《人工智能及其应用 教学课件 ppt 作者 李长河 第1章人工智能及其发展》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人工智能及其应用 教学课件 ppt 作者 李长河 第1章人工智能及其发展（83页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2019/5/25,第1章人工智能及其发展,1,人工智能及其应用,Principles and Application of Artificial Intelligence,主讲：李长河,2019/5/25,第1章人工智能及其发展,2,教材和参考教材,教材：人工智能及其应用,李长河主编，北京：机械工业出版社出版,2006 参考教材： 1 蔡自兴等，人工智能及其应用，清华大学出版社，2003 2 Stuart Russell, Peter Norvig, Artificial Intelligence：A Modern Approach(Second Edition), 2003 (译文见人民邮
2、电出版社2004中文版）,2019/5/25,第1章人工智能及其发展,3,本课程主要学习的内容可为两个层次（AI基础和高级AI），并按三个部分内容来进行： 第一部分 人工智能基础知识（1-4、6章） 第二部分 为选学内容（第5、7、8章） 第三部分 高级AI理论与技术 （第9-12章）,人工智能课程要学习些什么？,2019/5/25,第1章人工智能及其发展,4,人工智能及其应用课程内容,第1章 人工智能及其发展 第2章 人工智能逻辑 第3章 知识表达 第4章 逻辑推理 第5章 不精确推理 第6章 搜索 第7章 专家系统,第8章 机器学习与知识发现 第9章 人工神经元网络 第10章 分布式人工智
3、能 第11章 进化计算 第12章 人工生命,2019/5/25,第1章人工智能及其发展,5,第1章 人工智能及其发展,1.1 人工智能的诞生、意义与目标 1.2 人类智能和人工智能 1.3 人工智能的发展与思考 1.4 人工智能主要学派及其研究方法 1.5 人工智能系统及其层次结构 1.6 人工智能的研究核心与基本技术 1.7 人工智能应用领域及其分支学科 1.8 人工智能在新世纪的发展展望,2019/5/25,第1章人工智能及其发展,6,1.前言我们的时代 2. 什么是人工智能？其在现代科学中的地位如何？ 3. 人工智能的研究目标及其研究内容,4.人工智能研究的方法与发展过程 5. 人工智能
4、与现代计算机科学技术 6. 人工智能应用领域及其分支学科,第1章 人工智能及其发展,2019/5/25,第1章人工智能及其发展,7,我们已跨进21世纪的新时代，牛顿、达尔文 （ZRDarwin）、爱因斯坦、图灵（AMTuring）等一代代大师、伟人在我们的身后；展现在我们的面前是科学发现和技术发明的海洋。,1. 前言我们的时代,自然条件：在我们面前，有着可供人类使用的三大战略资源，它们是：？ 即物质、能源、信息； 由此，产生了促进人类文明的三要素：材料、动力、知识。,“过去，理性的力量使人类走出了神秘的阴影，认识并利用了物质文化、能量转换和信息控制，以科学和技术推动了文明的不断跃升。我们释放了
5、原子中蕴藏的巨大能量，我们登上了先人们久已渴望亲临的月球，我们发明了便于处理各种信息的电脑，我们发现了控制生命活动的基因 “未来，人类的创造力将揭露更多的天机，科学和技术将开拓新的文明，人们将不再为资源短缺而不安，信息的运动速度将把一切都变为短暂。我们将寻找人类的祖籍，我们将寻找心灵的居所，我们将寻觅地外生命的摇篮，我们将登陆火星并移民太空，我们将走向宇宙诞生的圣地 “ 现在是过去和未来的中转站，我们面对时空宝鉴遥望未来，将会见到一个梦想不到的全新世界。 ” 摘自科技创造未来（Future On Science） （徐冠华主编，北京理工大学出版社）,引语：,2019/5/25,第1章人工智能及
6、其发展,9,人类在二十世纪取得了被誉为对未来影响最为深远的三大前沿科学技术成就，它们是：？ 它们是：宇航空间技术、原子能技术和人工智能。 其中，人工智能是由一群年轻学者首先提出来的。,二十世纪造就了三大前沿科学技术成就,2019/5/25,第1章人工智能及其发展,10,人工智能研究的起点,第一次命名为人工智能的国际会议 AI Conference at Dartmouth College, 1956 主要参加者: John MaCarthy Marvin Minsky Allan Newell Herbert Simon Claude Shannon Arthur Samuel,2019/5/
7、25,第1章人工智能及其发展,11,历史回顾：从计算机到AI的诞生,ENIAC, 1946 Developed by J.P. Eckert, J.W. Mauchley,2019/5/25,第1章人工智能及其发展,12,人工智能，顾名思义，即用人工制造的方法，实现智能机器或在机器上实现的智能系统。 人工智能，译自英文Artificial Intelligence,简称AI。 从学科的角度去认识， AI是一门研究构造智能机器或实现机器智能的学科，是研究模拟、延伸和扩展人类智能的科学。,2. 什么是人工智能？其在现代科学中的地位如何？,2019/5/25,第1章人工智能及其发展,13,自然智能与
8、人工智能,2019/5/25,第1章人工智能及其发展,14,什么是人工智能研究？,“Artificial Intelligence is the art of creating machines that perform functions that require intelligence performed by people.” “AI is the study of how to make computers do things at which, at the moment, people are better.” from The Age of Intelligence Machi
9、nes, R. Kurzwell, MIT Press,1990.,2019/5/25,第1章人工智能及其发展,15,Turing Test,2019/5/25,第1章人工智能及其发展,16,那么，人工智能在现代科学中的地位如何呢？,实际上，AI是一个大学科，其特点可概括为： 前沿学科、新兴学科、边缘学科。 前沿学科：人工智能从其诞生起，就一直是当代科学技术的前沿学科； 新兴学科：它又是一门新思想、新理论、新技术、新成就不断涌现的新兴学科。 边缘学科：人工智能的研究，是在计算机科学、信息论、控制论、心理学、生理学、数学、物理学、化学、生物学、医学、哲学、语言学、社会学等多学科的基础上发展起来的
10、。因此，它又是一门综合性极强的边缘学科。,2019/5/25,第1章人工智能及其发展,17,3. 人工智能的研究目标及其研究内容,当前，正处于信息科学革命时代； 与前三次工业革命的目标不同；,（哪三次？即动力工业革命、能源工业革命、电子工业革命）,人工智能宣称的研究目标是： AI研究目标：不仅在于实现人的肢体功能、体力工具的替代与延伸，而更重要的是 实现人的大脑功能和智慧能力的替代与延伸。,2019/5/25,第1章人工智能及其发展,18,那么，究竟什么是智能或人的智能呢？,智能，顾名思义，即包括智慧与能力。 一般认为，智能是指自然界中某个个体或群体，在客观活动中，表现出有目的的认识世界并运用
11、知识改造世界的一种综合能力。其中，尤其是人类智能，集中体现了人的聪明才智及其群体协调管理的高级智慧力量。 人的智能具有许多美妙的特性：诸如感知、学习、思维、记忆、联想、推理、决策、语言理解、图文表达、艺术欣赏、知识运用、规划创造等。虽然迄今揭示的宇宙变迁与星体运动形成的规律暗示我们：人类尚不一定是宇宙世界中唯一最聪明的高级智慧生物，要揭示高级智能作用本质，将有待于对活体大脑进行更深层次的研究。,2019/5/25,第1章人工智能及其发展,19,人工智能的 研究内容,机器思维 机器感知 决策与行为,其目的即实现人的智能！,2019/5/25,第1章人工智能及其发展,20,其中，对照人类智能，则人
12、工智能研究的基本问题还有：,常识的表达与理解 情感的描述 感知能力,2019/5/25,第1章人工智能及其发展,21,例如，自然感知能力有：,视觉 听觉 嗅觉 触觉,2019/5/25,第1章人工智能及其发展,22,对智能现象有哪些不同的认识观点？,智能现象本质是人类尚未完全探索明白的四大 奥秘之一。 四大奥秘：宇宙起源、物质形态、生命活动、 智能发生。尽管如此，人类在对脑科学和智能 认识的研究中，逐渐形成了许多不同的研究观点。 其中，最著名并具代表性的理论有三种 不同的研究观点：即思维理论、知识阈值 理论、“进化”论。,2019/5/25,第1章人工智能及其发展,23,对智能现象有哪些不同的
13、认识观点？,思维理论：又称作认知科学，它认为智能的核心是思维，一切智慧及其知识均源于活体大脑的思维。因此，通过研究思维规律与思维方法，有望揭示智能的本质。 知识阈值(Threshold)理论：强调知识对智能的重要影响和作用，认为知识集聚到某种满意程度时，将会触发智慧大门的开启。知识阈值理论把智能定义为：智能就是 在巨大搜索空间中迅速找到一个满意解的能力。这一理论曾经深刻地影响了人工智能的发展进程：专家系统、知识工程等就是在该理论的影响下而发展起来的。 “进化”论：强调智能可由逐步进化的步骤来实现成长。,2019/5/25,第1章人工智能及其发展,24,人的大脑为何具有智能？,2019/5/25
14、,第1章人工智能及其发展,25,人脑工作区分布与分工：,2019/5/25,第1章人工智能及其发展,26,智能原理与智能层次结构,但是，人的智能是否只存在于人的大脑呢？ 事实上，人的智能活动与人的神经系统自适应调节工作密切相关。神经系统通过分布在身体各部分感受器获取内、外界环境变化信息；分别经过各个层次级别的神经中枢进行分析综合；发出各种相应处理信号，进行决策或达到智能控制躯体的行为目的。,2019/5/25,第1章人工智能及其发展,27,智能原理与智能层次结构,人类智能生理机构：一般来说，其由中枢神经系统和周围神经系统两大部分组成；而每一部分又都有十分复杂的细微结构。人脑是中枢神经系统的主要
15、部分，能够实现诸如学习、思维、知觉等复杂的高级智能；其它神经系统配合人脑完成智能协同工作。 一个有趣的事实：根据现代脑科学和神经生理学的研究成果，人的智能实际可以由分布于全身的神经系统任何部位产生，并且某个部位神经系统发出智能行为的反应速度与智能效能水平呈相反趋势。即低级智能动作反应快，高级智能发出要慢一些。例如,高、中、低三层结构智能特性模型：,高层智能：由大脑皮层来组织启动，主要完成诸如思维、记忆、联想、推理等高级智能活动； 中层智能：由丘脑来组织实现，负责对神经冲动进行转换、调度和处理，主要完成诸如感知、表达、语言、艺术、知觉等智能； 低层智能：由小脑、脊髓、周围神经系统来组织，主要完成
16、条件反射、紧急自助、动作反应、感觉传导等智能。 同时，允许不同层次的智能先后发生，相互协同；每个智能层次还可细分为对应的特性群区域或更小的层次。 例如： 思维特性：可分为感知思维、抽象思维、形象思维、顿悟思维及其灵感思维等； 视觉感知视野：可分为色觉感、形体感、运动感等神经细胞特性感知区。,2019/5/25,第1章人工智能及其发展,29,人体神经分布图,再看一次,2019/5/25,第1章人工智能及其发展,30,比照人的智能特性而构建的分布式AI结构模型,2019/5/25,第1章人工智能及其发展,31,The Society of Mind,Agent Theory: Marvin Minsky,2019/5/25,第1章人工智能及其发展,32,4. 人工智能研究的方法与发展过程,三种不同的认知观 符号主义（Symbolicism） 连接主义（Connectionism） 行为主义（Actionism）,2019/5/25,第1章人工智能及其发展,33,又称逻辑主义、心理学派或计算机学
