現(xiàn)代科技概論-人工智能

目錄

content第一頁(yè)，共30頁(yè)。一、何謂人工智能

WhatisArtificialIntelligence?第二頁(yè)，共30頁(yè)。一、何謂人工智能

WhatisArtificialIntelligence?研究人類(lèi)智能如何以人工方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前，用計(jì)算機(jī)模擬人類(lèi)的某些智能活動(dòng)，如推理、決策、規(guī)劃、設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)等。第三頁(yè)，共30頁(yè)。一、何謂人工智能：智能

WhatisArtificialIntelligence：intelligence自然智能：指人類(lèi)和一些動(dòng)物所具有的智力和行為能力人類(lèi)的自然智能（簡(jiǎn)稱智能）：指人類(lèi)在認(rèn)識(shí)客觀世界中，由思維過(guò)程和腦力活動(dòng)所表現(xiàn)出的綜合能力。

人類(lèi)大腦是如何實(shí)現(xiàn)智能的

兩大難題之一：宇宙起源、人腦奧秘

對(duì)人腦奧秘知之甚少

對(duì)人腦奧秘知道什么

結(jié)構(gòu)：1011-12量級(jí)的神經(jīng)元，分布并行

功能：記憶、思維、觀察、分析等

對(duì)智能的嚴(yán)格定義

有待于人腦奧秘的揭示，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)

第四頁(yè)，共30頁(yè)。一、何謂人工智能：智能的觀點(diǎn)

WhatisArtificialIntelligence：viewpointsonintelligence思維理論

智能來(lái)源于思維活動(dòng)，智能的核心是思維，人的一切知識(shí)都是思維的產(chǎn)物。可望通過(guò)對(duì)思維規(guī)律和思維方法的研究，來(lái)揭示智能的本質(zhì)。

知識(shí)閾值理論

智能取決于知識(shí)的數(shù)量及其可運(yùn)用程度。一個(gè)系統(tǒng)所具有的可運(yùn)用知識(shí)越多，其智能就會(huì)越高。

進(jìn)化理論

是美國(guó)MIT的Brooks在對(duì)人造機(jī)器蟲(chóng)研究的基礎(chǔ)上提出來(lái)的。智能取決于感知和行為，取決于對(duì)外界復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)，智能不需要知識(shí)、不需要表示、不需要推理，智能可由逐步進(jìn)化來(lái)實(shí)現(xiàn)。

不一致，從層次結(jié)構(gòu)再認(rèn)識(shí)第五頁(yè)，共30頁(yè)。一、何謂人工智能：智能的層次結(jié)構(gòu)

WhatisArtificialIntelligence：levelsandstructuresofintelligence高層智能

以大腦皮層（抑制中樞）為主，主要完成記憶、思維等活動(dòng)。

中層智能

以丘腦（感覺(jué)中樞）為主，主要完成感知活動(dòng)。

低層智能

以小腦、脊髓為主，主要完成動(dòng)作反應(yīng)活動(dòng)。

不同觀點(diǎn)在層次結(jié)構(gòu)中的對(duì)應(yīng)關(guān)系

思維理論

知識(shí)閾值理論

進(jìn)化理論中層智能和低層智能

包含哪些能力？第六頁(yè)，共30頁(yè)。一、何謂人工智能：智能包含的能力

WhatisArtificialIntelligence：intelligenceandabilities感知能力

通過(guò)感知器官感知外界的能力。是人類(lèi)獲得外界信息的基本途徑，其處理方式有以下兩種：

感知--動(dòng)作方式：對(duì)簡(jiǎn)單、緊急信息

感知--思維--動(dòng)作方式：對(duì)復(fù)雜信息

記憶和思維能力

記憶：對(duì)感知到的外界信息和由思維產(chǎn)生的內(nèi)部知識(shí)的存儲(chǔ)過(guò)程

思維：對(duì)已存儲(chǔ)信息或知識(shí)的本質(zhì)屬性、內(nèi)部知識(shí)的認(rèn)識(shí)過(guò)程

思維方式：

抽象思維（邏輯思維）：根據(jù)邏輯規(guī)則對(duì)信息和知識(shí)進(jìn)行處理的理性思維方式。例如，邏輯推理等

形象思維（直感思維）：基于形象概念，根據(jù)感性形象認(rèn)識(shí)材料對(duì)客觀現(xiàn)象進(jìn)行處理的一種思維方式。例如，圖像、景物識(shí)別等

靈感思維（頓悟思維）：是一種顯意識(shí)和潛意識(shí)相互作用的思維方式。例如，因靈感而頓時(shí)開(kāi)竅第七頁(yè)，共30頁(yè)。一、何謂人工智能：智能包含的能力

WhatisArtificialIntelligence：intelligenceandabilities學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力

學(xué)習(xí)：是一個(gè)具有特定目的的知識(shí)獲取過(guò)程

是人的一種本能。不同人的學(xué)習(xí)方法、能力不同

自適應(yīng)：是一種通過(guò)自我調(diào)節(jié)適應(yīng)外界環(huán)境的過(guò)程

是人的一種本能。不同人的適應(yīng)能力不同

行為能力

含義：是人們對(duì)感知到的外界信息作出動(dòng)作反應(yīng)的能力

信息來(lái)源：由感知直接獲得的外界信息

經(jīng)過(guò)思維加工后的信息

實(shí)現(xiàn)過(guò)程：通過(guò)脊髓來(lái)控制

由語(yǔ)言、表情、體姿等來(lái)實(shí)現(xiàn)第八頁(yè)，共30頁(yè)。一、何謂人工智能：智能

WhatisArtificialIntelligence：intelligence綜合各種不同觀點(diǎn)，可從能力和學(xué)科兩個(gè)方面討論

能力方面

人工智能就是用人工的方法在機(jī)器（計(jì)算機(jī)）上實(shí)現(xiàn)的智能，或稱機(jī)器智能

學(xué)科方面

是一門(mén)研究如何構(gòu)造智能機(jī)器或智能系統(tǒng)，以模擬、延伸和擴(kuò)展人類(lèi)智能的學(xué)科

Turing測(cè)試

如下圖所示。能分辨出人和機(jī)器的概率小于50%

Turing測(cè)試存在的問(wèn)題

僅反映了結(jié)果的比較，沒(méi)涉及思維過(guò)程

沒(méi)指出是什么人第九頁(yè)，共30頁(yè)。測(cè)試主持人被測(cè)機(jī)器被測(cè)人小于50%？Turing測(cè)試，1950一、何謂人工智能：圖靈測(cè)試

WhatisArtificialIntelligence：TheTuringTest第十頁(yè)，共30頁(yè)。測(cè)試主持人被測(cè)機(jī)器被測(cè)人小于50%？Turing測(cè)試，1950一、何謂人工智能：中文屋

WhatisArtificialIntelligence：theChineseroomargument第十一頁(yè)，共30頁(yè)。一、何謂人工智能：中文屋

WhatisArtificialIntelligence：theChineseroomargument一個(gè)對(duì)中文一竅不通的，以英語(yǔ)作母語(yǔ)的人被關(guān)閉在一只有兩個(gè)通口的封閉房間中。房間里有一本用英文寫(xiě)成，從形式上說(shuō)明中文文字句法和文法組合規(guī)則的手冊(cè)，以及一大堆中文符號(hào)。房外的人不斷向房間內(nèi)遞進(jìn)用中文寫(xiě)成的問(wèn)題。房?jī)?nèi)的人便按照手冊(cè)的說(shuō)明，將中文符號(hào)組合成對(duì)問(wèn)題的解答，并將答案遞出房間。第十二頁(yè)，共30頁(yè)。一、何謂人工智能：中文屋

WhatisArtificialIntelligence：theChineseroomargument第十三頁(yè)，共30頁(yè)。一、何謂人工智能：目標(biāo)

WhatisArtificialIntelligence：goals遠(yuǎn)期目標(biāo)

揭示人類(lèi)智能的根本機(jī)理，用智能機(jī)器去模擬、延伸和擴(kuò)展人類(lèi)的智能

涉及到腦科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、控制論等多種學(xué)科，并依賴于它們的共同發(fā)展

近期目標(biāo)

研究如何使現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)更聰明，即使它能夠運(yùn)用知識(shí)去處理問(wèn)題，能夠模擬人類(lèi)的智能行為。

相互關(guān)系

遠(yuǎn)期目標(biāo)為近期目標(biāo)指明了方向

近期目標(biāo)則為遠(yuǎn)期目標(biāo)奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)第十四頁(yè)，共30頁(yè)。一、何謂人工智能：歷史上的嘗試

WhatisArtificialIntelligence：HistoricalAttemptsMaryShelley，1818年，描述了一個(gè)科學(xué)家弗蘭肯斯坦創(chuàng)造生命的故事。Frankensteincreatesthefiend-illustrationbyBernieWrightson(?1977)

Frankenstein，后被改編為電影，《弗蘭肯斯坦》《人造人的故事》第十五頁(yè)，共30頁(yè)。一、何謂人工智能：歷史上的嘗試

WhatisArtificialIntelligence：HistoricalAttempts1770年,TheTurk土耳其行棋傀儡第十六頁(yè)，共30頁(yè)。一、何謂人工智能：歷史上的嘗試

WhatisArtificialIntelligence：HistoricalAttemptsJosephFaber'sAmazingTalkingMachine(1830-40's)TheEuphonia（塔納格拉雀，美聲裸鼻雀）TalkingHead，聊天的機(jī)器，會(huì)說(shuō)話的頭（聊天之腦）TheEuphonia第十七頁(yè)，共30頁(yè)。一、何謂人工智能：歷史上的嘗試

WhatisArtificialIntelligence：HistoricalAttempts1920年捷克作家卡佩克（KarelCapek）的劇本《Rossum’SUniversalRobots》，羅薩姆的萬(wàn)能機(jī)器人。劇中的人造勞動(dòng)者取名為Robota，捷克語(yǔ)的意思是“苦力”、“奴隸”。英語(yǔ)的Robot一詞就是由此而來(lái)的，以后世界各國(guó)都用Robot作為機(jī)器人的代名詞。Robot：機(jī)器人"CHEAPLABOR.ROSSUM'SROBOTS."

"ROBOTSFORTHETROPICS.

150DOLLARSEACH."

"EVERYONESHOULDBUYHISOWNROBOT."

"DOYOUWANTTOCHEAPENYOUROUTPUT?

ORDERROSSUM'SROBOTS"

第十八頁(yè)，共30頁(yè)。一、何謂人工智能：歷史上的嘗試

WhatisArtificialIntelligence：HistoricalAttempts技術(shù)發(fā)展5thcB.C.亞里士多德，演繹邏輯1642 ，帕斯卡，加法機(jī)1694，萊布尼茲，計(jì)算機(jī)器第十九頁(yè)，共30頁(yè)。一、何謂人工智能：歷史上的嘗試

WhatisArtificialIntelligence：HistoricalAttempts技術(shù)發(fā)展1834，巴貝奇，分析機(jī)（差分機(jī)）第二十頁(yè)，共30頁(yè)。一、何謂人工智能：歷史上的嘗試

WhatisArtificialIntelligence：HistoricalAttempts邏輯發(fā)展1848布爾，邏輯運(yùn)算

chocolateand?nutsandmint第二十一頁(yè)，共30頁(yè)。一、何謂人工智能：計(jì)算機(jī)的發(fā)明

WhatisArtificialIntelligence：computer1945ENIACElectronicNumericalIntegratorandComputer第二十二頁(yè)，共30頁(yè)。一、何謂人工智能：計(jì)算機(jī)的發(fā)明

WhatisArtificialIntelligence：computer1949EDVACElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer第二十三頁(yè)，共30頁(yè)。一、何謂人工智能：人工智能的提出

WhatisArtificialIntelligence：A.I.AI誕生于一次歷史性的聚會(huì)

時(shí)間：1956年夏季

地點(diǎn)：達(dá)特莫斯(Dartmouth)大學(xué)

目的：為使計(jì)算機(jī)變得更“聰明”，或者說(shuō)使計(jì)算機(jī)具有智能

發(fā)起人：

麥卡錫(J.McCarthy），Dartmouth的年輕數(shù)學(xué)家、計(jì)算機(jī)專(zhuān)家，后為MIT教授

明斯基(M.L.Minsky），哈佛大學(xué)數(shù)學(xué)家、神經(jīng)學(xué)家，后為MIT教授

洛切斯特(N.Lochester)，IBM公司信息中心負(fù)責(zé)人

香農(nóng)(C.E.Shannon)，貝爾實(shí)驗(yàn)室信息部數(shù)學(xué)研究員

參加人：

莫爾(T.more)、塞繆爾(A.L.Samuel)，IBM公司

塞爾夫里奇(O.Selfridge)、索羅蒙夫(R.Solomonff)，MIT

紐厄爾(A.Newell)，蘭德(RAND)公司

西蒙(H.A.Simon)，卡內(nèi)基(Carnagie)工科大學(xué)

會(huì)議結(jié)果：

由麥卡錫提議正式采用了“ArtificialIntelligence”這一術(shù)語(yǔ)

第二十四頁(yè)，共30頁(yè)。一、何謂人工智能：早期研究

WhatisArtificialIntelligence：earlyresearchonA.I.心理學(xué)小組：1957年，紐厄爾、肖(J.Shaw)和西蒙等人的心理學(xué)小組研制了稱為邏輯理論機(jī)(簡(jiǎn)稱LT)的數(shù)學(xué)定理證明程序。

1960年研制了通用問(wèn)題求解程序。該程序當(dāng)時(shí)可解決11種類(lèi)型的問(wèn)題，如不定積分、三角函數(shù)、代數(shù)方程、猴子摘香蕉、河內(nèi)梵塔、人—羊過(guò)河等。

IBM工程小組：1956年，塞繆爾在IBM704計(jì)算機(jī)上研制成功了具有自學(xué)習(xí)、自組織和自適應(yīng)能力的西洋跳棋程序。這個(gè)程序可以從棋譜中學(xué)習(xí)，也可以在下棋過(guò)程中積累經(jīng)驗(yàn)、提高棋藝。通過(guò)不斷學(xué)習(xí)，該程序1959年擊敗了塞繆爾本人，1962年又擊敗了一個(gè)州的冠軍。

MIT小組：1958年，麥卡西建立了行動(dòng)規(guī)劃咨詢系統(tǒng)。

1960年，麥卡西又研制了人工智能語(yǔ)言LISP。

1961年，明斯基發(fā)表了“走向人工智能的步驟”的論文，推動(dòng)了人工智能的發(fā)展。

其他方面：1965年，魯賓遜(J.A.Robinson)提出了歸結(jié)（消解）原理。

1965年，費(fèi)根鮑姆開(kāi)始研究化學(xué)專(zhuān)家系統(tǒng)DENDRAL。第二十五頁(yè)，共30頁(yè)。一、何謂人工智能：挫折

WhatisArtificialIntelligence：frustration失敗的預(yù)言：

60年代初，西蒙預(yù)言：10年內(nèi)計(jì)算機(jī)將成為世界冠軍、將證明一個(gè)未發(fā)現(xiàn)的數(shù)學(xué)定理、將能譜寫(xiě)出具有優(yōu)秀作曲家水平的樂(lè)曲、大多數(shù)心理學(xué)理論將在計(jì)算機(jī)上形成。

挫折和教訓(xùn)

在博弈方面，塞繆爾的下棋程序在與世界冠軍對(duì)弈時(shí)，5局?jǐn)×?局。

在定理證明方面，發(fā)現(xiàn)魯賓遜歸結(jié)法的能力有限。當(dāng)用歸結(jié)原理證明兩個(gè)連續(xù)函數(shù)之和還是連續(xù)函數(shù)時(shí)，推了10萬(wàn)步也沒(méi)證出結(jié)果。

在問(wèn)題求解方面，對(duì)于不良結(jié)構(gòu)，會(huì)產(chǎn)生組合爆炸問(wèn)題。

在機(jī)器翻譯方面，發(fā)現(xiàn)并不那么簡(jiǎn)單，甚至?xí)[出笑話。例如，把“心有余而力不足”的英語(yǔ)句子翻譯成俄語(yǔ)，再翻譯回來(lái)時(shí)竟變成了“酒是好的，肉變質(zhì)了”

在神經(jīng)生理學(xué)方面，研究發(fā)現(xiàn)人腦有1011-12以上的神經(jīng)元，在現(xiàn)有技術(shù)條件下用機(jī)器從結(jié)構(gòu)上模擬人腦是根本不可能的。

在其它方面，人工智能也遇到了不少問(wèn)題。在英國(guó)，劍橋大學(xué)的詹姆教授指責(zé)“人工智能研究不是騙局，也是庸人自擾”。從此，形勢(shì)急轉(zhuǎn)直下，在全世界范圍內(nèi)人工智能研究陷入困境、落入低谷。

第二十六頁(yè)，共30頁(yè)。一、何謂人工智能：以知識(shí)為中心的研究

WhatisArtificialIntelligence：knowledge-orientedresearches以知識(shí)為中心的研究：

專(zhuān)家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了人工智能從理論研究走向?qū)嶋H應(yīng)用，從一般思維規(guī)律探討走向?qū)ｉT(mén)知識(shí)運(yùn)用的重大突破，是AI發(fā)展史上的一次重要轉(zhuǎn)折。

1972年，費(fèi)根鮑姆開(kāi)始研究MYCIN專(zhuān)家系統(tǒng)，并于1976年研制成功。從應(yīng)用角度看，它能協(xié)助內(nèi)科醫(yī)生診斷細(xì)菌感染疾病，并提供最佳處方。從技術(shù)角度看，他解決了知識(shí)表示、不精確推理、搜索策略、人機(jī)聯(lián)系、知識(shí)獲取及專(zhuān)家系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)等一系列重大技術(shù)問(wèn)題。

1976年，斯坦福大學(xué)的杜達(dá)(R.D.Duda)等人開(kāi)始研制地質(zhì)勘探專(zhuān)家系統(tǒng)PROSPECTOR

這一時(shí)期，與專(zhuān)家系統(tǒng)同時(shí)發(fā)展的重要領(lǐng)域還有計(jì)算機(jī)視覺(jué)和機(jī)器人，自然語(yǔ)言理解與機(jī)器翻譯等。

新的問(wèn)題：

專(zhuān)家系統(tǒng)本身所存在的應(yīng)用領(lǐng)域狹窄、缺乏常識(shí)性知識(shí)、知識(shí)獲取困難、推理方法單一、沒(méi)有分布式功能、不能訪問(wèn)現(xiàn)存數(shù)據(jù)庫(kù)等問(wèn)題被逐漸暴露出來(lái)。

第二十七頁(yè)，共30頁(yè)。一、何謂人工智能：從學(xué)派分立到綜合

WhatisArtificialIntelligence：synthesis20世紀(jì)80年代到本世紀(jì)初人工智能研究形成了三大學(xué)派：

隨著人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的再度興起和布魯克