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1、人工智能及其应用人工智能及其应用授课人：王天江华中科技大学计算机学院智能与分布式计算实验室7/28/20241华中科技大学人工智能及其应用绪论课程内容课程内容 人工智能概述知识表示问题求解机器学习问题求解的高级论题7/28/20242华中科技大学人工智能及其应用绪论教材及主要参考书教材及主要参考书人工智能人工智能复杂问题求解的结构和策略复杂问题求解的结构和策略George F.Luger 著，史忠植 等译2004年，机械工业出版社 人工智能及其应用（第二版），蔡自兴 等，1999年，清华大学出版社7/28/20243华中科技大学人工智能及其应用绪论第一章第一章 人工智能概述人工智能概述AI的定
2、义AI研究的历史基础AI的发展历史AI研究的特点AI的研究内容7/28/20244华中科技大学人工智能及其应用绪论人工智能的定义人工智能的定义人工智能至今尚无统一的定义，不同学派有不同的观点。这主要是因为智能本身并没有被完善的定义和理解 我们给出的定义（狭义）：能够在各类环境中自主地或交互地执行各种拟人任务的机器称为智能机器从学科的角度看，人工智能是计算机科学的一个分支，它研究、设计和应用智能机器从能力的角度看，人工智能是智能机器所执行的与人的智能有关的功能，如判断、推理、理解、学习和问题求解等思维活动第一章 人工智能概述7/28/20245华中科技大学人工智能及其应用绪论智能研究中一些难回答
3、的问题智能研究中一些难回答的问题智能是一种独立的才能，还是一系列独一无二且不相关联的能力的总称 ？多大程度上可以说智能是学到的而不是先天存在的？学习时发生什么？什么是创造力？什么是直觉？可以从观察到的行为推断出具有智能，还是需要特定内部机制的证据？在生物体中，知识是如何表示的？智能是否只存在于生物生存的过程中？第一章 人工智能概述7/28/20246华中科技大学人工智能及其应用绪论AI研究的历史源头研究的历史源头 现代人工智能的研究的哲学基础已经发展了几千年，这个历史进程的逻辑起点应该是古希腊的Aristotle（亚里士多德）（前384-322）亚里士多德在他的”逻辑学”中讨论了认识论,给出了
4、形式逻辑的基本规律。 。亚里士多德就提出了推理的三段论,使用了假言推理法的演绎推理形式第一章 人工智能概述7/28/20247华中科技大学人工智能及其应用绪论I I一直在被探索（一直在被探索（1 1）德国数学家、哲学家Leibnitz（布莱尼茨）（1646-1716）。提出了关于数理逻辑的思想，把形式逻辑符号化，从而能对人的思维进行运算和推理。做出了能做四则运算的手摇计算机英国数学家、逻辑学家Boole（布尔）（1815-1864）实现了布莱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。 第一章 人工智能概述7/28/20248华中科技大学人工智能及其应用绪论I I一直在被
5、探索（一直在被探索（2 2）英国数学家Turing(图灵)（1912-1954）,1936年提出了一种理想计算机的数学模型（图灵机），1950年提出了图灵试验，发表了“计算机与智能”的论文。图灵奖。1956年, McCarthy（麦卡锡）人工智能之父，等人提出了“Artificial Intelligence（人工智能）” 50年代初开始有了符号处理。（搜索法）。机器翻译、机器定理证明、跳棋程序等。第一章 人工智能概述7/28/20249华中科技大学人工智能及其应用绪论I I一直在被探索一直在被探索（3）60年代Simon由试验得到结论：人类问题的求解是一个搜索的过程，效果与启发式函数有关。1
6、968年Quillian提出了语义网络的知识表示方法 70年代，开始从理论走向实践，解决一些实际问题。同时很快就发现问题：归结法费时、下棋赢不了全国冠军、机器翻译一团糟。以Feigenbaum为首的一批年轻科学家改变了战略思想，1977年提出了知识工程的概念第一章 人工智能概述7/28/202410华中科技大学人工智能及其应用绪论I一直在被探索一直在被探索（4）80年代，人工智能发展达到阶段性的顶峰。专家系统及其工具越来越商品化,国际软件市场上形成了一门旨在生产和加工知识的新产业知识产业。90年代，计算机发展趋势为小型化、并行化、网络化、智能化，人工智能技术逐渐与数据库、多媒体等主流技术相结合
7、，并融合在主流技术之中，旨在使计算机更聪明、更有效、与人更接近。第一章 人工智能概述7/28/202411华中科技大学人工智能及其应用绪论图灵测试图灵测试 最早专门论述人工智能的是图灵的”计算机器与智能”(1950)苦苦考虑是否能够制造出真正可以思考的机器思考这个问题本身的严重模糊性,阻碍了理性的思考提出用实验来描述智能问题第一章 人工智能概述7/28/202412华中科技大学人工智能及其应用绪论图灵测试的重要特征图灵测试的重要特征 它给出了一个客观的智能概念,提供了一个判断智能的标准,避免了有关智能”真正”特征的争论使我们免于受到一些目前无法回答的问题的牵制:计算机使用的内部处理方法是否恰当
8、或者机器是否真的意识到它的动作因此,图灵测试图灵测试成为许多现代AI程序评价方案的基础第一章 人工智能概述7/28/202413华中科技大学人工智能及其应用绪论图灵测试也受批评图灵测试也受批评 它偏向于纯粹的符号问题求解任务,而不测试感知技能或要实现手工灵活性所需要的能力。这都是人类智能的重要组成部分有人提出，没有必要把机器智能强行套入人类智能的模具中，或许机器智能就是不同于人类智能，试图按照人类的方式来评价它，可能根本就是一个错误。也有人全面批评图灵测试，认为分散了我们的注意力，应研究通用理论，解释人工智能，指导具体实践问题第一章 人工智能概述7/28/202414华中科技大学人工智能及其应
9、用绪论智能的生物和社会模型智能的生物和社会模型 西方哲学的传统中，把逻辑作为知识表示的依赖性，把逻辑推理作为智能推理的首要机制一些批评者开始探索新的智能模型，智能行为的社会模型。与基于逻辑的方法相反，连接主义通过对人类大脑结构建模来实现智能神经模型一种基于生物的智能模型演化计算模型，如遗传算法等。应用生物进化原理来寻找困难问题的解第一章 人工智能概述7/28/202415华中科技大学人工智能及其应用绪论智能主体智能主体 社会系统表明了智能的两个特征：第一，认为智能来源于文化和社会，因此，是自然发生的第二，智能是由大量非常简单、相互作用的半自动个体组成的集体的行为来反映的这些个体被称为主体神经细
10、胞、物种的单个成员或者社会中的个人，智能都是通过他们的相互作用而产生的。第一章 人工智能概述7/28/202416华中科技大学人工智能及其应用绪论智能面向主体和自然发生的观点的含义智能面向主体和自然发生的观点的含义 主体是自动的或半自动的。每个主体在问题求解中具有特定的职责，对别的主体知道很少或根本不知道。主体是被置于一定的环境下。每个主体只对其自身周围的环境做出反应。各个主体是相互影响的。他们组成了一个集体来共同完成特定的任务。构成一个主体社会。在这种环境中，智能现象是“自然发生的”第一章 人工智能概述7/28/202417华中科技大学人工智能及其应用绪论人工智能是一门知识的科学。以知识为对
11、象，研究知识的获取、表示和使用。数据处理-知识处理，数据-符号。 符号表示知识而不是数值、数据。有启发，有推导。人工智能是引起争论最多的科学之一 焦点：当前人工智能的研究应该以人类的普遍思维规律为主，还是以特定知识的处理和运用为主？智能的本质是什么？机器能达到人的水平吗？ 结论：人工智能研究是非常困难的 I I的研究特点（的研究特点（1 1）第一章 人工智能概述7/28/202418华中科技大学人工智能及其应用绪论I I的研究特点（的研究特点（2 2）人工智能的研究是十分困难的。McCarthy：人工智能的所有问题都是难解的。 Minsky：人工智能是有史以来最难的科学之一。难在：实现智能需要
12、浩繁的知识，而最难对付的知识是常识（不是专业知识）。Dreyfus：常识问题是实现人工智能的最大障碍。 第一章 人工智能概述7/28/202419华中科技大学人工智能及其应用绪论I I的研究内容（的研究内容（1 1）理论知识的模型化和表示方法各种推理方法启发式理论搜索人工智能系统结构及语言机器学习第一章 人工智能概述7/28/202420华中科技大学人工智能及其应用绪论I I的研究内容（的研究内容（2 2 ）应用自然语言理解和语义建模数据库的智能检索专家系统自动推理和定理证明博弈规划和机器人自动程序设计感知机器学习对人类表现建模第一章 人工智能概述7/28/202421华中科技大学人工智能及其
13、应用绪论人工智能系统开发常用的语言人工智能系统开发常用的语言 PROLOGLISP第一章 人工智能概述7/28/202422华中科技大学人工智能及其应用绪论思考一下： 国际象棋、中国象棋与围棋为什么已经有了可以战胜国际大师的国际象棋程序，而中国象棋和围棋的程序水平却比较低呢？力量投入问题？计算机发展水平问题？棋本身的复杂性问题？其他别的问题？第一章 人工智能概述7/28/202423华中科技大学人工智能及其应用绪论历史上的人工智能大师历史上的人工智能大师下面介绍图灵和几位获得图灵奖的人工智能大师7/28/202424华中科技大学人工智能及其应用绪论阿伦图灵（Alan Turing）计算机科学理
14、论的创始人7/28/202425华中科技大学人工智能及其应用绪论阿伦图灵（Alan Turing）1912年出生于英国伦敦，1954年去世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1966年为纪念图灵的杰出贡献，ACM设立图灵奖7/28/202426华中科技大学人工智能及其应用绪论马文明斯基（Marniv Lee Minsky）人工智能之父框架理论的创立者首位获得图灵奖的人工智能学者7/28/202427华中科技大学人工智能及其应用绪论马文明斯基（Marniv Lee Minsky）19
15、27年出生于美国纽约1951年提出思维如何萌发并形成的基本理论1956年达特茅斯会议的发起人之一1958年在MIT创建世界上第一个AI实验室1969年获得图灵奖1975年首创框架理论7/28/202428华中科技大学人工智能及其应用绪论约翰麦卡锡（John McCarthy）人工智能之父LISP语言的发明人首次提出AI的概念7/28/202429华中科技大学人工智能及其应用绪论约翰麦卡锡（John McCarthy）1927年出生于美国波士顿1956年发起达特茅斯会议，并提出“人工智能”的概念1958年与明斯基一起创建世界上第一个人工智能实验室发明剪枝算法1959年开发LISP语言开创逻辑程序
16、研究，用于程序验证和自动程序设计1971年获得图灵奖7/28/202430华中科技大学人工智能及其应用绪论赫伯特西蒙（Herbert A. Simon）符号主义学派的创始人爱好广泛的全能科学家中国科学院外籍院士7/28/202431华中科技大学人工智能及其应用绪论赫伯特西蒙(Herbert A. Simon）1916年出生于美国的威斯康辛州1943年在匹兹堡大学获政治学博士学位1969年因心理学方面的贡献获得杰出科学贡献奖1975年和他的学生艾伦纽厄尔共同获得图灵奖1978年获得诺贝尔经济学奖1986年因行为学方面的成就获得美国全国科学家奖章7/28/202432华中科技大学人工智能及其应用绪
17、论50年代至60年代初开发了世界上最早的启发式程序“逻辑理论家”LT，证明了数学原理第二章中的全部52个定理，开创了机器定理证明这一新的学科领域57年开发了IPL(Information Processing Language)语言，是最早的AI语言。60年开发了“通用问题求解系统”GPS66年开发了最早的下棋程序之一MATER70年发展与完善了语义网络的概念和方法70年代提出了“物理符号系统假说”70年代提出决策过程模型，成为DSS的核心内容7/28/202433华中科技大学人工智能及其应用绪论查理德卡普（Richard M. Karp）发明“分枝界限法”的三栖学者7/28/202434华中
18、科技大学人工智能及其应用绪论查理德卡普（Richard M. Karp）1935年出生于美国波士顿是加州大学伯克利分校三个系的教授：电气工程和计算机系数学系工业工程和运筹学系60年代提出“分枝界限法”，成功求解含有65个城市的推销员问题，创当时的记录1985年获得图灵奖7/28/202435华中科技大学人工智能及其应用绪论爱德华费根鲍姆（Edward A. Feigenbaum）知识工程的提出者大型人工智能系统的开拓者7/28/202436华中科技大学人工智能及其应用绪论爱德华费根鲍姆（Edward A. Feigenbaum）1936年出生于美国的新泽西州通过实验和研究，证明了实现智能行为的
19、主要手段是知识1977年提出知识工程，使人工智能从理论转向应用名言：知识蕴藏着力量1994年和劳伊雷迪共同获得图灵奖7/28/202437华中科技大学人工智能及其应用绪论1963年主编了计算机与思想一书，被认为是世界上第一本有关人工智能的经典性专著1965年开发出世界上第一个专家系统开发出著名的专家系统MYCIN80年代合著了四卷本的人工智能手册开设Teknowledge和IntelliGenetics两个公司，是世界上第一家以开发和将专家系统商品化的公司7/28/202438华中科技大学人工智能及其应用绪论劳伊雷迪（Raj Reddy）大型人工智能系统的开拓者7/28/202439华中科技大
20、学人工智能及其应用绪论劳伊雷迪（Raj Reddy）37年出生于印度，66年在美国获得博士1994年于费根鲍姆共同获得图灵奖主持过一系列大型AI系统的开发Navlab 能在道路行驶的自动车辆项目LISTEN 用于扫盲的语音识别系统以诗人但丁命名的火山探测机器人项目自动机工厂项目，提出“白领机器人学”7/28/202440华中科技大学人工智能及其应用绪论道格拉斯恩格尔巴特（Douglas Engelbart）鼠标的发明人超文本研究的先驱7/28/202441华中科技大学人工智能及其应用绪论道格拉斯恩格尔巴特（Douglas Engelbart）1925年出生于美国俄勒冈州60年代提出计算机是人类智力的放大器的观点1964年发明鼠标，67年申请专利，70年取得专利对超文本技术作出了巨大贡献，以他的名字命名ACM超文本会议最佳论文奖7/28/202442华中科技大学人工智能及其应用绪论第一章第一章 人工智能概述人工智能概述The End7/28/202443华中科技大学人工智能及其应用绪论
