授、查閱資料第一章人工智能概論一、人工智能的基本概念人工智能，ArtificialIntelligence，簡稱AI。人工智能這一術(shù)語是1956年在美國的Dartmouth大學(xué)召開的世界第一次人工智能會議上由麻省理工學(xué)院的青年數(shù)學(xué)教師JohnMecarthy提議而使用的。人工智能這一學(xué)科至今已有50多年的歷史，在國際上已被確認(rèn)為當(dāng)代高科技的核心之一。人工智能被譽為二十世紀(jì)繼空間技術(shù)、原子能技術(shù)后的第三大科學(xué)技術(shù)成就。一、人工智能的基本概念人工智能，ArtificialIntelligence，簡稱AI。人工智能這一術(shù)語是1956年在美國的Dartmouth大學(xué)召開的世界第一次人工智能會議上由麻省理工學(xué)院的青年數(shù)學(xué)教師JohnMecarthy提議而使用的。人工智能這一學(xué)科至今已有50多年的歷史，在國際上已被確認(rèn)為當(dāng)代高科技的核心之一。人工智能被譽為二十世紀(jì)繼空間技術(shù)、原子能技術(shù)后的第三大科學(xué)技術(shù)成就。一、人工智能的基本概念A(yù)I目前沒有準(zhǔn)確的定義或一般性的定義，其基本含義：AI是用機(jī)器(計算機(jī)或智能機(jī))來模仿人類的智能行為。AI也叫機(jī)器智能，是研究如何使機(jī)器具有認(rèn)識問題與解決問題的能力，研究如何使機(jī)器具有感知功能、思維功能、行為功能及學(xué)習(xí)、記憶等功能。所以，如果一個計算機(jī)系統(tǒng)具有某種學(xué)習(xí)能力，能夠?qū)τ嘘P(guān)問題給出正確的答案，而使用的方法與人類相似，還能解釋系統(tǒng)的智能活動，那么，這種計算機(jī)系統(tǒng)便認(rèn)為具有某種智能。一、人工智能的基本概念人工智能用計算機(jī)技術(shù)的概念和方法對智能進(jìn)行研究，從根本上提供了一個全新的理論基礎(chǔ)。作為一門學(xué)科，人工智能的目的是了解使智能得以實現(xiàn)的原理；作為一門技術(shù)，它的最終目的是設(shè)計出完全與人類智能相媲美的智能計算機(jī)系統(tǒng)。二、人工智能的研究內(nèi)容什么是智能？智能的本質(zhì)是什么？由于對人腦的機(jī)制和原理還不十分清楚，因此，這是一個難以準(zhǔn)確回答的問題，學(xué)術(shù)界有各種不同的定義?？偟膩碚f，智能是一種知識與思維的合成，是人類認(rèn)識世界和改造世界過程中的一種分析問題和解決問題的綜合能力。“智能”詞源來自拉丁語Legere，字面意思是采集、收集和匯集，并由此進(jìn)行選擇。而Intellegere意思是從中進(jìn)行選擇，進(jìn)而理解、領(lǐng)悟和認(rèn)識。二、人工智能的研究內(nèi)容人工智能的研究內(nèi)容應(yīng)包括三個方面：1.知識表示(KnowledgeRepresentation)：研究如何在機(jī)器中表示知識，使知識形式化、模型化，用以建立合適的符號邏輯系統(tǒng)。2.知識獲取(KnowledgeAcquisition)：研究機(jī)器如何從各種知識源獲取知識。3.知識處理(KnowledgeInference)：運用存貯于機(jī)器中的知識進(jìn)行相應(yīng)知識處理，并推出結(jié)論。三、人工智能的理論基礎(chǔ)人工智能的理論基礎(chǔ)有三個方面：1.數(shù)學(xué)理論：離散數(shù)學(xué)、模糊數(shù)學(xué)等。2.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)等。3.計算機(jī)工程技術(shù)：軟件技術(shù)和硬件技術(shù)。四、人工智智能的發(fā)展展歷史兩個時間點點：1.1956年夏季，由由美國麻省省理工學(xué)院院的青年數(shù)數(shù)學(xué)教師JohnMecarthy聯(lián)合并邀請請了幾位心心理學(xué)家、、數(shù)學(xué)家、、計算機(jī)科科學(xué)家，在在美國Dartmouth大學(xué)召開了了一次學(xué)術(shù)術(shù)討論會，，首次使用用了人工智智能(AI)這一術(shù)術(shù)語，標(biāo)志志著人工智智能的誕生生。2.1969年，由國際際上許多團(tuán)團(tuán)體共同發(fā)發(fā)起，成立立了國際人人工智能聯(lián)聯(lián)合會。四、人工智智能的發(fā)展展歷史人工智能的的產(chǎn)生和發(fā)發(fā)展大致經(jīng)經(jīng)歷了三個個階段：1.孕育期（1956年以前）早在古希臘臘時代，人人們就開始始研究人類類思維規(guī)律律。經(jīng)過幾幾個世紀(jì)的的努力，人人們先后創(chuàng)創(chuàng)立了數(shù)理理邏輯、自自動機(jī)理論論、控制論論、信息論論和系統(tǒng)論論，并發(fā)明明了通用電電子數(shù)字計計算機(jī)，為為人工智能能的誕生準(zhǔn)準(zhǔn)備了充足足的思想、、理論和物物質(zhì)技術(shù)條條件。從20世紀(jì)紀(jì)的30年年代至50年代，是是人工智能能發(fā)展的初初始階段（（也叫經(jīng)典典時期），，主要以游游戲和定理理證明為特特征。四、人工智智能的發(fā)展展歷史人工智能的的產(chǎn)生和發(fā)發(fā)展大致經(jīng)經(jīng)歷了三個個階段：1.孕育期（1956年以前）美國的神經(jīng)經(jīng)生物學(xué)家家W.McCulloch和Pitts建立立了神經(jīng)元元的數(shù)學(xué)模模型，根據(jù)據(jù)神經(jīng)心理理學(xué)研究智智能的微觀觀結(jié)構(gòu)。英國的數(shù)學(xué)學(xué)家Turing提提出了理想想計算機(jī)的的數(shù)學(xué)模型型，即Turing機(jī)，不去去考慮完成成智能任務(wù)務(wù)的機(jī)器是是否與生物物生命有相相同的結(jié)構(gòu)構(gòu)，而是強(qiáng)強(qiáng)調(diào)建立一一種判別機(jī)機(jī)器具有智智能的準(zhǔn)則則，關(guān)心的的是智能行行為的體現(xiàn)現(xiàn)。美國貝爾實實驗室的C.Shannon開發(fā)了了世界上第第一個計算算機(jī)下棋程程序，使用用了狀態(tài)空空間搜索法法，成為人人工智能的的基本方法法之一，同同時也證明明了計算機(jī)機(jī)處理符號號的能力。。四、人工智智能的發(fā)展展歷史人工智能的的產(chǎn)生和發(fā)發(fā)展大致經(jīng)經(jīng)歷了三個個階段：2.形成期（1956年~1970年）在這個時期期，現(xiàn)代人人工智能技技術(shù)正式誕誕生，并很很快在定理理證明、問問題求解、、博弈和LISP語語言及模式式識別等關(guān)關(guān)鍵領(lǐng)域取取得了重大大突破，人人工智能作作為一門新新興學(xué)科得得到人們的的關(guān)注。1960年年，J.McCarthy提出了符符號處理語語言原型LISP，，成為計算算機(jī)程序設(shè)設(shè)計處理人人工智能的的基礎(chǔ)。H.Simon夫夫婦用心理理學(xué)實驗證證明了人類類問題的求求解是一個個搜索過程程，其效率率與啟發(fā)式式函數(shù)關(guān)系系很大，A.Newell等人在此此基礎(chǔ)上編編制了通用用問題求解解程序GPS，可用用來求解11種不同同類型的問問題。四、人工智智能的發(fā)展展歷史人工智能的的產(chǎn)生和發(fā)發(fā)展大致經(jīng)經(jīng)歷了三個個階段：2.形成期（1956年~1970年）1965年年，J.Robinson提出了歸歸結(jié)原理。。1969年年，M.Minsky和S.Papert出版了《《感知機(jī)》》，對感知知機(jī)算法進(jìn)進(jìn)行論證。。1965年年，斯坦福福大學(xué)的E.Feigenbaum開發(fā)了專專家系統(tǒng)DENDRAL，通通過質(zhì)譜儀儀獲得的實實驗數(shù)據(jù)，，DENDRAL可可以幫助化化學(xué)家辨認(rèn)認(rèn)化學(xué)元素素的分子結(jié)結(jié)構(gòu)。1969年年，由國際際上許多團(tuán)團(tuán)體共同發(fā)發(fā)起，成立立了國際人人工智能聯(lián)聯(lián)合會議，，并決定每每兩年召開開一次國際際人工智能能學(xué)術(shù)會議議，報告論論文，討論論和交流成成果，探討討研究方向向。四、人工智智能的發(fā)展展歷史人工智能的的產(chǎn)生和發(fā)發(fā)展大致經(jīng)經(jīng)歷了三個個階段：3.成長期（1970年至今）在這個時期期，人工智智能研究開開始向縱深深發(fā)展，主主要特征是是技術(shù)與應(yīng)應(yīng)用，在更更多的領(lǐng)域域里取得了了重大成就就，并開始始走向?qū)嶋H際應(yīng)用階段段，在學(xué)科科上也開始始形成了自自己的理論論體系。具有重要意意義的事件件主要有：：大量出版關(guān)關(guān)于人工智智能的專著著、手冊和和文集；各種人工智智能專家系系統(tǒng)研制成成功，并開開始應(yīng)用；；人工智能計計算機(jī)開始始研制。五、人工智智能的主要要學(xué)派及其其研究方法法在人工智能能研究中有有許多學(xué)派派，如功能能學(xué)派和結(jié)結(jié)構(gòu)學(xué)派、、心理學(xué)派派和生理學(xué)學(xué)派、啟發(fā)發(fā)學(xué)派和算算法學(xué)派等等等。不同學(xué)派的的研究方法法、學(xué)術(shù)觀觀點、工作作重點有所所不同。五、人工智智能的主要要學(xué)派及其研究方法從人工智能能的中心內(nèi)內(nèi)容（研究究核心）來來看，主要要有兩種研研究方法或或途徑：1.功能學(xué)派這種學(xué)派從從人的思維維活動和智智能行為的的心理學(xué)特特性出發(fā)，，利用計算算機(jī)軟件與與心理學(xué)方方法，進(jìn)行行宏觀功能能模擬，也也可稱為計計算機(jī)學(xué)派派或心理學(xué)學(xué)派。這種研究不不關(guān)心人的的智能器官官（大腦））的結(jié)構(gòu)，，只是模擬擬人的智能能行為。這這種方法的的主要成功功代表為基基于知識表表達(dá)和知識識推理的專專家系統(tǒng)。。五、人工智智能的主要學(xué)派及及其研究方法從人工智能能的中心內(nèi)內(nèi)容（研究究核心）來來看，主要要有兩種研研究方法或或途徑：2.結(jié)構(gòu)學(xué)派這種學(xué)派從從人腦的生生理結(jié)構(gòu)原原型出發(fā)，，探討思維維活動的機(jī)機(jī)理，進(jìn)行行結(jié)構(gòu)模擬擬，也可稱稱為仿生學(xué)學(xué)派或生理理學(xué)派。結(jié)構(gòu)派的觀觀點是，要要模擬人的的智能就必必須首先從從研究人腦腦的結(jié)構(gòu)和和生理特點點出發(fā)，制制造出與人人腦具有類類似結(jié)構(gòu)和和功能的機(jī)機(jī)器。這一一研究的主主要代表是是人工神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、聯(lián)聯(lián)想記憶、、模式識別別、圖像分分析。五、人工智智能的主要要學(xué)派及其其研究方法法從方法論的的觀點看，，結(jié)構(gòu)派采采用“白箱箱”方法，，功能派采采用“黑箱箱”方法，，但是結(jié)構(gòu)構(gòu)是功能的的基礎(chǔ)，功功能是結(jié)構(gòu)構(gòu)的表現(xiàn)。。因此，在在人工智能能研究中，，結(jié)構(gòu)與功功能研究應(yīng)應(yīng)相互促進(jìn)進(jìn)，“白箱箱”方法與與“黑箱””方法應(yīng)相相互結(jié)合，，取長補短短，才能取取得更大的的進(jìn)展。在功能學(xué)派派的研究方方法中，又又分為兩派派：啟發(fā)派：主要依靠靠啟發(fā)推理理。算法派：主要依靠靠算法證明明。六、人工智智能的研究究應(yīng)用領(lǐng)域域1.問題求解2.自動定理證證明3.自然語言理理解4.自動程序設(shè)設(shè)計5.專家系統(tǒng)6.機(jī)器學(xué)習(xí)7.人工神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)8.模式識別9.機(jī)器視覺10.智能能機(jī)器人人11.智能控控制12.智能檢檢索13.智能調(diào)調(diào)度與與指揮揮14.系統(tǒng)與與語言言工具具需要說說明的的是，，各種種應(yīng)用用領(lǐng)域域不是是孤立立存在在的，，而是是互相相關(guān)聯(lián)聯(lián)的。。大多多數(shù)人人工智智能研研究課課題都都涉及及多個個智能能領(lǐng)域域。七、人人工智智能語語言人工智智能的的研究究是用用機(jī)器器來模模擬人人的智智能活活動，，就是是使計計算機(jī)機(jī)具有有推理理、理理解、、規(guī)劃劃、決決策、、抽象象、學(xué)學(xué)習(xí)和和創(chuàng)造造等智智能活活動的的能力力。因因此，，建立立一個個人工工智能能系統(tǒng)統(tǒng)就離離不開開程序序設(shè)計計。廣義地地講，，任何何語言言都能能實現(xiàn)現(xiàn)人工工智能能程序序設(shè)計計，但但問題題是能能否充充分表表現(xiàn)出出人工工智能能的研研究性性能和和目標(biāo)標(biāo)。具有智智能的的程序序與傳傳統(tǒng)的的程序序有所所不同同，它它所要要解決決的問問題主主要不不是數(shù)數(shù)值計計算，，而是是大量量的符符號處處理。。七、、人人工工智智能能語語言言可供供使使用用的的人人工工智智能能語語言言現(xiàn)現(xiàn)有有10多多種種，，如如LISP、SAIL、、KRL、、PROLOG、OPS5、、OPS83等等，，應(yīng)應(yīng)用用較較廣廣泛泛的的是是LISP和和PROLOG兩兩種種。。八、、我我國國人人工工智智能能研研究究概概況況50年年代代末末60年年代代初初，，在在計計算算機(jī)機(jī)下下棋棋和和翻翻譯譯等等方方面面開開展展了了不不少少工工作作。。文文革革期期間間，，停停了了下下來來。。1978年年，，國國家家科科學(xué)學(xué)技技術(shù)術(shù)發(fā)發(fā)展展規(guī)規(guī)劃劃將將““智智能能模模擬擬””列列為為主主要要課課題題之之一一。。1986年年，，將將人人工工智智能能、、模模式式識識別別、、智智能能機(jī)機(jī)器器人人列列為為我我國國““七七五五””期期間間重重大大科科技技攻攻關(guān)關(guān)項項目目，，并并列列入入跟跟蹤蹤國國際際高高科科技技計計劃劃。。1993年，將將智能控控制和智智能自動動化等項項目列入入國家科科技攀登登計劃。。八、我國國人工智智能研究究概況1981年起，，相繼成成立了許許多學(xué)術(shù)術(shù)團(tuán)體：：中國人工工智能學(xué)學(xué)會全國高校校人工智智能研究究會中國計算算機(jī)學(xué)會會人工智智能與模模式識別別專業(yè)委委員會中國自動動化學(xué)會會模式識識別與機(jī)機(jī)器智能能專業(yè)委委員會中國軟件件行業(yè)協(xié)協(xié)會人工工智能協(xié)協(xié)會中國智能能機(jī)器人人專業(yè)委委員會中國計算算機(jī)視覺覺與智能能控制專專業(yè)委員員會中國智能能自動化化專業(yè)委委員會等等八、我國國人工智智能研究究概況1989年，召召開了首首屆中國國人工智智能控制制聯(lián)合會會議。1987年，《《模式識識別與人人工智能能》雜志志創(chuàng)刊。。已有多部部國內(nèi)自自編的人人工智能能專著和和教材公公開出版版。已有數(shù)已已萬計的的科技人人員和大大學(xué)師生生從事不不同層次次的人工工智能研研究與學(xué)學(xué)習(xí)，人人工智能能研究已已在我國國深入開開展。九、計算智智能技術(shù)計算智能的的技術(shù)范疇疇：人工神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)化計算模糊系統(tǒng)九、計算智智能技術(shù)進(jìn)化計算的的基本方法法：遺傳算法：強(qiáng)調(diào)染色色體在進(jìn)化化中的變化化及其所起起的作用，，是一種仿仿照生物進(jìn)進(jìn)化理論解解優(yōu)化問題題的算法。。進(jìn)化策略：著眼于各各級層次上上的行為變變化，主要要用于預(yù)測測和數(shù)值優(yōu)優(yōu)化。演化規(guī)劃：強(qiáng)調(diào)的是是在物種層層次上的行行為變化，，主要