人工智能與模糊數(shù)學(xué)

人工智能與模糊數(shù)學(xué)第一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六人工智能之父JohnMccarthy第二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六人工智能的定義可以分為兩部分，即“人工”和“智能”

“人工”比較好理解，爭(zhēng)議性也不大。

“智能”涉及諸如意識(shí)（consciousness）、自我（self）、思維（mind）（包括無意識(shí)的思維（unconscious_mind）等等問題。人唯一了解的智能是人本身的智能。但是我們對(duì)自身智能的理解非常有限，對(duì)構(gòu)成人的智能的必要元素也了解有限，所以就很難定義什么是“人工”制造的“智能”了。因此人工智能的研究往往涉及對(duì)人的智能本身的研究。其它關(guān)于動(dòng)物或其它人造系統(tǒng)的智能也普遍被認(rèn)為是人工智能相關(guān)的研究課題。一、什么叫人工智能（ArtificialIntelligence）第三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六麥卡錫（JohnMcCarthy）：人工智能是使一部機(jī)器的反應(yīng)方式就象是一個(gè)人在行動(dòng)時(shí)所依據(jù)的智能。尼爾遜（美國斯坦福大學(xué)人工智能研究中心教授）：人工智能是關(guān)于知識(shí)的學(xué)科――怎樣表示知識(shí)以及怎樣獲得知識(shí)并使用知識(shí)的科學(xué)。溫斯頓（麻省理工學(xué)院教授）：人工智能就是研究如何使計(jì)算機(jī)去做過去只有人才能做的智能工作。第四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六現(xiàn)在通用的描述：所謂人工智能，是指人類的各種智能行為和各類腦力勞動(dòng)，諸如感知、記憶、情感、判斷、推理、證明、識(shí)別、理解、通信、設(shè)計(jì)、思考、學(xué)習(xí)等思維活動(dòng)，可用某種物化了的機(jī)器予以人工的實(shí)現(xiàn)。第五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六二、人工智能的發(fā)展歷程在1955的時(shí)候，香農(nóng)等人一起開發(fā)了TheLogicTheorist程序，它是一種采用樹形結(jié)構(gòu)的程序，在程序運(yùn)行時(shí)，它在樹中搜索，尋找與可能答案最接近的樹的分枝進(jìn)行探索，以得到正確的答案。

這個(gè)程序在人工智能的歷史上可以說是有重要地位的，它在學(xué)術(shù)上和社會(huì)上帶來的巨大的影響，以至于我們現(xiàn)在所采用的方法思想方法有許多還是來自于這個(gè)50年代的程序。第六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六1956年6月，達(dá)特茅斯會(huì)議發(fā)起者：約翰.邁卡錫（JohnMcCarthy）（普林斯頓大學(xué)數(shù)學(xué)博士）馬文.明斯基（MarvinMinsky)（人工智能大師，《心智社會(huì)》的作者）納撒尼爾.羅徹斯特（NathanielRochester）（IBM計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)者之一）克勞德.香農(nóng)（ClaudeShannon）（信息論創(chuàng)立者）第七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六在理論方面，70年代也是大發(fā)展的一個(gè)時(shí)期，計(jì)算機(jī)開始有了簡(jiǎn)單的思維和視覺。在70年代，另一個(gè)人工智能語言Prolog語言誕生了，它和LISP一起幾乎成了人工智能工作者不可缺少的工具。20世紀(jì)80年代，數(shù)理邏輯和形式化推理成為人工智能的時(shí)尚。關(guān)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究和日本的“第五代計(jì)算機(jī)研制計(jì)劃”（即“知識(shí)信息處理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”），把人工智能研究推向高潮。最近20年，計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，人工智能新增眾多研究方向，各方面研究深入進(jìn)行，但距離真正的“智能”還很遙遠(yuǎn)。第八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六實(shí)際應(yīng)用機(jī)器視覺，指紋識(shí)別，人臉識(shí)別，視網(wǎng)膜識(shí)別，虹膜識(shí)別，掌紋識(shí)別，專家系統(tǒng),智能搜索，定理證明，博弈，自動(dòng)程序設(shè)計(jì)，航天應(yīng)用等。第九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六研究范疇自然語言處理，不確定性的數(shù)學(xué)理論，知識(shí)表示，知識(shí)獲取，機(jī)器學(xué)習(xí)，推理，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，復(fù)雜系統(tǒng)，智能搜索，規(guī)劃，組合調(diào)度問題，感知問題，模式識(shí)別，邏輯程序設(shè)計(jì)，軟計(jì)算，人工生命，遺傳算法，人類思維方式第十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六涉及學(xué)科哲學(xué)，腦科學(xué)，認(rèn)知科學(xué)，數(shù)學(xué)，神經(jīng)生理學(xué)，心理學(xué)，計(jì)算機(jī)科學(xué)，信息論，控制論，仿生學(xué)，人類學(xué)，語言學(xué)等多個(gè)自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的交叉。第十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六第十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六家庭智能機(jī)器人類人形機(jī)器人第十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六寶石般的機(jī)器魚，可以執(zhí)行搜尋水中污染物的巡邏任務(wù)機(jī)器龍蝦第十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六真正認(rèn)識(shí)人類大腦是開發(fā)智能機(jī)器的必由之路?！芊?霍金斯第十五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六杰夫.霍金斯(掌上型電腦Palmpilot、智能電話Treo以及許多手持裝置的發(fā)明人，ONINTELLIGENCE一書作者)

—智能究竟是什么？為什么人腦有智能而電腦沒有？為什么一個(gè)6歲的小孩可以在河床的石頭上跳來跳去，姿勢(shì)優(yōu)美，而當(dāng)今最先進(jìn)的機(jī)器人卻象行動(dòng)遲緩的傻瓜？為什么3歲的小孩已經(jīng)粗通語言，而計(jì)算機(jī)卻語言不通，枉費(fèi)了程序師半個(gè)世紀(jì)以來艱苦卓絕的努力？為什么你能在一秒鐘以內(nèi)分辨貓和狗，而超級(jí)計(jì)算機(jī)卻不能？這些都是亟待破解的斯芬克斯之謎。目前的線索不少，但真正需要的是一些關(guān)鍵性的見解。第十六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六

—單就美國就有成千上萬的神經(jīng)科學(xué)家，可惜至今也沒有形成一套有關(guān)智能和大腦工作原理的完整的理論。大部分神經(jīng)生物學(xué)家不大考慮有關(guān)大腦的理論，因?yàn)樗麄冎回炞⒂谟嘘P(guān)大腦的諸子系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，只埋頭于收集更多的數(shù)據(jù)。盡管一批又一批的計(jì)算機(jī)工程師曾經(jīng)嘗試讓計(jì)算機(jī)擁有智能，卻一次次以失敗而收?qǐng)觥Ｎ蚁嘈潘麄儠?huì)屢戰(zhàn)屢敗，除非這些程序師不再忽視計(jì)算機(jī)與大腦之間的差別。第十七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六大腦：人類的大腦皮層平均厚度為2.5～3.0毫米，分為6個(gè)層次，神經(jīng)細(xì)胞約有140億個(gè)，面積約2200平方厘米，灰色物質(zhì)層有四張A4打印紙大小，神經(jīng)細(xì)胞的周圍還有1000多億個(gè)膠質(zhì)細(xì)胞。

第十八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六第十九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六神經(jīng)元：神經(jīng)元細(xì)胞體、軸突、樹突、樹突棘。樹突棘的數(shù)量及分布因不同神經(jīng)元而異，并可隨功能而改變。在大腦皮質(zhì)錐體細(xì)胞和小腦皮質(zhì)蒲肯野細(xì)胞的樹突上，樹突棘數(shù)量最多而明顯，一個(gè)蒲肯野細(xì)胞的樹突棘可多達(dá)10萬個(gè)以上。第二十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六三、知識(shí)的不確定性知識(shí)的不確定性包括：隨機(jī)性、模糊性、不完備性、不協(xié)調(diào)性、非恒常性研究人工智能不能回避的問題：語言的不確定性常識(shí)知識(shí)的不確定性第二十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六（一）隨機(jī)性德國兒歌：“你知道有多少星星鑲嵌在藍(lán)色的天空？你知道有多少云朵飄浮過大地？上帝對(duì)它們作過清點(diǎn)，數(shù)字雖然巨大，可是無一遺漏?！毙潜?、云表多少世紀(jì)以前，人們就能預(yù)測(cè)常見的天文現(xiàn)象；但要想精確地預(yù)測(cè)明天的天氣，一般并不容易。第二十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六天文學(xué)和氣象學(xué)所以這樣不同，原因是天文學(xué)的時(shí)間是可逆的，而氣象學(xué)的時(shí)間是不同逆的。牛頓時(shí)間與伯格森時(shí)間以牛頓理論為代表的確定性科學(xué)，創(chuàng)造了給世界以精確描繪的方法，將整個(gè)宇宙看作是鐘表式的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，處于確定、和諧、有序的運(yùn)動(dòng)之中。只要知道初始條件就可以確定未來的一切。愛因斯坦與玻爾的分歧第二十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六當(dāng)自然科學(xué)進(jìn)入到有大量要素組成的多自由度體系時(shí)，確定論不再有效。統(tǒng)計(jì)力學(xué)、量子力學(xué)、氣象學(xué)、海洋學(xué)、進(jìn)化論隨機(jī)現(xiàn)象：在完全相同的條件下，一個(gè)試驗(yàn)或觀察出現(xiàn)的結(jié)果可能是不同的（即條件和結(jié)果沒有必然的因果關(guān)系）。第二十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六（二）模糊性楊炳儒教授與模糊理論創(chuàng)始人L.A.Zadeh教授第二十五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六禿頭悖論命題A：一根頭發(fā)都沒有的人肯定是禿頭。命題B：比禿頭多一根頭發(fā)的還是禿頭。所以命題C：滿頭烏發(fā)是禿頭。第二十六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六清晰：非此即彼，明明白白，不模棱兩可模糊性的例子季節(jié)交替、晝夜交替、少年青年幾乎一切連續(xù)變化過程的定性描述模糊性根植于客觀事物差異的中介過渡性。就客觀對(duì)象而言，有的對(duì)象明顯地呈現(xiàn)出非此即彼的性態(tài)（清晰），有的對(duì)象明顯地呈現(xiàn)出亦此亦彼的性態(tài)（模糊）。第二十七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六

認(rèn)為模糊知識(shí)必定是靠不住的，這種看法是大錯(cuò)特錯(cuò)了。

羅素傳統(tǒng)邏輯都習(xí)慣于假設(shè)使用的是精確的符號(hào)，因此，它不適用于塵世生活，而僅僅適用于想象的天堂。第二十八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六同計(jì)算機(jī)相比，人腦的一個(gè)優(yōu)越性似乎是“能夠掌握尚未明確的含糊概念”。

大腦的語言不是數(shù)學(xué)語言。馮.諾伊曼諾伯特.維納第二十九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六自然語言的不確定性自然語言的不確定性是知識(shí)不確定性的一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容，而自然語言理解又是人工智能研究的重要內(nèi)容。語言組織思想表達(dá)句子名詞謂詞人們使用語言時(shí)，詞語的意思常常是模糊的，詞語的選擇、句子的表達(dá)、語句的使用、句間的組織有隨機(jī)性。第三十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六如果能在自然語言的不確定性研究方面有所突破，讓計(jì)算機(jī)不再用精確嚴(yán)密的符號(hào)來計(jì)算，而直接用自然語言來思考，那么就可以使自然語言理解乃至人工智能取得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。第三十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六參考文獻(xiàn)：1.人工智能的未來作者：杰夫.霍金斯

出版社：陜西科學(xué)技術(shù)出版社出版日期：2006年1月2.人工智能：一種現(xiàn)代方法作者：羅素Russell,s.諾維格Norvig,P.

出版日期：2006年5月第三十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六3.神經(jīng)生物學(xué):從神經(jīng)元到腦原書名：FromNeurontoBrain

原出版社：SinauerAssociates作者：J.G.尼克爾斯

A.R.馬丁

B.G.華萊士

P.A.富克斯

譯者：楊雄里出版社：科學(xué)出版社出版日期：2006年12月第三十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六4.模糊系統(tǒng)與模糊控制教程王立新(著)王迎軍(譯)清華大學(xué)出版社2003-06-01