人工智能原理第1章人工智能概述

人工智能原理

第1章人工智能概述

1本章內(nèi)容容1.1關(guān)于人工工智能的的定義1.2人工智能能的基礎(chǔ)礎(chǔ)1.3人工智能能簡史1.4智能體與與環(huán)境1.5智能體結(jié)結(jié)構(gòu)小結(jié)參考書目目附錄和和人工智智能相關(guān)關(guān)的社會會倫理問問題第1章人工工智能概概述21.1關(guān)于人工工智能的的定義智能體對AI的4種不同定定義類人行動動/類人思考考/理性思維維/理性行動動第1章人工工智能概概述3作為智能能體的人人類智能體(Agent))人類是一一種智能能體我們，作為一個(gè)個(gè)智能體體，為什什么能夠夠思考?大腦這么么一小堆堆東西怎怎么能夠夠感知、、理解、、預(yù)測和和應(yīng)對一一個(gè)遠(yuǎn)比比自身龐龐大和復(fù)復(fù)雜的世世界？——理解人類類，理解解智能體體人工智能能(AI))走得更遠(yuǎn)：：不僅試試圖理解解智能體體，而且且要建造造智能體體——制造出像像人類一一樣完成成某些智智能任務(wù)務(wù)的系統(tǒng)統(tǒng)(軟件)第1章人工工智能概概述4AI是新興學(xué)科科，也是是激動人人心的學(xué)學(xué)科.Russell聲稱：不不同于物物理學(xué)，，這里還還有出現(xiàn)現(xiàn)幾個(gè)愛愛因斯坦坦的余地地為什么？？研究主主觀世界界的成果果遠(yuǎn)少于于研究客客觀世界界的成果果第1章人工工智能概概述處于探索索初期的的學(xué)科5對AI的4種不同定義第1章人工工智能概概述像人一樣思考的系統(tǒng)理性地思考的系統(tǒng)要使計(jì)算機(jī)能思考……有頭腦的機(jī)器(Haugeland,1985)[使之自動化]與人類的思維相關(guān)的活動,諸如決策、問題求解、學(xué)習(xí)等活動(Bellman,1978)通過對計(jì)算模型的使用來進(jìn)行心智能力的研究(Charniak&McDemontt,1985)對使得知覺、推理和行動成為可能的計(jì)算的研究(Winston,1992)像人一樣行動的系統(tǒng)理性地行動的系統(tǒng)創(chuàng)造機(jī)器來執(zhí)行人需要智能才能完成的功能(Kurzweil,1990)研究如何讓計(jì)算機(jī)能夠做到那些目前人比計(jì)算機(jī)做得更好的事情(Rich&Knight,1991)計(jì)算智能是對設(shè)計(jì)智能化智能體的研究(Pooleetal.,1998)AI關(guān)心的是人工制品中的智能行為(Nilsson,1998)6不同定義義—類人行為為(1)類人行為為：圖靈靈測試(1950)圖靈建議議：不是是問“機(jī)機(jī)器能否否思考””，而是是問“機(jī)機(jī)器能否否通過關(guān)關(guān)于行為為的智能能測試””第1章人工工智能概概述7不同定義義—類人行為為(2)測試過程程：讓一一個(gè)程序序與一個(gè)個(gè)人進(jìn)行行5分鐘對話話/然后人猜猜測交談?wù)剬ο笫鞘浅绦蜻€還是人？？如果在在30%測試中程程序成功功地欺騙騙了詢問問人，則則通過了了測試圖靈期待待最遲2000年出現(xiàn)這這樣的程程序，但但是到目目前為止止，面對對訓(xùn)練有有素的鑒鑒定人，，沒有一一個(gè)程序序接近30%的標(biāo)準(zhǔn)第1章人工工智能概概述8不同定義義—類人行為為(3)要想程序序通過圖圖靈測試試，還需需要做大大量工作作，這些些技能包包括：自然語言言處理,使機(jī)器可可以用人人類語言言交流知識表示示,存儲機(jī)器器獲得的的各種信信息自動推理理,運(yùn)用知識識來回答答問題和和提取新新結(jié)論機(jī)器學(xué)習(xí)習(xí),適應(yīng)新環(huán)環(huán)境并檢檢測和推推斷新模模式以及(為了完全全圖靈測測試)計(jì)算機(jī)視視覺,機(jī)器感知知物體機(jī)器人技技術(shù),操縱和移移動物體體第1章人工工智能概概述9不同定義義—類人行為為(4)AI研究者并并未花費(fèi)費(fèi)很多精精力來嘗嘗試通過過測試,因?yàn)檠芯烤恐悄艿牡母驹瓌t遠(yuǎn)比比復(fù)制樣樣本重要要.如同空氣氣動力學(xué)學(xué)與模擬擬鳥類飛飛行之對對于飛機(jī)機(jī)的產(chǎn)生生第1章人工工智能概概述10不同定義義—類人思考考類人思考考:認(rèn)知模型型方法如何得知知人類是是如何思思考的?通過自省省—捕捉人類類思維過過程和通通過心理理測試這種方法法不滿足足于讓程程序正確確地解決決問題,更加關(guān)心心對程序序的推理理步驟軌軌跡與人人類個(gè)體體求解同同樣問題題的步驟驟軌跡進(jìn)進(jìn)行比較較認(rèn)知科學(xué)學(xué):把來自AI的計(jì)算模模型與來來自心理理學(xué)的實(shí)實(shí)驗(yàn)技術(shù)術(shù)相結(jié)合合,試圖創(chuàng)立立一種精精確而且且可檢驗(yàn)驗(yàn)的人類類思維工工作方式式的理論論通常,我們只關(guān)關(guān)心程序序?qū)崿F(xiàn)了了什么功功能,而不會比比較AI技術(shù)和人人類認(rèn)知知之間的的異同第1章人工工智能概概述11不同定義義—理性思考考理性地思思考:“思維法則則”方法19世紀(jì),邏輯學(xué)家家就發(fā)展展出可以以描述世世界上一一切事物物及其彼彼此關(guān)系系的精確確的命題題符號1965年,原則上,已經(jīng)有程程序可以以求解任任何用邏邏輯符號號描述的的可解問問題(消解法)AI領(lǐng)域傳統(tǒng)統(tǒng)的邏輯輯主義希希望通過過編制上上述程序序來創(chuàng)造造智能系系統(tǒng)難點(diǎn):非形式化化的知識識難以用用邏輯符符號形式式化/“原則上””可以解解決問題題和實(shí)際際解決問問題二者者之間存存在巨大大差異第1章人工工智能概概述12不同定義義—理性行動動(1)理性地行行動:理性智能能體方法法計(jì)算機(jī)智智能體應(yīng)應(yīng)該有別別于“簡簡單的””程序:具有諸如如自主控控制操作作、感知知環(huán)境、、適應(yīng)變變化等理性智能能體：要要通過自自己的行行動獲得得最佳結(jié)結(jié)果，或或者在不不確定的的情況下下，獲得得最佳期期望結(jié)果果不僅要正正確地推推理，還還要正確確地行動動/正確推論論是理性性智能體體的部分分功能，，而不是是理性的的全部內(nèi)內(nèi)容圖靈測試試中需要要的技能能都是為為了作出出理性行行為第1章人工工智能概概述13不同定義義—理性行動動(2)把AI研究視為為理性智智能體的的設(shè)計(jì)過過程好處：普遍性：：比“思思維法則則”法則則方法(理性地思思維)更廣/比建立在在人類行行為或者者思維基基礎(chǔ)(類人方法法)上的方法法更形式式化,因?yàn)橄啾缺染哂星迩宄亩ǘx或標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)正確的結(jié)結(jié)果在不不同條件件下可以以定義清清楚完美理性性—總能做正正確的事事情vs.有限理性性—在沒有足足夠計(jì)算算時(shí)間的的前提下下采取正正確的行行動完美理性性在復(fù)雜雜環(huán)境下下是不可可行的第1章人工工智能概概述144種方法的的比較第1章人工工智能概概述思考過程類人思考模擬思維過程理性思考理性行為人類智能智能行為類人行為模擬行為功能思維過程思維模型按照模型建立思維系統(tǒng)智能行為行為建模按照模型建立行為系統(tǒng)類人思考考或類人人行為：：直接模模擬/追隨人理性思考考或理性性行為：：間接模模擬/概括人––更普遍15AI概念理解解是一個(gè)個(gè)過程上述定義義見仁見見智重要的是是學(xué)習(xí)AI方法、應(yīng)應(yīng)用AI方法，在在實(shí)踐中中逐步深深入領(lǐng)會會AI這個(gè)詞的的含義目前，AI就是一種種運(yùn)行在在我們自自己機(jī)器器中的程程序，它的智智能都是是我們給給的！第1章人工工智能概概述161.2人工智能能的基礎(chǔ)礎(chǔ)各學(xué)科的的貢獻(xiàn)：：哲學(xué)/數(shù)學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)/神經(jīng)科學(xué)學(xué)/心理學(xué)計(jì)算機(jī)工工程控制論/語言學(xué)第1章人工工智能概概述17對人工智能有有貢獻(xiàn)的的學(xué)科哪些學(xué)科科、哪些些思想和和哪些人人物給予予AI以貢獻(xiàn)?哲學(xué)(BC428~~現(xiàn)在)數(shù)學(xué)(800~現(xiàn)在)經(jīng)濟(jì)學(xué)(1776~現(xiàn)在)神經(jīng)科學(xué)學(xué)(1861~現(xiàn)在)心理學(xué)(1879~現(xiàn)在)計(jì)算機(jī)工工程(1940~現(xiàn)在)控制論(1948~現(xiàn)在)語言學(xué)(1957~現(xiàn)在)第1章人工工智能概概述18哲學(xué)的貢貢獻(xiàn)(1)哲學(xué)(BC428~~現(xiàn)在)貢獻(xiàn)的思思想:問題1：形式化化規(guī)則能能用來抽抽取合理理的結(jié)論論嗎?問題2：精神的的意識是是如何從從物質(zhì)的的大腦產(chǎn)產(chǎn)生出來來的?問題3：知識是是從哪里里來的?問題4：知識是是如何導(dǎo)導(dǎo)致行動動的?第1章人工工智能概概述19哲學(xué)的貢貢獻(xiàn)(2)問題1：形式化化規(guī)則能能用來抽抽取合理理的結(jié)論論嗎?（哲學(xué)家家及其貢貢獻(xiàn)）亞里士多多德(Aristotle,BC384~BC322),,為形式邏邏輯奠定定了基礎(chǔ)礎(chǔ)/第一個(gè)把把支配意意識的理理性部分分法則形形式化為為精確的的法則集集合/著名的三三段論RamonLull/LeonardodaVinci(達(dá)·芬奇)/BlaisePascal((帕斯卡)/GottfriedWilhelmLeibnitz(萊布尼茲茲)等人均設(shè)設(shè)計(jì)或制制造了能能計(jì)算的的機(jī)器第1章人工工智能概概述20哲學(xué)的貢貢獻(xiàn)(3)17世紀(jì),有人提出出推理如如同數(shù)字字計(jì)算/帕斯卡寫寫道:“算術(shù)機(jī)器器產(chǎn)生的的效果顯顯然更接接近于思思維而不不是動物物的其他他活動””問題1結(jié)論:肯定的結(jié)結(jié)論,即可以用用一個(gè)規(guī)規(guī)則集合合描述意意識的形形式化、、理性的的部分第1章人工工智能概概述21哲學(xué)的貢貢獻(xiàn)(4)問題2：從物理理系統(tǒng)的的角度來來考慮意意識:意識與物物質(zhì)的大大腦之間間的關(guān)系系如何？？RenééDescartes(笛卡爾)給出了第第一個(gè)關(guān)關(guān)于意識識和物質(zhì)質(zhì)之間的的區(qū)別以以及由此此產(chǎn)生的的問題的的清晰討討論笛卡爾是是二元論的支持者者：堅(jiān)持持意識(或稱為靈靈魂/精神)的一部分分是超脫脫于自然然之外的的,不受物理理定律影影響.而動物不不擁有這這種二元元屬性,它們可以以被作為為機(jī)器對對待第1章人工工智能概概述22哲學(xué)的貢貢獻(xiàn)(5)唯物主義義認(rèn)為:大腦依照照物理定定律運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)而構(gòu)成成了意識識,自由意志志也就簡簡化為對對出現(xiàn)在在選擇過過程中可可能選擇擇的感受受方式問題2結(jié)論:存在兩種種選擇—二元論和和一元論論第1章人工工智能概概述23哲學(xué)的貢貢獻(xiàn)(6)問題3：知識是是從哪里里來的?關(guān)于知識識的來源源:FrancisBacon(培根)《新工具論論》開始了經(jīng)經(jīng)驗(yàn)主義義運(yùn)動JohnLocke(洛克)指出：““無物非非先感而而后知””DavidHume(休謨)提出歸納納原理：：一般規(guī)規(guī)則是通通過揭示示形成規(guī)規(guī)則的元元素之間間的重復(fù)復(fù)關(guān)聯(lián)而而獲得的的第1章人工工智能概概述24哲學(xué)的貢貢獻(xiàn)(7)基于LudwigWittgenstein,BertrandRussell的工作，，RudolfCarnap領(lǐng)導(dǎo)維也也納學(xué)派派發(fā)展了了實(shí)證邏邏輯主義義，堅(jiān)持持認(rèn)為所所有的知知識都可可以用最最終和傳傳感器輸輸入相對對應(yīng)的觀察語句句相聯(lián)系的的邏輯理理論來描描述問題3結(jié)論:知識來自自于實(shí)踐踐第1章人工工智能概概述25哲學(xué)的貢貢獻(xiàn)(8)問題4：知識是是如何導(dǎo)導(dǎo)致行動動的?關(guān)于意識識的哲學(xué)學(xué)圖景的的最后元元素是知知識與行行動之間間的聯(lián)系系/智能既要要求推理理也要求求行動亞里士多多德認(rèn)為為:行動是通通過目標(biāo)標(biāo)與關(guān)于于行動結(jié)結(jié)果的知知識之間間的邏輯輯來判定定的第1章人工工智能概概述26哲學(xué)的貢貢獻(xiàn)(9)他的進(jìn)一一步闡述述指出:要深思的的不是結(jié)結(jié)局而是是手段/假設(shè)了結(jié)結(jié)局并考考慮如何何以及通通過什么么手段得得到該結(jié)結(jié)局,結(jié)局是否否容易是是否最好好/手段在分分析順序序中是最最后一個(gè)個(gè),在生成順順序中是是第一個(gè)個(gè)這實(shí)際上上就是回回歸規(guī)劃劃系統(tǒng),2300年后由Newell和Simon在其GPS程序中實(shí)實(shí)現(xiàn)了問題4結(jié)論:知識用于于指導(dǎo)行行動去達(dá)達(dá)到目標(biāo)標(biāo)第1章人工工智能概概述27數(shù)學(xué)的貢貢獻(xiàn)(1)數(shù)學(xué)(800~現(xiàn)在)貢獻(xiàn)的思思想:什么是抽抽取合理理結(jié)論的的形式化化規(guī)則?什么可以以被計(jì)算算?如何用不不確定的的知識進(jìn)進(jìn)行推理理?AI成為一門門規(guī)范科科學(xué)要求求在三個(gè)個(gè)基礎(chǔ)領(lǐng)領(lǐng)域完成成一定程程度的數(shù)數(shù)學(xué)形式式化:邏輯、計(jì)計(jì)算、概概率第1章人工工智能概概述28數(shù)學(xué)的貢貢獻(xiàn)(2)數(shù)學(xué)家及及其貢獻(xiàn)獻(xiàn)問題1：如何抽抽取形式式化規(guī)則則？GeorgeBoole(布爾,1815~~1864),,1847年完成了了形式邏邏輯的數(shù)數(shù)學(xué)化/命題邏輯輯或稱布布爾邏輯輯GottlobFrege(弗雷格,1848~~1925),,1879年擴(kuò)展了了布爾邏邏輯,使其包含含對象和和關(guān)系,創(chuàng)建了一一階邏輯輯AlfredTarski(塔斯基)引入了一一種參考考理論,可以把邏邏輯對象象與現(xiàn)實(shí)實(shí)世界對對象聯(lián)系系起來第1章人工工智能概概述29數(shù)學(xué)的貢貢獻(xiàn)(3)問題1結(jié)論:形式化規(guī)規(guī)則=命題邏輯輯和一階階謂詞邏邏輯問題2：什么可可以計(jì)算算？可以被計(jì)計(jì)算,就是要找找到一個(gè)個(gè)算法算法本身身的研究究可回溯溯至9世紀(jì)波斯斯數(shù)學(xué)家家al-Khowarazmi19世紀(jì)晚期期,把一般的的數(shù)學(xué)推推理形式式化為邏邏輯演繹繹的努力力已經(jīng)展展開第1章人工工智能概概述30數(shù)學(xué)的貢貢獻(xiàn)(4)1900年,DavidHilbert((希爾伯特特,1862~~1943)提出了包包括23個(gè)問題的的清單,其中最后后一個(gè)問問題是:是否存在在一個(gè)算算法可以以判定涉涉及自然然數(shù)的邏邏輯命題題的真實(shí)實(shí)性,即可判定定性問題題/他所要問問的是:有效證明明過程的的能力是是否有基基礎(chǔ)的局局限性這一問題題被KurtG??del(哥德爾,1906~~1978)在1931年證實(shí)：：確實(shí)存存在真實(shí)實(shí)的局限限第1章人工工智能概概述31數(shù)學(xué)的貢貢獻(xiàn)(5)1930年,哥德爾提提出:存在一個(gè)個(gè)有效過過程可以以證明羅羅素和弗弗雷格的的一階邏邏輯中的的任何真真值語句句,但是一階階邏輯不不能捕捉捉到刻畫畫自然數(shù)數(shù)所需要要的數(shù)學(xué)學(xué)歸納法法原則1931年,哥德爾證證明了他他的不完完備性定定理:在任何表表達(dá)能力力足以描描述自然然數(shù)的語語言(如某種邏邏輯)中,在不能通通過任何何算法建建立它們們的真值值的意義義上,存在不可可判定的的真值語語句不完備性性定理還還可以表表述為:整數(shù)的某某些函數(shù)數(shù)無法用用算法表表示,即不可計(jì)計(jì)算的第1章人工工智能概概述32數(shù)學(xué)的貢貢獻(xiàn)(6)由此激發(fā)發(fā)了AllenTuring((圖靈,1912~~1954)的熱情,他試圖精精確地刻刻畫哪些些函數(shù)是是能夠被被計(jì)算的的/實(shí)際上計(jì)計(jì)算或者者有效過過程的概概念是無無法給出出形式化化定義的的/但是Church--Turing論題指出出:圖靈機(jī)可可以計(jì)算算任何可可計(jì)算的的函數(shù)/該結(jié)論作作為一個(gè)個(gè)充分的的定義而而被接受受圖靈說明明了一些些函數(shù)沒沒有對應(yīng)應(yīng)的圖靈靈機(jī)/沒有通用用的圖靈靈機(jī)可以以判定一一個(gè)給定定的程序序?qū)τ诮o給定的輸輸入能否否返回答答案或者者永遠(yuǎn)運(yùn)運(yùn)行下去去第1章人工工智能概概述33數(shù)學(xué)的貢貢獻(xiàn)(7)在不可計(jì)計(jì)算性以以外,不可操作作性具有更重重要的影影響/如果解決決一個(gè)問問題需要要的計(jì)算算時(shí)間隨隨著實(shí)例例規(guī)模成成指數(shù)級級增長,則該問題題被稱為為不可操操作的（（計(jì)算復(fù)復(fù)雜性問問題）多項(xiàng)式級級和指數(shù)數(shù)級增長長的區(qū)別別在20世紀(jì)60年代得到到重視如何認(rèn)識識不可操操作問題題?以StevenCook(1971)和RichardCarp為代表的的NP-完全理論論的研究究提供了了一種方方法第1章人工工智能概概述34數(shù)學(xué)的貢貢獻(xiàn)(8)Cook和Carp證明有大大量各種種類別的的規(guī)范的的組合搜搜索和推推理問題題屬于NP-完全問題題任何NP-完全問題題類可歸約成成的問題題類很可可能是不不可操作作的(目前尚未未證明,但大家猜猜測是如如此)AI研究幫助助解釋了了為什么么NP-完全問題題的一些些實(shí)例很很難,而另外一一些較容容易問題2結(jié)論:有了可計(jì)計(jì)算性和和算法復(fù)復(fù)雜性理理論的指指導(dǎo)第1章人工工智能概概述35數(shù)學(xué)的貢貢獻(xiàn)(9)數(shù)學(xué)對AI的第三個(gè)個(gè)貢獻(xiàn)是是概率理理論P(yáng)ierreFermat,Pascal,,JamesBernoulli,PierreLaplace等都推進(jìn)進(jìn)了概率率理論的的發(fā)展及及引入了了新的統(tǒng)統(tǒng)計(jì)方法法論ThomasBayes(貝葉斯,1749~~1827)提出了根根據(jù)證據(jù)據(jù)更新概概率的法法則(貝葉斯公公式/條件概率率公式)由此衍生生出的貝貝葉斯分分析形成成了AI系統(tǒng)中不不確定推推理方法法的基礎(chǔ)礎(chǔ)問題3結(jié)論:使用貝葉葉斯理論論進(jìn)行不不確定推推理第1章人工工智能概概述36經(jīng)濟(jì)學(xué)的的貢獻(xiàn)(1)經(jīng)濟(jì)學(xué)(1776~現(xiàn)在)貢獻(xiàn)的思思想:如何決策策以獲得得最大收收益?在他人不不合作的的情況下下如何做做到這點(diǎn)點(diǎn)?在收益遙遙遙無期期的情況況下如何何做到這這點(diǎn)?問題1:效用理論論問題2:決策理論論問題3:運(yùn)籌學(xué)上述研究究工作對對于建造造理性智智能體很很有貢獻(xiàn)獻(xiàn),其原因之之一是制制定理性性決策的的復(fù)雜性性第1章人工工智能概概述37經(jīng)濟(jì)學(xué)的的貢獻(xiàn)(2)HerbertSimon(西蒙,1916~~2001)是AI研究的先先驅(qū)者/他于1978年獲得諾諾貝爾經(jīng)經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)獎(jiǎng),是因?yàn)樗缒甑牡墓ぷ?基于滿意意度的模模型—制定“足足夠好””的決策策,而不是艱艱苦計(jì)算算獲得最最優(yōu)化決決策—能更好地地描述真真實(shí)人類類行為關(guān)于在智智能體系系統(tǒng)中使使用決策策理論技技術(shù)的研研究興趣趣正在復(fù)復(fù)蘇第1章人工工智能概概述38神經(jīng)科學(xué)學(xué)的貢獻(xiàn)獻(xiàn)(1)神經(jīng)科學(xué)學(xué)(1861~現(xiàn)在)的貢獻(xiàn):大腦是如如何處理理信息的的?神經(jīng)科學(xué)學(xué)是研究究神經(jīng)系系統(tǒng)特別別是大腦腦的科學(xué)學(xué)雖然幾千千年來人人類一直直贊同大大腦以某某種方式式與思維維相聯(lián)系系(因?yàn)樽C據(jù)據(jù)表明頭頭部受重重?fù)魰?dǎo)導(dǎo)致精神神缺陷),但是直到到18世紀(jì)中期期人類才才廣泛地地承認(rèn)大大腦是意意識的居居所第1章人工工智能概概述39神經(jīng)科學(xué)學(xué)的貢獻(xiàn)獻(xiàn)(2)PaulProca(布魯卡)通過研究究大腦損損傷病人人的失語語癥,闡明了語語言產(chǎn)生生定位于于大腦左左半球的的一部分分,現(xiàn)在稱為為布魯卡卡區(qū)1873年CamilloGolgi開發(fā)出一一項(xiàng)染色色體技術(shù)術(shù),允許人們們觀察大大腦的各各個(gè)神經(jīng)經(jīng)元1929年HansBerger發(fā)明腦電電圖記錄錄儀1990年核磁共共振成像像為神經(jīng)經(jīng)科學(xué)家家提供了了關(guān)于大大腦活動動的細(xì)致致圖像,使得以某某種方式式與正在在進(jìn)行的的認(rèn)知過過程相符符合的測測量成為為可能第1章人工工智能概概述40神經(jīng)科學(xué)學(xué)的貢獻(xiàn)獻(xiàn)(3)真正令人人震驚的的結(jié)論是是:簡單細(xì)胞胞的集合合能夠?qū)?dǎo)致思維維、行動動和意識識，換句句話說，，大腦產(chǎn)產(chǎn)生意識識(西爾勒,1992))計(jì)算機(jī)和和大腦如如何相比比?大腦活動動過程對對計(jì)算機(jī)機(jī)工作過過程有所所啟發(fā)第1章人工工智能概概述41計(jì)算機(jī)與與大腦的的比較盡管計(jì)算算機(jī)在原原始的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換速度度上快100萬倍,大腦最終終在做事事上比計(jì)計(jì)算機(jī)快快10萬倍第1章人工工智能概概述計(jì)算機(jī)人腦計(jì)算單元數(shù)存儲單元數(shù)運(yùn)算周期時(shí)間帶寬記憶更新次數(shù)/秒1個(gè)CPU/108邏輯門1010比特RAM1011比特磁盤10-9秒1010比特/秒1091011個(gè)神經(jīng)元1011個(gè)神經(jīng)元1014個(gè)突觸10-3秒1014比特/秒101442心理學(xué)的貢獻(xiàn)(1)心理學(xué)(1879~現(xiàn)在)的貢獻(xiàn):人類和動動物如何何思考和和行動?心理學(xué)家家的工作作科學(xué)的心心理學(xué)源源自德國國物理學(xué)學(xué)家HermanvonHelmholtz(霍爾姆霍霍茲,1821~~1894)和其學(xué)生生WilhelmWundt的研究工工作,1879年萊比錫錫大學(xué)開開設(shè)了第第一個(gè)實(shí)實(shí)驗(yàn)心理理學(xué)的實(shí)實(shí)驗(yàn)室,進(jìn)行仔細(xì)細(xì)控制的的實(shí)驗(yàn)第1章人工工智能概概述43心理學(xué)的貢獻(xiàn)(2)JohnWatson領(lǐng)導(dǎo)的行行為主義義運(yùn)動認(rèn)認(rèn)為:內(nèi)省不能能提供可可靠的證證據(jù),拒絕任何何涉及精精神過程程的理論論,只研究動動物的感感知及其其反應(yīng)行為主義義在1920~1960年期間一一直控制制著心理理學(xué)認(rèn)知心理理學(xué)的主要特特征是:把大腦當(dāng)當(dāng)作信息息處理裝裝置,可以回溯溯至WilliamJames的研究工工作FredericBartlett領(lǐng)導(dǎo)的劍劍橋大學(xué)學(xué)應(yīng)用心心理學(xué)小小組使得得認(rèn)知模模型得以以繁榮第1章人工工智能概概述44心理學(xué)的貢獻(xiàn)(3)在美國,計(jì)算機(jī)科科學(xué)的發(fā)發(fā)展導(dǎo)致致了認(rèn)知知科學(xué)的的創(chuàng)建,始于1956年9月MIT的一個(gè)研研討會(就在AI創(chuàng)始的那那次學(xué)術(shù)術(shù)會議2個(gè)月之后后),會上有三三篇著名名論文GeorgeMiller介紹了魔魔法數(shù)字字7(TheMagicNumberSeven))/NoamChomsky(喬姆斯基基)介紹了語語言的三三種模型型(ThreeModelsofLanguage)//AllenNewell(紐厄爾)和HerbertSimon介紹了邏邏輯理論論機(jī)(TheLogicTheoryMachine)第1章人工工智能概概述45心理學(xué)的貢獻(xiàn)(4)這三篇論論文分別別顯示了了計(jì)算機(jī)機(jī)模型可可以用來來表達(dá)記記憶、語語言和邏邏輯思維維的心理理狀態(tài)心理學(xué)家家普遍認(rèn)認(rèn)為：““認(rèn)知理理論就應(yīng)應(yīng)該像計(jì)計(jì)算機(jī)程程序”(Anderson,,1980)),即認(rèn)知理理論應(yīng)該該描述詳詳細(xì)的信信息處理理機(jī)制,由此可能能實(shí)現(xiàn)某某種認(rèn)知知功能結(jié)論:人類思考考和活動動應(yīng)該是是一個(gè)信信息處理理過程第1章人工工智能概概述46計(jì)算機(jī)工工程的貢貢獻(xiàn)(1)計(jì)算機(jī)工工程(1940~現(xiàn)在)的貢獻(xiàn):如何才能能制造出出能干的的計(jì)算機(jī)機(jī)?計(jì)算機(jī)被被視為智智能和人人工制品品的結(jié)合合最早的可可計(jì)算的的裝置應(yīng)應(yīng)該從17世紀(jì)算起起19世紀(jì)中葉葉,CharlesBabbage(巴貝奇,1792~~1871)設(shè)計(jì)了兩兩臺機(jī)器器,名為“差差分機(jī)””和“分分析機(jī)””,前者最終終于1991年建造出出來并在在倫敦展展出第1章人工工智能概概述47計(jì)算機(jī)工工程的貢貢獻(xiàn)(2)最早的現(xiàn)現(xiàn)代計(jì)算算機(jī)幾乎乎同時(shí)在在二戰(zhàn)期期間分別別在英國國、德國國和美國國發(fā)明出出來1945年在賓夕夕法尼亞亞大學(xué)(UPenn)開發(fā)出來來的ENIAC被公認(rèn)為為現(xiàn)代計(jì)計(jì)算機(jī)最最有影響響的先驅(qū)驅(qū),研制者包包括JohnMauchly和JohnEckert計(jì)算機(jī)硬硬件按照照摩爾定定律每18個(gè)月性能能翻一番番,這樣的增增長速度度還可以以持續(xù)穩(wěn)穩(wěn)定10年至20年,以后就不不得不尋尋求新技技術(shù)了第1章人工工智能概概述48計(jì)算機(jī)工工程的貢貢獻(xiàn)(3)計(jì)算機(jī)軟軟件技術(shù)術(shù)為AI提供了操操作系統(tǒng)統(tǒng)、程序序設(shè)計(jì)語語言、工工具軟件件等AI反過來也也對主流流計(jì)算機(jī)機(jī)科學(xué)產(chǎn)產(chǎn)生了影影響：分分時(shí)技術(shù)術(shù)、交互互式編譯譯器、窗窗口和鼠鼠標(biāo)的個(gè)個(gè)人機(jī)、、快速開開發(fā)環(huán)境境、鏈接接表數(shù)據(jù)據(jù)類型、、自動存存儲管理理、面向向?qū)ο蟮牡木幊痰鹊鹊?章人工工智能概概述49控制論的的貢獻(xiàn)(1)控制論(1948~現(xiàn)在)的貢獻(xiàn):人工制品品怎樣才才能在自自己的控控制下運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)?現(xiàn)代控制制論控制論的的創(chuàng)始人人NorbertWiener(維納,1894~~1964))的暢銷書書《Cybernetics》》(控制論)喚醒了人人們對人人工制造造智能機(jī)機(jī)器的可可能性的的熱情現(xiàn)代控制制論,特別是隨隨機(jī)優(yōu)化化控制的的分支,把設(shè)計(jì)出出能隨時(shí)時(shí)間變化化使目標(biāo)標(biāo)函數(shù)最最大化的的系統(tǒng)作作為其目目的,也粗略符符合對AI的觀點(diǎn)第1章人工工智能概概述50控制論的的貢獻(xiàn)(2)AI和控制論論為什么么是兩個(gè)個(gè)不同領(lǐng)領(lǐng)域?控制論的的數(shù)學(xué)工工具是微微積分和和矩陣代代數(shù),適合于用用固定的的連續(xù)變變量集合合描述的的系統(tǒng),精確分析析在典型型情況下下只對線線性系統(tǒng)統(tǒng)可行AI自20世紀(jì)50年代建立立以來,部分起因因是尋求求擺脫控控制論數(shù)數(shù)學(xué)方法法的局限限性邏輯推理理和計(jì)算算工具使使得AI研究者考考慮語言言/視覺/規(guī)劃等問問題,完全脫離離了控制制論的范范圍第1章人工工智能概概述51語言學(xué)的的貢獻(xiàn)(1)語言學(xué)(1957~現(xiàn)在)貢獻(xiàn)的思思想:語言和思思維是怎怎樣聯(lián)系系起來的的?喬姆斯基基最先作作出了貢貢獻(xiàn)1957年《句法結(jié)構(gòu)構(gòu)》出版,顛覆了行行為主義義,認(rèn)為該理理論不能能解釋兒兒童怎么么能理解解和構(gòu)造造他們以以前沒有有聽到的的句子,而喬姆斯斯基關(guān)于于語法模模型的理理論則能能夠解釋釋這個(gè)現(xiàn)現(xiàn)象,并且足夠夠形式化化/喬姆斯基基理論的的影響一一直持續(xù)續(xù)到20世紀(jì)80年代末第1章人工工智能概概述52語言學(xué)的的貢獻(xiàn)(2)計(jì)算語言言學(xué)或者者自然語語言處理理與AI差不多同同時(shí)誕生生,一直在發(fā)發(fā)展,但是距離離徹底理理解語言言和思維維的關(guān)系系尚很遠(yuǎn)遠(yuǎn)研究語言言的理解解過程是是人類智智能研究究的核心心之一第1章人工工智能概概述53各學(xué)科的的貢獻(xiàn)哲學(xué)—邏輯/推理方法法/智能作為為一種物物理系統(tǒng)統(tǒng)/理性的基基礎(chǔ)數(shù)學(xué)—形式表示示與證明明/算法/可計(jì)算性性/可操作性性/概率性心理學(xué)—自適應(yīng)性性/感知和控控制的現(xiàn)現(xiàn)象語言學(xué)—知識表示示/語法神經(jīng)科學(xué)學(xué)—智能活動動的物理理基礎(chǔ)(substrate)控制理論論—自我平衡衡系統(tǒng)/穩(wěn)定性/優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算機(jī)工工程—計(jì)算機(jī)硬硬件和軟軟件系統(tǒng)統(tǒng)經(jīng)濟(jì)學(xué)—復(fù)雜系統(tǒng)統(tǒng)中的決決策/驗(yàn)證環(huán)境境第1章人工工智能概概述54推動AI發(fā)展的動動力上述學(xué)科科對于各各種問題題的探索索,由此激發(fā)發(fā)的認(rèn)識識、思想想、成就就都成為為推動AI發(fā)展的動動力由此而發(fā)發(fā)展出來來的技術(shù)術(shù)就構(gòu)成成了AI的學(xué)科研研究內(nèi)容容人工智能能=人造物(計(jì)算機(jī))+智能(特殊化程程序)從智能體體角度,有2類智能體體:人類/計(jì)算機(jī)作為人造造智能體體,人們期待待計(jì)算機(jī)機(jī)智能體體在解決決某些問問題方面面要達(dá)到到專家水水平,盡管從整整體上它它遠(yuǎn)遠(yuǎn)不不及一個(gè)個(gè)普通人人第1章人工工智能概概述551.3人工智能能簡史7個(gè)歷史時(shí)時(shí)期：孕育期/誕生/早期的成成功與期期望困難期/基于知識識系統(tǒng)的的崛起AI成為工業(yè)業(yè)/AI成為科學(xué)學(xué)第1章人工工智能概概述56人工智能能發(fā)展的的7個(gè)時(shí)期按照Russell的觀點(diǎn),AI近五十年年的發(fā)展展歷史可可以分為為以下7個(gè)時(shí)期:AI孕育期(1943~1955)AI的誕生(1956)早期的熱熱情,巨大的期期望(1952~1969)現(xiàn)實(shí)的困困難(1966~1973)基于知識識的系統(tǒng)統(tǒng):力量的鑰鑰匙?(1969~1979))AI成為工業(yè)業(yè)(1980~現(xiàn)在)AI成為科學(xué)學(xué)(1987~現(xiàn)在)/神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的回歸歸(1986~現(xiàn)在)/智能化智智能體出出現(xiàn)(1995~現(xiàn)在)第1章人工工智能概概述57人工智能能孕育期期(1943~1955)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)最早的AI工作是1943年WarrenMcCulloch和WalterPitts人工神經(jīng)經(jīng)元模型型的研究究,他們證明明任何可可計(jì)算的的函數(shù)都都可以通通過某種種由神經(jīng)經(jīng)元連接接成的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行行計(jì)算,還提出適適當(dāng)?shù)木W(wǎng)網(wǎng)絡(luò)能夠夠?qū)W習(xí)1951年,普林斯頓頓大學(xué)數(shù)數(shù)學(xué)系研研究生MarvinMinsky(明斯基)和DeanEdmonds建造了第第一臺神神經(jīng)元網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算算機(jī)第1章人工工智能概概述58圖靈的論論文圖靈1950年的論文文第一個(gè)個(gè)清晰地地描繪出出AI的完整圖圖像(ComputingMachineryandIntelligence)提出了圖圖靈測試試、機(jī)器器學(xué)習(xí)、、遺傳算算法、增增量學(xué)習(xí)習(xí)第1章人工工智能概概述59人工智能能的誕生生(1956)((1)1956年夏天,AI正式誕生生于達(dá)特特茅斯大大學(xué)JohnMcCarthy(麥卡錫)自普林斯斯頓大學(xué)學(xué)畢業(yè)以以后去了了達(dá)特茅茅斯大學(xué)學(xué),他說服了了另外2個(gè)人幫助助召開了了為期2個(gè)月的研研討會會議組織織者4人:麥卡錫、、Minsky(明斯基)、ClaudeShannon(香儂)、IBM的NathanielRochester(羅切斯特特),參加者共共10人其他6位是：普普林斯頓頓大學(xué)TrenchardMore、IBM的ArthurSamuel(塞繆爾)、MIT的RaySolomonoff和OliverSelfridge、CMU的紐厄爾爾和西蒙蒙第1章人工工智能概概述60人工智能能的誕生生(1956)((2)會上,紐厄爾和和西蒙最最為活躍躍,介紹了他他們的推推理程序序:邏輯理論論家盡管這次次會議沒沒有新突突破,但聚集了了AI的主要人人物特別別是AI領(lǐng)域的4位著名專專家,他們后來來所在的的大學(xué)也也成為了了美國AI研究的3大基地:MIT——明斯基Stanford—麥卡錫(先在MIT后去了Stanford)CMU——紐厄爾和和西蒙此外,還有IBM第1章人工工智能概概述61人工智能能的誕生生(1956)[[3]這次會議議最為長長久的貢貢獻(xiàn)就是是麥卡錫錫為該領(lǐng)領(lǐng)域起的的名字:人工智能能為什么AI有必要成成為一個(gè)個(gè)新領(lǐng)域域?目標(biāo)不同同：AI從一開始始就承載載著復(fù)制制人的才才能如創(chuàng)創(chuàng)造性、、自我修修養(yǎng)、語語言功能能等思想想，沒有有任何一一個(gè)其他他領(lǐng)域涉涉及這些些問題方法論不不同：是是唯一一一個(gè)明確確屬于計(jì)計(jì)算機(jī)科科學(xué)的分分支，因因而不是是數(shù)學(xué)或或者控制制論或其其他學(xué)科科的分支支AI是唯一這這樣的領(lǐng)領(lǐng)域：它它試圖建建造在復(fù)復(fù)雜和變變化的環(huán)環(huán)境中自自動發(fā)揮揮功能的的機(jī)器第1章人工工智能概概述62早期的熱熱情,巨大的期期望(1952~1969)(1)當(dāng)時(shí)，主主流的思思想是““一臺機(jī)機(jī)器永遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能做做X”(而不是考考慮“看看看計(jì)算算機(jī)能不不能做X？”)AI研究者們們就演示示一個(gè)接接一個(gè)的的XCMU::紐厄爾和和西蒙完完成通用用問題求求解器(GPS),該系統(tǒng)及及其后續(xù)續(xù)程序的的成功導(dǎo)導(dǎo)致了他他們提出出著名的的物理符號號系統(tǒng)假設(shè)第1章人工工智能概概述63早期的熱熱情,巨大的期期望(1952~1969)(2)IBM::1959——HerbertGelernter建造了幾幾何定理理證明機(jī)機(jī);1952年起,塞繆爾寫寫了一系系列西洋洋跳棋程程序,通過學(xué)習(xí)習(xí)可達(dá)業(yè)業(yè)余高手手的級別別MIT::1958年麥卡錫錫到了以以后作出出了三項(xiàng)項(xiàng)重要貢貢獻(xiàn)/貢獻(xiàn)1:定義了LISP語言/貢獻(xiàn)2:與MIT其他人發(fā)發(fā)明了分分時(shí)技術(shù)術(shù)/貢獻(xiàn)3:發(fā)表了題題為《ProgramwithCommonSense》的論文,文中描述述了“建建議采納納者”程序.該程序?qū)崒?shí)現(xiàn)了知知識表示示和推理理的中心心原則:具備明確確的知識識表示,并能通過過演繹過過程處理理這些表表示第1章人工工智能概概述64早期的熱熱情,巨大的期期望(1952~1969)(3)Stanford:1963年麥卡錫錫啟動了了斯坦福福的AI實(shí)驗(yàn)室,著重研究究邏輯推推理的通通用方法法(后來如Robinson發(fā)現(xiàn)歸結(jié)結(jié)方法)/以及機(jī)器器人研究究MIT::1958年明斯基基也到了了,不過他對對程序如如何實(shí)現(xiàn)現(xiàn)更感興興趣,并最終發(fā)發(fā)展出反反邏輯的的觀點(diǎn)/指導(dǎo)了一一系列學(xué)學(xué)生,選擇那些些顯然需需要智能能才能解解決的受受限問題題/貢獻(xiàn):微世界模型MIT::最著名的的微世界界是積木木世界,在此基礎(chǔ)礎(chǔ)上完成成了許多多研究工工作如:視覺項(xiàng)目目、自然然語言理理解項(xiàng)目目(TerryWinograd)、規(guī)劃器器等第1章人工工智能概概述65現(xiàn)實(shí)的困困難(1966~1973)(1)早期AI研究者過過于盲目目的樂觀觀態(tài)度,10年預(yù)見,而實(shí)際上上至少40年早期的AI系統(tǒng)在試試圖解決決更寬范范圍和更更難的問問題時(shí),都悲慘地地失敗了了/原因何在在?第一類困困難:缺少主題題知識(通用而非非專門化化)典型例子子:機(jī)器翻譯譯(MT))/最早對AI研究的發(fā)發(fā)難始于于機(jī)器翻翻譯(1966ALPAC報(bào)告)時(shí)至今日日,MT研究仍然然不完善善但是被被廣泛期期待，也也在作為為一種輔輔助文檔檔處理工工具第1章人工工智能概概述66現(xiàn)實(shí)的困困難(1966~1973)(2)第二類困困難：AI試圖解決決的很多多問題是是不可操操作的(NP類)在計(jì)算復(fù)復(fù)雜性理理論建立立之前,對“問題題放大””(從玩具到到現(xiàn)實(shí))的認(rèn)識局局限于速速度和存存儲容量量例子:包含超過過幾十條條事實(shí)的的定理證證明/早期遺傳傳算法實(shí)實(shí)驗(yàn)(1958~59)無限計(jì)算算能力的的幻覺:程序原則則上能夠夠找到解解并不意意味著程程序?qū)嶋H際上包含含找到解解的機(jī)制制1973年英國政政府在Lighthill報(bào)告之后后終止了了除2所大學(xué)以以外所有有的AI研究資助助第1章人工工智能概概述67現(xiàn)實(shí)的困困難(1966~1973)(3)第三類困困難：用用于產(chǎn)生生智能行行為的基基本結(jié)構(gòu)構(gòu)存在某某些限制制例子：1969年Minsky和Papert證明了感感知器—簡單的神神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)所能表表示的東東西很少少(單層感知知器對XOR函數(shù))神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)研究由由此沉寂寂了20年,直到80年代后期期多層網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的反反向傳播播算法出出現(xiàn)引起起了神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的的復(fù)興這一算法法首次發(fā)發(fā)現(xiàn)恰恰恰是在1969年發(fā)現(xiàn)的的(Bryson&Ho))第1章人工工智能概概述68基于知識識的系統(tǒng)統(tǒng):力量的鑰鑰匙?(1969~1979)(1)早期研究究中的通通用搜索索機(jī)制稱稱為弱方法,通用但不不能擴(kuò)展展到大規(guī)規(guī)模問題題或困難難問題需要更強(qiáng)強(qiáng)有力的的、領(lǐng)域域相關(guān)的的知識DENDRAL是第一個(gè)個(gè)成功的的知識密密集型系系統(tǒng),1969年在Stanford開發(fā),參與者包包括EdFeigenbaum等，根據(jù)據(jù)質(zhì)譜儀儀信息推推斷分子子結(jié)構(gòu)/該系統(tǒng)改改進(jìn)后,把知識和和推理部部分清楚楚地劃分分開—80年代專家家系統(tǒng)的的典型結(jié)結(jié)構(gòu)第1章人工工智能概概述69基于知識識的系統(tǒng)統(tǒng):力量的鑰鑰匙?(1969~1979)(2)由DENDRAL系統(tǒng)開始始的專家系統(tǒng)統(tǒng)方法論又又應(yīng)用到到其他需需要人類類專家知知識的領(lǐng)領(lǐng)域:MYCIN—檢測血液液感染的的專家系系統(tǒng)MYCIN知識庫的的特點(diǎn):直接來自自經(jīng)驗(yàn)/反映出知知識的不不確定性性自然語言言理解領(lǐng)領(lǐng)域的專專家系統(tǒng)統(tǒng):耶魯大學(xué)學(xué)RogerSchank和其學(xué)生生們開發(fā)發(fā)的一系系列程序序(1977~1983)第1章人工工智能概概述70AI成為工業(yè)業(yè)(1980~現(xiàn)在)(1))1982年,第一個(gè)成成功的商商用專家家系統(tǒng)R1在DEC公司開始始運(yùn)轉(zhuǎn),到1986年為止每每年為公公司節(jié)省省4千萬美元元美國主要要公司都都曾開發(fā)發(fā)或使用用專家系系統(tǒng)AI工業(yè)在1980年只是幾幾百萬美美元,1988年漲到數(shù)數(shù)十億美美元但很快又又進(jìn)入了了“AI的冬天””時(shí)期第1章人工工智能概概述71AI成為工業(yè)業(yè)(1980~現(xiàn)在)(2))在八十年年代的AI研究熱潮潮中,1981年日本提提出五代代機(jī)計(jì)劃劃,目的是建建造運(yùn)行行Prolog程序的智智能機(jī)美國則對對應(yīng)成立立了MCC研究集團(tuán)團(tuán)其中的AI部分從未未實(shí)現(xiàn)其其野心勃勃勃的目目標(biāo)實(shí)際上，，“AI成為工業(yè)業(yè)”目前前在一些些家電中中可以找找到影子子(智能洗衣衣機(jī)等)第1章人工工智能概概述72神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的回歸歸(1986~現(xiàn)在)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò):FrankRosenblatt1962年提出感感知器,證明了感感知器收收斂定理理/但1969年以后沉沉寂反向傳播播算法引引起了神神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)研究的的復(fù)興Rumelhart和McClelland的文集引引起反響響連接主義義方法崛起起，被認(rèn)認(rèn)為是Newell和Simon提出的符符號模型型和McCarthy主張的邏邏輯方法法的直接接競爭者者當(dāng)前的觀觀點(diǎn)是：：連接主主義和符符號主義義方法是是互補(bǔ)的的第1章人工工智能概概述73AI成為科學(xué)學(xué)(1987~現(xiàn)在)(1))近年來，，AI研究在內(nèi)內(nèi)容和方方法論方方面的特特點(diǎn)：在已有的的理論基基礎(chǔ)上進(jìn)進(jìn)行研究究而不是是提出嶄嶄新理論論理論建立立在嚴(yán)格格定理或或者確鑿鑿實(shí)驗(yàn)證證據(jù)基礎(chǔ)礎(chǔ)上而不不是靠直直覺顯示與現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界界應(yīng)用的的相關(guān)性性而不是是與玩具具樣例的的相關(guān)性性第1章人工工智能概概述74AI成為科學(xué)學(xué)(1987~現(xiàn)在)(2))從對控制制論和統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)的的某種叛叛逆到開開始接受受這些領(lǐng)領(lǐng)域的理理論和方方法通過互連連網(wǎng)進(jìn)行行測試數(shù)數(shù)據(jù)和程程序代碼碼的共享享典型：語語音識別別中HMM模型應(yīng)用用/貝葉斯網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)第1章人工工智能概概述75智能化智智能體出出現(xiàn)(1995~現(xiàn)在)重新審視視“完整整智能體體”：：SOAR系統(tǒng)上的的工作(1987~1990)環(huán)境約束束:目標(biāo)是理理解嵌入入真實(shí)環(huán)環(huán)境的智智能體的的工作/目前最重重要的智智能化智智能體環(huán)環(huán)境是Internet,AI技術(shù)成為為重要的的Internet工具為什么要要采納智智能體觀觀點(diǎn)?AI目前分離離的子領(lǐng)領(lǐng)域需要要重新組組織起來來,至少當(dāng)它它們的結(jié)結(jié)果需要要聯(lián)系在在一起的的時(shí)候AI與其他涉涉及智能能體的領(lǐng)領(lǐng)域的聯(lián)聯(lián)系被拉拉近了(如控制論論和經(jīng)濟(jì)濟(jì)學(xué))第1章人工工智能概概述76弱人工智智能和強(qiáng)強(qiáng)人工智智能弱人工智智能(WeakAI)的斷言:“機(jī)器能夠夠智能地地行動”強(qiáng)人工智智能(StrongAI)的斷言:“能夠如此此行事的的機(jī)器確確實(shí)是在在思考””大多數(shù)AI研究者認(rèn)認(rèn)為弱人人工智能能假設(shè)是是當(dāng)然的的/本質(zhì)上,AI尋求的是是在給定定的體系系結(jié)構(gòu)之之上最好好的智能能體程序序/對于弱人人工智能能的假設(shè)設(shè),AI的成就可可以證明明關(guān)于強(qiáng)人人工智能能，更多多的是哲哲學(xué)上的的爭論第1章人工工智能概概述77AI成就vs異議(1)圖靈曾考考察過對對智能機(jī)機(jī)器的質(zhì)質(zhì)疑質(zhì)疑1:能力缺陷陷實(shí)踐證明明:計(jì)算機(jī)能能夠和人人一樣做做很多工工作,有些做得得甚至更更好例子:下棋/裝配線零零件檢查查/駕駛汽車車/診斷疾病病質(zhì)疑2:數(shù)學(xué)異議議—機(jī)器是受受到不完完備性定定理限制制的形式式系統(tǒng),而人類則則沒有這這樣的局局限性第1章人工工智能概概述78AI成就vs異議(2)我們同意意計(jì)算機(jī)機(jī)在其所所能證明明的事物物上具有有局限性性,但也沒有有證據(jù)表表明人類類對于這這些局限限是免疫疫的—因?yàn)槿祟愵惖膰?yán)謹(jǐn)謹(jǐn)證明本本身要包包含一個(gè)個(gè)對所宣宣稱不可可形式化化的人類類天賦的的形式化化表示/我們不可可能證明明人類不不服從哥哥德爾不不完備性性定理,最終不得得不求助助于直覺覺質(zhì)疑3:限制問題題—“無法用一一個(gè)邏輯輯規(guī)則集集合捕捉捉每件事事物”實(shí)踐證明明:AI一直在發(fā)發(fā)展,被質(zhì)疑的的“老式式AI”已經(jīng)發(fā)生生了改變變,他們所關(guān)關(guān)注的許許多問題題已經(jīng)得得到解決決第1章人工工智能概概述791.4智能體與與環(huán)境智能體的的組成理性智能能體任務(wù)環(huán)境境與例子子任務(wù)環(huán)境境的屬性性第1章人工工智能概概述80智能體與與環(huán)境智能體：：通過傳傳感器感感知所處處環(huán)境并并通過執(zhí)執(zhí)行器對對該環(huán)境境產(chǎn)生作作用的計(jì)計(jì)算機(jī)程程序及其其控制的的硬件感知信息息：表示示任意給給定時(shí)刻刻智能體體的感知知輸入/感知序列列：該智智能體所所收到的的所有輸輸入數(shù)據(jù)據(jù)的完整整歷史智能體函函數(shù)：把把任意給給定感知知序列映映射到智智能體行行動的描描述/智能體程程序：抽抽象的智智能體函函數(shù)的一一個(gè)具體體實(shí)現(xiàn)，，該程序序在智能能體自身身結(jié)構(gòu)上上運(yùn)行第1章人工工智能概概述81理性智能能體(1)理性智能能體(RationalAgent)):做事正確確的智能能體性能度量量:智能體成成功程度度標(biāo)準(zhǔn)的的具體化化作為一般般規(guī)則,最好根據(jù)據(jù)在這個(gè)個(gè)環(huán)境中中希望得得到的實(shí)實(shí)際結(jié)果果來設(shè)計(jì)計(jì)性能度度量,而不是根根據(jù)智能能體應(yīng)該該表現(xiàn)的的行為判斷什么么是理性性:性能度量量關(guān)于環(huán)境境的先驗(yàn)驗(yàn)知識可以執(zhí)行行的行動動到那時(shí)為為止的感感知序列列第1章人工工智能概概述82理性智能能體(2)理性智能能體:對于每個(gè)個(gè)可能的的感知序序列,根據(jù)已知知感知序序列提供供的證據(jù)據(jù)和智能能體內(nèi)建建的先驗(yàn)驗(yàn)知識,理性智能能體應(yīng)該該選擇期期望能使使其性能能度量最最大化的的行動理性是使使期望性性能最大大化完美是實(shí)實(shí)際性能能最大化化理性智能能體也可可以稱作作智能化化智能體體(IntelligentAgent))第1章人工工智能概概述83任務(wù)環(huán)境境(1)建造理性性智能體體的綜合合考慮:任務(wù)環(huán)境境PEAS(Performance,Environment,,Actuators,Sensors)性能/環(huán)境/執(zhí)行器/傳感器例子第1章人工工智能概概述智能體種類性能度量環(huán)境執(zhí)行器傳感器出租車司機(jī)安全,快速,守法,舒適的旅途,利潤最大化道路,其他車輛,行人,旅客方向盤,加速器,剎車,信號燈,喇叭,(顯示器)引擎?zhèn)鞲衅?速度計(jì),加速計(jì),里程計(jì),GPS,(聲波傳感器,攝像頭,鍵盤)84任務(wù)環(huán)境境(2)第1章人工工智能概概述智能體類型性能度量環(huán)境執(zhí)行器傳感器醫(yī)學(xué)診斷系統(tǒng)恢復(fù)健康的病人,費(fèi)用最小化,最少訴訟病人,醫(yī)院,職員顯示:問題,測試,診斷,治療,咨詢鍵盤輸入,癥狀,檢查結(jié)果,病人回答挑揀零件的機(jī)器人放進(jìn)正確箱子的零件的百分比載有零件的傳送帶,箱子有關(guān)節(jié)的胳膊和手?jǐn)z像頭,關(guān)節(jié)角度傳感器交互式英語教師最大化學(xué)生的測試成績學(xué)生集合,測驗(yàn)機(jī)構(gòu)顯示(語音合成):練習(xí),建議,糾正鍵盤輸入(語音識別)85任務(wù)環(huán)境境的屬性性(1)任務(wù)環(huán)境境的屬性性:完全可觀觀察的vs部分可觀觀察的:獲取環(huán)境境的完整整狀態(tài),一般難以以做到確定性的的vs隨機(jī)的:出租車駕駕駛環(huán)境境是隨機(jī)機(jī)的片段式的的vs延續(xù)式的的:挑揀零件件機(jī)器人人的決策策只需建建立在當(dāng)當(dāng)前零件件基礎(chǔ)上上,而下棋,駕駛,句法分析析都是延延續(xù)式的的第1章人工工智能概概述86任務(wù)環(huán)境境的屬性性(2)靜態(tài)的vs動態(tài)的:出租車駕駕駛是動動態(tài)的,填字謎游游戲則是是靜態(tài)的的離散的vs連續(xù)的:下棋是離離散的,駕駛汽車車是連續(xù)續(xù)的單智能體體vs多智能體體:駕駛汽車車和下棋棋都是多多智能體體環(huán)境根據(jù)傳感感器的感感知，對對環(huán)境的的綜合考考慮，通通過執(zhí)行行器的工工作，實(shí)實(shí)現(xiàn)好的的性能量量度第1章人工工智能概概述87任務(wù)環(huán)境境的屬性性(3)第1章人工工智能概概述任務(wù)環(huán)境可觀察性確定性片段性靜態(tài)性離散性智能體數(shù)出租車駕駛部分隨機(jī)的延續(xù)式的動態(tài)的連續(xù)的多醫(yī)學(xué)診斷系統(tǒng)部分隨機(jī)的延續(xù)式的動態(tài)的連續(xù)的單選零件的機(jī)器人部分隨機(jī)的片段式的動態(tài)的連續(xù)的單交互式英語教師部分隨機(jī)的延續(xù)式的動態(tài)的離散的多縱橫字謎游戲完全確定的延續(xù)式的靜態(tài)的離散的單881.5智能體結(jié)結(jié)構(gòu)4種類型的的智能體體程序簡單反射射型智能能體基于模型型的反射射智能體體基于目標(biāo)標(biāo)的智能能體/基于效用用的智能能體學(xué)習(xí)智能能體第1章人工工智能概概述89智能體結(jié)結(jié)構(gòu)AI的任務(wù)是是設(shè)計(jì)智智能體程程序智能體程程序要在在某個(gè)具具備實(shí)際際傳感器器和執(zhí)行行器的計(jì)計(jì)算裝置置上運(yùn)行行,該裝置稱稱為體系系結(jié)構(gòu)智能體=體系結(jié)構(gòu)構(gòu)+程序通常,智能體程程序具有有這樣的的框架:從傳感器器得到當(dāng)當(dāng)前感知知信息作作為輸入入,返回一個(gè)個(gè)行動交交給執(zhí)行行器第1章人工工智能概概述90智能體類類型有4種類型的的智能體體程序(或部分程程序)簡單反射射型智能能體基于模型型的反射射型智能能體基于目標(biāo)標(biāo)的智能能體基于效用用的智能能體此外，學(xué)學(xué)習(xí)程序序也是一一種智能能體第1章人工工智能概概述91簡單反射射型智能能體第1章人工工智能概概述智能體傳感器現(xiàn)在世界是什么樣的環(huán)境現(xiàn)在我應(yīng)該采取什么行動執(zhí)行器條件--行動規(guī)律f:P→Af:IF-THEN92基于模型型的反射射型智能能體第1章人工工智能概概述傳感器現(xiàn)在世界是什么樣的現(xiàn)在我應(yīng)該采取什么行動執(zhí)行器狀態(tài)世界如何演變我的行動做了什么條件--行動規(guī)則智能體環(huán)境f:P+M→→Af:IF+-THEN93基于目標(biāo)標(biāo)的智能能體第1章人工工智能概概述環(huán)境傳感器現(xiàn)在世界是什么樣的如果我采用了行動A世界將會是什么樣的現(xiàn)在我應(yīng)該采取什么行動執(zhí)行器狀態(tài)我的行動做了什么世界如何演變目標(biāo)智能體f:P+M++Try→Af:Target-Try94基于效用用的智能能體第1章人工工智能概概述環(huán)境傳感器現(xiàn)在世界是什么樣的如果我采用了行動A世界將會是什么樣的現(xiàn)在我應(yīng)該采取什么行動處于這樣的狀態(tài)我將有多快樂狀態(tài)世界如何演變我的行動做了什么效用智能體執(zhí)行器f:P+M++Try+Utility→→Af:Utility95什么是效效用？(1)最簡單的的方式就就是把效效用想象象成金錢錢，越多多越好并并不是其其全部100萬送給給1個(gè)身價(jià)5億的富翁翁vs.還是1個(gè)沒有分分文存款款的窮光光蛋，其其效用是是不一樣樣的/反過來欠欠債也是是類似的的效用—《MultiAgent引論》第6章可以考慮慮效用和和行動對對世界作作用前后后的差()之間存在在正比關(guān)關(guān)系，和和原來的的基數(shù)成成反比關(guān)關(guān)系/依據(jù)不