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1、计算机科学与应用专业计算机科学与应用专业计算机科学与技术专业计算机科学与技术专业ArtificialIntelligence人工智能人工智能1课程简介课程简介1.1.本课程较系统地介绍人工智能的根本概念、原理和本课程较系统地介绍人工智能的根本概念、原理和方法，为学生研究或应用人工智能技术打下根底。方法，为学生研究或应用人工智能技术打下根底。2.2.掌握人工智能根本原理，包括人工智能的两大支柱：掌握人工智能根本原理，包括人工智能的两大支柱：搜索技术盲目搜索、启发式搜索和知识表示搜索技术盲目搜索、启发式搜索和知识表示知识表示和推理方法：一阶谓词逻辑，即命题演算知识表示和推理方法：一阶谓词逻辑，即命
2、题演算和谓词演算及其计算机实现。和谓词演算及其计算机实现。 3.3.了解不确定推理的根本方法，具有一定运用一种编了解不确定推理的根本方法，具有一定运用一种编程语言进展人工智能算法的编程能力。程语言进展人工智能算法的编程能力。4.4.先修：先修：C C或或C+C+、数据构造、离散数学、概率统计、数据构造、离散数学、概率统计2主要学习的内容主要学习的内容搜索技术及应用搜索技术及应用盲目搜索方法盲目搜索方法启发式搜索方法启发式搜索方法与与/或图搜索方法或图搜索方法博弈树搜索方法博弈树搜索方法谓词演算及应用谓词演算及应用知识表示和知识推理及应用知识表示和知识推理及应用不确定性推理不确定性推理,专家系统
3、专家系统,高级搜索高级搜索人工智能应用领域人工智能应用领域核心内容核心内容 需掌握需掌握选修内容选修内容了解了解3主要考核形式：主要考核形式：1.1.作业作业2.2.实验运用一种编程语言实现算法实验运用一种编程语言实现算法3.3.发言情况发言情况4.4.考试开卷考试开卷 4参考资料5第一章第一章绪绪论论教学内容：本章介绍人工智能的定义、开展概况及相关教学内容：本章介绍人工智能的定义、开展概况及相关学派和他们的认知观，接着讨论人工智能的研究和应学派和他们的认知观，接着讨论人工智能的研究和应用领域。用领域。教学要点：教学要点：从不同科学或学科出发对人工智能进展的定义；从不同科学或学科出发对人工智能
4、进展的定义；介绍人工智能的起源与开展过程；介绍人工智能的起源与开展过程；讨论人工智能与人类智能的关系；讨论人工智能与人类智能的关系；简介目前人工智能的主要学派；简介目前人工智能的主要学派；简介人工智能所研究的范围与应用领域。简介人工智能所研究的范围与应用领域。6教学要求教学要求重点掌握人工智能的几种定义，掌握目前重点掌握人工智能的几种定义，掌握目前人工智能的三个主要学派及对人工智能的人工智能的三个主要学派及对人工智能的理解，一般了解人工智能的主要研究范围理解，一般了解人工智能的主要研究范围和应用领域。和应用领域。71.1人工智能的定义与开展人工智能的定义与开展本小节主要介绍目前对人工智能的几种
5、定本小节主要介绍目前对人工智能的几种定义，并对人工智能的起源和开展进展了总义，并对人工智能的起源和开展进展了总结和分析结和分析。从学科和能力的角度深刻理解人工智能的从学科和能力的角度深刻理解人工智能的定义，初步了解人工智能的起源及其开展定义，初步了解人工智能的起源及其开展过程。过程。8人工智能的定义人工智能的定义定义定义1智能机器智能机器能够在各类环境中自主地或交互地执行各种拟能够在各类环境中自主地或交互地执行各种拟人任务人任务(anthropomorphictasks)的机器。的机器。例子例子1：能够模拟人的思维，进展博弈的计算机。：能够模拟人的思维，进展博弈的计算机。1997年年5月月11
6、日，一个名为日，一个名为“深蓝深蓝(DeepBlue)的的I计算机系统战胜当时的国际象棋世界冠军盖利计算机系统战胜当时的国际象棋世界冠军盖利.卡斯帕罗夫卡斯帕罗夫GarryKasparov。例子例子2：能够进展深海探测的潜水机器人。：能够进展深海探测的潜水机器人。例子例子3：在星际探险中的移动机器人，如美国研制的：在星际探险中的移动机器人，如美国研制的火星探测车。火星探测车。9人工智能的定义人工智能的定义定义定义2人工智能人工智能(学科学科)人工智能人工智能(学科学科)是计算机科学中涉及研究、设计是计算机科学中涉及研究、设计和应用智能机器的一个分支。它的近期主要目标在于和应用智能机器的一个分支
7、。它的近期主要目标在于研究用机器来研究用机器来模仿和执行人脑的某些智力功能模仿和执行人脑的某些智力功能，并开，并开发相关理论和技术。发相关理论和技术。定义定义3人工智能人工智能(能力能力)人工智能人工智能(能力能力)是智能机器所执行的通常与人类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、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、学习和问题感知、理解、通信、设计、思考、规划、学习和问题求解等思维活动。求解等思维活动。10其它几种关于人工智能的定义其它几种关于人工智能的定义定义定义4人工智能是一种使计算机能够思维，使机器具人工智
8、能是一种使计算机能够思维，使机器具有智力的冲动人心的新尝试有智力的冲动人心的新尝试Haugeland,1985。定义定义5人工智能是那些与人的思维、决策、问题求解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和学习等有关活动的自动化Bellman,1978。定义定义6人工智能是用计算模型研究智力行为人工智能是用计算模型研究智力行为Charniak和和McDermott,1985。定义定义7人工智能是研究那些使理解、推理和行为成为人工智能是研究那些使理解、推理和行为成为可能的计算可能的计算Winston,1992。11其它几种关于人工智能的定义其它几种关于人工智能的定义定义定义
9、8人工智能是一种能够执行需要人的智能的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创造性机器的技术Kurzwell,1990。定义定义9人工智能研究如何使计算机做事让人过得人工智能研究如何使计算机做事让人过得更好更好Rick和和Knight,1991。定义定义10人工智能是一门通过计算过程力图理解和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模仿智能行为的学科Schalkoff,1990。定义定义11人工智能是计算机科学中与智能行为的自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动化有关的一个分支Luger和和Stubblefield,1993。其中，定义其中，定义
10、4和定义和定义5涉及拟人思维；定义涉及拟人思维；定义6和和定义定义7与理性思维有关；定义与理性思维有关；定义8和定义和定义9涉及拟人行涉及拟人行为；定义为；定义10和定义和定义11与拟人理性行为有关。与拟人理性行为有关。12人工智能的开展是以硬件与软件为根底的，人工智能的开展是以硬件与软件为根底的，经历了漫长的开展历程。特别是经历了漫长的开展历程。特别是20世纪世纪30年代和年代和40年代的智能界，发现了两件重要年代的智能界，发现了两件重要的事情：数理逻辑和关于计算的新思想。的事情：数理逻辑和关于计算的新思想。以维纳以维纳Wiener、弗雷治、罗素等为代、弗雷治、罗素等为代表对开展数理逻辑学科
11、的奉献及丘奇表对开展数理逻辑学科的奉献及丘奇(Church)、图灵和其它一些人关于计算本、图灵和其它一些人关于计算本质的思想，为人工智能的形成产生了重要质的思想，为人工智能的形成产生了重要影响。影响。13人工智能的开展简史第一阶段第一阶段40年代中年代中50年代末年代末神经元网络时代神经元网络时代(1956年以前，萌芽期年以前，萌芽期基于生理学知识和脑神经元的功能；对命基于生理学知识和脑神经元的功能；对命题逻辑的形式化分析以及图灵的计算理论，题逻辑的形式化分析以及图灵的计算理论，提出一种人工神经元模型。提出一种人工神经元模型。普林斯顿大学的两名研究生在普林斯顿大学的两名研究生在1951年建年建
12、造了第一台神经网络计算机。造了第一台神经网络计算机。14人工智能的开展简史第二阶段第二阶段50年代中年代中60年代中年代中通用方法时代形成期通用方法时代形成期1956-1961年年物理符号系统物理符号系统主要研究的问题：定理证明、游戏、翻译主要研究的问题：定理证明、游戏、翻译等等对问题的难度估计缺乏，陷入困境对问题的难度估计缺乏，陷入困境15AI的历史回忆一个笑话英俄翻译：一个笑话英俄翻译：Thespiritiswillingbutthefleshisweak.心有余而力缺乏心有余而力缺乏Thevodkaisstrongbutmeatisrotten.伏特加酒虽然很浓，但肉是腐烂的伏特加酒虽然
13、很浓，但肉是腐烂的出现这样的错误的原因：出现这样的错误的原因：Spirit：1精神精神2烈性酒烈性酒结论：结论：必须理解才能翻译，而理解需要知识必须理解才能翻译，而理解需要知识16人工智能的开展简史第三阶段第三阶段60年代中年代中80年代初年代初知识工程时代开展期知识工程时代开展期1961年以后年以后专家系统专家系统知识工程知识工程知识工程席卷全球知识工程席卷全球各国开展方案：各国开展方案：美国星球大战方案美国星球大战方案英国英国ALVEY方案方案法国法国UNIKA方案方案日本五代机方案日本五代机方案中国中国“863方案方案17人工智能的开展简史第四阶段第四阶段80年代中年代中90年代初年代初
14、新的神经元网络时代神经网络期新的神经元网络时代神经网络期BP网算法，解决了多层网的学习问网算法，解决了多层网的学习问题题Hopfield网，成功求解了货郎担问题网，成功求解了货郎担问题存在问题：存在问题：理论依据理论依据解决大规模问题的能力解决大规模问题的能力新的动向新的动向构造化方法构造化方法18人工智能的开展简史第五阶段第五阶段90年代初现在年代初现在数据与网络时代数据与网络数据与网络时代数据与网络网络给网络给AI带来无限的时机带来无限的时机知识发现与数据挖掘知识发现与数据挖掘AI走向实用化走向实用化19各国的人工智能研究美国是人工智能的发源地美国是人工智能的发源地英国英国60年代开场起步
15、年代开场起步日本西欧和前苏联：起步较晚，开展快日本西欧和前苏联：起步较晚，开展快我国我国78年开场：定理证明，自然语言理解，年开场：定理证明，自然语言理解，机器人与专家系统机器人与专家系统人工智能学会，计算机学会人工智能与模人工智能学会，计算机学会人工智能与模式识别专业委员会式识别专业委员会201.2人类智能与人工智能人类智能与人工智能1、符号处理系统的六种根本功能、符号处理系统的六种根本功能信息处理系统又叫符号操作系统信息处理系统又叫符号操作系统(SymbolOperationSystem)，一个完善的符号系统应具有以下，一个完善的符号系统应具有以下6种根种根本功能：本功能：(1)输入符号输
16、入符号(input)；(2)输出符号输出符号(output);(3)存储符号存储符号(store);(4)复制符号复制符号(copy);(5)建立符号构造：通过找出各符号间的关系，在符建立符号构造：通过找出各符号间的关系，在符号系统中形成符号构造；号系统中形成符号构造；(6)条件性迁移条件性迁移(conditionaltransfer)：根据已有符：根据已有符号，继续完成活动过程。号，继续完成活动过程。21智能处理信息系统的假设智能处理信息系统的假设2、可以把人看成一个智能信息处理系统、可以把人看成一个智能信息处理系统如果一个物理符号系统具有上述全部如果一个物理符号系统具有上述全部6种功能，种功能，能够完成这个全过程，那么它就是一个完整的能够完成这个全过程，那么它就是一个完整的物理符号系统。人具有上述物理符号系统。人具有上述6种功能；现代计种功能；现代计算机也具备物理符号系统的这算机也具备物理符号系统的这6种功能。种功能。22智能处理信息系统的假设智能处理信息系统的假设3、物理符号系统的假设、物理符号系统的假设任何一个系统，如果它能表现出智能，那么它就任何一个系统，如果它能表现出智能，
