人工智能课件绪论1

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1、Artificial Intelligence (AI) 人工智能,主讲：戚玉涛,Email：qi_,第一章：绪论,关于课程,课程类型：必修课，计算机类学科基础课 课时：46 学分：3 先修课程：离散数学、程序设计基础、数据结构 教材 蔡自兴 , 徐光祐 主编.人工智能及其应用. 北京：清华大学出版社，2010年5月第四版. 参考书籍 史忠植主编.高级人工智能.北京：科学出版社，2011.,关于课程,考核方式 成绩评定方法： 期末考试平时成绩 考试方式： 闭卷 各教学环节占总分的比例 期末考试占考试成绩的80% 平时成绩占20%。,内容提要,第一章：绪论,1.人工智能的定义与发展,2.人工智能

2、的各种认知观,3.人类智能与人工智能,4.人工智能的研究与应用领域,5.课程概要,内容提要,第一章：绪论,1.人工智能的定义与发展,2.人工智能的各种认知观,3.人类智能与人工智能,4.人工智能的研究与应用领域,5.课程概要,人工智能的定义与发展,工业革命：体力解放 机械化 自动化 现代工业（计算机化） 信息革命：脑力解放？ 信息化 过度信息化？ 脑力劳动的自动化？ 人工智能,人工智能的定义与发展,重大挑战,Computer: High performance Low intelligence,Scientific American，2005,虹鳉鱼,人工智能的定义与发展,人工智能的定义与发展

3、 什么是智能？ 智能的特征？ 什么是人工智能？ 图灵测试 人工智能的起源与发展,什么是智能？,智能的本质是什么？ 模仿，理解，学习，思维，推理，行为 三种关于智能的观点 思维理论：思维是智能的核心。通过对思维规律与思维方法的研究可望揭示智能的本质。 知识阈值理论：智能行为取决于知识的数量及其一般化的程度。智能就是在巨大的知识空间中迅速找到一个满意解的能力 进化理论： MIT布鲁克（R.A.Brook）教授认为对外界事物的感知能力、对动态环境的适应能力是智能的重要基础和组成部分。,什么是智能？,智能（Intelligence）： 智能是知识与智力的总和 知识是智能行为的基础 智能是获取知识、运用

4、知识的能力，它来自于人脑的思维活动 对外界事物的感知能力是智能的重要基础及组成部分 人类大脑是如何实现智能的？ 两大难题之一：宇宙起源、人脑奥秘 目前对人脑奥秘知之甚少,智能的特征？,智能有哪些具体特征？ 具有感知能力（系统输入）: 机器视觉，机器听觉，图像语音识别 具有记忆与思维能力：思维是智能的根本原因，思维是一个动态的过程。思维分为：逻辑思维，形象思维和顿悟思维。 具有学习能力及自适应能力：适应环境的变换、积累经验的能力 具有行为能力（系统输出）：对外界的智能化反应,什么是人工智能？,人工智能（AI）的定义 形式化定义：目前还没有。因为人工智能的严格定义依赖于对智能的定义，而智能本身也还

5、无严格定义。 一般解释：人工智能就是用人工的方法在机器（计算机）上实现的智能，或称机器智能 人工智能学科：从学科的角度来说，人工智能是一门研究如何构造智能机器或智能系统，使之能模拟、延伸、扩展人类智能的学科 人工智能能力：从智能能力的角度来说，人工智能是智能机器所执行的通常与人类智能有关的智能行为，如判断、推理、证明、识别、感知、理解、通信、设计、思考、规划、学习和问题求解等思维活动。,什么是人工智能？,人工智能（AI）的定义 人工智能是那些与人的思维、决策、问题求解和学习等有关活动的自动化（Bellman,1978） 人工智能是一种使计算机能够思维，使机器具有智力的激动人心的新尝试（Haug

6、eland,1985） 人工智能是用计算模型研究智力行为（Charniak和McDermott,1985） 人工智能是一种能够执行需要人的智能的创造性机器的技术（Kurzwell,1990） 人工智能是一门通过计算过程力图理解和模仿智能行为的学科（Schalkoff,1990）,什么是人工智能？,人工智能（AI）的定义 人工智能研究如何使计算机做事让人过得更好（Rick和Knight,1991） 人工智能是研究那些使理解、推理和行为成为可能的计算（Winston,1992） 人工智能是计算机科学中与智能行为的自动化有关的一个分支（Luger和Stubblefield,1993） ,图灵测试,T

7、uring测试：1950年图灵提出了著名的“图灵测试”，一种测试机器是不是具备人类智能的方法。 图灵测试的问题： 问：你会下国际象棋吗？ 答：是的。 问：你会下国际象棋吗？ 答：是的。 问：请再次回答，你会下国际象棋吗？ 答：是的。,笨机器！,图灵测试,图灵测试的问题： 问：你会下国际象棋吗？ 答：是的。 问：你会下国际象棋吗？ 答：是的，我不是已经说过了吗？ 问：请再次回答，你会下国际象棋吗？ 答：你烦不烦，干嘛老提同样的问题。,图灵测试,Turing测试存在的问题 “图灵测试”没有规定问题的范围和提问的标准 仅反映了结果的比较，无涉及思维过程 没指出是什么人 争论：通过了图灵检验的电脑就具

8、备思维能力了么 ？ 希尔勒的中文屋子：若问题是用中文而不是用英文？,人工智能的起源与发展,50多年来，人工智能走过了一条起伏和曲折的发展道路。回顾历史，可以按照不同时期的主要特征，将其产生与发展过程分为5个阶段。 1. 孕育期（1956年以前） 2. 形成期（1956-1970年） 3. 暗淡期（1966- 1974年） 4. 知识应用期（ 1970- 1988年） 5. 集成发展期（1986年以来）,1.孕育期（1956年以前） 我国古代先人对智能机器的遐想和创造 三千多年前的古代机器人：据列子汤问记载，传说周穆王在西巡途中，遇到一位名叫偃师的能工巧匠。偃师献上一个会歌舞表演的“假倡” ，“

9、钡（抑）其颐则歌合律，捧其手则舞应节，千变万化，惟意所适” 。 两千多年前的侦察机：据墨子鲁问记载，“公输子（鲁班）削竹木以为鹊”，“三日不下” 。他还造了能载人的大木鸢，在战争中担任侦查的任务。 指南车：东汉张衡 木牛流马：鲁班？诸葛亮？,人工智能的起源与发展,1.孕育期（1956年以前） 亚里士多德（Aristotle，公元前384-322）：古希腊伟大的哲学家和思想家，创立了演绎法。他提出的三段论至今仍然是演绎推理的最基本出发点。 弗兰西斯培根（F. Bacon 1561 -1626）：英国哲学家、作家和科学家，系统地提出了归納法，成为和亚里士多德的演绎法相辅相成的思维法则。 莱布尼茨(

10、G.W.Leibnitz，1646-1716)：德国数学家和哲学家把形式逻辑符号化，奠定了数理逻辑的基础。从而能够对人的思维进行运算和推理。 布尔（Boole, 1815 -1864）: 英国数学家、逻辑学家。实现了莱布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。,人工智能的起源与发展,1.孕育期（1956年以前） 图灵(A.M.Turing，1912-1954)：英国数学家，1936年创立了自动机理论，自动机理论亦称图灵机，是一个理论计算机模型。 莫克利 (J.W.Mauchly，1907-1980)：美国数学家、电子数字计算机的先驱，与他的研究生埃克特(J. P. E

11、ckert)合作，1946年研制成功了世界上第一台通用电子计算机ENIAC。 麦克洛奇(W.McCulloch)和皮兹(W.Pitts)：美国神经生理学家，于1943年建成了第一个神经网络模型(MP模型)，还提出适当的网络能够学习。 香侬(C.E.Shannon，1916-2001 ): 美国数学家，1948年发表了通讯的数学理论，代表信息论的诞生 维纳(N.Wiener，1874-1956) ：美国著名数学家、控制论创始人。1948年创立了控制论。控制论研究系统的信息变换和控制过程，为人工智能的行为主义学派的形成奠定了基础。,人工智能的起源与发展,1.孕育期（1956年以前） 在人工智能诞生

12、之前，一些著名科学家就已经创立了为人工智能的诞生奠定重要的思想、理论基础和技术条件的学科和研究成果： 数理逻辑 控制论 计算理论 神经网络模型 电子数字计算机,人工智能的起源与发展,2.形成期（1956-1970年） AI诞生于一次历史性的聚会：麦卡锡正式使用“AI”的术语 时间地点：1956年夏，美国达特莫斯 (Dartmouth) 大学，历时两个月 发起人： 麦卡锡 (J. McCarthy): 数学家、计算机专家 明斯基(M. L. Minsky): 哈佛大学数学家、神经学家 洛切斯特(N. Lochester) : IBM公司信息中心负责人 香农(C. E. Shannon) : 贝尔

13、实验室信息部数学家和信息学家 邀请参加： 莫尔(T.more)、塞缪尔(A.L.Samuel) : IBM公司 塞尔夫里奇(O.Selfridge)、索罗蒙夫(R.Solomonff) : MIT 纽厄尔(A.Newell) :兰德(RAND)公司，美国 西蒙(H.A.Simon) :卡内基梅隆（CMU）大学,AI的创始人们,阿伦图灵（Alan Turing） 计算机科学理论的创始人 1912年出生于英国伦敦，1954年去世，享年42岁 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 19

14、66年为纪念图灵的杰出贡献，ACM设立图灵奖,图灵 （Alan Turing）,AI的创始人们,麦卡锡 (J. McCarthy) 首次提出人工智能的概念 发明剪枝算法 提出人工智能语言Lisp 提出情景演算理 论,明斯基 (M. L. Minsky) 提出思维如何萌发并形成的基本理论 建造第一个神经网络模拟器，学习如何穿过迷宫 最早提出agent的概念 提出知识表示的框架理论,西蒙 (H.A.Simon) 符号主义学派的创始人之一 开创了机器定理证明的学科领域 最早的AI语言IPL 开发了“通用问题求解系统”GPS,纽厄尔 (A.Newell) 符号主义学派的创始人之一 西蒙的学生与同事 1

15、975年与西蒙同获图灵奖,人工智能的起源与发展,2.形成期（1956-1970年） 心理学小组 1957年，西蒙和纽厄尔等人的心理学小组研制了一个称为逻辑理论机(Logic Theory Machine，简称LT)的数学定理证明程序。 1960年研制了通用问题求解(General Problem Solving)程序。该程序的设计是从模仿人类问题求解的规程开始的，不依赖于具体领域。在它能处理的有限类别的问题中，它显示出程序决定的子目标及可能采取的行动的次序，与人类求解同样问题是类似的。因此，GPS是第一个实现了“像人一样思考”方法的程序。,人工智能的起源与发展,2.形成期（1956-1970年

16、） IBM工程小组 1956年，塞缪尔在IBM704计算机上研制成功了具有自学习、自组织和自适应能力的西洋跳棋程序。 这个程序可以从棋谱中学习，也可以在下棋过程中积累经验、提高棋艺。 通过不断学习，该程序1959年击败了塞缪尔本人 1962年又击败了一个州的冠军。 MIT小组 1960年，麦卡锡研制了人工智能语言LISP。,人工智能的起源与发展,2.形成期（1956-1970年） 其他开创性贡献 1958年，美籍华人数理逻辑学家王浩在IBM-740计算机上仅用了3-5分钟就证明了数学原理命题演算全部 220 条定理 。 1965年，鲁宾逊(J.A.Robinson)提出了归结（消解）原理。 1965年，费根鲍姆(E. A. Feigenbaum) 开始研究化学专家系统DENDRAL，用于质谱仪分析有机化合物的分子结构。 1969年召开了第一届国际人工智能联合会议（International Joint Conference on AI，IJCAI），标志