人工智能导论-第一章绪论.

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1、1Introduction of Artificial Intelligence课程简介 先修课程： 计算机科学中涉及编程、数据结构和算法分析的课程； 概率统计、离散数学 考核内容 平时：10 读书报告：20 期末考试：702课程基本内容 知识与知识表示 知识的确定性推理 知识的不确定推理 问题求解与搜索策略 机器学习 自然语言处理34人工智能是一门交叉学科脑科学认知科学心理学语言学逻辑学哲学计算机科学人工智能5学习目标 领略人工智能思想的精髓，对人工智能的思想和方法有较深刻的认识，从人工智能的角度出发去思考问题，解决问题 了解人工智能的发展历史，国内外人工智能相关领域的发展动态 掌握人工智能

2、的基本理论、技术及其应用方法 讨论一些新的和正在研究中的人工智能方法与技术 能够应用相应的人工智能技术解决实际应用问题6主要参考书 人工智能-一种现代的方法 (第2版) Stuart J. RUSSELL，Peter Novig 清华大学出版社, 2006 人工智能复杂问题求解的结构和策略 (原书第5版) George F. Luger著, 史忠植 等译 机械工业出版社, 2006 7主要参考文献 IJCAI，世界人工智能大会，两年一次 AAAI，美国一年一次的年会 ArtificialIntelligence Computational Intelligence IEEE Transacti

3、ons on Pattern analysis and Machine Intelligence IEEE Intelligent Systems 8国内 计算机学报 软件学报 自动化学报 中国科学 E辑 信息科学 模式识别与人工智能 第一章 绪论 1.1 什么是人工智能 1.2 人工智能发展简史 1.3 人工智能研究方法 1.4 人工智能研究及应用领域9智能的概念 什么是智能？ 现代汉语词典： 智慧和才能；或者具有人的某些智慧和才能。 牛津高阶英语词典（OXFORD ADVANCED LEARNERS DICTIONARY）： 以逻辑的方式学习、理解、思考事物的能力 The ability

4、to learn understand and think in a logical way about things.10 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。11 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。 智能就是在巨大搜索空间中迅速找到一个满意解的能力。 例如下棋。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。1213什么是人工智能 14什么是人工智能 人工智能

5、(Artificial Intelligence, AI): 是指用计算机模拟或实现的智能, 因此人工智能又称机器智能。 科学定义, 还没有统一的认识。部分学者对AI概念的描述, 可以看做是他们各自对人工智能的理解。 麦卡锡（John McCarthy）：人工智能就是要让机器的行为看起来就象是人所表现出的智能行为一样。 尼尔逊（Nilsson）：人工智能是关于人造物的智能行为，包括知觉、推理、学习、交流和在复杂环境中的行为。 巴尔（A. Barr）和费根鲍姆（E. A. Feigenbaum）：人工智能属于计算机科学的一个分支，旨在设计智能的计算机系统，也就是说，对照人类在自然语言理解、学习、

6、推理问题求解等方面的智能行为，它所设计的系统应呈现出与之类似的特征。15马文明斯基(Marvin Minsky):“人工智能就是让机器来完成那些如果由人来做则需要智能的事情的科学”“AI问题是科学曾经经历的最困难的问题之一” (1982) 怎么定义人工智能？怎么定义人工智能？16马文明斯基(Marvin Minsky) “人工智能之父” 1969年获图灵奖, 获此殊荣的第一位人工智能学者 1969年获图灵奖, 1991年获IJCAI终身成就奖。他在人工智能、认知心理学、数学、计算语言学、机器人学等领域都做出了杰出贡献。他创建了MIT的AI实验室、还是MIT的Media实验室奠基人。 人工智能就

7、是研究如何使一个计算机系统具有像人一样的智能特征，使其能模拟、延伸、扩展人类智能。 通俗地讲， 人工智能就是研究如何使得计算机会听、说、读、写、学习、推理，能够适应环境变化，能够模拟出人脑思维活动。 人工智能就是要使计算机能够像人一样去思考和行动，完成人类能够完成的工作，甚至在某些方面比人更强。1718智能的特征？ 智能有哪些具体特征？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

8、输出）：对外界的智能化反应 最终目标 造出一个像人一样具有智能，会思维和行动的计算机系统。 强人工智能 机器可以有知觉，有自我意识。 弱人工智能 机器只不过看起来像是智能的，不会有自主意识。人工智能的实现目标1920两个界定：图灵测试和中文屋子21图灵测试 Turing Test英国数学家阿兰图灵(Alan Turing) 提出了现称为“图灵测试”(Turing Test)的方法。简单来讲, 图灵测试的做法是: 让一位测试者分别与一台计算机和一个人进行交谈(当时是用电传打字机), 而测试者事先并不知道哪一个是人, 哪一个是计算机。如果交谈后测试者分不出哪一个被测者是人, 哪一个是计算机, 则可

9、以认为这台被测的计算机具有智能。 22如果测试主持人能分辨出人和机器的概率小于50%，则认为机器具有了智能图灵测试 Turing Test23阿伦阿伦 图灵（图灵（Alan TuringAlan 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年在MIND发表论文计算机器与智能，阐述了计算机可以具有智能的想法，提出图灵测试 1966年为纪念图灵的杰出贡献，ACM设立图灵奖 Association for Computing Machinery 图灵（Alan Turin

10、g）24Turing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备思维能力了么 ？ 约翰西尔勒测试主持人被测机器被测人24 Q:你的14行诗的首行为“你如同夏日”，你不觉得“春日”更好吗? A:它不合韵。 Q: “冬日”如何？它可是完全合韵的。 A:它确是合韵，但没有人愿被比为“冬日”。 Q:你不是说过匹克威克先生让你能想起圣诞节吗？ A:是的。 Q: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。 A: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

11、。图灵测试2526美国哲学家约翰西尔勒(John Searle, 1980年)对于“图灵测试”提出了异议。他用一个现在称为“中文屋子”的假设, 试图说明即便是一台计算机通过了图灵测试, 也不能说它就真的具有智能。27中文屋子（Chinese room，the Chinese room argument）又称作华语房间，是由美国哲学家约翰希尔勒（John Searle）在1980年设计的一个思维试验以推翻强人工智能（机能主义）提出的过强主张：只要计算机拥有了适当的程序，理论上就可以说计算机拥有它的认知状态以及可以像人一样地进行理解活动。中文屋子其实验可表示为：一个人手中拿着一本象形文字对照手册，

12、身处图灵实验中所提及的房子中。而另一人则在房间外向此房间发送象形文字问题。房间内的人只需按照对照手册，返回手册上的象形文字答案，房间外的人就会以为房间内的人是个会思维的象形文字专家。然而实际上房子内的人可能对象形文字一窍不通，更谈不上什么智能思维。28中文屋子29中文屋子不懂？中文模仿约翰西尔勒故事理解程序举例 两个事实： (1)“一个人进入餐馆并订了一份汉堡。当汉堡端来时发现被烘脆了，此人暴怒地离开餐馆，没有付帐或留下小费。” (2) “一个人进入餐馆并订了一份汉堡。当汉堡端来时发现他非常喜欢，而且在离开餐馆付帐前，给了女服务员很多小费。 作为对“理解”故事的检验，可以向计算机询问，在每一种

13、情况下，此人是否吃了汉堡。30AI的本质问题 研究如何制造出人造的智能机器或系统，来模拟人类智能活动的能力，以延伸人们智能的科学。31 使现有的计算机系统更聪明、更有用，使它不仅能做一般的数值计算及非数值信息处理，而且能运用知识处理问题，能模拟人类的部分智能行为，成为人类的智能化辅助工具。人工智能的近期目标32AI基础哲学数学认知科学经济学脑科学神经科学33心理学计算机工程控制论逻辑语言学34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” ，“钡（抑）其颐则歌合律，捧其手则舞应节，千

14、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？人工智能的发展概况 孕育期（1956年以前）35人工智能的发展概况 孕育期（1956年以前）亚里斯多德（Aristotle，公元前384322）：古希腊伟大的哲学家和思想家，创立了演绎法。给出了形势逻辑的基本规律英国哲学 家、自然科学家培根：系统地给出了归纳法“知识就是力量”莱布尼茨(G.W.Leibnitz，16461716)：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 (四则运算计算

15、器) 图灵(A.M.Turing，19121954)：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。又于1950年，发表题为计算机能思维吗？的著名论文，明确提出了“机器能思维”的观点。 莫克利(J.W.Mauchly，19071980)：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.Eckert)合作，1946年研制成功了世界上第一台通用电子计算机ENIAC.3637人工智能的发展概况 孕育期（1956年以前） 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)。

16、维纳(N.Wiener，18741956) ：美国著名数学家、控制论创始人。1948年创立了控制论。控制论向人工智能的渗透，形成了行为主义学派。 香家，美国数学家，1948年发表通讯的数学理论，代表“信息论”的诞生 可见，在人工智能诞生之前，一些著名科学家就已经创立了数理逻辑、神经网络模型和控制论，并发明了通用电子数字计算机。为人工智能的诞生准备了必要的思想、理论和物质技术条件。38人工智能的发展概况 形成期（1956-1970年）AI诞生于一次历史性的聚会(Dartmouth人工智能夏季研讨会)时间：1956年夏季地点：美国达特茅斯(Dartmouth) 大学目的：为使计算机变得更“聪明” ，或者说使计算机具有智能发起人： 麦卡锡(J.McCarthy） ，Dartmouth的年轻数学家、计算机专家，后为MIT教授 明斯基(M.L.Minsky），哈佛大学数学家、神经学家，后为MIT教授 洛切斯特(N.Lochester)， IBM公司信息中心负责人 香农(C.E.Shannon)，贝尔实验室信息部数学研究员参加人： 莫尔(T.more)、塞缪尔(A.L.Samuel)， IBM公司