人工智能基礎(chǔ) 課件 2.2 人工智能的發(fā)展歷程

第2章人工智能概述1.

什么是人工智能2.

人工智能的發(fā)展歷程3.人工智能的分類4.人工智能的研究?jī)?nèi)容及領(lǐng)域2人工智能的發(fā)展歷程人工智能的發(fā)展歷程人工智能的發(fā)展以1956年達(dá)特茅斯學(xué)會(huì)上提出“人工智能（AI）”這一術(shù)語為分界線，它標(biāo)志著“人工智能”這門新興學(xué)科的正式誕生，在這之前的時(shí)期我們稱之為人工智能的孕育期。1孕育期：20世紀(jì)30年代以前1.西周“偃師獻(xiàn)技”

早在2000多年前的春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，著名的思想家、哲學(xué)家列子的著作《湯問》里就記載了“偃師獻(xiàn)技”——西周（公元前1046年～前771年）工匠偃師為周穆王進(jìn)奉一個(gè)人工材料組裝偶人的故事?！百葞煫I(xiàn)技”被認(rèn)為是歷史上最早的機(jī)器人故事。機(jī)器人作為人工智能實(shí)現(xiàn)的主要形式之一，體現(xiàn)了人類長(zhǎng)期以來的一種愿望，即創(chuàng)造出一種像人一樣的機(jī)器，以便代替人去進(jìn)行各種工作。人工智能的發(fā)展歷程2.古希臘亞里士多德“三段論”公元前5世紀(jì)，古希臘的論辯術(shù)盛行，邏輯學(xué)也得到了相應(yīng)的發(fā)展，亞里士多德（公元前384年～前322年）在這一時(shí)期提出了三段論學(xué)說。推理作為人工智能學(xué)科的重要基礎(chǔ)，其中最重要的一個(gè)論證方法就是三段論，包括：一個(gè)包含大項(xiàng)和中項(xiàng)的命題（大前提）、一個(gè)包含小項(xiàng)和中項(xiàng)的命題（小前提）以及一個(gè)包含小項(xiàng)和大項(xiàng)的命題（結(jié)論）三部分。三段論實(shí)際上是以一個(gè)一般性的原則（大前提）以及一個(gè)附屬于一般性的原則的特殊化陳述（小前提），由此引申出一個(gè)符合一般性原則的特殊化陳述（結(jié)論）的過程。三段論就是將一個(gè)論證分成大前提、小前提和結(jié)論三部分。三段論作為演繹法的核心，為后來的科學(xué)發(fā)展及人工智能的萌芽奠定了基礎(chǔ)。人工智能的發(fā)展歷程3.東漢張衡“記里鼓車”東漢時(shí)期，科學(xué)家張衡（78年～139年）不僅發(fā)明了震驚世界的“候風(fēng)地動(dòng)儀”，還發(fā)明了測(cè)量路程用的“記里鼓車”，這也可以算是人工智能最早的發(fā)明應(yīng)用。記里鼓車又稱記里車、大章車，是用來記錄車輛行駛距離的工具，構(gòu)造與指南車相似，有上下兩層，每層各有木制機(jī)械人，手執(zhí)木槌，下層木人打鼓，車每行一里路，敲鼓一下；上層機(jī)械人敲打鈴鐺，車每行十里，敲打鈴鐺一次。人工智能的發(fā)展歷程4.歐洲中世紀(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)在公元8到17世紀(jì)的歐洲中世紀(jì)和文藝復(fù)興時(shí)期，加扎利發(fā)明了分段齒輪和很多由水驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)機(jī)器，包括自動(dòng)孔雀、可以續(xù)杯的侍女服務(wù)員等。1515年，達(dá)·芬奇贈(zèng)給了法國(guó)國(guó)王一只機(jī)器獅，當(dāng)對(duì)著機(jī)器獅抽上三鞭，獅子胸部會(huì)打開，開出一朵“鳶尾花”，這也是達(dá)·芬奇最偉大發(fā)明之一。人工智能的發(fā)展歷程5.三國(guó)諸葛亮“木牛流馬”公元231年，在三國(guó)時(shí)期的蜀漢，既是軍事家又是發(fā)明家諸葛亮成功地創(chuàng)造了最早的陸地軍用機(jī)器人——木牛流馬,可以用來運(yùn)送軍用物資，如圖2-4所示。相傳當(dāng)年諸葛亮六出祁山與司馬懿對(duì)陣，他偷偷在葫蘆谷中制造出木牛流馬用于運(yùn)送軍糧，省去不少人力。人工智能的發(fā)展歷程6.第一次工業(yè)革命18世紀(jì)至19世紀(jì)中葉，歐洲爆發(fā)第一次工業(yè)革命，開創(chuàng)了以機(jī)器代替手工勞動(dòng)的時(shí)代，又稱機(jī)器時(shí)代。工業(yè)革命發(fā)源于18世紀(jì)的英國(guó)，隨著瓦特改良蒸汽機(jī)，一系列技術(shù)引發(fā)了手工勞動(dòng)向機(jī)器生產(chǎn)發(fā)生轉(zhuǎn)變，進(jìn)而擴(kuò)散到歐洲大陸，并在隨后傳播到美洲和亞洲。如1769年出現(xiàn)了大量的機(jī)械玩具，其中包括著名的沃肯森機(jī)械鴨和馮·凱佩倫的假機(jī)械棋手土耳其人;1801年約瑟夫·瑪麗·雅卡爾發(fā)明了第一臺(tái)可編程機(jī)器——提花織機(jī);1832年巴貝奇和艾達(dá)設(shè)計(jì)了一種可編程的機(jī)械計(jì)算機(jī)分析引擎。人工智能的發(fā)展歷程2萌芽期：20世紀(jì)30至50年代20世紀(jì)的30年代至50年代，是人工智能發(fā)展的萌芽階段（也稱為經(jīng)典時(shí)期），主要以游戲和定理證明為特征。

1.第一個(gè)神經(jīng)元模型

1943年，沃倫·麥卡洛克和沃爾特·皮茨首次建立了模擬神經(jīng)元的數(shù)學(xué)模型，即神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。這一模型為后來的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和深度學(xué)習(xí)技術(shù)提供了重要的理論基礎(chǔ)。人工智能的發(fā)展歷程2.圖靈測(cè)試1950年，艾倫·圖靈發(fā)表了論文《計(jì)算機(jī)器與智能》，其中預(yù)言創(chuàng)造出具有真正智能的機(jī)器的可能性。由于到“智能”這一概念難以被確切定義，他提出了著名的“圖靈測(cè)試”，即如果一臺(tái)機(jī)器能夠與人類展開對(duì)話（通過電傳設(shè)備）而不能被辨別出其機(jī)器身份，那么稱這臺(tái)機(jī)器具有智能。這一測(cè)試成為了評(píng)判機(jī)器智能的重要標(biāo)準(zhǔn)，艾倫·圖靈也被譽(yù)為“人工智能之父”。2萌芽期：20世紀(jì)30至50年代人工智能的發(fā)展歷程圖靈測(cè)試為：測(cè)試者與被測(cè)試者（其中一個(gè)是人，另一個(gè)是機(jī)器）在隔離的情況下，采用“問”與“答”模式，測(cè)試者向被測(cè)試者隨意提問，經(jīng)過多次測(cè)試后，如果有超過30%的測(cè)試者不能確定被測(cè)試者是人還是機(jī)器，那么這臺(tái)機(jī)器就通過了圖靈測(cè)試，被認(rèn)為具有了“智能”。2萌芽期：20世紀(jì)30至50年代2.圖靈測(cè)試人工智能的發(fā)展歷程3形成期：1956年至1970年1956年8月，艾倫·紐厄爾（1975年圖靈獎(jiǎng)獲得者）、赫伯特·西蒙（1975年圖靈獎(jiǎng)獲得者、1978年諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)）、克勞德·香農(nóng)（信息論創(chuàng)始人）、奧利弗·塞弗里奇（機(jī)器感知之父）、納撒尼爾·羅切斯特（IBM701計(jì)算機(jī)總設(shè)計(jì)師）、馬文·閔斯基（1969年圖靈獎(jiǎng)獲得者）、約翰·麥卡錫（1971年圖靈獎(jiǎng)獲得者）等科學(xué)家聚集在達(dá)特茅斯學(xué)院，討論一個(gè)主題：用機(jī)器來模仿人類學(xué)習(xí)以及其他方面的智能。

通過8周左右的討論，與會(huì)者們大致勾勒出了我們今天所知的人工智能圖景，并為會(huì)議討論的內(nèi)容起了一個(gè)名字——人工智能（ArtificialIntelligence）。這一概念的提出，標(biāo)志著人工智能學(xué)科的正式誕生。因此，1956年也就成為了人工智能元年。人工智能的發(fā)展歷程1957年，心理學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)家弗蘭克·羅森布拉特在一臺(tái)IBM-704計(jì)算機(jī)上模擬實(shí)現(xiàn)了一種他發(fā)明的叫“感知機(jī)(Perceptron)”的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。3形成期：1956年至1970年人工智能的發(fā)展歷程1958年，約翰·麥卡錫正式發(fā)布了自己開發(fā)的人工智能編程語言——LISP（ListProcessing，表處理），后來的很多知名的人工智能程序都是基于LISP開發(fā)的。1966年到1972年間，斯坦福國(guó)際研究所研制了移動(dòng)式機(jī)器人Shakey。這是首臺(tái)采用了人工智能的移動(dòng)機(jī)器人，其具備一定人工智能，能夠自主進(jìn)行感知、環(huán)境建模、行為規(guī)劃并執(zhí)行任務(wù)(如尋找木箱并將其推到指定目的位置)。3形成期：1956年至1970年人工智能的發(fā)展歷程1966年，麻省理工學(xué)院的約瑟夫·維森鮑姆發(fā)布了世界上第一個(gè)聊天機(jī)器人（程序）ELIZA。ELIZA只有200行程序代碼和一個(gè)有限的對(duì)話庫，可以針對(duì)提問中的關(guān)鍵詞，進(jìn)行答復(fù)。ELIZA使用模式匹配和替換方法來模擬對(duì)話，它能夠按照腳本和指示來將談話上下文相關(guān)化。3形成期：1956年至1970年人工智能的發(fā)展歷程4第一次低谷（20世紀(jì)70～80年代）20世紀(jì)70年代，人工智能研究陷入低谷。由于研究者在人工智能的研究中對(duì)項(xiàng)目難度預(yù)估錯(cuò)誤，人工智能的發(fā)展開始面臨各種技術(shù)瓶頸和難題，如計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力不足、計(jì)算的復(fù)雜性、數(shù)據(jù)量的嚴(yán)重缺失等，人工智能開始遭受來自各方面的質(zhì)疑，特別是1969年明斯基提出“單層感知機(jī)無法建模異或操作”，導(dǎo)致各方對(duì)人工智能的資助縮減或取消，人工智能陷入低潮。人工智能的發(fā)展歷程5應(yīng)用發(fā)展期（1980年~1987年）1980年，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)為DEC公司設(shè)計(jì)了一套名為XCON的“專家系統(tǒng)”。這套系統(tǒng)在1986年之前能為公司每年節(jié)省超過四千美元經(jīng)費(fèi)。專家系統(tǒng)是依據(jù)一組從專門知識(shí)中推演出的邏輯規(guī)則在某一特定領(lǐng)域回答或解決問題如圖2-12所示，它的成功讓知識(shí)庫系統(tǒng)和知識(shí)工程成為了20世紀(jì)80年代人工智能研究的主要方向。人工智能的發(fā)展歷程5應(yīng)用發(fā)展期（1980年~1987年）1981年，日本政府撥款8.5億美元用以研發(fā)第五代計(jì)算機(jī)項(xiàng)目，在當(dāng)時(shí)被叫做人工智能計(jì)算機(jī)。希望可以制造出一個(gè)能夠與人對(duì)話、翻譯語言、解釋圖像，并且像人一樣推理的機(jī)器。1982年，加州理工學(xué)院的物理學(xué)家約翰·霍普菲爾德提出一種新型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（現(xiàn)被稱為“霍普菲爾德網(wǎng)絡(luò)”），這是一種單層反饋式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，能夠用一種全新的方式學(xué)習(xí)和處理信息。大約在同時(shí)，大衛(wèi)?萊姆哈特推廣的一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練方法反向傳播算法也被眾多研究者所接受。種種努力讓1970年以來一直遭人遺棄的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重獲新生。1987年，蘋果和IBM公司生產(chǎn)的臺(tái)式機(jī)性能不斷提升，超過了Symbolics等廠商生產(chǎn)的人工智能專用計(jì)算機(jī)（也叫LISP機(jī)），導(dǎo)致人工智能硬件需求產(chǎn)業(yè)土崩瓦解。人工智能的發(fā)展歷程6第二次低谷（1987年~2000年）盡管專家系統(tǒng)取得了一定成功，然而專家系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域狹窄、知識(shí)獲取困難、升級(jí)難度高、維護(hù)成本居高不下，行業(yè)發(fā)展再次遇到瓶頸。同時(shí)，日本第五代計(jì)算機(jī)工程的失敗也進(jìn)一步打擊了人工智能領(lǐng)域的信心。到了20世紀(jì)80年代晚期，從官方到學(xué)術(shù)界，很多人都認(rèn)為人工智能并非“下一個(gè)浪潮”，人工智能的研究也再次遭遇經(jīng)費(fèi)危機(jī)。人工智能的發(fā)展歷程7穩(wěn)步發(fā)展期（21世紀(jì)初至今）2006年深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提出后快速在語音和圖像識(shí)別領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用,無監(jiān)督學(xué)習(xí)算法取得突破性進(jìn)展，以及從2016年開始人工智能圍棋程序（AlphaGo）多次戰(zhàn)勝