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1、第五章 人工智能概述,2,Outline,主要参考书目 AI的基础及萌芽 AI的创立及发展 AI的主要研究范围 AI在中国 AI的最新动态 AI领域的著名期刊及会议,3,5.1 主要参考书目,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，2004. 【考博用书】 Tom M. Mitchell. Machine Learning. China Machine Press, 2003.,4,主要参考书目（续1）,Stuart Russell, Peter Norvig. “Artificial Intelligence: A Modern Approach”. Pear
2、son Education, 2002. 重点推荐 AI领域集大成的杰作 中译本：人工智能一种现代方法(第二版)， 姜哲 等译, 人民邮电出版社, 2004 http:/aima.cs.berkeley.edu上有很好的课件,5,5.2.1 AI的基础 哲学（428 B. C. 现在） 意识、思维的理性部分的形式化 数学（800 现在） 逻辑、计算、概率 经济学（1776 现在） 决策、博弈、运筹学 神经科学（1861 现在） 简单细胞的集合能够导致思维、意识和行动,5.2 AI的基础和萌芽,6, 心理学（1879 现在） 认知心理学：大脑当作信息处理装置 实验心理学： 1879年Wundt在
3、莱比锡大学首创 控制论（1948 现在）：1948年Viener 语言学(1957 现在)：Shinner，乔姆斯基理论,AI的基础（续1）,7, 计算机工程（1940 现在） 电动机械式计算机Heath Robinson ：1940年图灵研究组，用于破译德军情报 真空电子管通用机器Colossus：1943年图灵研究组 可编程计算机Z-3：1941年德国的Konrad Zuse,AI的基础（续2）,8,5.2.2 AI的萌芽,Aristotle (亚里士多德) （公元前384322） 古希腊伟大的哲学家、思想家，Plato（柏拉图）的学生 代表作工具论 对AI的主要贡献：为形式逻辑奠定了基础
4、，而形式逻辑是一切推理活动的最基本的出发点。,9,AI的萌芽（续1）,Aristotle对AI的主要贡献 (续) “三段论” “演绎法” “模态逻辑” 【说明】：古希腊文化是人类民主、科学的启蒙，对整个人类做出了十分巨大的贡献！,【名言】：“吾爱吾师，吾更爱真理！”,10,AI的萌芽（续2）,Bacon （培根）（15611626） 英国哲学家、自然科学家 著名口号：“知识就是力量” 代表作：新工具 对AI的主要贡献：系统地提出了“归纳法”，成为和Aristotle演绎法相辅相成的思维法则。 20世纪70年代末，Stanford大学Feigenbaum提出专家系统时，以Bacon的口号为重要依
5、据。 ,11,AI的萌芽（续3）,Leibnitz (莱布尼茨) （16461716） 德国数学家、哲学家 对AI的主要贡献：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。 提出的计划：建立一种通用的符号语言，以及一种在此基础上进行推理的演算。 ,12,AI的萌芽（续4）,Godel (哥德尔) （19061978） 美籍奥地利数理逻辑学家 对AI的主要贡献：研究数理逻辑中的一些根本性问题，即“形式系统的完备性和可判定性” 。 1930年证明：一阶谓词演算的完备性定理。 1931年证明了两条不完备性定理：提出了把人的思维形式化和机械化的某些极限，在理论上证明了有些事
6、情是做不到的。 ,13,AI的萌芽（续5）,Turing (图灵) （19121954） 英国数学家 1936年提出一种理想计算机的数学模型“图灵机” 。 对AI的主要贡献： 1950年提出著名的“图灵实验” 。 给出智能标准的明确定义：把人和计算机分处两个不同的房间，并且互相对话，如果作为人的一方不能判断对方是人还是计算机，则那台计算机就达到了人的智能。 ,14,AI的萌芽（续6）,Von Neumann (冯.诺依曼) 1946年研制成功世界上第一台电子计算机 “ENIAC” 对AI的主要贡献：为人工智能研究奠定了物质基础 McCulloch & Pitts 1943年建立第一个“神经网络
7、数学模型” 开创微观AI 通过模拟人脑来实现智能,15,AI的萌芽（续7）,Shannon (香农) 美国数学家 1948年创立“信息论” 对AI的主要贡献：信息论认为人的心理活动可通过信息的形式加以研究，并提出了描述人的心理活动的数学模型。 信息论和心理学的结合构成了当代AI研究的一个重要潮流宏观人工智能研究 ,16,5.3.1 AI的诞生 1956年夏天 Boston，Dartmouth(达特茅斯)学院 McCarthy（美国AI之父）召集 与会人员 数学家McCarthy、信息学家Shannon、心理学家和神经生理学家Rochester, Moore, Solomonff，计算机科学家S
8、imon, Newell, Samuel, Minsky, Selfridge。（感慨：个个巨牛，仰慕呀！ ）,5.3 AI的创立和发展,17,McCarthy在此次会议上提议正式使用： Artificial Intelligence（简称AI），标志着“人工智能”作为一门独立学科正式诞生。,AI的诞生地：Boston。上图为横穿波士顿市区的Charles River,18,What is AI?,19,5.3.2 AI曲折的发展历程,早期的热情、巨大的期望（1952-1969） 现实的困境（1966-1973） 基于知识的系统：力量的钥匙？ (1969 1979) AI成为工业 (1980
9、现在) 神经网络的回归 (1986 现在) AI 成为科学 (1987 现在) Intelligent Agent的出现 (1995 现在) ,20,1. 早期的热情，巨大的期望 (19521969),自然语言的机器翻译。1953年，美国乔治大学，1954年IBM公司在701计算机上做俄译英的公开表演。此时，前苏联、中国也开展机器翻译的研究。 利用计算机证明数学定理。1956年，Newell和Simon，用程序Logic Theorist证明数学原理第二章中的38条定理，1963年证明全部52条定理。 1956年，Samuel研制了第一个跳棋程序，具有学习功能，打败一个州冠军。,21,AI研究
10、早期的热情（续1）,1956年，Selfridge研制第一个字符识别程序。1959年，又提出功能更强的模式识别。 1957年， Newell，Shaw和Simon研究不依赖具体领域的通用解题程序GPS(General Problem Solving） 1965年，Robinson提出消解法（即归结原理），掀起研究计算机定理证明的又一次高潮。,22,AI牛人Newell, Simon等早期所吹的“牛皮”,不出10年，计算机将成为世界象棋冠军。 不出10年，计算机将发现和证明重要的数学定理。 不出10年，计算机将能谱写具有优秀作曲家水平的乐曲。 不出10年，大多数心理学理论将在计算机上形成。 有人
11、甚至断言，20世纪80年代将全面实现AI，2000年机器智能超过人。,23,2. 现实的困境 (19661973),消解法（归结原理）能力有限 例如：证明两个连续函数之和仍是连续函数，推了10万步还没有推出来。 Sauel的下棋程序，1965年，世界冠军Helmann获得四连胜。 机器翻译闹出不少笑话 (举例见下页) 有人挖苦说，美国花了2000万美元为机器翻译立了一块“墓碑”。,24,机器翻译闹出的笑话举例：,“The spirit is willing but the flesh is weak”，意思是“心有余而力不足”。 机器翻译过程：英语 俄语 英语 结果被译为： “The vodk
12、a is good but the meat is spoiled”，意思是“伏特加是好的，肉变质了”。 “Out of sight, out of mind”，意思是“眼不见心不烦”。 将其翻译成俄语，竟成了：“ 又瞎又疯”。 ,25,现实的困境 (续),从神经生理学角度研究AI，存在不可逾越的困难。人脑有1010以上个神经元，能否将1010个机器组成一个联合运行的网络？ 1973年，英国发表了Lighthill report，认为AI的研究即使不是骗局，至少也是庸人自扰。终止了英国的AI研究。 IBM公司也取消了本公司范围内的AI研究活动。,26,3. KBS: 力量的钥匙？ (1969
13、1979),Newell, Simon等老一辈AI专家，关心的是“通用的、万能的符号逻辑运算体系”物理符号系统假设。 Nilsson更进一步提出，物理符合体系的核心方法是逻辑演绎方法。他的口号“命题主义” ，主张一切AI研究应在一个类似逻辑的形式框架内进行。 1968年，Stanford年轻教授Feigenbaum主持的专家系统DENDRAL问世，开创了AI的一个重要应用领域，以知识为基础的专家咨询系统（KBS）。,27,Feigenbaum及其提出的KBS的主要贡献,在IJCAI-1977上，Feigenbaum提出知识工程、专家系统及其开发工具 Feigenbaum认为，万能的逻辑体系从根
14、本上说是不可能的，其最大弱点就是缺乏知识，缺乏人类在几千年的文明史上积累起来的知识。 Feigenbaum的主要贡献： 知识工程是1977-1987AI中最有成就的分支之一 在恢复和推进AI的社会形象方面起了很大作用,28,4. AI成为工业 (1980 现在),专家系统及其开发工具 1981年，日本的“第五代计算机”计划 英国的Alvey Report建议恢复投资AI 提出“基于知识的智能系统”（Intelligent Knowledge Based System, IKBS）,29,5. 神经网络的回归 (1986 现在),1969年，Bryson & Ho提出反向传播算法 1982年，H
15、opfield神经元网络 1986年，Rumelhart & McClelland：主编论文集 Parallel Distributed Processing 形成“联接主义”方法，与“符号主义”方法形成互补,30,6. AI成为科学（1987现在）,AI理论应建立在严密的数学基础上 严格的定理、确凿的实验证据，不靠直觉 与现实应用相关，而不是与玩具样例相关 机器学习不应与信息论分离 不确定性推理不应与随机模型分离 搜索不应和经典的优化及控制分离 自动推理不应和形式化方法分离 在方法论上，AI已成为坚实的科学方法 利用Internet和共享测试数据库及代码，AI系统的重复实验成为可能,31,7
16、. Intelligent Agent的出现（1995-现在）,Internet ：最重要的Intelligent Agent 环境之一 AI 成为搜索引擎、推荐系统、商务智能系统的基本工具 “Agent的观点”： 将AI领域目前分离的子领域重新组织为一个有机整体 Russell & Norvig. AI: A Modern Approach Pools et al. 1998 Nilsson, 1998 ,32,5.3.3 AI的主要研究流派,Newell和Simon的“认知主义”，即基于“物理符号逻辑” Nilsson的“逻辑主义” McCarthy主张以非单调逻辑为中心的“常识推理” Brooks的“进化主义”，代表作“机器虫” McCulloch和Pitts的“联接主义”，基于他们提出的“神经网络理论” Vapn
