机器人学习课件1

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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*1福州大学计算机科学与技术系课程性质及要求n课程性质 n计算机类专业学科基础必修课n课程学习要求n按时上课n认真完成作业n积极动手实践 Date2福州大学计算机科学与技术系课程教学目标n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。n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。Date3福州大学计算机科学与技术系教学安排理论学习（人工智能）2学分 36学时

2、：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 Date4福州大学计算机科学与技术系教材及主要参考书主要教材： n人工智能，马少平等，2004年，清华大学出版社 参考书：n人工智能基础，蔡自兴主编，2005年，高等教育出版社n人工智能原理与方法，王永庆，1998年，西安交通大 学出版社 。n人工智能基础，高济等，2002年，高等教育出版社n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，2004年，机械工业出版社n人工智能一种现代方法(第二版)，美Stuart

3、Russell 等著,姜哲等译，2004年，人民邮电出版社Date5福州大学计算机科学与技术系课程内容 n人工智能概述 _CH0n搜索策略 _CH1-2n精确推理 _CH3n知识与知识表示 _CH4n不精确推理 _CH5n机器学习 _CH6Date6福州大学计算机科学与技术系人工智能概述nAI的定义nAI的产生nAI的发展历史nAI研究的特点nAI的研究内容nAI研究的途径nAI研究的未来Date7福州大学计算机科学与技术系人工智能概述nAI的定义nAI的产生nAI的发展历史nAI研究的特点nAI的研究内容nAI研究的途径nAI研究的未来Date8福州大学计算机科学与技术系什么是人工智能n举例

4、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的焦点， 成为电脑科学界引以自豪的学科。 五子棋Date9福州大学计算机科学与技术系什么是人工智能n举例1人机大战：搜狐体育讯 北京时 间

5、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。Date10福州大学计算机科学与技术系什么是人工智能n举例1浪潮象棋人机大战 ：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”

6、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。详见新浪网）Date11福州大学计算机科学与技术系什么是人工智能n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

7、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） Date12福州大学计算机科学与技术系什么是人工智能n举例2机器人足球赛：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

8、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。Date13福州大学计算机科学与技术系什么是人工智能n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

9、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 。 Date14福州大学计算机科学与技术系什么是人工智能n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。n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，以延伸人们智能的科学。 n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Date15福州大学计算机科学与技术系人工智能的定

10、义n狭义：n计算机科学的一个分支，构造智能计算机系统(思维科学)n智能:与人的智能相当或相近（对语言能理解、能学习、能推理）n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） 。n广义n人类智能行为规律、智能理论方面的研究。 Date16福州大学计算机科学与技术系什么样的计算机有智能？n如何知道一个系统是否具有 智能呢？n1950年，计算机科学家图 灵提出了著名的“图灵测试”。Date17福州大学计算机科学与技术系什么样的计算机有智能？n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

11、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。” Date18福州大学计算机科学与技术系什么样的计算机有智能？n图灵测试： 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，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： n问：你会下国际象棋吗？ n答：是的。 n问：你会下国际

12、象棋吗？ n答：是的。 n问：请再次回答，你会下国际象棋吗？ n答：是的。 你多半会 想到，面前 的这位是一 部笨机器。Date19福州大学计算机科学与技术系什么样的计算机有智能？n图灵测试：如果提问与回答呈现出另一种状态： n问： 你会下国际象棋吗？ n答：是的。 n问：你会下国际象棋吗？ n答：是的，我不是已经说过了吗？ n问：请再次回答，你会下国际象棋吗？ n答：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。Dat

13、e20福州大学计算机科学与技术系什么样的计算机有智能？n希尔勒的中文屋子问题：n罗杰施安克的故事理解程序 （举例）n机器是否真的理解了呢？n希尔勒的中文屋子n问题：通过了图灵测试就具有 了智能吗？n思考题：如何理解希尔勒的中 文屋子？Date21福州大学计算机科学与技术系什么样的计算机有智能？故事理解程序举例n“一个人进入餐馆并订了一份汉堡包。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。”n“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。”n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，

14、此人是否吃了汉堡包。Date22福州大学计算机科学与技术系人工智能概述nAI的定义nAI的产生nAI的发展历史nAI研究的特点nAI的研究内容nAI研究的途径nAI研究的未来Date23福州大学计算机科学与技术系人工智能概述nAI的定义nAI的产生nAI的发展历史nAI研究的特点nAI的研究内容nAI研究的途径nAI研究的未来Date24福州大学计算机科学与技术系AI的产生 n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。n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Date25福州大学计

15、算机科学与技术系智能系统与传统程序的区别 n传统程序缺少灵活性。n传统程序缺少不精确推理。n传统程序缺少合适的算法。n智能系统的结论允许是错误的。Date26福州大学计算机科学与技术系人工智能概述nAI的定义nAI的产生nAI的发展历史nAI研究的特点nAI的研究内容nAI研究的途径nAI研究的未来Date27福州大学计算机科学与技术系人工智能概述nAI的定义nAI的产生nAI的发展历史nAI研究的特点nAI的研究内容nAI研究的途径nAI研究的未来Date28福州大学计算机科学与技术系I的发展历史n古希腊的Aristotle（亚里士多德）提出的规划算法（公元前400年） 。 nRamon L

16、ull （）的概念生成器（公元1300年） 。nCharles Babbage （查尔斯.巴贝奇）的差分机,第一台通用计算机的原型（ 1848年）。nGottlob Frege （高特洛布.弗雷格）的一阶逻辑符号（1789年）。nLewis Carroll （刘易斯.卡洛尔）的逻辑推理图（1886年）。nSewall Wright （休沃.赖特）的概率网络符号（1921年）。nAlan Turing （阿兰.图灵） （1912-1954年）。n机器人Shakey（1969-1973年）。n一个现代诊断专家系统（1993年）。Date29福州大学计算机科学与技术系I的发展历史（1）孕育期:56年之前n古希腊的Aristotle（亚里士多德）（前384- 322），给出了形式逻辑的基本规律。 n英国的哲学家、自然科学家Bacon（培根）（ 1561-1626），系统地给出了归纳法。“知识就是 力量”