人工智能的計(jì)算機(jī)模擬課件

人類智能的計(jì)算機(jī)模擬一、人工智能簡(jiǎn)介二、人工智能的發(fā)展三、博弈樹搜索3.1博弈概述3.2極小極大分析法3.3α-β剪枝技術(shù)1.1人工智能的定義從1956年正式提出人工智能學(xué)科算起，40多年來，取得長(zhǎng)足的發(fā)展，成為一門廣泛的交叉和前沿科學(xué)。總的說來，人工智能的目的就是讓計(jì)算機(jī)這臺(tái)機(jī)器能夠象人一樣思考?？茖W(xué)家已經(jīng)作出了汽車，火車，飛機(jī)，收音機(jī)等等，它們模仿我們身體器官的功能，但是能不能模仿人類大腦的功能呢？1.1人工智能的定義定義1智能機(jī)器(intelligentmachine)

能夠在各類環(huán)境中自主地或交互地執(zhí)行各種擬人任務(wù)(anthropomorphictasks)的機(jī)器。

例子1：能夠模擬人的思維，進(jìn)行博弈的計(jì)算機(jī)。1997年5月11日，一個(gè)名為"深藍(lán)"(DeepBlue)的ＩＢＭ計(jì)算機(jī)系統(tǒng)戰(zhàn)勝當(dāng)時(shí)的國(guó)際象棋世界冠軍蓋利.卡斯帕羅夫（GarryKasparov）。

例子2：能夠進(jìn)行深海探測(cè)的潛水機(jī)器人。

例子3：在星際探險(xiǎn)中的移動(dòng)機(jī)器人，如美國(guó)研制的火星探測(cè)車。

1.1人工智能的定義定義2人工智能(AI)AI(artificalintelligence)

斯坦福大學(xué)的Nilsson提出人工智能是關(guān)于知識(shí)的科學(xué)（知識(shí)的表示、知識(shí)的獲取以及知識(shí)的運(yùn)用）,從學(xué)科的界定來定義：

·人工智能（學(xué)科）是計(jì)算機(jī)科學(xué)中涉及研究、設(shè)計(jì)和應(yīng)用智能機(jī)器的一個(gè)分支。它的近期主要目標(biāo)在于研究用機(jī)器來模仿和執(zhí)行人腦的某些智能功能，并開發(fā)相關(guān)理論和技術(shù)。

從人工智能所實(shí)現(xiàn)的功能來定義：

·人工智能（能力）是智能機(jī)器所執(zhí)行的通常與人類智能有關(guān)的功能，如判斷、推理、證明、識(shí)別、感知、理解、設(shè)計(jì)、思考、規(guī)劃、學(xué)習(xí)和問題求解等思維活動(dòng)。

1.2人工智能的發(fā)展1.2.1

人工智能的起源與發(fā)展

人工智能的發(fā)展是以硬件與軟件為基礎(chǔ)。它的發(fā)展經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展歷程。人們從很早就已開始研究自身的思維形成，早在亞里士多德(公元前384-322年)在著手解釋和編注他稱之為三段論的演繹推理時(shí)就邁出了向人工智能發(fā)展的早期步伐，可以看作為原始的知識(shí)表達(dá)規(guī)范。1.2人工智能的發(fā)展什么是三段論？三段論是以真言判斷為其前提的一種演繹推理，它借助于一個(gè)共同項(xiàng)，把兩個(gè)直言判斷聯(lián)系起來，從而得出結(jié)論。例如：一切金屬都是能夠熔解的；鐵是金屬；所以，鐵是能夠熔解的。知識(shí)表示、知識(shí)利用和知識(shí)獲取是人工智能系統(tǒng)的三個(gè)基本問題。1.3人類智能與人工智能人的心理活動(dòng)具有不同的層次，它可以與計(jì)算機(jī)的層次相比較，見圖1.1。圖1.1人類任知活動(dòng)與計(jì)算機(jī)的比較

1.3人類智能與人工智能

心理活動(dòng)的最高層級(jí)是思維策略，中間一層是初級(jí)信息處理，最低層級(jí)是生理過程，即中樞神經(jīng)系統(tǒng)、神經(jīng)元和大腦的活動(dòng)，與此相應(yīng)的是計(jì)算機(jī)程序、語言和硬件。

研究認(rèn)知過程的主要任務(wù)是探求高層次思維決策與初級(jí)信息處理的關(guān)系，并用計(jì)算機(jī)程序來模擬人的思維策略水平，而用計(jì)算機(jī)語言模擬人的初級(jí)信息處理過程。1.3.1

智能信息處理系統(tǒng)的假設(shè)

推論一:既然人具有智能，那么他(她)就一定是個(gè)物理符號(hào)系統(tǒng)。推論二:既然計(jì)算機(jī)是一個(gè)物理符號(hào)系統(tǒng)，它就一定能夠表現(xiàn)出智能。推論三:既然人是一個(gè)物理符號(hào)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)也是一個(gè)物理符號(hào)系統(tǒng)，那么我們就能夠用計(jì)算機(jī)來模擬人的活動(dòng)。智智能信息處處理系統(tǒng)的假假設(shè)1940年，，維納開始考考慮計(jì)算機(jī)如如何能像大腦腦一樣工作。。他發(fā)現(xiàn)了二二者的相似性性。維納認(rèn)為為計(jì)算機(jī)是一一個(gè)進(jìn)行信息息處理和信息息轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)統(tǒng)，只要這個(gè)個(gè)系統(tǒng)能得到到數(shù)據(jù)，機(jī)器器本身就應(yīng)該該能做幾乎任任何事情。而而且計(jì)算機(jī)本本身并不一定定要用齒輪，，導(dǎo)線，軸，，電機(jī)等部件件制成。麻省省理工學(xué)院的的一位教授為為了證實(shí)維納納的這個(gè)觀點(diǎn)點(diǎn)，甚至用石石塊和衛(wèi)生紙紙卷制造過一一臺(tái)簡(jiǎn)單的能能運(yùn)行的計(jì)算算機(jī)。維納系系統(tǒng)地創(chuàng)建了了控制論，根根據(jù)這一理論論，一個(gè)機(jī)械械系統(tǒng)完全能能進(jìn)行運(yùn)算和和記憶。人人類智能的的計(jì)算機(jī)模擬擬著名的英國(guó)科科學(xué)家圖靈被被稱為人工智智能之父,圖圖靈不僅創(chuàng)造造了一個(gè)簡(jiǎn)單單的通用的非非數(shù)字計(jì)算模模型，而且直直接證明了計(jì)計(jì)算機(jī)可能以以某種被理解解為智能的方方法工作。1950年，，圖靈發(fā)表了了題為《計(jì)算算機(jī)能思考嗎嗎？》的論文文，給人工智智能下了一個(gè)個(gè)定義，而且且論證了人工工智能的可能能性。定義智智慧時(shí)，如果果一臺(tái)機(jī)器能能夠通過稱之之為圖靈實(shí)驗(yàn)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)，那那它就是智慧慧的。圖靈實(shí)實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)就就是讓人在不不看外型的情情況下不能區(qū)區(qū)別是機(jī)器的的行為還是人人的行為時(shí)，，這個(gè)機(jī)器就就是智慧的人人類智能能的計(jì)算算機(jī)模擬擬圖靈測(cè)試試游游戲戲由一男男(A)、一女女(B)和一名名詢問者者(C)進(jìn)行；；C與A、B被被隔離，，通過電電傳打字字機(jī)與A、B對(duì)對(duì)話。詢?cè)儐栒咧恢恢蓝说姆Q稱呼是X，Y，，通過提提問以及及回答來來判斷，，最終作作出"X是A，，Y是B"或者者"X是是B，Y是A"的結(jié)論論。游戲戲中，A必須盡盡力使C判斷錯(cuò)錯(cuò)誤，而而B的任任務(wù)是幫幫助C。。當(dāng)當(dāng)一一個(gè)機(jī)器器代替了了游戲中中的A，，并且機(jī)機(jī)器將試試圖使得得C相信信它是一一個(gè)人。。如果機(jī)機(jī)器通過過了圖靈靈測(cè)試，，就認(rèn)為為它是"智慧"的。人人類智能能的計(jì)算算機(jī)模擬擬物理符號(hào)號(hào)系統(tǒng)假假設(shè)的推推論一也也告訴我我們，人人有智能能，所以以他是一一個(gè)物理理符號(hào)系系統(tǒng)；推推論三指指出，可可以編寫寫出計(jì)算算機(jī)程序序去模擬擬人類的的思維活活動(dòng)。這這就是說說，人和和計(jì)算機(jī)機(jī)這兩個(gè)個(gè)物理符符號(hào)系統(tǒng)統(tǒng)所使用用的物理理符號(hào)是是相同的的，因而而計(jì)算機(jī)機(jī)可以模模擬人類類的智能能活動(dòng)過過程。1.4

人工工智能的研究究和應(yīng)用領(lǐng)域域在大多數(shù)學(xué)科科中存在著幾幾個(gè)不同的研研究領(lǐng)域，每每個(gè)領(lǐng)域都有有其特有的感感興趣的研究究課題、研究究技術(shù)和術(shù)語語。在人工智智能中，這樣樣的領(lǐng)域包括括語言處理、、自動(dòng)定理證證明、智能數(shù)數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)統(tǒng)、視覺系統(tǒng)統(tǒng)、問題求解解、人工智能能方法和程序序語言以及自自動(dòng)程序設(shè)計(jì)計(jì)等。在過去去30多年中中，已經(jīng)建立立了一些具有有人工智能的的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)；例如，能能夠求解微分分方程的，下下棋的，設(shè)計(jì)計(jì)分析集成電電路的，合成成人類自然語語言的，檢索索情報(bào)的，診診斷疾病以及及控制太空飛飛行器和水下下機(jī)器人的具具有不同程度度人工智能的的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)。問問題求解人工智能的第第一個(gè)大成就就是發(fā)展了能能夠求解難題題的下棋(如如國(guó)際象棋)程序。在下下棋程序中應(yīng)應(yīng)用的某些技技術(shù)，如向前前看幾步，并并把困難的問問題分成一些些比較容易的的子問題，發(fā)發(fā)展成為搜索索和問題歸約約這樣的人工工智能基本技技術(shù)。今天的的計(jì)算機(jī)程序序能夠下錦標(biāo)標(biāo)賽水平的各各種方盤棋、、十五子棋和和國(guó)際象棋。。另一種問題題求解程序把把各種數(shù)學(xué)公公式符號(hào)匯編編在一起，其其性能達(dá)到很很高的水平，，并正在為許許多科學(xué)家和和工程師所應(yīng)應(yīng)用。有些程程序甚至還能能夠用經(jīng)驗(yàn)來來改善其性能能。邏邏輯推理與與定理證明邏輯推理是人人工智能研究究中最持久的的子領(lǐng)域之一一。其中特別別重要的是要要找到一些方方法，只把注注意力集中在在一個(gè)大型數(shù)數(shù)據(jù)庫中的有有關(guān)事實(shí)上，，留意可信的的證明，并在在出現(xiàn)新信息息時(shí)適時(shí)修正正這些證明。。對(duì)數(shù)學(xué)中臆臆測(cè)的定理尋尋找一個(gè)證明明或反證，確確實(shí)稱得上是是一項(xiàng)智能任任務(wù)。為此不不僅需要有根根據(jù)假設(shè)進(jìn)行行演繹的能力力，而且需要要某些直覺技技巧。1976年年7月，美國(guó)國(guó)的阿佩爾(K.Appel)等人人合作解決了了長(zhǎng)達(dá)124年之久的難難題--四色色定理。他們們用三臺(tái)大型型計(jì)算機(jī)，花花去1200小時(shí)CPU時(shí)間，并對(duì)對(duì)中間結(jié)果進(jìn)進(jìn)行人為反復(fù)復(fù)修改500多處。四色色定理的成功功證明曾轟動(dòng)動(dòng)計(jì)算機(jī)界。。自自然語言理理解NLP(NaturalLanguageProcessing)自然語言言處理也是人人工智能的早早期研究領(lǐng)域域之一，已經(jīng)經(jīng)編寫出能夠夠從內(nèi)部數(shù)據(jù)據(jù)庫回答用英英語提出的問問題的程序，，這些程序通通過閱讀文本本材料和建立立內(nèi)部數(shù)據(jù)庫庫，能夠把句句子從一種語語言翻譯為另另一種語言，，執(zhí)行用英語語給出的指令令和獲取知識(shí)識(shí)等。有些程程序甚至能夠夠在一定程度度上翻譯從話話筒輸入的口口頭指令(而而不是從鍵盤盤打入計(jì)算機(jī)機(jī)的指令)。。目前語言處處理研究的主主要課題是：：在翻譯句子子時(shí)，以主題題和對(duì)話情況況為基礎(chǔ)，注注意大量的一一般常識(shí)--世界知識(shí)和和期望作用的的重要性。人人工智智能在語言翻翻譯與語音理理解程序方面面已經(jīng)取得的的成就，發(fā)展展為人類自然然語言處理的的新概念。自自動(dòng)程序設(shè)設(shè)計(jì)也許程序設(shè)計(jì)計(jì)并不是人類類知識(shí)的一個(gè)個(gè)十分重要的的方面，但是是它本身卻是是人工智能的的一個(gè)重要研研究領(lǐng)域。這這個(gè)領(lǐng)域的工工作叫做自動(dòng)動(dòng)程序設(shè)計(jì)。。已經(jīng)研制出出能夠以各種種不同的目的的描述(例如如輸入/輸出出對(duì)，高級(jí)語語言描述，甚甚至英語描述述算法)來編編寫計(jì)算機(jī)程程序。這方面面的進(jìn)展局限限于少數(shù)幾個(gè)個(gè)完全現(xiàn)成的的例子。對(duì)自自動(dòng)程序設(shè)計(jì)計(jì)的研究不僅僅可以促進(jìn)半半自動(dòng)軟件開開發(fā)系統(tǒng)的發(fā)發(fā)展，而且也也使通過修正正自身數(shù)碼進(jìn)進(jìn)行學(xué)習(xí)(即即修正它們的的性能)的人人工智能系統(tǒng)統(tǒng)得到發(fā)展。。自動(dòng)編制一一份程序來獲獲得某種指定定結(jié)果的任務(wù)務(wù)同證明一份份給定程序?qū)@得某種指指定結(jié)果的任任務(wù)是緊密相相關(guān)的。后者者叫做程序驗(yàn)驗(yàn)證。許多自自動(dòng)程序設(shè)計(jì)計(jì)系統(tǒng)將產(chǎn)生生一份輸出程程序的驗(yàn)證作作為額外收獲獲。1.4.5

專家系系統(tǒng)一般地說，，專家系統(tǒng)統(tǒng)是一個(gè)智智能計(jì)算機(jī)機(jī)程序系統(tǒng)統(tǒng)，其內(nèi)部部具有大量量專家水平平的某個(gè)領(lǐng)領(lǐng)域知識(shí)與與經(jīng)驗(yàn)，能能夠利用人人類專家的的知識(shí)和解解決問題的的方法來解解決該領(lǐng)域域的問題。。也就是說說，專家系系統(tǒng)是一個(gè)個(gè)具有大量量專門知識(shí)識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的的程序系統(tǒng)統(tǒng)，它應(yīng)用用人工智能能技術(shù)，根根據(jù)某個(gè)領(lǐng)領(lǐng)域一個(gè)或或多個(gè)人類類專家提供供的知識(shí)和和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行行推理和判判斷，模擬擬人類專家家的決策過過程，以解解決那些需需要專家決決定的復(fù)雜雜問題。當(dāng)當(dāng)前前的研究涉涉及有關(guān)專專家系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)的各種種問題。這這些系統(tǒng)是是在某個(gè)領(lǐng)領(lǐng)域的專家家(他可能能無法明確確表達(dá)他的的全部知識(shí)識(shí))與系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計(jì)者之之間經(jīng)過艱艱苦的反復(fù)復(fù)交換意見見之后建立立起來的。。在已經(jīng)建建立的專家家咨詢系統(tǒng)統(tǒng)中，有能能夠診斷疾疾病的(包包括中醫(yī)診診斷智能機(jī)機(jī))，估計(jì)計(jì)潛在石油油等礦藏的的，研究復(fù)復(fù)雜有機(jī)化化合物結(jié)構(gòu)構(gòu)的以及提提供使用其其它計(jì)算機(jī)機(jī)系統(tǒng)的參參考意見等等。發(fā)展專專家系統(tǒng)的的關(guān)鍵是表表達(dá)和運(yùn)用用專家知識(shí)識(shí)，專專家系系統(tǒng)即來自自人類類專家家的并并已被被證明明對(duì)解解決有有關(guān)領(lǐng)領(lǐng)域內(nèi)內(nèi)的典典型問問題是是有用用的事事實(shí)和和過程程。專專家系系統(tǒng)和和傳統(tǒng)統(tǒng)的計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)程序序最本本質(zhì)的的不同同之處處在于于專家家系統(tǒng)統(tǒng)所要要解決決的問問題一一般沒沒有算算法解解，并并且經(jīng)經(jīng)常要要在不不完全全、不不精確確或不不確定定的信信息基基礎(chǔ)上上作出出結(jié)論論。專專家家系統(tǒng)統(tǒng)可以以解決決的問問題一一般包包括解解釋、、預(yù)測(cè)測(cè)、診診斷、、設(shè)計(jì)計(jì)、規(guī)規(guī)劃、、監(jiān)視視、修修理、、指導(dǎo)導(dǎo)和控控制等等。高高性能能的專專家系系統(tǒng)也也已經(jīng)經(jīng)從學(xué)學(xué)術(shù)研研究開開始進(jìn)進(jìn)入實(shí)實(shí)際應(yīng)應(yīng)用研研究。。隨著著人工工智能能整體體水平平的提提高，，專家家系統(tǒng)統(tǒng)也獲獲得發(fā)發(fā)展。。正在在開發(fā)發(fā)的新新一代代專家家系統(tǒng)統(tǒng)有分分布式式專家家系統(tǒng)統(tǒng)和協(xié)協(xié)同式式專家家系統(tǒng)統(tǒng)等。。在新新一代代專家家系統(tǒng)統(tǒng)中，，不但但采用用基于于規(guī)則則的方方法，，而且且采用用基于于模型型的原原理。。機(jī)機(jī)器學(xué)學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)能能力無無疑是是人工工智能能研究究上最最突出出和最最重要要的一一個(gè)方方面。。人工工智能能在這這方面面的研研究近近年來來取得得了一一些進(jìn)進(jìn)展。。學(xué)習(xí)習(xí)是人人類智智能的的主要要標(biāo)志志和獲獲得知知識(shí)的的基本本手段段。機(jī)機(jī)器學(xué)學(xué)習(xí)(自動(dòng)動(dòng)獲取取新的的事實(shí)實(shí)及新新的推推理算算法)是使使計(jì)算算機(jī)具具有智智能的的根本本途徑徑。正正如香香克(R.Shank)所所說：："一臺(tái)計(jì)算算機(jī)若不不會(huì)學(xué)習(xí)習(xí)，就不不能稱為為具有智智能的。。"此外，，機(jī)器學(xué)學(xué)習(xí)還有有助于發(fā)發(fā)現(xiàn)人類類學(xué)習(xí)的的機(jī)理和和揭示人人腦的奧奧秘。所所以這是是一個(gè)始始終得到到重視，，理論正正在創(chuàng)立立，方法法日臻完完善，但但遠(yuǎn)未達(dá)達(dá)到理想想境地的的研究領(lǐng)領(lǐng)域。1.5人人工智智能對(duì)人人類的影影響人人工智能能對(duì)經(jīng)濟(jì)濟(jì)的影響響人工智能能系統(tǒng)的的開發(fā)和和應(yīng)用，，已為人人類創(chuàng)造造出可觀觀的經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益，，專家系系統(tǒng)就是是一個(gè)例例子。隨隨著計(jì)算算機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)價(jià)格的的繼續(xù)下下降，人人工智能能技術(shù)必必將得到到更大的的推廣，，產(chǎn)生更更大的經(jīng)經(jīng)濟(jì)效益益。下面面略舉二二例說明明。人人工智能能對(duì)經(jīng)濟(jì)濟(jì)的影響響1.專家家系統(tǒng)的的效益成功的專專家系統(tǒng)統(tǒng)能為它它的建造造者、擁擁有者和和用戶帶帶來明顯顯的經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益。。用比較較經(jīng)濟(jì)的的方法執(zhí)執(zhí)行任務(wù)務(wù)而不需需要有經(jīng)經(jīng)驗(yàn)的專專家，可可以極大大地減少少勞務(wù)開開支和培培養(yǎng)費(fèi)用用。由于于軟件易易于復(fù)制制，所以以專家系系統(tǒng)能夠夠廣泛傳傳播專家家知識(shí)和和經(jīng)驗(yàn)，，推廣應(yīng)應(yīng)用數(shù)量量有限的的和昂貴貴的專業(yè)業(yè)人員及及其知識(shí)識(shí)。如如果果保護(hù)得得當(dāng)，軟軟件能被被長(zhǎng)期地地和完整整地保存存。領(lǐng)領(lǐng)域?qū)I(yè)業(yè)人員(如醫(yī)生生)難以以同時(shí)保保持最新新的實(shí)際際建議(如治療療方案和和方法)，而專專家系統(tǒng)統(tǒng)卻能迅迅速地更更新和保保存這類類建議，，使終端端用戶(如病人人)從中中受益。。人人工智能能對(duì)經(jīng)濟(jì)濟(jì)的影響響2.人工工智能推推動(dòng)計(jì)算算機(jī)技術(shù)術(shù)發(fā)展人工智能能研究已已經(jīng)對(duì)計(jì)計(jì)算機(jī)技技術(shù)的各各個(gè)方面面產(chǎn)生并并將繼續(xù)續(xù)產(chǎn)生較較大影響響。人工工智能應(yīng)應(yīng)用要求求繁重的的計(jì)算，，促進(jìn)了了并行處處理和專專用集成成片的開開發(fā)。算算法發(fā)生生器和靈靈巧的數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)獲得應(yīng)應(yīng)用，自自動(dòng)程序序設(shè)計(jì)技技術(shù)將開開始對(duì)軟軟件開發(fā)發(fā)產(chǎn)生積積極影響響。所有有這些在在研究人人工智能能時(shí)開發(fā)發(fā)出來的的新技術(shù)術(shù)，推動(dòng)動(dòng)了計(jì)算算機(jī)技術(shù)術(shù)的發(fā)展展，進(jìn)而而使計(jì)算算機(jī)為人人類創(chuàng)造造更大的的經(jīng)濟(jì)實(shí)實(shí)惠。人人工智能能對(duì)社會(huì)會(huì)的影響響人工智能能在給它它的創(chuàng)造造者、銷銷售者和和用戶帶帶來經(jīng)濟(jì)濟(jì)利益的的同時(shí)，，就象任任何新技技術(shù)一樣樣，它的的發(fā)展也也引起或或即將出出現(xiàn)許多多問題，，并使一一些人感感到擔(dān)心心或懊惱惱。人人工智能能對(duì)社會(huì)會(huì)的影響響。1.勞務(wù)務(wù)就業(yè)問問題由于人工工智能能能夠代替替人類進(jìn)進(jìn)行各種種腦力勞勞動(dòng)，將將會(huì)使一一部分人人不得不不改變他他們的工工種，甚甚至造成成失業(yè)。。人工智智能在科科技和工工程中的的應(yīng)用，，會(huì)使一一些人失失去介入入信息處處理活動(dòng)動(dòng)(如規(guī)規(guī)劃、診診斷、理理解和決決策等)的機(jī)會(huì)會(huì)，甚至至不得不不改變自自己的工工作方式式。人人工智能能對(duì)社會(huì)會(huì)的影響響2.社會(huì)會(huì)結(jié)構(gòu)變變化人們一方方面希望望人工智智能和智智能機(jī)器器能夠代代替人類類從事各各種勞動(dòng)動(dòng)，另一一方面又又擔(dān)心它它們的發(fā)發(fā)展會(huì)引引起新的的社會(huì)問問題。實(shí)實(shí)際上，，近十多多年來，，社會(huì)結(jié)結(jié)構(gòu)正在在發(fā)生一一種靜悄悄悄的變變化。"人-機(jī)機(jī)器"的的社會(huì)結(jié)結(jié)構(gòu)，終終將為"人-智智能機(jī)器器-機(jī)器器"的社社會(huì)結(jié)構(gòu)構(gòu)所取代代。智能能機(jī)器人人就是智智能機(jī)器器之一?！，F(xiàn)在和和將來的的很多本本來是由由人承擔(dān)擔(dān)的工作作將由機(jī)機(jī)器人來來擔(dān)任，，因此，，人們將將不得不不學(xué)會(huì)與與有智能能的機(jī)器器相處，，并適應(yīng)應(yīng)這種變變化了的的社會(huì)結(jié)結(jié)構(gòu)。人人工智能能對(duì)社會(huì)會(huì)的影響響3.思維維方式與與觀念的的變化人工智能能的發(fā)展展與推廣廣應(yīng)用，，將影響響到人類類的思維維方式和和傳統(tǒng)觀觀念，并并使它們們發(fā)生改改變。例例如，傳傳統(tǒng)知識(shí)識(shí)一般印印在書本本報(bào)刊或或雜志上上，因而而是固定定不變的的，而人人工智能能系統(tǒng)的的知識(shí)庫庫的知識(shí)識(shí)卻是可可以不斷斷修改、、擴(kuò)充和和更新的的。又如如，一旦旦專家系系統(tǒng)的用用戶開始始相信系系統(tǒng)(智智能機(jī)器器)的判判斷和決決定，那那么他們們就可能能不愿多多動(dòng)腦筋筋，變得得懶惰，，并失去去對(duì)許多多問題及及其求解解任務(wù)的的責(zé)任感感和敏感感性。那那些過分分依賴計(jì)計(jì)算器的的學(xué)生，，他們的的主動(dòng)思思維能力力和計(jì)算算能力也也會(huì)明顯顯下降。。過分地地依賴計(jì)計(jì)算機(jī)的的建議而而不加分分析地接接受，將將會(huì)使智智能機(jī)器器用戶的的認(rèn)知能能力下降降，并增增加誤解解。在設(shè)設(shè)計(jì)和研研制智能能系統(tǒng)時(shí)時(shí)，應(yīng)考考慮到上上述問題題，盡量量鼓勵(lì)用用戶在問問題求解解中的主主動(dòng)性，，讓他們們的智力力積極參參與問題題求解過過程。人人工智能能對(duì)社會(huì)會(huì)的影響響4.心理理上的威威脅人工智能能還使一一部分社社會(huì)成員員感到心心理上的的威脅，，或叫做做精神威威脅。人人們一般般認(rèn)為，，只有人人類才具具有感知知精神，，而且以以此與機(jī)機(jī)器相別別。如果果有一天天，這些些人開始始相信機(jī)機(jī)器也能能夠思維維和創(chuàng)作作，那么么他們可可能會(huì)感感到失望望，甚至至感到威威脅。他他們擔(dān)心心：有朝朝一日，，智能機(jī)機(jī)器的人人工智能能會(huì)超過過人類的的自然智智能，使使人類淪淪為智能能機(jī)器和和智能系系統(tǒng)的奴奴隸。對(duì)對(duì)于人的的觀念(更具體體地指人人的精神神)和機(jī)機(jī)器的觀觀念(更更具體地地指人工工智能)之間的的關(guān)系問問題，哲哲學(xué)家、、神學(xué)家家和其它它人們之之間一直直存在著著爭(zhēng)論。。按照人人工智能能的觀點(diǎn)點(diǎn)，人類類有可能能用機(jī)器器來規(guī)劃劃自己的的未來，，甚至可可以把這這個(gè)規(guī)劃劃問題想想象為一一類狀態(tài)態(tài)空間搜搜索。當(dāng)當(dāng)社會(huì)上上一部分分人歡迎迎這種新新觀念時(shí)時(shí)，另一一部分人人則發(fā)現(xiàn)現(xiàn)這些新新觀念是是惹人煩煩惱的和和無法接接受的，，尤其是是當(dāng)這些些觀念與與他們鐘鐘愛的信信仰和觀觀念背道道而馳時(shí)時(shí)。人人工智能能對(duì)社會(huì)會(huì)的影響響5.技術(shù)術(shù)失控的的危險(xiǎn)任何新技技術(shù)最大大危險(xiǎn)莫莫過于人人類對(duì)它它失去了了控制，，或者是是它落入入那些企企圖利用用新技術(shù)術(shù)反對(duì)人人類的人人手中。。有人擔(dān)擔(dān)心機(jī)器器人和人人工智能能的其它它制品威威脅人類類的安全全。為此此，著名名的美國(guó)國(guó)科幻作作家阿西西莫夫(I.Asimov)提出了了“機(jī)器器人三守守則”：：(1)機(jī)機(jī)器人必必須不危危害人類類，也不不允許它它眼看人人類受害害而袖手手旁觀。。(2)機(jī)機(jī)器人必必須絕對(duì)對(duì)服從人人類，除除非這種種服從有有害于人人類。(3)機(jī)器器人必須須保護(hù)自自身不受受傷害，，除非為為了保護(hù)護(hù)人類或或者是人人類命令令它作出出犧牲。。我我們們認(rèn)為，，如果把把這個(gè)““機(jī)器人人三守則則”推廣廣到整個(gè)個(gè)智能機(jī)機(jī)器，成成為“智智能機(jī)器器三守則則”，那那么，人人類社會(huì)會(huì)就會(huì)更更容易接接受智能能機(jī)器和和人工智智能。人人工智智能技術(shù)術(shù)是一種種信息技技術(shù)，能能夠極快快地傳遞遞。我們們必須保保持高度度警惕,防止人人工智能能技術(shù)被被用于反反對(duì)人類類和危害害社會(huì)的的犯罪(有的人人稱之為為“智能能犯罪””)。同同時(shí)，人人類有足足夠的智智慧和信信心，能能夠研制制出防范范、檢測(cè)測(cè)和偵破破各種智智能犯罪罪活動(dòng)的的智能手手段。人人工智能對(duì)對(duì)社會(huì)的影響響6.引起的法法律問題人工智能的應(yīng)應(yīng)用技術(shù)不僅僅代替了人的的一些體力勞勞動(dòng)，也代替替了人的某些些腦力勞動(dòng)，，有時(shí)甚至行行使著本應(yīng)由由人擔(dān)任的職職能，免不了了引起法律糾糾紛。比如醫(yī)醫(yī)療診斷專家家系統(tǒng)萬一出出現(xiàn)失誤，導(dǎo)導(dǎo)致醫(yī)療事故故，怎么樣來來處理，開發(fā)發(fā)專家系統(tǒng)者者是否要負(fù)責(zé)責(zé)任，使用專專家系統(tǒng)者應(yīng)應(yīng)負(fù)什么責(zé)任任，等等。人人工工智能的應(yīng)用用將會(huì)越來越越普及，正在在逐步進(jìn)入家家庭，使用"機(jī)頂盒"技技術(shù)的智能化化電器已問世世。可以預(yù)料料，將會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)更多的與人人工智能的應(yīng)應(yīng)用有關(guān)的法法律問題，需需要社會(huì)在實(shí)實(shí)踐的基礎(chǔ)上上從法律角度度作出對(duì)這些些問題的解決決方案。要要通過過法律手段，，對(duì)利用人工工智能技術(shù)來來反對(duì)人類和和危害社會(huì)的的犯罪行為進(jìn)進(jìn)行懲罰，使使人工智能技技術(shù)為人類的的利益作貢獻(xiàn)獻(xiàn)。人人工智能能對(duì)文化化的影響響1.改善善人類知知識(shí)在重新闡闡述我們們的歷史史知識(shí)的的過程中中，哲學(xué)學(xué)家、科科學(xué)家和和人工智智能學(xué)家家有機(jī)會(huì)會(huì)努力解解決知識(shí)識(shí)的模糊糊性以及及消除知知識(shí)的不不一致性性。這種種努力的的結(jié)果，，可能導(dǎo)導(dǎo)致知識(shí)識(shí)的某些些改善，，以便能能夠比較較容易地地推斷出出令人感感興趣的的新的真真理。人人工智智能對(duì)對(duì)文化化的影影響2.改改善人人類語語言根據(jù)語語言學(xué)學(xué)的觀觀點(diǎn)，，語言言是思思維的的表現(xiàn)現(xiàn)和工工具，，思維維規(guī)律律可用用語言言學(xué)方方法加加以研研究，，但人人的下下意識(shí)識(shí)和潛潛意識(shí)識(shí)往往往"只只能意意會(huì)，，不可可言傳傳"。。由于于采用用人工工智能能技術(shù)術(shù)，綜綜合應(yīng)應(yīng)用語語法、、語義義和形形式知知識(shí)表表示方方法，，我們們有可可能在在改善善知識(shí)識(shí)的自自然語語言表表示的的同時(shí)時(shí)，把把知識(shí)識(shí)闡述述為適適用的的人工工智能能形式式。隨隨著人人工智智能原原理日日益廣廣泛傳傳播，，人們們可能能應(yīng)用用人工工智能能概念念來描描述他他們生生活中中的日日常狀狀態(tài)和和求解解各種種問題題的過過程。。人工工智能能能夠夠擴(kuò)大大人們們交流流知識(shí)識(shí)的概概念集集合，，為我我們提提供一一定狀狀況下下可供供選擇擇的概概念，，描述述我們們所見見所聞聞的方方法以以及描描述我我們的的信念念的新新方法法。人人工智能對(duì)對(duì)文化的影響響3.改善文化化生活人工智能技術(shù)術(shù)為人類文化化生活打開了了許多新的窗窗口。比如圖圖像處理技術(shù)術(shù)必將對(duì)圖形形藝術(shù)、廣告告和社會(huì)教育育部門產(chǎn)生深深遠(yuǎn)的影響。。比如現(xiàn)有的的智力游戲機(jī)機(jī)將發(fā)展為具具有更高智能能的文化娛樂樂手段。綜綜上分析析我們知道，，人工智能技技術(shù)對(duì)人類的的社會(huì)進(jìn)步、、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和和文化提高都都有巨大的影影響。隨著時(shí)時(shí)間的推進(jìn)和和技術(shù)的進(jìn)步步，這種影響響將越來越明明顯地表現(xiàn)出出來。還有一一些影響，可可能是我們現(xiàn)現(xiàn)在難以預(yù)測(cè)測(cè)的?？梢钥峡隙?，人工智智能將對(duì)人類類的物質(zhì)文明明和精神文明明產(chǎn)生越來越越大的影響。。三、博弈樹樹搜索3.1博博弈概述諸如下棋、、打牌、競(jìng)競(jìng)技、戰(zhàn)爭(zhēng)爭(zhēng)等一類競(jìng)競(jìng)爭(zhēng)性智能能活動(dòng)稱為為博弈。博博弈有很多多種，我們們討論最簡(jiǎn)簡(jiǎn)單的"二二人零和、、全信息、、非偶然"博弈，其其特征如下下：(1)對(duì)對(duì)壘的MAX、MIN雙方方輪流采取取行動(dòng)，博博弈的結(jié)果果只有三種種情況：MAX方勝勝，MIN方??；MIN方勝勝，MAX方?。缓秃途?。(2)在對(duì)壘壘過程中，，任何一方方都了解當(dāng)當(dāng)前的格局局及過去的的歷史。(3)任何何一方在采采取行動(dòng)前前都要根據(jù)據(jù)當(dāng)前的實(shí)實(shí)際情況，，進(jìn)行得失失分析，選選取對(duì)自已已為最有利利而對(duì)對(duì)方方最為不利利的對(duì)策，，不存在擲擲骰子之類類的"碰運(yùn)運(yùn)氣"因素素。即雙方方都是很理理智地決定定自己的行行動(dòng)。三、博博弈樹樹搜索索在博弈弈過程程中，，任何何一方方都希希望自自己取取得勝勝利。。因此此，當(dāng)當(dāng)某一一方當(dāng)當(dāng)前有有多個(gè)個(gè)行動(dòng)動(dòng)方案案可供供選擇擇時(shí)，，他總總是挑挑選對(duì)對(duì)自己己最為為有利利而對(duì)對(duì)對(duì)方方最為為不利利的那那個(gè)行行動(dòng)方方案。。此時(shí)時(shí)，如如果我我們站站在MAX方的的立場(chǎng)場(chǎng)上，，則可可供MAX方選選擇的的若干干行動(dòng)動(dòng)方案案之間間是"或"關(guān)系系，因因?yàn)橹髦鲃?dòng)權(quán)權(quán)操在在MAX方方手里里，他他或者者選擇擇這個(gè)個(gè)行動(dòng)動(dòng)方案案，或或者選選擇另另一個(gè)個(gè)行動(dòng)動(dòng)方案案，完完全由由MAX方方自已已決定定。當(dāng)當(dāng)MAX方方選取取任一一方案案走了了一步步后，，MIN方方也有有若干干個(gè)可可供選選擇的的行動(dòng)動(dòng)方案案，此此時(shí)這這些行行動(dòng)方方案對(duì)對(duì)MAX方方來說說它們們之間間則是是"與與"關(guān)關(guān)系，，因?yàn)闉檫@時(shí)時(shí)主動(dòng)動(dòng)權(quán)操操在MIN方手手里，，這些些可供供選擇擇的行行動(dòng)方方案中中的任任何一一個(gè)都都可能能被MIN方選選中，，MAX方方必須須應(yīng)付付每一一種情情況的的發(fā)生生。三、博博弈樹樹搜索索這樣，，如果果站在在某一一方(如MAX方，，即MAX要取取勝)，把把上述述博弈弈過程程用圖圖表示示出來來，則則得到到的是是一棵棵"與與或樹樹"。。描述述博弈弈過程程的與與或樹樹稱為為博弈弈樹，，它有有如下下特點(diǎn)點(diǎn)：三、博弈弈樹搜索索(1)博博弈的的初始格格局是初初始節(jié)點(diǎn)點(diǎn)。(2)在在博弈弈樹中，，"或"節(jié)點(diǎn)和和"與"節(jié)點(diǎn)是是逐層交交替出現(xiàn)現(xiàn)的。自自己一方方擴(kuò)展的的節(jié)點(diǎn)之之間是"或"關(guān)關(guān)系，對(duì)對(duì)方擴(kuò)展展的節(jié)點(diǎn)點(diǎn)之間是是"與"關(guān)系。。雙方輪輪流地?cái)U(kuò)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)點(diǎn)。(3)所所有自自己一方方獲勝的的終局都都是本原原問題，，相應(yīng)的的節(jié)點(diǎn)是是可解節(jié)節(jié)點(diǎn)；所所有使對(duì)對(duì)方獲勝勝的終局局都認(rèn)為為是不可可解節(jié)點(diǎn)點(diǎn)。我我們們假定MAX先先走，處處于奇數(shù)數(shù)深度級(jí)級(jí)的節(jié)點(diǎn)點(diǎn)都對(duì)應(yīng)應(yīng)下一步步由MAX走，，這些節(jié)節(jié)點(diǎn)稱為為MAX節(jié)點(diǎn)，，相應(yīng)地地偶數(shù)級(jí)級(jí)為MIN節(jié)點(diǎn)點(diǎn)。3.2極極小極極大分析析法在二人博博弈問題題中，為為了從眾眾多可供供選擇的的行動(dòng)方方案中選選出一個(gè)個(gè)對(duì)自己己最為有有利的行行動(dòng)方案案，就需需要對(duì)當(dāng)當(dāng)前的情情況以及及將要發(fā)發(fā)生的情情況進(jìn)行行分析，，通過某某搜索算算法從中中選出最最優(yōu)的走走步。在在博弈問問題中，，每一個(gè)個(gè)格局可可供選擇擇的行動(dòng)動(dòng)方案都都有很多多，因此此會(huì)生成成十分龐龐大的博博弈樹，，如果試試圖通過過直到終終局的與與或樹搜搜索而得得到最好好的一步步棋是不不可能的的，比如如曾有人人估計(jì)，，西洋跳跳棋完整整的博弈弈樹約有有1040個(gè)節(jié)節(jié)點(diǎn)。最最常使用用的分析析方法是是極小極極大分析析法。其其基本思思想或算算法是：：3.2極極小極極大分析析法(1)設(shè)設(shè)博弈弈的雙方方中一方方為MAX，另另一方為為MIN。然后后為其中中的一方方(例如如MAX)尋找找一個(gè)最最優(yōu)行動(dòng)動(dòng)方案。。(2)為了了找到當(dāng)當(dāng)前的最最優(yōu)行動(dòng)動(dòng)方案，，需要對(duì)對(duì)各個(gè)可可能的方方案所產(chǎn)產(chǎn)生的后后果進(jìn)行行比較,具體地地說，就就是要考考慮每一一方案實(shí)實(shí)施后對(duì)對(duì)方可能能采取的的所有行行動(dòng)，并并計(jì)算可可能的得得分。(3)為為計(jì)算算得分，，需要根根據(jù)問題題的特性性信息定定義一個(gè)個(gè)估價(jià)函函數(shù)，用用來估算算當(dāng)前博博弈樹端端節(jié)點(diǎn)的的得分。。此時(shí)估估算出來來的得分分稱為靜靜態(tài)估值值。3.2極極小極極大分析析法(4)當(dāng)當(dāng)端節(jié)節(jié)點(diǎn)的估估值計(jì)算算出來后后，再推推算出父父節(jié)點(diǎn)的的得分，，推算的的方法是是：對(duì)““或”節(jié)節(jié)點(diǎn)，選選其子節(jié)節(jié)點(diǎn)中一一個(gè)最大大的得分分作為父父節(jié)點(diǎn)的的得分，，這是為為了使自自己在可可供選擇擇的方案案中選一一個(gè)對(duì)自自己最有有利的方方案；對(duì)對(duì)“與””節(jié)點(diǎn)，，選其子子節(jié)點(diǎn)中中一個(gè)最最小的得得分作為為父節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的得分分，這是是為了立立足于最最壞的情情況。這這樣計(jì)算算出的父父節(jié)點(diǎn)的的得分稱稱為倒推推值。(5)如如果一一個(gè)行動(dòng)動(dòng)方案能能獲得較較大的倒倒推值，，則它就就是當(dāng)前前最好的的行動(dòng)方方案。3.2極極小極大分分析法在博弈問題題中，每一一個(gè)格局可可供選擇的的行動(dòng)方案案都有很多多，因此會(huì)會(huì)生成十分分龐大的博博弈樹。試試圖利用完完整的博弈弈樹來進(jìn)行行極小極大大分析是困困難的。可可行的辦法法是只生成成一定深度度的博弈樹樹，然后進(jìn)進(jìn)行極小極極大分析,找出當(dāng)前前最好的行行動(dòng)方案。。在此之后后，再在已已選定的分分支上擴(kuò)展展一定深度度，再選最最好的行動(dòng)動(dòng)方案。如如此進(jìn)行下下去，直到到取得勝敗敗的結(jié)果為為止，至于于每次生成成博弈樹的的深度，當(dāng)當(dāng)然是越大大越好，但但由于受到到計(jì)算機(jī)存存儲(chǔ)空間的的限制，只只好根據(jù)實(shí)實(shí)際情況而而定。一字棋游戲戲極小極大大分析法設(shè)有九個(gè)空空格，由MAX，MIN二人人對(duì)弈，輪輪到誰走棋棋誰就往空空格上放一一只自己的的棋子，誰誰先使自己己的棋子構(gòu)構(gòu)成“三子子成一線””(同一行行或列或?qū)?duì)角線全是是某人的棋棋子)，誰誰就取得了了勝利。一字棋游戲戲極小極大大分析法用叉號(hào)表示示MAX，，用圓圈代代表MIN。比如下圖中中就是MIN取勝的的棋局。為為了了不致于生生成太大的的博弈樹，，假設(shè)每次次僅擴(kuò)展兩兩層。估價(jià)價(jià)函數(shù)定義義如下：設(shè)棋局為P，估價(jià)函函數(shù)為e(P)。一字棋游戲戲極小極大大分析法(1)若若P對(duì)任何何一方來說說都不是獲獲勝的位置置，則e(P)=e(那些仍仍為MAX空著的完完全的行、、列或?qū)墙蔷€的總數(shù)數(shù))-e(那些仍為為MIN空空著的完全全的行、列列或?qū)蔷€線的總數(shù))(2)若若P是是MAX必必勝的的棋局局，則則e(P)＝+∞。。(3)若若P是是B必必勝的的棋局局，則則e(P)＝-∞。。如如右圖圖示,則e(P)=6-4=2一字棋棋游戲戲極小小極大大分析析法要注意意利用用棋盤盤位置置的對(duì)對(duì)稱性性,在在生成成后繼繼節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的位位置時(shí)時(shí)，下下列博博弈結(jié)結(jié)局一字棋棋游戲戲極小小極大大分析析法都是相相同的的棋局局(在在博弈弈中，，一宇宇棋的的分枝枝系數(shù)數(shù)比較較小起起初是是由于于對(duì)稱稱性，，而后后是由由于棋棋盤上上未布布子的的空格格減少少所致致)。。圖3.15畫畫出了了經(jīng)過過兩層層搜索索生成成的博博弈樹樹，靜靜態(tài)估估值記記在端端節(jié)點(diǎn)點(diǎn)下面面，倒倒推值值記在在圓圈圈內(nèi)。。圖3.15應(yīng)應(yīng)用用于一一字棋棋的極極小極極大搜搜索過過程(第一一階段段)一字棋棋游戲戲極小小極大大分析析法由于右右圖所所示位位置具具有最最大的的倒推推值，，它應(yīng)應(yīng)當(dāng)選選取為為MAX的的第一一步（（正好好是MAX的最最好的的優(yōu)先先走步步）。。一字棋游戲戲極小極大大分析法現(xiàn)在我們假假設(shè)MAX走了這一一步，而MIN的回回步是直接接在X上方方的空格里里放上一個(gè)個(gè)圓圈(對(duì)對(duì)MAX來來說這是一一步壞棋，，他一定沒沒有采用好好的搜索策策略)。下下一步，MAX又在在新的格局局下搜索兩兩層，產(chǎn)生生如圖3.16所示示的搜索圖圖。圖3.16應(yīng)用用于一字棋棋的極小極極大搜索過過程(第二二階段)一字棋游戲戲極小極大大分析法現(xiàn)在圖中MAX有兩兩個(gè)可能““最好的””優(yōu)先走步步，假設(shè)MAX走了了圖上指明明的那一步步。而MIN為了避避免立即敗敗北被迫走走了另一步步，從而產(chǎn)產(chǎn)生如下棋棋局：MAX再次搜搜索，產(chǎn)生生如圖3.17所示示的樹。圖3.17應(yīng)用用于一字棋棋的極小極極大搜索過過程(第三三階段)一字棋游戲戲極小極大大分析法在這棵樹中中某些端節(jié)節(jié)點(diǎn)(例如如其中一個(gè)個(gè)標(biāo)記著A)代表MIN獲勝勝，因此它它們的估值值為—∞。。當(dāng)這些估估值被倒推推回去時(shí)，，可看到MAX的最最好的也是是唯一能使使他避免立立即失敗的的一個(gè)走步步。現(xiàn)在，，MIN可可以看出MAX必然然在他的下下一走步中中獲勝，因因此，MIN只好認(rèn)認(rèn)輸。3.3αα-β剪枝枝技術(shù)首先分析極極小極大分分析法效率率，上述的的極小極大大分析法，，實(shí)際是先先生成一棵棵博弈樹，，然后再計(jì)計(jì)算其倒推推值，至使使極小極大大分析法效效率較低。。于是在極極小極大分分析法的基基礎(chǔ)上提出出了α-ββ剪枝技術(shù)術(shù)。α