机器人学习课件

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1、人 工 智 能,授课人：林世平 S 福州大学计算机科学与技术系,2020/10/19,福州大学计算机科学与技术系,2,课程性质及要求,课程性质 计算机类专业学科基础必修课 课程学习要求 按时上课 认真完成作业 积极动手实践,2020/10/19,福州大学计算机科学与技术系,3,课程教学目标,知识方面：通过课程教学，掌握人工智能的基本概念、基本原理。并通过上机编程，模拟实现人工智能基本技术及其应用。 能力方面：通过本课程的学习，掌握用计算机模拟人类解决问题的思维方法；具备应用人工智能的思想解决实际问题的能力；为今后深入研究人工智能的理论和应用打下基础。,2020/10/19,福州大学计算机科学与

2、技术系,4,教学安排,理论学习（人工智能）2学分 36学时：课堂讲授，包括考试 第1周 - 第13周 周学时3 共36学时 课程实践（智能系统综合设计） 1.5学分 27学时：设计完成一智能系统 第5周 - 第13周,2020/10/19,福州大学计算机科学与技术系,5,教材及主要参考书,主要教材： 人工智能，马少平等，2004年，清华大学出版社 参考书： 人工智能基础，蔡自兴主编，2005年，高等教育出版社 人工智能原理与方法，王永庆，1998年，西安交通大学出版社 。 人工智能基础，高济等，2002年，高等教育出版社 人工智能复杂问题求解的结构与策略，美Luger.G.F.著,史忠植等译，

3、2004年，机械工业出版社 人工智能一种现代方法(第二版)，美Stuart Russell等著,姜哲等译，2004年，人民邮电出版社,2020/10/19,福州大学计算机科学与技术系,6,课程内容,人工智能概述 _CH0 搜索策略 _CH1-2 精确推理 _CH3 知识与知识表示 _CH4 不精确推理 _CH5 机器学习 _CH6,2020/10/19,福州大学计算机科学与技术系,7,人工智能概述,AI的定义 AI的产生 AI的发展历史 AI研究的特点 AI的研究内容 AI研究的途径 AI研究的未来,2020/10/19,福州大学计算机科学与技术系,8,人工智能概述,AI的定义 AI的产生 A

4、I的发展历史 AI研究的特点 AI的研究内容 AI研究的途径 AI研究的未来,2020/10/19,福州大学计算机科学与技术系,9,什么是人工智能,举例1人机大战： 1997年5月11日北京时间早晨4时50分，一台名叫“深蓝”的超级电脑在棋盘C4处落下最后一颗棋子，全世界都听到了震撼世纪的叫杀声“将军”！这场举世瞩目的“人机大战”，终于以机器获胜的结局降下了帏幕。,“深蓝”是一台智能电脑，是人工智能的杰作。新闻媒体以挑衅性的标题不断地发问：电脑战胜是一个人，还是整个人类的智能？连国际象棋大师卡斯帕罗夫都认了输，下一次人类还将输掉什么？智慧输掉了，人类还剩些什么？于是，人工智能又一次成为万众关注

5、的焦点，成为电脑科学界引以自豪的学科。,五子棋,2020/10/19,福州大学计算机科学与技术系,10,什么是人工智能,举例1人机大战： 搜狐体育讯 北京时间2004年6月8日下午14：00在清华紫光大厦正式拉开了的首场比赛的战幕，对战双方是代表人类智慧的国际象棋特级大师、为中国获得众多国际象棋世界荣誉的“美女棋后”诸宸，,和代表计算机领先科技水平的、全球顶级性能的“紫光之星”超级笔记本电脑。 中国首届国际象棋“人机对话”第二盘昨晚（6.14.）在北京落幕，执白的诸宸在与紫光之星的较量中由于超时再度被判负。,2020/10/19,福州大学计算机科学与技术系,11,什么是人工智能,举例1浪潮象棋

6、人机大战： 2006年，是“人工智能诞生50周年”，全球范围内将举行各种庆祝与纪念活动。2006年8月9日下午的“浪潮杯”中国象棋人机大战，是“庆祝活动周”的重要内容之一。邀请中国最顶尖的象棋特级大师-享有“东方电脑”美誉的柳大华、“辽宁第一高,手”的卜凤波等五位大师，与“世界冠军级计算机”-曾获得中国科技进步二等奖并打破数项世界纪录的中国最高性能的高端服务器浪潮天梭作为机器一方的“魂”来进行 “人机巅峰对决”。经过两轮紧张激烈酣战，以柳大华为代表的“人脑”以4.5 : 5.5的总成绩惜败于超级电脑浪潮天梭。（徐天红先和黑和 ，卜凤波先和黑负 ，柳大华先负黑负 ，张强先胜黑和，汪洋先和黑胜。详

7、见新浪网）,2020/10/19,福州大学计算机科学与技术系,12,什么是人工智能,举例2机器人足球赛： 由国际机器人足球联盟（FIRA）主办，第九届FIRA世界杯机器人足球锦标赛暨FIRA国际学术研讨会于2004年10月27日至31日在韩国釜山举行。 此次比赛中，共有来自21个国家的100多个球队参加。设立了半自主型比赛、全自主型比赛、仿真型比赛及类人型比赛共四大类比赛。其中，哈尔滨工业大学在难度比较大的全自主型比赛（3对3）、类人型比赛中获得两项冠军。（2001-2005年连续四次获全自主型比赛冠军）,2020/10/19,福州大学计算机科学与技术系,13,什么是人工智能,举例2机器人足球

8、赛： 在世界上比较有影响的赛事主要有两个，一个是由国际机器人足球联合会（FIRA）组织的微机器人世界杯Mirosot（2008，青岛），另一个是由国际人工智能协会组织的机器人世界杯RoboCup(清华曾获冠军)（2008，苏州）。 机器人足球是一项具有体育竞技魅力的高技术项目。也可以看作是一种高技术的竞技项目。 机器人足球的高技术可以概括为12个字：“实时采集、实时控制、实时行动”。这3个“实时”是机器人足球的难点之所在，也是机器人足球的魅力之所在。,2020/10/19,福州大学计算机科学与技术系,14,什么是人工智能,举例2机器人足球赛： 在足球机器人系统的开发过 程之中，不仅要遇到机器人

9、学、 机电一体化、通讯与计算机技术等，而且还涉及图像处理，传感器数据融合，决策与对策，模糊神经网络、人工生命与智能控制等学科的内容。 目前人工智能领域常常遇到理论与实际脱节的问题，足球机器人的诞生，为智能系统的研究提供了一个很好的载体。一句话，机器人足球赛比的是硬件、软件及基础技术。,2020/10/19,福州大学计算机科学与技术系,15,什么是人工智能,人工智能也称机器智能，它是计算机科学、控制论、信息论、神经生理学、心理学、哲学、语言学等多种学科互相渗透而发展起来的一门综合性学科。 从计算机应用系统的角度出发，人工智能是研究如何制造出人造的智能机器或智能系统，来模拟人类智能活动的能力，以延

10、伸人们智能的科学。 智能系统用来解决需人类专家才能处理的复杂问题，如医疗诊断、石油勘测、气象预报、运输调度、管理决策等。,动物识别系统,2020/10/19,福州大学计算机科学与技术系,16,人工智能的定义,狭义： 计算机科学的一个分支，构造智能计算机系统 (思维科学) 智能:与人的智能相当或相近 （对语言能理解、能学习、能推理） 人工智能就是研究如何使计算机去做过去只有人才能做的智能的工作（麻省理工学院） 。 广义 人类智能行为规律、智能理论方面的研究。,2020/10/19,福州大学计算机科学与技术系,17,什么样的计算机有智能？,如何知道一个系统是否具有智能呢？ 1950年，计算机科学家

11、图灵提出了著名的“图灵测试”。,2020/10/19,福州大学计算机科学与技术系,18,什么样的计算机有智能？,图灵测试： “图灵试验”，试图通过让机器模仿人回答某些问题，判断它是否具备智能。图灵试验采用“问”与“答”模式，即观察者通过控制打字机向两个试验对象通话，其中一个是人，另一个是机器。要求观察者不断提出各种问题，从而辨别回答者是人还是机器。 图灵指出：“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，以至提问者在相当长时间里误认它不是机器，那么机器就可以被认为是能够思维的。”,2020/10/19,福州大学计算机科学与技术系,19,什么样的计算机有智能？,图灵测试： 从表面上看

12、，要使机器回答按一定范围提出的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标准，编制回答的程序是极其困难的事情。例如，提问与回答呈现出下列状况： 问：你会下国际象棋吗？ 答：是的。 问：你会下国际象棋吗？ 答：是的。 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。,2020/10/19,福州大学计算机科学与技术系,20,什么样的计算机有智能？,图灵测试： 如果提问与回答呈现出另一种状态： 问： 你会下国际象棋吗？ 答：是的。 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

13、：你烦不烦，干嘛老提同样的问题。,那么，你面前的这位，大概是人而不是机器。,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。,2020/10/19,福州大学计算机科学与技术系,21,什么样的计算机有智能？,希尔勒的中文屋子问题：,罗杰施安克的故事理解程序（举例） 机器是否真的理解了呢？ 希尔勒的中文屋子 问题：通过了图灵测试就具有了智能吗？ 思考题：如何理解希尔勒的中文屋子？,2020/10/19,福州大学计算机科学与技术系,22,什么样的计算机有智能？,故事理解程序举例,“一个人进入餐馆并订了一份汉

14、堡包。当汉堡包端来时发现被烘脆了，此人暴怒地离开餐馆，没有付帐或留下小费。” “一个人进入餐馆并订了一份汉堡包。当汉堡包端来后他非常喜欢它，而且在离开餐馆付帐之前，给了女服务员很多小费。” 作为对“理解”故事的检验，可以向计算机询问，在每一种情况下，此人是否吃了汉堡包。,2020/10/19,福州大学计算机科学与技术系,23,人工智能概述,AI的定义 AI的产生 AI的发展历史 AI研究的特点 AI的研究内容 AI研究的途径 AI研究的未来,2020/10/19,福州大学计算机科学与技术系,24,人工智能概述,AI的定义 AI的产生 AI的发展历史 AI研究的特点 AI的研究内容 AI研究的途

15、径 AI研究的未来,2020/10/19,福州大学计算机科学与技术系,25,AI的产生,人们对“数据世界”的需求进而发展到对“知识世界”的需求而产生的。 为了寻求试探性的搜索，启发式的、不精确的、模糊的、甚至允许出现错误的推理方法。以便符合人类的思维过程,智能系统与传统程序的区别,2020/10/19,福州大学计算机科学与技术系,26,智能系统与传统程序的区别,传统程序缺少灵活性。 传统程序缺少不精确推理。 传统程序缺少合适的算法。 智能系统的结论允许是错误的。,2020/10/19,福州大学计算机科学与技术系,27,人工智能概述,AI的定义 AI的产生 AI的发展历史 AI研究的特点 AI的

16、研究内容 AI研究的途径 AI研究的未来,2020/10/19,福州大学计算机科学与技术系,28,人工智能概述,AI的定义 AI的产生 AI的发展历史 AI研究的特点 AI的研究内容 AI研究的途径 AI研究的未来,2020/10/19,福州大学计算机科学与技术系,29,I的发展历史,古希腊的Aristotle（亚里士多德）提出的规划算法（公元前400年） 。 Ramon Lull （）的概念生成器（公元1300年） 。 Charles Babbage （查尔斯.巴贝奇）的差分机,第一台通用计算机的原型（1848年）。 Gottlob Frege （高特洛布.弗雷格）的一阶逻辑符号（1789年）。 Lewis Carroll （刘易斯.卡洛尔）的逻辑推理图（1886年）。 Sewall Wright （休沃.赖特）的概率网络符号（1921年）。 Alan Turing （阿兰.图灵） （1912-1954年）。 机器人Shakey（1969-1973年）。 一个现代诊断专家系统（1993年）。,2020/10/19,福州大