华中科技大学人工智能绪论

《华中科技大学人工智能绪论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《华中科技大学人工智能绪论（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、1*人工智能及其应用授课人：王天江华中科技大学计算机学院 智能与分布式计算实验室2*课程内容 人工智能概述 知识表示 问题求解 机器学习 问题求解的高级论题3*教材及主要参考书人工智能复杂问题求解的结构和策略 George F.Luger 著，史忠植 等译2004年， 机械工业出版社 人工智能及其应用（第二版），蔡自兴 等，1999年，清华大学出版社4*第一章 人工智能概述 AI的定义 AI研究的历史基础 AI的发展历史 AI研究的特点 AI的研究内容5*人工智能的定义 人工智能至今尚无统一的定义，不同学派有不同的 观点。这主要是因为智能本身并没有被完善的定义 和理解 我们给出的定义（狭义）：

2、 能够在各类环境中自主地或交互地执行各种拟人任务的 机器称为智能机器 从学科的角度看，人工智能是计算机科学的一个分支， 它研究、设计和应用智能机器 从能力的角度看，人工智能是智能机器所执行的与人的 智能有关的功能，如判断、推理、理解、学习和问题求 解等思维活动第一章 人工智能概述6*智能研究中一些难回答的问题 智能是一种独立的才能，还是一系列独一无二且不相 关联的能力的总称 ？ 多大程度上可以说智能是学到的而不是先天存在的？ 学习时发生什么？ 什么是创造力？ 什么是直觉？ 可以从观察到的行为推断出具有智能，还是需要特定 内部机制的证据？ 在生物体中，知识是如何表示的？ 智能是否只存在于生物生存

3、的过程中？第一章 人工智能概述7*AI研究的历史源头 现代人工智能的研究的哲学基础已经发展 了几千年，这个历史进程的逻辑起点应该 是古希腊的Aristotle（亚里士多德）（前 384-322） 亚里士多德在他的”逻辑学”中讨论了认识论, 给出了形式逻辑的基本规律。 。 亚里士多德就提出了推理的三段论,使用了 假言推理法的演绎推理形式第一章 人工智能概述8*I一直在被探索（1） 德国数学家、哲学家Leibnitz（布莱尼茨）（1646 -1716）。提出了关于数理逻辑的思想，把形式逻 辑符号化，从而能对人的思维进行运算和推理。 做出了能做四则运算的手摇计算机 英国数学家、逻辑学家Boole（布

4、尔）（1815- 1864）实现了布莱尼茨的思维符号化和数学化的 思想，提出了一种崭新的代数系统布尔代数 。 第一章 人工智能概述9*I一直在被探索（2）英国数学家Turing(图灵)（1912-1954） ,1936年提出了一种理想计算机的数学模型 （图灵机），1950年提出了图灵试验，发 表了“计算机与智能”的论文。图灵奖。 1956年, McCarthy（麦卡锡）人工智 能之父，等人提出了“Artificial Intelligence （人工智能）” 50年代初开始有了符号处理。（搜索法） 。机器翻译、机器定理证明、跳棋程序等 。第一章 人工智能概述10*I一直在被探索（3） 60年代

5、Simon由试验得到结论：人类问题的求 解是一个搜索的过程，效果与启发式函数有关 。 1968年Quillian提出了语义网络的知识表示方 法 70年代，开始从理论走向实践，解决一些实际 问题。同时很快就发现问题：归结法费时、下 棋赢不了全国冠军、机器翻译一团糟。 以Feigenbaum为首的一批年轻科学家改 变了战略思想，1977年提出了知识工程 的概念第一章 人工智能概述11*I一直在被探索（4）80年代，人工智能发展达到阶段性的顶峰 。专家系统及其工具越来越商品化,国际软 件市场上形成了一门旨在生产和加工知识 的新产业知识产业。 90年代，计算机发展趋势为小型化、并行 化、网络化、智能化

6、，人工智能技术逐渐 与数据库、多媒体等主流技术相结合，并 融合在主流技术之中，旨在使计算机更聪 明、更有效、与人更接近。第一章 人工智能概述12*图灵测试 最早专门论述人工智能的是图灵的”计算机 器与智能”(1950) 苦苦考虑是否能够制造出真正可以思考的 机器 思考这个问题本身的严重模糊性,阻碍了理 性的思考 提出用实验来描述智能问题第一章 人工智能概述13*图灵测试的重要特征 它给出了一个客观的智能概念,提供了一个判 断智能的标准,避免了有关智能”真正”特征的争 论 使我们免于受到一些目前无法回答的问题的牵 制:计算机使用的内部处理方法是否恰当或者 机器是否真的意识到它的动作 因此,图灵测

7、试成为许多现代AI程序评价方案 的基础第一章 人工智能概述14*图灵测试也受批评 它偏向于纯粹的符号问题求解任务,而不测试 感知技能或要实现手工灵活性所需要的能力。 这都是人类智能的重要组成部分 有人提出，没有必要把机器智能强行套入人类 智能的模具中，或许机器智能就是不同于人类 智能，试图按照人类的方式来评价它，可能根 本就是一个错误。 也有人全面批评图灵测试，认为分散了我们的 注意力，应研究通用理论，解释人工智能，指 导具体实践问题第一章 人工智能概述15*智能的生物和社会模型 西方哲学的传统中，把逻辑作为知识表示的 依赖性，把逻辑推理作为智能推理的首要机 制 一些批评者开始探索新的智能模型

8、，智能行 为的社会模型。与基于逻辑的方法相反，连 接主义通过对人类大脑结构建模来实现智能 神经模型 一种基于生物的智能模型演化计算模型 ，如遗传算法等。应用生物进化原理来寻找 困难问题的解第一章 人工智能概述16*智能主体 社会系统表明了智能的两个特征： 第一，认为智能来源于文化和社会，因此， 是自然发生的 第二，智能是由大量非常简单、相互作用的 半自动个体组成的集体的行为来反映的 这些个体被称为主体 神经细胞、物种的单个成员或者社会中的个 人，智能都是通过他们的相互作用而产生的 。第一章 人工智能概述17*智能面向主体和自然发生的观点的含义 主体是自动的或半自动的。每个主体在问题 求解中具有

9、特定的职责，对别的主体知道很 少或根本不知道。 主体是被置于一定的环境下。每个主体只对 其自身周围的环境做出反应。 各个主体是相互影响的。他们组成了一个集 体来共同完成特定的任务。 构成一个主体社会。 在这种环境中，智能现象是“自然发生的”第一章 人工智能概述18* 人工智能是一门知识的科学。以知识为对象，研 究知识的获取、表示和使用。 数据处理-知识处理，数据-符号。符号表示知识而不是数值、数据。 有启发，有推导。 人工智能是引起争论最多的科学之一 焦点：当前人工智能的研究应该以人类的普遍思维规 律为主，还是以特定知识的处理和运用为主？智能的 本质是什么？机器能达到人的水平吗？ 结论：人工智

10、能研究是非常困难的 I的研究特点（1）第一章 人工智能概述19*I的研究特点（2） 人工智能的研究是十分困难的。 McCarthy： 人工智能的所有问题都是难解的。 Minsky： 人工智能是有史以来最难的科学之一。难在 ：实现智能需要浩繁的知识，而最难对付的 知识是常识（不是专业知识）。 Dreyfus： 常识问题是实现人工智能的最大障碍。 第一章 人工智能概述20*I的研究内容（1）理论 知识的模型化和表示方法 各种推理方法 启发式理论搜索 人工智能系统结构及语言 机器学习第一章 人工智能概述21*I的研究内容（2 ） 应用 自然语言理解和语义建 模 数据库的智能检索 专家系统 自动推理和

11、定理证明 博弈 规划和机器人 自动程序设计 感知机器学习 对人类表现建模第一章 人工智能概述22*人工智能系统开发常用的语言 PROLOG LISP第一章 人工智能概述23*思考一下：国际象棋、中国象棋与围棋为什么已经有了可以战胜国际大师的国际 象棋程序，而中国象棋和围棋的程序水平 却比较低呢？ 力量投入问题？ 计算机发展水平问题？ 棋本身的复杂性问题？ 其他别的问题？第一章 人工智能概述24*历史上的人工智能大师下面介绍图灵和几位获得图灵奖的人工智 能大师25*阿伦图灵 （Alan Turing）计算机科学理论的 创始人26*阿伦图灵（Alan Turing）1912年出生于英国伦敦，195

12、4年去世 1936年发表论文“论可计算数及其在判定问 题中的应用”，提出图灵机理论 1950年发表论文“计算机与智能”，阐述了计 算机可以具有智能的想法，提出图灵测试 1966年为纪念图灵的杰出贡献，ACM设立 图灵奖27*马文明斯基 （Marniv Lee Minsky）人工智能之父 框架理论的创立者 首位获得图灵奖的人工智能学者28*马文明斯基 （Marniv Lee Minsky） 1927年出生于美国纽约 1951年提出思维如何萌发并形成的基本理论 1956年达特茅斯会议的发起人之一 1958年在MIT创建世界上第一个AI实验室 1969年获得图灵奖 1975年首创框架理论29*约翰麦

13、卡锡 （John McCarthy）人工智能之父 LISP语言的发明人 首次提出AI的概念30*约翰麦卡锡 （John McCarthy） 1927年出生于美国波士顿 1956年发起达特茅斯会议，并提出“人工智能” 的概念 1958年与明斯基一起创建世界上第一个人工智 能实验室 发明剪枝算法 1959年开发LISP语言 开创逻辑程序研究，用于程序验证和自动程序 设计 1971年获得图灵奖31*赫伯特西蒙 （Herbert A. Simon）符号主义学派的创始人 爱好广泛的全能科学家 中国科学院外籍院士32*赫伯特西蒙 (Herbert A. Simon） 1916年出生于美国的威斯康辛州 19

14、43年在匹兹堡大学获政治学博士学位 1969年因心理学方面的贡献获得杰出科学 贡献奖 1975年和他的学生艾伦纽厄尔共同获得 图灵奖 1978年获得诺贝尔经济学奖 1986年因行为学方面的成就获得美国全国 科学家奖章33* 50年代至60年代初开发了世界上最早的启发式 程序“逻辑理论家”LT，证明了数学原理第 二章中的全部52个定理，开创了机器定理证明 这一新的学科领域 57年开发了IPL(Information Processing Language)语言，是最早的AI语言。 60年开发了“通用问题求解系统”GPS 66年开发了最早的下棋程序之一MATER 70年发展与完善了语义网络的概念和

15、方法 70年代提出了“物理符号系统假说” 70年代提出决策过程模型，成为DSS的核心内 容34*查理德卡普 （Richard M. Karp）发明“分枝界限法”的三 栖学者35*查理德卡普（Richard M. Karp）1935年出生于美国波士顿 是加州大学伯克利分校三个系的教授： 电气工程和计算机系 数学系 工业工程和运筹学系 60年代提出“分枝界限法”，成功求解含有65 个城市的推销员问题，创当时的记录 1985年获得图灵奖36*爱德华费根鲍姆 （Edward A. Feigenbaum）知识工程的提出者 大型人工智能系统 的开拓者37*爱德华费根鲍姆 （Edward A. Feigenbaum） 1936年出生于美国的新泽西州 通过实验和研究，证明了实现智能行为的主要 手段是知识 1977年提出知识工程，使人工智能从理论转向 应用 名言：知识蕴藏着力量 1994年和劳伊雷迪共同获得图灵奖38* 1963年主编了计算机与思想一书，被认为 是世界上第一本有关人工智能的经典性专著 1965年开发出世界上第一个专家系统 开发出著名的专家系统MYCIN 80