人工智能-1绪论

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1、人工智能 Artificial Intelligence主讲：鲍军鹏 西安交通大学电信学院计算机系 E_mail：bao_版本：1.1 2004年9月参考书（1）w陆汝钤（音：前），人工智能（上下册），北京：科 学出版社，1989 w王永庆，人工智能，西安：西安交通大学出版社， 1994 w蔡自兴，人工智能原理(第二版)，北京：清华大学出版 社 w林荛瑞，马少平，人工智能导论，北京：清华大学出 版社，1998 w傅京孙，蔡自兴，徐光祐，人工智能及其应用，北京 清华大学出版社，1987 w何新贵，知识处理与专家系统，北京：国防工业出版 社，1990 w史忠植，知识工程，北京：清华大学出版社，19

2、88 参考书（2）w殷勤业，杨宗凯等编译，模式识别与神经网络 ，北京：机械工业出版社，1992 w杨行峻，郑君里，人工神经网络，北京：高等 教育出版社 w沈清，汤霖，模式识别导论，国防科技大学出 版社 w周明，孙树栋编著，遗传算法原理及应用，北 京：国防工业出版社，1999 w写一份5千字以上的读书报告。 w主题：na.(学号末尾为0，5)各种各样的专家系统及其应用；nb.(学号末尾为1，6)机器学习发展与现状；nc.(学号末尾为2，7)人工智能与机器视觉/图像识别/模式识别；nd.(学号末尾为3，8)各种各样的知识表示方法及其应用；ne.(学号末尾为4，9)搜索技术与博弈论。 w要求：n必须

3、附10篇以上的参考文献（书、论文），不得抄袭教科书。n严禁相互拷贝!违者0分！n10考核内容（1）w编程。na.请用至少两种方法解决15城市TSP问题。nb.请用BP算法学习分类（数据取sin曲线）。nc.请用遗传算法学习曲线f(x)=sin6(5x), 的最大值。 w要求：n程序输出搜索或者学习过程以及最终运行结果；n提交相关文档（问题描述，解决算法和方案，程序流程图）；n自己实现全部算法，不得使用他人模块；n可以相互讨论，但是必须独立编程，独立书写文档。n严禁相互拷贝!违者0分！n30考核内容（2）w主题：机器的反叛 机器的智能会超越人类吗？课堂讨论第一章绪 论w1.1 什么是人工智能 w

4、1.2 人工智能的研究目标及基本内容 w1.3 人工智能研究途径 w1.4 人工智能的研究领域1.1.1 什么是智能，智能的本质？1、关于智能的3个观点 w思维理论 w知识阈值理论 w进化理论 我们的观点思维理论w来自认知科学（Cognitive Science）。 认为智能的核心是思维。人的一切智慧 或者智能都来自于大脑的思维活动，人 类的一切知识都是人们思维的产物。因 而通过对思维规律与方法的研究可望揭 示智能的本质。返回返回知识阈值理论w强调知识对于智能的重要意义和作用，认为 智能行为取决于知识的数量及其一般化的程 度。 w智能就是在巨大搜索空间中迅速找到一个满 意解的能力。 w例如下棋

5、。在人工智能的发展史中有重要影 响。发展出了知识工程、专家系统等等。返回返回进化理论wMIT布鲁克（R.A.Brook）教授提出。 w人的本质能力是在动态环境中的行走能力， 对外界事务的感知能力，维持生命和繁衍生 息的能力。因此智能是某种复杂系统所浮现 的性质。 w该理论的核心是用控制取代表示，从而取消 概念、模型及显式表示的知识。否定抽象对 于智能及智能模拟的必要性，强调分层结构 对于智能进化的可能性与必要性。返回返回我们认为w智能是知识与智力的总和。知识是智能 行为的基础，智力是获取知识、运用知 识的能力，它来自于人脑的思维活动。返回返回2、智能的具体特征（1）w具有感知能力机器视觉、机器

6、听觉、 人脸识别、 语音识别、 基于内容的检索2、智能的具体特征（2）w具有记忆与思维能力思维是智能的根本原因，思维是一个动态过程思维分为：逻辑思维、形象思维、顿悟思维（灵感 ） a. 逻辑思维（抽象思维）：推理（deductive）与归纳（inductive） 特点：（1）依靠逻辑进行思维 （2）思维过程是串行的 （3）易于形式化 （4）严密性、可靠性b. 形象思维：精神病测试、色盲测试c. 灵感思维：牛顿与苹果2、智能的具体特征（3）w具有学习能力及自适应能力适应环境的变化、积累经验的能力 w具有行为能力对外界的反映，系统的输出1.1.2 人工智能w就是用人工的方法在计算机上实现智能 。A

7、rtificial Intelligence于1956年夏由麦卡锡(J.McCarthy)、明斯 基(M.L. Minsky)、罗切斯特(N.Lochester)、香农(C.E.Shannon) 发起，邀请了莫尔(T.More)、塞缪尔(A.L.Samuel)、赛尔夫里 奇(O.Selfridge)、索罗门夫(R.Solomonff)、纽厄尔(A.Newell)、 西蒙(H.A.Simon)等10人在达特莫斯(Dartmouth)大学召开的一 次研讨会上正式提出。 w图灵测试 w深蓝图灵测试（1）w英国数学家Alan M.Turing在1950年发表的“ 计算机与智能(Computing Ma

8、chinery and Intelligence)”论文中提出了“图灵测试”。他 被誉为“人工智能之父”。 wTuring测试第一次给出了检验计算机是否具 有智能的哲学说法。 w测试者A，被测试者B与C。 wA是人，B与C一个是人，另一个是计算机。 wA提出问题，B与C分别回答。 w如果B与C的回答，使得A无法区分是人的回答还是计算机的回 答，则计算机具有了智能。图灵测试（2）wQ:你的14行诗的首行为“你如同夏日”，你不觉得“春 日”更好吗? wA:它不合韵。 wQ: “冬日”如何？它可是完全合韵的。 wA:它确是合韵，但没有人愿被比为“冬日”。 wQ:你不是说过匹克威克先生让你能想起圣诞节

9、吗？ wA:是的。 wQ:圣诞节是冬天的一个日子，我想匹克威克先生对 这个比喻不会介意吧。 wA:我认为你不够严谨，“冬日”指的是一般的冬天的日 子，而不是某个特别的日子，如圣诞节。对图灵测试的质疑JOHN R. SEARLE Mills Prof. Of the Philosophy of Mind and Language at University of California，Berkeley w一个不懂汉语的人A，一个充分详细的汉语问 答手册。 w不计查手册的时间代价。 w给A一个使用汉语提出的问题，A通过汉语符 号的比对使用手册，给出回答。 wSearle问，如果A通过查手册做出的回

10、答与懂 汉语的人一样，A懂汉语吗？深蓝(Deep Blue)（1） IBM公司的RS/6000SPw北京时间1997年5月12日凌晨4点50分 ，美国纽约公平大厦，当IBM公司的“深 蓝”超级电脑将棋盘上的一个兵走到C4 的位置上时，国际象棋世界冠军卡斯帕 罗夫(Kasparov)对“深蓝”的人机大战落 下帷幕，“深蓝” 以3.5：2.5的总比分战 胜卡斯帕罗夫。深蓝（2）w96年2月第一次比赛结果： “深蓝”：胜、负、平、平、负、负 2：4（负） w97年5月第二次比赛结果： “深蓝”：负、胜、平、平、平、胜 3.5:2.5（胜）深蓝（3）w“深蓝”的技术指标：n32个CPUn每个CPU有1

11、6个协处理器n每个CPU有256M内存n每个CPU的处理速度为200万步/秒深蓝（4）w“深蓝”有智能吗？ w媒体与大众认为“有”。 w科学家认为“没有”。理由恰恰是Searle 汉语实验室。1.1.3 人工智能发展简史w人工智能的发展到目前为止经历的三个 阶段 w第一阶段：孕育（1956年之前） w第二阶段：形成（19561969） w第三阶段：发展（1970年至今）人工智能提出之前（1） Aristotle (公元前384322) 在工具论的著作 中提出形式逻辑。 Bacon (15611626)在新工具中提出归纳法。 Leibnitz (16461716) 研制了四则计算器，提出 了“通

12、用符号”和“推理计算”的概念，使形式逻 辑符号化，可以说是“机器思维”研究的萌芽。 19世纪以来，数理逻辑、自动机理论、控制论、信 息论、仿生学、计算机、心理学等科学技术的进展 ，为人工智能的诞生，准备了思想、理论和物质基 础。 Boole (18151864)创立了布尔代数，他在思维 法则一书中，首次用符号语言描述了思维活动的 基本推理法则。人工智能提出之前（2） 1936: 图灵提出了“图灵机”概念一种理想计 算机的数学模型。 1943：美国神经生理学家W.McCulloch and W.Pitts 提出了M-P模型，奠定了人工神经网络发展的基础。 1946: ENIAC Electron

13、ic Numerical Integrator and Calculator，可编程 1950: Alan Turing的文章 “Computing Machinery and Intelligence.”提出图灵测试 Mind, Vol. 59, No. 236, pp. 433-460M-P模型图解人工智能提出之前（3）w在50年代，计算局限在数值处理，例如，计 算弹道等。 w1950年，Shannon完成了第一个下棋程序。 开创了非数值计算的先河。 wNewell, Simon, MaCarthy and Minsky等均提 出以符号为基础的计算。人工智能的初期阶段（1） 蓬勃发展195

14、6夏: 麦卡锡(McCarthy)等10人正式提出了“人工智能” 这一术语。 1956：赛缪尔(Samuel)研制出了跳棋程序。 1957: Newell, Shaw和Simon提出通用问题求解系统 GPS 1958： 美籍华人王浩在IBM740机器上用35分钟证明了 数学原理中有关命题演算的全部定理(220条)。1959年鲁宾 逊(Robinson)提出了消解定理，为定理的机器证明作出了突破 性贡献。 1958: McCarthy在MIT实现了 LISP 1959: Samuel的跳棋程序打败他本人 能学棋谱、能从对阵中学习 1962年打败Connecticut洲的跳棋冠军 1965：Sta

15、nford的费根鲍姆(E.A.Feigenbaum)开展了专家系统 DENDRAL的研究，并于1968年投入使用。这是一个分析化合物 分子结构的专家系统。人工智能的初期阶段（2） 盲目乐观 1958: Newell和Simon的四个预测 十年内，计算机将成为世界象棋冠军 十年内，计算机将发现或证明有意义的数 学定理 十年内，计算机将能谱写优美的乐曲 十年内，计算机将能实现大多数的心理学 理论人工智能的初期阶段（3） 打击w一个笑话（英俄翻译）：The spirit is willing but the flesh is week. （心有余而力不足）The vodka is strong bu

16、t meat is rotten. （伏特加酒虽然很浓，但肉是腐烂的）人工智能的初期阶段（4） 打击w出现这样的错误的原因：Spirit： 1）精神 2）烈性酒、酒精w结论： 必须理解才能翻译，而理解需要知识人工智能的初期阶段（5） 打击1966: ALPAC的负面报告造成 美国政府取消对机器翻译的资助 1969: Minsky 和 Papert的感知机报告造成美国政府取消对神 经网络研究的资助。 1973: James Lighthill爵士的负面报告使得英国政府取消对 AI研究的资助 “人工智能研究是不成功的，不值得政府资助。” 英政府接受了此报告的观点。从那时起至今，英国AI研究 一蹶不振。Minsky的批评w1969年，Minsky出版Perceptron一书。 w一方面，他批评感知机无法解决非线性问题，例如 ， XOR问题。复杂性信息处理应该以解决非