(淺談人工智能原理及應用

1、(淺談人工智能原理及應用 模式識別與智能系統 摘要：人工智能(artifical intelligence)是關于知識的學科怎樣表示知識以及怎樣獲得知識并使用知識的科學。”而另一個美國麻省理工學院的溫斯頓教授認為：“人工智能就是研究如何使計算機去做過去只有人才能做的智能工作?！边@些說法反映了人工智能學科的基本思想和基本內容。即人工智能是研究人類智能活動的規(guī)律，構造具有一定智能的人工系統，研究如何讓計算機去完成以往需要人的智力才能勝任的工作，也就是研究如何應用計算機的軟硬件來模擬人類某些智能行為的基本理論、方法和技術。人工智能是當前科學技術發(fā)展中的一門前沿學科，是在計算機科學、控制論、信息論、神

2、經心理學、哲學、語言學等多種學科研究的基礎上發(fā)展起來的，以模擬人類智能、智能行為及其規(guī)律為研究內容的一門綜合性邊緣學科。由于人工智能自出現以來取得的巨大成就及其潛在的廣闊應用前景，它又同空間技術、原子能技術并稱為20世紀的三大科學技術成就。 關鍵詞：人工智能；計算機科學；發(fā)展方向?、人工智能的定義 人工智能(artificial intelligence，ai)，是一門綜合了計算機科學、生理學、哲學的交叉學科?！叭斯ぶ悄堋币辉~最初是在1956年美國計算機協會組織的達特莫斯(dartmouth)學會上提出的。自那以后，研究者們發(fā)展了眾多理論和原理，人工智能的概念也隨之擴展。由于智能概念的不確定，

3、人工智能的概念一直沒有一個統一的標準。著名的美國斯坦福大學人工智能研究中心尼爾遜教授對人工智能下了這樣一個定義“人工智能是關于知識的學科怎樣表示知識以及怎樣獲得知識并使用知識的科學?！倍绹槭±砉W院的溫斯頓教授認為“人工智能就是研究如何使計算機去做過去只有人才能做的智能工作。”童天湘在從“人機大戰(zhàn)”到人機共生中這樣定義人工智能：“雖然現在的機器不能思維也沒有“直覺的方程式”，但可以把人處理問題的方式編入智能程序，是不能思維的機器也有智能，使機器能做那些需要人的智能才能做的事，也就是人工智能。”諸如此類的定義基本都反映了人工智能學科的基本思想和基本內容。即人工智能是研究人類智能活動的規(guī)律，構

4、造具有一定智能的人工系統，研究如何讓計算機去完成以往需要人的智力才能勝任的工作，也就是研究如何應用計算機的軟硬件來模擬人類某些智能行為的基本理論、方法和技術。、人工智能原理1、介紹人工智能的實現技術人工智能是實現具有智能的機器，尤其是具有智能的計算機程序的科學和工程技術。人工智能與用計算機理解人的智力的目標有一些關系，但它并不一定要使用生物學上的方法。2、人工智能的原理人工智能的科學研究要研究人的智慧的內部結構，相當于研究心理學的原理，更玄是不是，一般人不大會去做的大部分的人工智能研究集中在后者工程實現上，知識：人的智能活動本質上就是獲得和運用知識知識是智能的基礎為了實現人工智能使機器具有智能

5、就必須使它具有知識，表達：要采用適當的手段表達人的知識然后才能存儲到機器中去這就是用知識表達要解決的問題對知識進行表達就是把知識表示成便于計算機存儲和利用的某種數據結構知識表達方法又稱為知識表示技術，其表示形式稱為知識表示模式。、人工智能應用1、人工智能的應用范圍它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。人工智能是計算機科學的一個分支，它企圖了解智能的實質，并生產出一種新的能以人類智能相似的方式作出反應的智能機器，該領域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統等?！叭斯ぶ悄堋币辉~最初是在1956 年dartmouth學會上提出

6、的。從那以后,研究者們發(fā)展了眾多理論和原理,人工智能的概念也隨之擴展。人工智能是一門極富挑戰(zhàn)性的科學，從事這項工作的人必須懂得計算機知識，心理學和哲學。人工智能是包括十分廣泛的科學，它由不同的領域組成，如機器學習，計算機視覺等等，總的說來，人工智能研究的一個主要目標是使機器能夠勝任一些通常需要人類智能才能完成的復雜工作。但不同的時代、不同的人對這種“復雜工作”的理解是不同的。例如繁重的科學和工程計算本來是要人腦來承擔的，現在計算機不但能完成這種計算, 而且能夠比人腦做得更快、更準確，因之當代人已不再把這種計算看作是“需要人類智能才能完成的復雜任務”, 可見復雜工作的定義是隨著時代的發(fā)展和技術的

7、進步而變化的, 人工智能這門科學的具體目標也自然隨著時代的變化而發(fā)展。它一方面不斷獲得新的進展，一方面又轉向更有意義、更加困難的目標。目前能夠用來研究人工智能的主要物質手段以及能夠實現人工智能技術的機器就是計算機, 人工智能的發(fā)展歷史是和計算機科學與技術的發(fā)展史聯系在一起的。除了計算機科學以外, 人工智能還涉及信息論、控制論、自動化、仿生學、生物學、心理學、數理邏輯、語言學、醫(yī)學和哲學等多門學科。人工智能學科研究的主要內容包括：知識表示、自動推理和搜索方法、機器學習和知識獲取、知識處理系統、自然語言理解、計算機視覺、智能機器人、自動程序設計等方面。2、人工智能中的機器翻譯機器翻譯是利用計算機把

8、一種自然語言轉變成另一種自然語言的過程，用以完成這一過程的軟件系統叫做機器翻譯系統。幾十年來，國內外許多專家、學者為機器翻譯的研究付出了大量的心血和汗水。雖然至今還沒有一個實用、全面、高質量的自動翻譯系統出現，不過也取得了很大的進展，特別是作為人們的輔助翻譯工具，機器翻譯已經得到大多數人的認可。目前，國內的機器翻譯軟件不下百種，根據這些軟件的翻譯特點，大致可以分為三大類：詞典翻譯類、漢化翻譯類和專業(yè)翻譯類。詞典類翻譯軟件代表是“金山詞霸”了，堪稱是多快好省的電子詞典，它可以迅速查詢英文單詞或詞組的詞義，并提供單詞的發(fā)音，為用戶了解單詞或詞組含義提供了極大的便利。漢化翻譯軟件的典型代表是“東方快

9、車2000”，它首先提出了“智能漢化”的概念，使翻譯軟件的輔助翻譯作用更加明顯。以“譯星”、“雅信譯霸”為代表的專業(yè)翻譯系統，是面對專業(yè)或行業(yè)用戶的翻譯軟件，但其專業(yè)翻譯的質量與人們的實用性還有不少差距，有人評價說“滿篇英文難不住，滿篇中文看不懂”，該說法雖然比較極端，但機譯譯文的質量確實卻一直是個老大難問題。這里，我們不妨對現有的機譯和人譯過程作一比較，從中可以看出一些原因。機器翻譯： 1.一句一句處理，上下文缺乏聯系； 2.對源語言的分析只是求解句法關系，完全不是意義上的理解； 3.缺乏領域知識，從計算機到醫(yī)學，從化工到法律都通用，就換專業(yè)詞典； 4.譯文轉換是基于源語言的句法結構的，受源

10、語言的句法結構的束縛； 5.翻譯只是句法結構的和詞匯的機械對應。人工翻譯： 1.一般會先通讀全文，會前后照應； 2.對源語言是求得意義上的理解； 3.只有專業(yè)翻譯人員，而沒有萬能翻譯人員； 4.譯文是基于他對源語言的理解，不受源語言的句法結構的束縛； 5.翻譯是一個再創(chuàng)造的過程。在目前的情況下，計算機輔助翻譯應該是一個比較好的實際選擇。事實上，在很多領域中，計算機輔助人類工作的方式已經得到了廣泛的應用，例如cad軟件。如果計算機輔助技術用于語言的翻譯研究，應該同樣可以起到很大的輔助作用，這就是所謂的“計算機輔助翻譯”。它集機器記憶式翻譯、語法分析式翻譯和人際交互式翻譯為一體，把翻譯過程中機械、

11、重復、瑣碎的工作交給計算機來完成。這樣，翻譯者只需將精力集中在創(chuàng)造性的思考上，有利于工作效率的提高。機器翻譯研究歸根結底是一個知識處理問題，它涉及到有關語言內的知識、語言間的知識、以及語言外的世界知識，其中包括常識和相關領域的專門知識。隨著因特網的普及與發(fā)展，機器翻譯的應用前景十分廣闊。作為人類探索自己智能和操作知識的機制的窗口，機器翻譯的研究與應用將更加誘人。國際上有關專家分析認為機器翻譯要想達到類似人工翻譯一樣的流暢程度，至少還要經歷15年時間的持續(xù)研究，但在人類對語言研究還沒有清楚“人腦是如何進行語言的模糊識別和判斷”的情況下，機器翻譯要想達到100%的準確率是不可能的。3.3人工智能中

12、的專家系統專家系統是一種模擬人類專家解決領域問題的計算機程序系統。專家系統內部含有大量的某個領域的專家水平的知識與經驗，能夠運用人類專家的知識和解決問題的方法進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，來解決該領域的復雜問題。專家系統是人工智能應用研究最活躍和最廣泛的應用領域之一,涉及到社會各個方面，各種專家系統已遍布各個專業(yè)領域，取得很大的成功。根據專家系統處理的問題的類型，把專家系統分為解釋型、診斷型、調試型、維修型、教育型、預測型、規(guī)劃型、設計型和控制型等10種類型。具體應用就很多了，例如血液凝結疾病診斷系統、電話電纜維護專家系統、花布圖案設計和花布印染專家系統等等。為了實現專家系統，必須要

13、存儲有該專門領域中經過事先總結、分析并按某種模式表示的專家知識(組成知識庫)，以及擁有類似于領域專家解決實際問題的推理機制(構成推理機)。系統能對輸入信息進行處理，并運用知識進行推理，做出決策和判斷，其解決問題的水平達到或接近專家的水平，因此能起到專家或專家助手的作用。開發(fā)專家系統的關鍵是表示和運用專家知識，即來自領域專家的己被證明對解決有關領域內的典型問題有用的事實和過程。目前，專家系統主要采用基于規(guī)則的知識表示和推理技術。由于領域的知識更多是不精確或不確定的，因此，不確定的知識表示與知識推理是專家系統開發(fā)與研究的重要課題。此外，專家系統開發(fā)工具的研制發(fā)展也很迅速，這對擴大專家系統的應用范圍

14、，加快專家系統的開發(fā)過程，將起到積極地促進作用。隨著計算機科學技術整體水平的提高，分布式專家系統、協同式專家系統等新一代專家系統的研究也發(fā)展很快。在新一代專家系統中，不但采用基于規(guī)則的推理方法，而且采用了諸如人工神經網絡的方法與技術。3.4人工智能模式識別 模式識別就是通過計算機用數學技術方法來研究模式的自動處理和判讀。這里,我們把環(huán)境與客體統稱為“模式”,隨著計算機技術的發(fā)展，人類有可能研究復雜的信息處理過程。用計算機實現模式（文字、聲音、人物、物體等）的自動識別，是開發(fā)智能機器的一個最關鍵的突破口，也為人類認識自身智能提供線索。信息處理過程的一個重要形式是生命體對環(huán)境及客體的識別。對人類來

15、說，特別重要的是對光學信息（通過視覺器官來獲得）和聲學信息（通過聽覺器官來獲得）的識別。這是模式識別的兩個重要方面。市場上可見到的代表性產品有光學字符識別系統 (optical character recognition，ocr)、語音識別系統等。計算機識別的顯著特點是速度快、準確性和效率高。識別過程與人類的學習過程相似。以“漢字識別”為例：首先將漢字圖象進行處理，抽取主要表達特征并將其特征與漢字的代碼存在計算機中。就象把老師教我們這個字叫什么、如何寫的知識記憶在大腦中。這一過程叫做“訓練”。識別過程就是將輸入的漢字圖像經處理后與計算機中所保存的全部漢字進行比較，找出最相近的字作為識別結果,這

16、一過程叫做“匹配”。語音識別就是讓計算機能聽懂人說的話，一個重要的例子就是七國語言（英、日、意、韓、法、德、中）口語自動翻譯系統。其中，中文部分的實驗平臺設立在中國科學院自動化所的模式識別國家重點實驗室，這是口語翻譯研究跨入世界領先水平的標志。該系統實現后，人們出國預定旅館、購買機票、在餐館對話和兌換外幣時，只要利用電話網絡和國際互聯網，就可用手機、電話等與“老外”通話。指紋是人體的一個重要特征，具有唯一性。北京大學有關專家對數字圖像的離散幾何性質進行了深入研究，建立了從指紋灰度圖像精確計算紋線局部方向、進而提取指紋特征信息的理論與算法，隨后研究成功了適于民用身份鑒定的全自動指紋鑒定系統，以及

17、適于公安刑事偵破的指紋鑒定系統。從而開創(chuàng)了我國指紋自動識別系統應用的先河。北大指紋自動識別系統的推出，使我國公安干警從指紋查對的繁重人工處理中解放出來。浙江省從1997年開始使用北大指紋自動識別系統，采取省地（市）二級建庫、省地（市）縣三級查詢的方式，形成了獨特的“浙江模式”。省公安廳現已建立了100多萬人的指紋庫，是目前國內的第二大庫。在100多萬人的指紋庫中，檢索一枚現場指紋僅需4分鐘左右。2000年浙江省用指紋自動識別系統直接破案3063起，連帶破案12000多起。破案率為全國第一，并遙遙領先于國內其它指紋識別系統，被公安部樹為指紋系統建設應用樣板。這里介紹一個綜合應用的例子，一汽集團公司與國防科技大學最近合作研制成功“紅旗轎車自主駕駛系統”（即無人駕駛系統），它標志著我國研制高速智能汽車的能力已達到當今世界先進水平。汽車自主駕駛技術是集模式識別、智能控制、