单击此处编辑母版标题样式,,,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,*,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,53,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,人 工 智 能,计算机科学与技术系,夏 定 纯,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,参考资料,Principle of Artificial Intelligence,.,Nilson N.J. 1980.,,Artificial Intelligence,.,Winston P.H. 1984.,,人工智能导论,.,林尧瑞,马少平. 1989. 清华大学出版社.,,人工智能原理,.,石纯一,黄昌宁,王家. 1993. 清华大学出版社.,,计算智能,.,夏定纯,徐涛. 2008. 科学出版社.,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,第,1,章,,绪论,什么是人工智能(,AI),；,AI,的几个主要发展阶段；,AI,的研究与应用；,AI,相关资料。
计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,1.1.,人机之战,时间,：1997,年,5,月,11,日；,方式,：国际象棋比赛；,对手,：,Garry Kimovich Kasparov,1963, was born in Baku, Azerbaijan, USSR,,At 16, won the World Junior Championship, achieve the title of Grandmaster on his 17th birthday,,1985, at the age of 22 years, the youngest World Champion.,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,1.1.,人机之战,Garry Kimovich Kasparov,,IBM,公司超级电脑,,重,1270,Kg,，,32,个,CPUs,微处理器，每秒钟算,2,亿步,,输入一百多年来优秀棋手的对局两百多万棋局,,,冷冰冰的 机器,时间,：1997,年,5,月,11,日；,方式,：国际象棋比赛；,对手,：,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,1.1.,人机之战,G.K. Kasparov,,,1 2 3 4 5 6 total,,1 0 1/2 1/2 1/2 0 2.5,,0 1 1/2 1/2 1/2 1 3.5,对手,：,时间,：1997,年,5,月,11,日；,方式,：国际象棋比赛；,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,问题,：,下棋：高智力的活动,,下棋：斗智、斗策的过程,,棋手：非凡记忆能力、丰富下棋经验,、,极强思维能力、,,迅速反应能力与应变能力,,（人）,智能,（机器）,？,机器是否会有类似人的智能?,,机器是否能够真正具有智能 ？,,机器是否会超过人类？,1.1.,人机之战,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,智能是什么，它到底代表什么含义？,,机器是否能够和人一样，具有智能？,,我们是否能够在机器上复制出智能？,,制造出来的机器人的智力，是否可以超过人类？,,…,，,…,？,几个问题：,1.1.,人机之战,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,1.2.,关于智能,智能,个体有目的行为、合理的思维、适应环境的,综合能力,。
综合能力,1.2.,关于智能,感知与认识事物、客观世界与自我的能力；,,通过学习取得经验、积累知识的能力；,,联想、推理、判断、决策的能力；,,发现、发明、创造、创新的能力；,,实时、迅速、合理地应付复杂环境地能力；,,预测、洞察事物发展变化的能力；,,……,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,1.2.,关于智能,几种关于智能的观点,思维理论,智能的核心是,思维,；,,智能来自于大脑的思维活动；,,知识是思维的产物；,,通过对思维规律与方法的研究可望揭示智能的本质1.2.,关于智能,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,1.2.,关于智能,几种关于智能的观点,知识理论,智能就是在巨大,知识空间,中找到满意解的能力智能行为取决于知识的数量及可运用的程度在,AI,中有着重要的影响，知识工程、专家系统等都是在其影响下发展起来的1.2.,关于智能,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,1.2.,关于智能,几种关于智能的观点,进化理论,(美)麻省理工学院,MIT,的,Prof. R.Brook,提出,“,没有表达的智能,”,(1991)、,“,没有推理的智能,”,(1992)；,,智能取决于,感知,和,行为,、对外界复杂环境的适应；,,智能不需知识、不需表达、不需推理；,,智能可以由逐步进化实现；,,这一观点尚未形成完整理论体系，反对者大有人在。
1.2.,关于智能,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,智能,,知识,智力,,,一切智能行为的基础,获取知识并运用知识的能力,智能是一种综合能力,,感知能力,,记忆与思维能力,,学习与适应能力,,行为能力,,……,，,……,1.2.,关于智能,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,1.3.,人工智能,(,Artificial Intelligence ),,1.3.,人工智能,几种观点,在机器上模拟智能人的智能，又称,机器智能,用机器模仿和执行某些,智力功能,、开发相关理论和技术使机器在各类环境中能,自主,地或,交互式,地执行各种,拟人任务,构造智能机器(或系统)，模拟、延伸、扩展,人类智能,机器能够听、说、看、写、思维、学习，能适应环境的变化、能解决各种实际问题，等等什么是人工智能 (,AI)？,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,如何评价机器智能,分别让人与机器位于两个房间里；,,他们可以通话但彼此都看不到对方；,,通过对话，作为人的一方不能分辫对方是人还是机器，那么就可认为对方(机器)达到了人类智能的水平。
图灵测试,(,Turing Test,),,1.3.,人工智能,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,1.4.,AI,的发展,1.4.,AI,发展,AI,是一门综合性的交叉学科涉及：,计算机科学,,控制论,,信息论,,神经心理学,,哲学,,语言学,,…,,…,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,初期阶段,,形成阶段,,发展阶段,发展阶段,1.4.,AI,发展,1.4.,AI,的发展,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,Aristotle,(,公元前,384,～,322)：,在《工具论》中提出,形式逻辑,；,,Bacon,(1561,～,1626)：,在《新工具论》中提出,归纳法,；,,,(德),Leibnitz,(1646,～,1716)：,在研制四则计算器时，提出,通用符号,和,推理计算,，使形式逻辑符号化，奠定数理逻辑的基础；,,(英),Boole,(1815,～,1864)：,创立,布尔代数,，首次用符号语言描述思维活动的基本推理规则；,,(英),Turning,(1912-1954)：提出理想计算模型---,图灵机,，,创立自动机理论；,,(美),W.McCuLoch,与,W.Pitts(,1943年)：提出,神经元模型,，开创人工神经网络研究；,,(美),N.Wiener(,1948年)：,控制论,(,揭示人与机器之间的共性,),萌芽阶段(～1956年),,1.4.,AI,发展,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,现实世界中相当多的问题求解是复杂的，常无算法可循；,,有些问题即使有计算方法，也是,NP,难问题；,,为此，人们常常其他方法进行问题求解；,,启发式方法：,,把复杂问题加以简化；,,运用专门领域知识的经验知识，在搜索空间中迅速找到解答；,,经常会取得有关问题的满意解，而非数学上的最优解。
形成阶段(1956～1970),导因,1.4.,AI,发展,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,时 间,：,1956,年夏；,,地 点,： (美),Dartmouth,大学；,,事 件,： 两个月的夏季学术讨论班，讨论机器智能问题发起人,： 年青数学助教,J.McCarthy,；,,与会者,：,,M.L.Minsky,(,MIT,)、,N.Lochester,(,IBM,),,C.E.Shannon,(,Bell,)、,T.Moore,和,A.L.Samuel,(,IBM,),,O.Selfridge,和,R.Solomonff,(,MIT,),,A.Newell,和,H.A.Simon (,Carnage,大学,),形成阶段(1956～1970),提出,1.4.,AI,发展,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,此次会议之后，形成三个,AI,研究小组：,,心理学小组,：,A.Newell,，,J.Shaw,，,H.A.Simon,,IBM,小组,：,A.L.Samuel,MIT,小组,：,J.McCarthy,1.4.,AI,发展,会上经麦卡锡提议，正式采用,A,rtificial,I,ntelligence,术语，从而开创了人工智能作为一门独立学科的研究方向。
这是一次具有历史意义的重要会议，它标志着人工智能作为一门新兴学科正式诞生计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,机器学习方面,：,1956,年,Samuel,研制出跳棋程序，有学习与适应能力1959,年战胜设计者本人，,1962,年击败美国州冠军这是机器模拟人类学习过程的一次极有意义的探索AI,研究应用成果：,1.4.,AI,发展,定理证明方面,：,1956,年,Newell,、,J.Shaw,和,Simon,编制逻辑理论程序,LT,，,证明《数学原理》第二章中的,38,条定理,,,这是计算机模拟人高级思维活动的一个重大成果1957,年，,Newell,、,Shaw,和,Simon,总结人们求解问题的思维规律，于,1960,年编制了通用问题求解程序,(,G,enera1,P,roblem,S,olver,),，,不依赖于具体领域,，,能求解,11,种不同类型问题计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,语言方面,：,1958,年,，,McMathy,发明,LISP,(,表处理语言),，,用于建造智能系统，可以方便处理符号，并很快成为,AI,智能程序设计的主要语言。
模式识别方面,：,1959,年，,Selfridge,推出了一个模式识别程序1965,年,Robert,编制出了可分辨积木构造的程序专家系统方面,：,于,1968,年研制成功专家系统(,ES)，,可分析推理化合物的分子结构这是对知识表示、存储、获取、推理及利用等技术是一次非常有益的探索，对,AI,发展产生深刻影响，其意义远远超出系统本身所创造的价值1.4.,AI,发展,其它,：1969年，成立国际人工智能联合会议,IJCAI,(,I,nternational,J,oint,C,onferences on,A,rtificial,I,ntelligent,)，,它标志着,AI,这门新兴学科得到世界的肯定与公认计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,发展阶段(1970～),1972,年法国马赛大学的科麦瑞尔,(,A.Colmerauer),实现逻辑程序设计语言,PROLOG,，,这是以逻辑为基础的程序设计语言，最先由,R.Kowalski,提出1970,年创刊国际性杂志,Artificial Intelligent,，,它对推动,AI,的发展，促进研究者们的交流起到了重要作用。
1.4.,AI,发展,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,AI,的一连串成果，使人们作出了乐观的预言1958年，,Newell,和,Simon,充满自信地说：,,10,年内，计算机将成为世界的象棋冠军；,,10,年内，计算机将要发现和证明重要的数学定理；,,10,年内，计算机将能谱写具有优秀作曲家水平的乐曲；,,10,年内，大多数心理学理论将在计算机上形成1.4.,AI,发展,有些人甚至断言：,80,年代，全面实现,AI；,,2000年，机器智能将超过人类计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,现实情况：,Samuel,的下棋程序在当了州的冠军之后再也没有当上全国冠军；,定理证明方面，消解法的能力很有限，在证明两个连续函数之和还是连续函数时，推理,10,万步还没有推出来自然语言的机器翻译方面文字阴差阳错著名的例子是：,,,The spirit is willing, but the flesh is weak,(,心有余而力不足,),,翻成俄语后，再翻回来则变成：,,,The wine is good but the meat is spoiled,(,酒是好的，肉变质了),M-P,神经元模型离实际智能模拟还很远，设计一个少于,1000,神经元的蚂蚁神经系统，已超出当时的技术条件。
1.4.,AI,发展,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,反思,AI,指导思想：用计算机,模拟,人类思维的普遍规律；,,模拟重心：建立通用万能的符号逻辑运算体系(,GPS)；,,问题关键：忽视现实世界的复杂性和问题的多样性1.4.,AI,发展,总结过去经验及教训，,提出以,知识,为中心的人工智能，此观点被大多数人接受1965,年,,,Feigenbaum,研制成功专家系统,(,E,xpert,S,ystem),，,开创了,AI,研究的新领域计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,ES：,,专注于相对狭小的,专业领域,，建立基于知识的,AI,系统1977,年第五届国际人工智能联合会议，,Feigenbaum,提出了,知识工程,(,K,nowledge,E,ngineering),概念，对以知识为基础的智能系统研究与建造起到重要作用，并因此获得,Turning,奖1.4.,AI,发展,GPS：,,寻求一个通用的,逻辑推理系统,，能解决所有类型问题GPS,vs.,ES,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,1.5.,AI,的,研究与应用,,定理证明,：模拟人类证明定理的方法，实现非数值演算过程；,,语言理解,：使计算机能够理解和生成自然语言；,,程序设计,：使计算机能够将自然语言自动转换成可执行程序；,,专家系统,：基于知识的智能系统，用于特定的专业领域；,,决策支持,：在传统决策支持系统中添加智能部件(如,ES,技术)；,1.5.,AI,研究应用,机器学习,：使计算机能够模拟或实现人的学习功能；,,神经网络,：,,并行连接网络结构模拟或实现人的智能；,,模式识别,：使计算机能够对给定事物进行鉴别，并归入到模式中；,,机器视觉,：使计算机能够模拟或实现人类视觉功能的学科；,,智能控制,：使计算机能够自主实现目标的自动控制。
计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,AI,研究方法,,(1).符号主义,Symbolicism,,逻辑主义,Logicism/,心理学派,Psychologism/,计算机学派,Computerism,,方法：,,基于符号推理系统,,智能行为等价于一个符号系统,,运用启发式搜索求解观点：,,,功能模拟,1.5.,AI,研究应用,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,1.5.,AI,研究应用,AI,研究方法,,(2).,联结主义,Connectionism,,仿生学派,Bionicsism/,生理学派,Physiologism,,方法：,,基于人类大脑的神经网络联结机制,,神经网络学习算法,,信息分布存储、并行处理,,观点：,,,结构模拟,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,1.5.,AI,研究应用,AI,研究方法,,(3).,行为主义,Actionism,,进化学派,Evolutionism/,控制论学派,Cyberneticsism,,方法：,,基于控制论(感知-动作),,智能取决于感知和行为，取决于对环境的适应，而不是表示和推理,,不同的行为表现出不同的功能和控制结构,,观点：,,,行为模拟,,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,1. Symbolic,,Classical AI,,Physical symbol system hypothesis,,Logical, top-down, designed behavior,,2. Subsymbolic,,Modern AI, neural networks, evolutionary machines,,Intelligent behavior is the result of subsymbolic processing,,Biological, bottom-up, learning-based,方法的对比,symbolic,vs.,subsymbolic,computer,vs.,brain,Computer: serial processing, binary logic,,Brain: parallel processing, fuzzy logic,1.5.,AI,研究应用,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,Symbolic AI,,,1943: Production rules,,1956: “Artificial Intelligence”,,1958: LISP AI language,,1965: Resolution theorem,,proving,,,1970: PROLOG language,,1971: STRIPS planner,,1973: MYCIN expert system,,1982-92: Fifth generation computer systems project,,,,1994: Intelligent agents,Biological AI,,,1943: McCulloch-Pitt’s neurons,,1959: Perceptron,,1965: Cybernetics,,1966: Simulated evolution,,,,1975: Genetic algorithm,,,1982: Neural networks,,1986: Connectionism,,1987: Artificial life,,,1992: Genetic programming,,1994: DNA computing,,1997: PSO,、ANTs,,1.5.,AI,研究应用,,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,(1).,博弈,跳棋、国际象棋、五子棋、围棋；,1.6.,AI,研究内容,1.6.,AI,研究内容,(2).,机器定理证明,Logic Theorist,,一阶谓词逻辑,(3).,自动程序设计,(4).,通用问题求解,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,(5).,感知,视觉,,语音,(6).,自然语言理解与生成,计算语言学,(7).,自动推理,1.6.,AI,研究内容,机器定理证明,,归结原理,,非单调推理,,定性推理,,不确定性推理：概率论、,Bayes,理论、证据理论、,Fuzzy,理论,1.6.,AI,研究内容,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,(8).,机器学习,无知识学习：,ANN,、,基于决策论方法,,归纳学习：,AQ,算法、,ID3,算法,,分析学习(实例学习)：基于解释的学习、知识块(,Chunking),学习；,,发现学习：根据实验数据或模型重新发现定律的方法；,,遗传学习：自然选择、变异；,,连接学习：神经网络学习,,知识发现：数据挖掘、分类规则、特征规划、关联规则、差异规则、演化规则、异常规则；,,……,1.6.,AI,研究内容,1.6.,AI,研究内容,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,(9).,分布式人工智能,DAI,1980年第一届,DAI,会议；,,研究：逻辑上或物理上分散的智能动作者如何协调其智能行为，如知识、技能和规划；,,求解单目标和多目标问题；,,大型复杂的智能系统和计算机协同工作,,分布式问题求解,DPS；,,多,Agnet,系统,MAS,1.6.,AI,研究内容,(10).,知识系统,专家系统,,知识库系统,,智能决策系统,,知识科学,1.6.,AI,研究内容,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,图灵（,Alan Turing,）,1912,年生于英国伦敦，,1954,年死于英国的曼彻斯特。
计算机逻辑的奠基者，许多人工智能的重要方法也源自于这位伟大的科学家重要贡献在于他提出的有限状态自动机，即,图灵机,的概念对于人工智能，他提出了重要的衡量标准,“,图灵测试,”,杰出的贡献使他成为计算机界的第一人，现在人们为了纪念这位伟大的科学家，将计算机界的最高奖定名为,“,图灵奖,”,1.7. 影响人物,,1.6.,影响人物,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,1894,年,11,月,26,日生于美国哥伦比亚市,,1964,年,3,月,18,日死于斯德哥尔摩数学家、控制论之父1.6.,影响人物,维纳,（,Norbert Wiener,）,,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,1903年12月28日生于匈牙利，1957年2月8日死于美国计算机之父计算机内采用的体系结构就是以他的命名的冯,·,诺依曼结构1.6.,影响人物,冯·诺依曼,（,von Neuman,n,）,,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,1927年9月4日生于波士顿关心人类可持续发展的技术乐观主义者首次提出人工智能（,AI,）,概念，被誉为,AI,之父。
发明,Lisp,语言研究不寻常的常识推理，发明,“,情景演算,”,1.6.,影响人物,麦卡锡,（,John McCarthy）,,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,小 结：,智能与人工智能,,图灵测试；,,,知识工程与专家系统；,,AI,研究途径,,,AI,应用领域计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,练习,什么是人工智能,(AI),？,,你知道有哪些,AI,实例,?,并给出分析和说明在哪里可以运用,AI?,请进行分析和讨论,计算机科学学院 夏定纯,,wistdcx@126.c,om,Thanks !,2).,有哪些,AI,应用示例,工业炼钢温度等环境的自动调节,,笔记本人脸识别,(,开机解锁,),,,现在有语音识别：说话可显示相应汉字,,电脑、、智能,GPS,导航,,智能机器人、工控设备,,下棋,,远程卫星遥控、机器人足球,,智能家电：电视机、冰箱、洗衣机,作业,,---,学生作业汇集,2).,有哪些,AI,应用示例,(,续,),智能玩具,,智能,,无人飞机,,游戏面像数据、游戏,AI,模式,,苹果智能语言软件：语言识别、发出相应操作,,智能导航仪,,装配生产线机械手臂,,同声翻译,作业,,---,学生作业汇集,2).,有哪些,AI,应用示例,(,续,),火箭发射,,智能小车寻路,,导弹识别并跟踪追击,,机器人保姆,,人造眼球,,机器人擦窗、拖地,,智能泊车,,智能灾难搜救,作业,,---,学生作业汇集,3).,有哪些地方可以运用,AI,防盗门通过视频识别开门,,智能家电：全方位住宅自动控制,(,自动调节温度、湿度、空气质量等,),,家电智能化,,通信、交通指挥,,人机交流,,商业、军事,(,无人飞机,),、外太空,(,火星探测,),,微型医疗机器人,作业,,---,学生作业汇集,3).,有哪些地方可以运用,AI(,续,),工厂生产线：智能机器,,机器人领域、游戏方面,,语言识别、图像识别,,自然语言理解,,专家系统,,领域：代替人工服务,,家庭：智能清洁,,军事领域,作业,,---,学生作业汇集,3).,有哪些地方可以运用,AI(,续,),自动售货机,,无人驾驶汽车,,恶劣环境劳动工作,,太空站、高温高压领域,,智能做饭机,,地形考查,,国防方面：智能机器人守卫边疆,,煤矿井下工作,,作业,,---,学生作业汇集,3).,有哪些地方可以运用,AI(,续,),机器人导游,,灾难救援机器人：寻路带出困境,,简单、重复工作：讲课,,心理学：根据对方表情、情绪等作出及时反应,,安防识别控制,,医疗机器人,,农业：播种、灌溉、收割,,指纹识别、打假、食品安全检测,作业,,---,学生作业汇集,3).,有哪些地方可以运用,AI(,续,),家庭事务助理、智能家用电器,,变频空调,,车载报警控制系统：车祸避免,,医学领域：药物分子智能导向到病患处,,医学领域：微机器人送入人体监护、诊断、手术,,教育：远程视频教程,,淘宝商城：,AI,代替人工客服,,交通十字路灯,,作业,,---,学生作业汇集,。