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1、人工智能原理,孙亮大连理工大学计算机科学与技术学院,课程安排,32学时，2学分选修计算机应用技术方向成绩：平时成绩30%+期末考试70%平时成绩(ReportandDiscussion),主要参考资料,StuartRussell，PeterNorvig著.姜哲等译.人工智能-一种现代方法(第二版).人民邮电出版社，2004.GeorgeF.Luger著.史忠植等译.人工智能-复杂问题求解的结构和策略.机械工业出版社，2004.该领域最新发表的相关论文,第一章人工智能简介,千古的梦想,不断地从自然力的束缚下解放自己古代：利用物质资源制造人力的工具扩展人的体质功能支持农业社会的文明近代：利用能量的
2、资源制造动力工具扩展人的体力功能支持工业社会的文明现代：利用信息资源制造智能工具扩展人的智力功能导致信息社会,人工智能（ArtificialIntelligence）,研究如何用计算机去模拟、延伸和扩展人的智能；如何把计算机用得更聪明；如何设计和建造具有高智能水平的计算机应用系统；如何设计和制造更聪明的智能计算机一门由计算机科学、控制论、信息论、语言学、神经生理学、心理学、数学、哲学等多种学科相互渗透而发展起来的综合性新学科二十世纪七十年代以来世界三大尖端技术（空间技术、能源技术、人工智能）之一二十一世纪三大尖端技术（基因工程、纳米科学、人工智能）之一计算机科学技术的前沿科技领域,杰出人物,2
3、0世纪40位图灵奖获得者中有6位人工智能学者：MarvinMinsky马文闵斯基（1969年）（制造自我意识机器，无循环学习和模式识别机器的功能和局限）JohnMcCarthy约翰.麦肯锡（1971年）（首次提出了人工智能的概念）HerbertSimon和AllenNewell（1975年）最早的两个AI(人工智能)语言LogicTheoryMachine和GeneralProblemSolver做出的杰出贡献EdwardFeigenbaum和RajReddy（1994年）大规模人工智能系统,重要国际会议,1969年第一届国际人工智能联合会议（InternationalJointConfere
4、nceonAI）召开,此后每两年开一次，成为人工智能界最高级别的学术盛会。1979年成立美国人工智能联合会（AmericanAssociationforArtificialIntelligence）ECAI、AJCAI（澳大利亚）、CAI（加拿大）、AAMAS（InternationalConferenceonAutonomousAgentsandMultiagentSystems）、ICAPS（InternationalConferenceonAutomatedPlanningandScheduling）、ICML(InternationalConferenceonMachineLearni
5、ng),重要国际刊物,1970年起，IJCAI定期出版：InternationalJournalofAI1979年起，AAAI定期出版：AIMagazine中国计算机学会推荐的人工智能国际学术刊物A类:AIIEEETransactionsonPatternAnalysisandMachineIntelligenceJournalofMachineLearningResearch,国内重要会议,1981年成立中国人工智能学会全国人工智能学术年会（CAAI）。1990年首次召开中国人工智能联合会议（CJCAI）。,一、什么是人工智能？二、人工智能的历史三、人工智能的不同研究流派四、人工智能的主要研
6、究领域及其发展五、人工智能与其它领域的交叉,一、什么是人工智能？,1、智能,智能人类在认识和改造世界的活动中，由脑力劳动表现出来的能力。包括感知、理解、抽象、分析、推理、判断、学习和对变化环境的适应等等疑问：仅限于人？一般动物没有吗？为什么说猩猩一类动物比一般动物智力高？若只限于人，那么机器就更不能谈什么智能了，也就无人工智能可言了！所以，智能本身现在无法下精确的定义。,1、智能,基于计算机的智能如果一种行为或一系列行为能完成人类所做到的事，就说它是智能的。,2、人工智能,人工智能又称为智能模拟，用计算机模拟人脑的智能行为。包括感知、学习、推理、对策、决策、预测、直觉、联想。Nilson(St
7、anford):AI是关于知识的科学，即怎样获取、表示和使用知识的科学Feigenbaum(Stanford):AI是知识信息处理系统Winston(MIT):AI就是研究如何使计算机去做过去只有人才能做的富有智能的工作,Itisthescienceandengineeringofmakingintelligentmachines,especiallyintelligentcomputerprograms.Itisrelatedtothesimilartaskofusingcomputerstounderstandhumanintelligence,butAIdoesnothavetoconf
8、ineitselftomethodsthatarebiologicallyobservable.-McCarthy人工智能既包含理论研究的内容又包含工程方面的内容.人工智能的研究注意智能系统的效果而不是单纯的对人的智能行为的模拟.(人工智能研究的出发点与生物学家不同。生物学家研究智能行为是从脑的结构和神经细胞的组织入手。人工智能研究者主要从智能行为的过程与表现入手，重点放在智能行为的实际效果上。),3、人工智能的研究目标,根本目标要求计算机不仅能模拟而且可以延伸、扩展人的智能,达到甚至超过人类智能的水平。附：关于智能本质的争论VonNeumann：计算机决不会有智能。Turing：计算机是能达
9、到人的智力水平的。McCarthy：人工智能的所有主要问题都是难解的。Minsky：人工智能是有史以来最难的科学之一;思维的社会无统一的知识表示和理论基础。Brooks：无需表示、无需推理的智能。反对派的核心观点：计算机只能解决形式化的问题，而客观世界的问题则是非形式化的，是变化无穷的。,近期目标使现有的计算机不仅能做一般的数值计算及非数值信息的数据处理，而且能运用知识处理问题，能模拟人类的部分智能行为。作为工程技术学科，人工智能的目标是提出建造人工智能系统的新技术、新方法和新理论，并在此基础上研制出具有智能行为的计算机系统。作为理论研究学科，人工智能的目标是提出能够描述和解释智能行为的概念与
10、理论，为建立人工智能系统提供理论依据。,一、什么是人工智能？二、人工智能的历史三、人工智能的不同研究流派四、人工智能的主要研究领域及其发展五、人工智能与其它领域的交叉,二、人工智能的历史,AIisnearlyasoldascomputing,人工智能的历史,Aristotle（亚里士多德）（公元前384-322）：古希腊伟大的哲学家、思想家，著名学者Plato的学生。主要贡献:为形式逻辑奠定了基础。三段论FamoussyllogismofAristotle:EverymanismortalSocratesisamanDeduction:Socratesismortal演绎推理特点：一般特殊;前
11、提真，结论一定真,Bacon（1561-1626）（贝肯），英国哲学家和自然科学家。主要贡献：系统地提出了归纳法。强调了知识的作用：“知识就是力量”。SocratesisamanSocratesismortalInduction:EverymanismortalEverymortalisamanNomanbutSocratesismortalEtc.归纳推理的特点：特殊一般;前提真，结论不一定真。,Leibniz(1646-1716)（莱布尼茨）德国数学家和哲学家同Newton并列为微积分的发明者。改进了Pascal的加法计算器，做出了能进行四则运算的手摇计算器，在计算工具的历史上占有一席位置
12、。对AI的主要贡献：提出的数理逻辑的思想，把形式逻辑符号化，从而能对人的思维进行运算和推理。Leibnitz提出的计划是：建立一种通用的符号语言，以及一种在此符号语言上进行推理的演算。Leibnitz之梦：有一天所有的知识，包括精神和无形的真理，能够通过通用的代数演算放入一个单一的演绎系统。此梦的初步实现归功于Boole。,GeorgeBoole（布尔）（1815-1864）英国数学家、逻辑学家主要贡献：初步实现了Leibnitz关于思维符号化和数学化的思想；提出了一种崭新的代数系统，被后世称为布尔代数。凡传统逻辑（命题逻辑）能处理的问题，布尔代数都能处理，而某些能用布尔代数处理的问题，用传统
13、逻辑处理却极其困难。,Frege（弗雷格）（1848-1925）德国数理逻辑学家，主要贡献：建立了谓词逻辑系统。出版了概念演算、算术的基本法则等名著。,Godel（哥德尔）（1906-1978）美籍奥地利数理逻辑学家主要贡献：研究数理逻辑中一些带有根本性的问题，即形式系统的完备性和可判定性问题。1930年证明了一阶谓词演算的完备性定理1931年证明了：第一条不完备性定理-任何包含初等数论的形式系统，如果它是协调的，那么一定是不完备的。第二条不完备性定理是：如果这种形式系统是协调的，那么这种协调性一定不能在本系统中得到证明。Godel的这两条定理彻底摧毁了Hilbert的建立无矛盾数学体系的纲领
14、，对人工智能研究的意义在于，指出了把人的思维形式化和机械化的某种极限，在理论上证明了有些事情是做不到的。,AMTuring（图灵）（1912-1954）英国天才数学家主要贡献：1936年提出一种理想计算机的数学模型，后世称之为图灵机。现已公认，所有可计算函数都能用图灵机计算-为电子计算机出现建立了理论根据。在二次大战期间为盟军设计破译密码的机器，为盟军的最后胜利立下了汗马功劳。1950年，提出了著名的“TuringTest”如果机器能成功的伪装成人欺骗观察者,就认为它具有了智能。TuringTest的重要意义：使实验研究智能行为成为可能1980,美国哲学家Johnsearle在其论文心、大脑与
15、程序中提出ChineseRoomExperiment,第一阶段：50年代人工智能的兴起和冷落,电子计算机的诞生人工智能的物质基础。Mauchly（美国数学家）和Eckert等人共同发明了电子数字计算机ENIAC（1946）。占地面积达170平方米，重达30吨,人工智能的开端NorbertWiener（诺伯特维纳）：所有人类智力的结果都是一种反馈的结果；反馈机制是有可能用机器模拟的,第一阶段：50年代人工智能的兴起和冷落,人工智能的问世1956年，“人工智能之父”McCarthy：Vermont“Dartmouth人工智能夏季研究会”，命名人工智能参加者：Minsky,Rochester,Sha
16、nnon,Moore,Samuel,Selfridge,Solomonff,Simon,Newell等一批数学家、信息学家、心理学家、神经生理学家、计算机科学家。,早期发展机器定理证明1956年，Newell和Simon的LogicTheorist证明了数学原理第二章的38条定理，1963年全部52条定理。1958年，王浩在IBM704上实现了一个定理机器证明程序，以3-5分钟的时间证明了数学原理中220条全部命题演算定理和150条一阶逻辑定理中的85%，1959年用了8.4分钟证明了全部定理。1959年，Gelernter研制出了平面几何证明程序。1965年Robinson提出了归结方法，把人工智能的研究向前推进了一大步。,早期发展机器学习1956年，Samuel研制了跳棋程序，该程序具有学习功能，能够从棋谱中学习，也能在实践中总结经验，提高棋艺。1959年打败了设计者Samuel本人，1962年击败了美国一个州的冠军。模式识别与计算机视觉1956年，Selfridge研制出第一个字符识别程序，1959年他又推出了功能更强的模式识别程序。1965年，Roberts编制
