人工智能(第一章)

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1、人工智能人工智能( (第一章第一章) )人工智能人工智能Artificial IntelligenceArtificial Intelligence张锐张锐人工智能人工智能Artificial IntelligenceArtificial Intelligence张锐张锐吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验张锐http:/ http:/ 工作单位吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验室吉林大学生物与农业工程学院研究方向人工智能，工程仿生学，离散单元法，多尺度计算，地面力学及深空探测车辆。联系方式联系电话：0431-85095760-8707电子邮件：办公地点：吉林大学南岭校区农机交通馆 70

2、7 吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验主要参考教材 1.张仰森. 人工智能原理与应用. 北京：高等教育出版社, 2004. 2 蔡自兴, 徐光佑. 人工智能及其应用（第三版）. 北京：清华大学出版社, 2003. 9 3. 敖志刚. 人工智能与专家系统导论. 合肥: 中国科技大学出版社, 2004. 7 2吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验课程主要内容 第一章绪论第二章知识表示第三章搜索技术第四章推理技术第五章机器学习第六章自然语言理解第七章专家系统第八章人工神经网络3吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验第一章绪论 1.1 人工智能的定义与发展 1.1.1 人工智能的定义1.1.2

3、人工智能的起源与发展 1.2 人工智能研究的方法和途径 1.2.1 人工智能各学派及其理论 1.2.2 实现人工智能的技术路线 1.3 人工智能的研究及应用领域 4吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验1.1 人工智能的定义与发展英文 英文英文 Artificial Intelligence, Artificial Intelligence,Artificial Intelligence, 简称 简称简称AIAIAI 人工智能是一门新兴的边缘人工智能是一门新兴的边缘人工智能是一门新兴的边缘交叉学科交叉学科交叉学科人工智能技术人工智能技术人工智能技术与空间技术、原子能技术一起被与空间技术、原子能

4、技术一起被与空间技术、原子能技术一起被誉为 誉为誉为202020 世纪的三大尖端科学技术成就 世纪的三大尖端科学技术成就世纪的三大尖端科学技术成就5吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验1.1.1 人工智能的定义（1）智能（Intelligence）定义：认知、识别、推理、决策、规划、解决问题、适应、学习、理解等内在的才能。分类：人类智能、人工智能和集成智能共性：智能的基本要素是“信息” ；智能是普遍存在的；智能是多层的；智能是多层的；智能是多层的；智能是进化的；智能是相对的； 智能是相对智能是智能系统的整体功能。6吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验（2）人类智能（ Human Intel

5、ligence）定义：人在认识和改造客观世界的活动中，由思维过程和脑力活动所体现出的能力。内容：思维能力通过脑的思维活动，感性知识（高层智能）大脑皮层上升为理性知识的能感知能力感知客观世界，获取感性知识（中层智能）丘脑的能力行为能力对外界刺激作出反应，采取行（低层智能）小脑和脊髓 动的能力7吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验（3）人工智能（ Artificial Intelligence）定义 1（学科）人工智能是计算机科学中涉及研究、设计和应用智能机器的一个分支。它的近期主要目标在于研究用机器来模仿和执行人脑的某些智能功能，并开发相关理论和技术。定义 2（能力）人工智能是智能机器所执行的

6、通常与人类智能有关的功能，如判断、推理、证明、识别、感知、理解、设计、思考、规划、学习和问题求解等思维活动。 8吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验定义 定义定义333（机器）（机器） （机器）人工智能是用人工的方法在机器（计是用人工的方法在机器（计是用人工的方法在机器（计算机）上实现的智能，又算机）上实现的智能，又算机）上实现的智能，又称为机器智能。称为机器智能。称为机器智能。怎样才能说机器（计算机）拥有了智能？ 1950 年，图灵提出了著名的“图灵实验” 。图灵把智能行为定义为一种能力，即在所有的认知任务中能够表现出和人类行为同样的程度。计算机拥有智能，应该具有四种能力：（1）自然语言处

7、理能力（2）知识表示（3）自动推理（4）机器学9吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验人工智能之父定义 4（美国斯坦福大学 Nilsson 教授）人工智能是关于知识的科学，即怎样表示知识，怎样获取知识和怎样使用知识的科学。1.1.2 人工智能的起源与发展人工智能术语 1956 年正式提出，并作为一个学科的名称使用今有 50 多年的历史。其产生与发展过程大致经历了三个阶段孕育期（1956 年以前）研究与形成期（1956 年-1970 年）发展与应用期（1970 年以后） 10吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验人工智能的孕育期（1956 年以前亚里士多德提出了推理方法，给出了形式逻辑的一些基本

8、定律，创造了三段论法。什么是三段论？三段论是以真言判断为其前提的一种演绎推理，它借助于亚里（公元前 384-322 年）培根（1561-1626） ，英国哲学家和自然科学家，系统提出了归纳法，成为和亚里士多德的演绎法相辅相成的思维法则。他强调了知识的重要作用，指出“知识就是力量” 。培根（1561-1626） 吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验帕斯卡（1623 -1662）莱布尼茨莱布尼茨莱布尼茨（ （1646 16461646 -171617161716） ）帕斯卡（1623-1662） ，法国物理学家和数学家，他于 1642 年制成世界上第一台会演算的机械加法机。莱布尼茨（1646-1

9、716） ，德国数学家和哲家，提出了关于数理逻辑的思想，即把形式辑符号化，从而对人的思维进行运算和推理思想。同时他在 1673 年在帕斯卡的加法机的基础上制成了可进行四则运算的计算器12吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验巴比奇（1791-1871） ，英国数学家，他于 1832 年发明了两台最先进的差分机和分析机。其中分析机的设计思想与现代电子计算机十分相似。他提出了计算机的五个主要组成部分：输入、存储器、运算器、控制器和输出。为电子计算机的发展奠定了基础。 布尔（1815-1864） ，英国数学家、逻辑学家他的主要贡献是初步实现了莱布尼茨关于思符号化和数学化的思想，提出了一种崭新的数系统

10、布尔代数，凡是传统逻辑能处理的问题，布尔代数都能处理。13吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验图灵（1912-1954） ，英国数学家。他于 1936 年创立了自动机理论（图灵机） ，这是一种理想计算机模型。现已公认，所有可计算函数都能用图灵机计算，这为电子计算机的构建提供了理论根据。1950 年，他还提出了著名的“图灵实验” ，给智能的标准提供了明确的定义。生理学家麦卡洛克和数理逻辑学家皮茨，他们于 1943 年研制了神经细胞模型，即 MP 模型，开创了脑模型研究工作。冯诺依曼（1903-1957） ，美籍匈牙利数学家，博弈论创立者。他于 1945 年提出了以二进制和程序存储控制为核心的通

11、用电子数字计算机体系结构原理，奠定了现代电子计算机体系结构的基础14吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验莫克利（1907-1980） ，美国数学家。他和他的学生埃克特1946 年研制成功了世界上第一台通用电子数字计算机 ENIAC。为机器智能的研究与实现提供了物质基础。维纳（1894-1964） ，美国著名数学家、控制论创始人。他于 1948 年创立了控制论。控制论是一门研究与模拟自控制的生物和人工系统维纳香侬（1916-2001） ，美国应用数学家、信息论创始人。他于 1948 年发表了通讯的数学理论标志着信息论的诞生。香侬 15 吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验人工智能基础技术研究

12、与形成期（1956-1970）1956 年，由美国的一些科学家在美国的达特茅斯（ Dartmouth）大学举办的一次长达两个月的研讨会，认真地讨论了用机器模拟人类智能的问题。会上麦卡锡（McCarthy）正式提出了 “人工智能（Artificial Intelligence） ”这一术语，标志着人工智能学科的诞生。 1956 年，美国的纽厄尔、肖和赛蒙合作编制了名为逻辑理论机（LT）的计算机程序系统。该程序模拟了人用数理逻辑证明定理时的思维规律，开创了用机器研究人类思维活动规律的工作。 1956 年，塞纽尔研制成功了具有自学习、自组织、自适应能力的西洋跳棋程序。主要贡献在于发现了启发式搜索是表

13、现智能行为的最基本机制1957 年，罗森勃劳特（ F.Rosenblatt）研究制成感知机，具有学习功能，模仿视觉，进行模式分类识别。 16吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验1959 年，籍勒洛特发表了证明平面几何问题的程序，塞尔夫奇推出了一个模式识别程序。 1960 年，纽厄尔、肖和赛蒙等人通过心理学试验总结出了人们求解问题的思维规律，编制了通用问题求解程序。 1960 年，麦卡锡发明了人工智能程序设计语言 LISP，它是一种函数式语言适合于对符号进行处理，在人工智能的各个研究领域中都得到广泛的应用1960 年美国生产第一批商用工业机器人 UNIMATE 和 VERSATRAN，到 60

14、 年代末形成发展高潮，日本 1968 年从美国引进技术，大力发展机器人产业1965 年，鲁滨逊（Robinson）提出了归结（消解）原理，标志着人工智能中定理的机器证明这个分支的开始，为自动定理证明做出了突出性的贡献17吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验1965 年，美国斯坦福大学的费根鲍姆（E.A.Feigenbaum）领导他的研究小组开始研究化学专家系统 DENDRAL，用于质谱仪分析有机化合物的分子结构。它的意义在于它对基于知识建造智能系统所进行的有益探索1968 年，奎连（Quillian)提出了语义网络知识表示法，他试图解决记忆的心理学模型，后来西蒙（ Simmon）等人在用语义

15、网络表达自然语言理解方面取得了很大的成效。 1969 年，召开了第一届国际人工智能联合会议（ International Joint Conference on Artificial Intelligence，简称 IJCAI） ，标志着人工智能作为一门独立学科已经得到了国际学术界的认可。 1970 工智能的研究和发展。 18吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验人工智能研究的萧条期（60 年代中期-70 年代初期）在这一时期人工智能遇到了很多困难和挫折：博弈方面塞缪尔的下棋程序赢少输多定理证明方面鲁宾逊归结法能力有限问题求解方面处理不良结构产生组合爆炸机器翻译方面双解字典和语法知识无法实现准

16、确翻译神经生理学方面机器无法模拟人脑 1011 以上的神经元人工智能的本质、理受到社会各界的责难、怀疑和批论、思想及机理方面19吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验人工智能的发展与应用期（1970 年以后）在人工智能研究处于困境情况下，一批学者从费根鲍姆以知识为中心开展人工智能研究的观点中找到了新的出路70 年代后期开始，一大批实用型专家系统不断涌现。 如医学专家系统 MYCIN、探矿专家系统 PROSPERTOR、结构专家系统SACON 等。为了加速专家系统的研制速度，人们还先后开发了一批用于建造和维护专家系统的工具系统。如 Meta-DENDRAL、EMYCIN 等。Prolog 语言被广泛地应用于专家系统、自然语言理解、关系数据库、抽象问题求解和数理逻辑等人工智能的许多领域。关于人工智能的专著、手册和文集大量出版。如 N.J.Nilssion 著“Principles of Artificial I