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1、第一章 绪论第一章 绪论 ?人工智能的定义?人工智能的定义 ?人工智能的诞生和发展 ?人工智能研究的主要方法 ?人工智能研究的主要内容?人工智能研究的主要内容 开篇开篇开篇开篇 什么是智能？智能的本质是什么？什么又是人工 智能？ 什么是智能？智能的本质是什么？什么又是人工 智能？ 智能有感知能力记忆与思维能力学习及自适 应能力和行为能力的特点， 智能有感知能力记忆与思维能力学习及自适 应能力和行为能力的特点， 人工智能就是使机器能做需要人类智能才能完成人工智能就是使机器能做需要人类智能才能完成 的工作的工作.的工作的工作. 生物智能生物智能生物智能生物智能 对低级动物来讲，它的生存、繁衍是一种
2、智能。为了生对低级动物来讲，它的生存、繁衍是一种智能。为了生 存，它必须表现出某种适当的行为，如觅食、避免危险、 占领一定的地域、吸引异性以及生育和照料后代。因此， 存，它必须表现出某种适当的行为，如觅食、避免危险、 占领一定的地域、吸引异性以及生育和照料后代。因此， 从个体的角度看从个体的角度看生物智能是动物为达到某种目标而产生物智能是动物为达到某种目标而产从个体的角度看从个体的角度看，生物智能是动物为达到某种目标而产生物智能是动物为达到某种目标而产 生正确行为的生理机制。生正确行为的生理机制。 自然界智能水平最高的生物就是人类自身，不但具有很自然界智能水平最高的生物就是人类自身，不但具有很
3、 强的生存能力强的生存能力而且具有感受复杂环境而且具有感受复杂环境、识别物体识别物体、表表强的生存能力强的生存能力，而且具有感受复杂环境而且具有感受复杂环境、识别物体识别物体、表表 达和获取知识以及进行复杂的思维推理和判断的能力。达和获取知识以及进行复杂的思维推理和判断的能力。 人类智能人类智能人类智能人类智能 人类个体的智能是一种综合性能力。具体地讲，可包括：人类个体的智能是一种综合性能力。具体地讲，可包括： 1 1）感知与认识事物感知与认识事物客观世界与自我的能力客观世界与自我的能力1 1）感知与认识事物感知与认识事物、客观世界与自我的能力客观世界与自我的能力； 2）通过学习取得经验、积累
4、知识的能力；2）通过学习取得经验、积累知识的能力； 3 3）理解知识理解知识运用知识和运用经验分析问题和解决问题运用知识和运用经验分析问题和解决问题3 3）理解知识理解知识、运用知识和运用经验分析问题和解决问题运用知识和运用经验分析问题和解决问题 的能力； 4 的能力； 4）联联想、推理、判断、决策的能力想、推理、判断、决策的能力；）； 5）运用语言进行抽象、概括的能力； 6）发现、发明、创造、创新的能力； 5）运用语言进行抽象、概括的能力； 6）发现、发明、创造、创新的能力； 7）实时地、迅速地、合理地应付复杂环境的能力； 8）预测、洞察事物发展变化的能力 7）实时地、迅速地、合理地应付复杂
5、环境的能力； 8）预测、洞察事物发展变化的能力 智能定义智能定义智能定义智能定义 智能是人类具有的特征之一，然而，对于什么是人智能是人类具有的特征之一，然而，对于什么是人 类智能（或者说智力），科学界至今还没有给出令类智能（或者说智力），科学界至今还没有给出令 人满意的定义人满意的定义。人满意的定义人满意的定义。 1.从生物学角度定义为“中枢神经系统的功能”。1.从生物学角度定义为“中枢神经系统的功能”。 2 2学学“象的象的”2 2.从心理.从心理学学角度定义为角度定义为“进行抽进行抽象象思维思维的的能力能力”。 3.有人同义反复地把它定义为“获得能力的能力” 。 3.有人同义反复地把它定义
6、为“获得能力的能力” 人智能定义人智能定义 20世纪的信息技术，尤其是计算机的出现，以机器代替或减轻人的脑力 人人工工智能定义智能定义 劳动，形成人工智能新兴学科。 1956年四位年轻学者：John McCarthy、Marvin Minsky、Nathaniel Rochester和Claude Shannon共同发起和组织召开了用机器模拟人类智能Rochester和Claude Shannon共同发起和组织召开了用机器模拟人类智能 的夏季专题讨论会。会议邀请了包括数学、神经生理学、精神病学、心 理学、信息论和计算机科学领域的10名学者参加，为期两个月。此次会 议是在美国的Dartmouth
7、召开有时称为Dartmouth夏季讨论会议是在美国的Dartmouth召开，有时称为Dartmouth夏季讨论会。 会议上，科学家们运用数理逻辑和计算机的成果，提供关于形式化计算 和处理的理论，模拟人类某些智能行为的基本方法和技术，构造具有一 定智能的人工系统，让计算机去完成需要人的智力才能胜任的工作。 在Dartmouth夏季讨论会上，约翰麦卡锡提议用人工智能（artificial intelligence）作为这一交叉学科的名称标志着人工智能学科的诞生intelligence）作为这交叉学科的名称，标志着人工智能学科的诞生， 具有十分重要的意义。 人工智能定义人工智能定义人工智能定义人工智
8、能定义 ?Stuart Russell和Peter Norvig把当前有关AI 的定义分成四类 ： Stuart Russell和Peter Norvig把当前有关AI 的定义分成四类 ： 类人思维方法类人思维方法理性思维系统理性思维系统类人思维方法类人思维方法理性思维系统理性思维系统 类人行为方法理性行为系统类人行为方法理性行为系统 Stuart J. Russell, English computer scientistPeter Norvig, American computer scientist 类人行为方法类人行为方法 Kurzwell提出人工智能认为人工智能是一门技术， 它创造出
9、够完成一定任务的机器，而当我们人类对 这些任务进行处理的时候，需要一定的智能。 方法： 对于人类做的比较好的智能任务，让计算， 机来完成 最著名的就是Turing测试 定理证明 最著名的就是Turing测试 定 下国际象棋 做外科手术 诊断疾病 图灵测试图灵测试图灵测试图灵测试 图林设计了图林设计了一一个个“图林试验图林试验”试试图林设计了个图林设计了个图林试验图林试验，试试 图通过让机器模仿人回答某些问题，图通过让机器模仿人回答某些问题， 判断它是否具备智能。判断它是否具备智能。 图灵测试图灵测试图灵测试图灵测试 图灵指出图灵指出：“如果机器在某些现实的条件下如果机器在某些现实的条件下 图灵
10、指出图灵指出：“如果机器在某些现实的条件下如果机器在某些现实的条件下， 能够非常好地模仿人回答问题，以至提问者在能够非常好地模仿人回答问题，以至提问者在 相当长时间里误认它不是机器相当长时间里误认它不是机器那么机器就可那么机器就可相当长时间里误认它不是机器相当长时间里误认它不是机器，那么机器就可那么机器就可 以被认为是能够思维的。”以被认为是能够思维的。” 从表面上看，要使机器回答按一定范围提出的从表面上看，要使机器回答按一定范围提出的 问题似乎没有什么困难问题似乎没有什么困难，可以通过编制特殊的 程序来实现。然而，如果提问者并不遵循常规 可以通过编制特殊的 程序来实现。然而，如果提问者并不遵
11、循常规 标标准准，编制回答的程序是极其困难的事情。编制回答的程序是极其困难的事情。 图灵测试图灵测试图灵测试图灵测试 图灵试验图灵试验(问题问题)图灵试验图灵试验(问题问题) 问：你会下国际象棋吗？ 答：是的。 问：你会下国际象棋吗？：际？ 答：是的。 问请再次回答你会下国际象棋吗？ 问：请再次回答，你会下国际象棋吗？ 答：是的。 你多半会想到，面前的这位是一部笨机器。 图灵试验图灵试验(问题问题)图灵试验图灵试验(问题问题) 问： 你会下国际象棋吗？ 答：是的。 问：你会下国际象棋吗？ 问：你会下国际象棋吗？ 答：是的，我不是已经说过了吗？ 问：请再次回答，你会下国际象棋吗？ 答：你烦不烦干
12、嘛老提同样的问题 答：你烦不烦，干嘛老提同样的问题。 图灵试验图灵试验图灵试验图灵试验 上述两种对话的区别在于，第一种可明显地感到 回答者是从知识库里提取简单的答案，第二种则 具有分析综合的能力，回答者知道观察者在反复 提出同样的问题。“图灵试验”没有规定问题的 范围和提问的标准，如果想要制造出能通过试验 的机器，以我们现在的技术水平，必须在电脑中 储存人类所有可以想到的问题，储存对这些问题 的所有合乎常理的回答，并且还需要理智地作出 选择。 类人思维方法类人思维方法 ?Bellman提出人工智能是那些与人的思维决策问?Bellman提出人工智能是那些与人的思维、决策、问 题求解和学习等有关活
13、动的自动化。 ?主要采用的是认知模型的方法是关类思维?主要采用的是认知模型的方法-是关于人类思维工 作原理的可检测的理论。 ?如果说某个程序能够像人一样思考，那么就必须以某 种方式确定人是如何思考的。为确定人类思维的内部 是怎样工作的，可以有两种方法：通过内省（ introspection）-在人思考过程中，掌握人自己 的想法；或者通过心理学实验 理性思考方法理性思考方法 ?1985年Chi k和M Dtt提出人智能是用计算?1985年Charniak和McDermott提出人工智能是用计算 模型研究智力能力。这是一种理性思维方法。 ?一个系统如果能根据它所知的信息(知识、时间、资 源等)能够
14、做出最好的决策，这就是理性的 ?当知识是完全的，并且资源是无限的时候，就 是所谓的逻辑推理。是所谓的逻辑推理。 ?当知识是不完全的，或者资源有限时，就是理 性的行为。 理性行为方法理性行为方法 ?尼尔森（Nilsson）认为人工智能关心的是人工制品（） 中的智能行为。这种人工制品主要指能够动作的主体 （agent）。（ g）。 ?行为上的理性指的是已知某些信念，执行某些动作以 达到某个目标。主体（agent）可以看作是可以进行达到某个目标。主体（agent）可以看作是可以进行 感知和执行动作的某个系统。在这种方法中，人工智 能可以认为就是研究和建造理性主体（agent）。能可以认为就是研究和建
15、造理性主体（agent）。 ?在“理性思维”方法中，它所强调的是正确的推理。 做出正确的推理有时被作为理性主体（agent）的一做出正确的推理有时被作为理性主体（agent）的一 部分。另一方面，正确的推理并不是理性的全部，因 为在有些情景下往往没有某个行为一定是正确的为在有些情景下，往往没有某个行为一定是正确的， 而其他的是错误的。 AgentAgentAgentAgent Agent在某个环境中作用的实体 Agent 在某个环境中作用的实体 智能 Agent 智能作用的系统 Agent具有: 有关环境的知识有关环境的知识 感知信息 (观察) 过去经验 要达到的目标 Agent为了达到目标，
16、 必须根据知识、感知 和经验决定要执行什么样的行为和经验决定要执行什么样的行为。 什么是人工智能什么是人工智能什么是人工智能什么是人工智能 ?考虑智能比较好的途径可能是把它看作是一些技巧的?考虑智能比较好的途径可能是把它看作是一些技巧的 汇集？ ?这些技巧是什么呢?这些技巧是什么呢? 求解问题的能力？ 存储记忆 直觉 推理能力 从经验中学习的能力 等等 ? ?什么是人工智能什么是人工智能? ? 广义地讲，人工智能是关于人造物的智能行 为 广义地讲，人工智能是关于人造物的智能行 为，而智能行而智能行为为包包括知括知觉觉、推理推理、学习学习、交交流流，而智能行包觉而智能行包觉、推理推理、学习学习、交交 和在复杂环境中的行为。和在复杂环境中的行为。 人工智能的一个长期目标是发明出可以像人类人工智能的一个长期
