第1章(1)講：人工智能誕生

人工智能課程教學主要內容:人工智能的研究與發(fā)展知識表示方法確定性推理智能計算專家系統(tǒng)第一頁，共39頁。第一頁，共39頁。課程要求教學方式：理論(26)+實踐(6)考核方式：考試(70%)+作業(yè)和實驗(30%)課程學分：2教材及參考書：[1]《人工智能及其應用》，第四版，蔡自興，徐光祐．本科生用書．清華大學出版社，2010[2]《ArtificialIntelligence:ANewSynthesis》.N.J.Nilsson.MorganKaufmann,1998;機械工業(yè)出社，1999[3]《人工智能及其在決策系統(tǒng)中的應用》．蔡自興．國防科技大學出版社，2006[4]《專家系統(tǒng)》，蔡自興，JohnDurkin，龔濤．原理、設計與應用．科學出版社，2005第二頁，共39頁。第二頁，共39頁。人工智能PK人類智能

第一講：人工智能的誕生

主講黃芳2015.3第三頁，共39頁。第三頁，共39頁。美夢能否成真？人類夢想發(fā)明各種機械工具和動力機器，協(xié)助甚至代替人們從事各種體力勞動。18世紀第一次工業(yè)革命中，瓦特發(fā)明的蒸汽機開辟了利用機器動力代替人力和畜力的新紀元。此后，顯著減輕體力勞動和實現(xiàn)生產過程自動化才成為可能。

第四頁，共39頁。第四頁，共39頁。美夢能否成真？人類同樣夢想發(fā)明各種智能工具和智能機器，協(xié)助甚至代替人們從事各種腦力勞動。20世紀40年代計算機的發(fā)明和50年代人工智能的出現(xiàn)開辟了利用智能機器代替人類從事腦力勞動的新紀元。此后，顯著減輕腦力勞動和實現(xiàn)生產過程智能化才成為可能。第五頁，共39頁。第五頁，共39頁。人工智能與人類智能你認為人工智能是否能夠超過人類智能？第六頁，共39頁。第六頁，共39頁。人工智能與人類智能由于人類對機器人“不信任感”擔心使用機器人帶來失業(yè)的恐懼，擔心“機器人的智能將要超過人類，從而反客為主，要統(tǒng)治人類”，給人類造成心理威脅。機器智能不是生命現(xiàn)象，而是一種人為的機械模仿。未來的高智能機器人的某些功能，很可能會超過人，但從總體上看，機器人智不能超過人類智能。

第七頁，共39頁。第七頁，共39頁。主要內容1.什么是人工智能?2.人工智能是如何發(fā)展起來的？3.人類智能與人工智能的關系如何？第八頁，共39頁。第八頁，共39頁。智能？什么是智能？第九頁，共39頁。第九頁，共39頁。自然智能人類大腦是如何實現(xiàn)智能的?兩大難題之一：宇宙起源、人腦奧秘對人腦奧秘知之甚少人腦結構：含有1011-12

個（千億-萬億個）神經(jīng)元，而且呈現(xiàn)并行分布大腦功能：記憶、思維、觀察、分析等對智能的嚴格定義有待于人腦奧秘的進一步揭示與認識第十頁，共39頁。第十頁，共39頁。人工（man-made）制品相對于天然河流，人類開鑿了運河；相對于天然衛(wèi)星（如地球的衛(wèi)星—月亮），人類制造了人造衛(wèi)星；相對于天然纖維（如棉花、蠶絲和羊毛），人類發(fā)明了維呢絨和滌絨等人造纖維；相對于天然心臟、自然受精和自然四肢等，人類創(chuàng)造了人工心臟、人工受精（試管嬰兒）、和假肢等人造物品……2009年7月，英國宣布成功利用人類干細胞培育出成熟精子（人工精子）。第十一頁，共39頁。第十一頁，共39頁。

人工制品人工，即人造的，不是自然的。例子：

人工湖，人工河（運河），人工纖維，人造衛(wèi)星，人工肢腿（假肢假腿），人工腦，人工心臟，人工魚（轉基因魚），克隆羊、克隆牛，各種轉基因食品……第十二頁，共39頁。第十二頁，共39頁。人工智能—機器人？

星球大戰(zhàn)木牛流馬銅壺漏刻—鐃神報時第十三頁，共39頁。第十三頁，共39頁。

什么是人工智能?人工智能—ArtificialIntelligence(AI)

眾說紛紜目前還沒有統(tǒng)一的定義AI的嚴格定義依賴于對智能的定義即要定義人工智能，首先應該定義智能但智能本身也還無嚴格定義因此，應當首先研究人類的自然智能一般解釋：人工智能就是用人工的方法在機器（計算機）上實現(xiàn)的智能，或稱機器智能、計算機智能。第十四頁，共39頁。第十四頁，共39頁。知識與智能知識

人們通過體驗、學習或聯(lián)想而知曉的對客觀世界規(guī)律性的認識，包括事實、條件、過程、規(guī)則、關系和規(guī)律等。智能

一種應用知識對一定環(huán)境或問題進行處理的能力或者進行抽象思考的能力。智能機器能夠在各類環(huán)境中自主地或交互地執(zhí)行各種擬人任務的機器。第十五頁，共39頁。第十五頁，共39頁。人工智能的不同定義AI(能力)

智能機器所執(zhí)行的通常與人類智能有關的智能行為，如判斷、推理、證明、識別、感知、理解、通信、設計、思考、規(guī)劃、學習和問題求解等思維活動。AI(學科)計算機科學中涉及研究、設計和應用智能機器的一個分支。它的近期目標在于研究用機器來模仿和執(zhí)行人腦的某些功能，并開發(fā)相關理論和技術。第十六頁，共39頁。第十六頁，共39頁。2.人工智能是如何發(fā)展的？孕育期（1956年前）形成期（1956－1970年）暗淡期（1966－1974年）知識應用期（1970－1988年）集成發(fā)展期（1986年至今）第十七頁，共39頁。第十七頁，共39頁。2.人工智能的起源與發(fā)展—孕育期

孕育期（1956以前）亞里斯多德（公元前384—322）：古希臘偉大的哲學家和思想家，創(chuàng)立了演繹法。他提出的三段論至今仍然是演繹推理的最基本出發(fā)點。萊布尼茨(1646—1716)：德國數(shù)學家和哲學家，把形式邏輯符號化，奠定了數(shù)理邏輯的基礎。第十八頁，共39頁。第十八頁，共39頁。2.人工智能的起源與發(fā)展—孕育期

圖靈(1912—1954)：英國數(shù)學家，1936年創(chuàng)立了自動機理論亦稱圖靈機，1950年在其著作《計算機器與智能》中首次提出“機器也能思維”，被譽為“人工智能之父”。莫克(1907—1980)：美國數(shù)學家、電子數(shù)字計算機的先驅，1946年研制成功了世界上第一臺通用電子數(shù)字計算機ENIAC。第十九頁，共39頁。第十九頁，共39頁。2.人工智能的起源與發(fā)展—孕育期

麥克洛奇和皮茲：美國神經(jīng)生理學家，1943年建成第一個神經(jīng)網(wǎng)絡模型(MP模型)。維納(1874—1956)：美國著名數(shù)學家、控制論創(chuàng)始人。1948年創(chuàng)立了控制論?？刂普搶θ斯ぶ悄艿挠绊?，形成了行為主義學派。第二十頁，共39頁。第二十頁，共39頁。2.人工智能的起源與發(fā)展—形成期

形成期（1956-1970）AI誕生于一次歷史性的聚會—達特茅斯會議

1956年夏季，年輕的美國學者麥卡錫、明斯基、朗徹斯特和香農共同發(fā)起，邀請莫爾、塞繆爾、紐厄爾和西蒙等參加在美國達特茅斯大學舉辦了一次長達2個多月的研討會，熱烈地討論用機器模擬人類智能的問題。會上，首次使用了“人工智能”這一術語。這是人類歷史上第一次人工智能研討會，標志著人工智能學科的誕生，具有十分重要的歷史意義。第二十一頁，共39頁。第二十一頁，共39頁。2.人工智能的起源與發(fā)展—形成期

形成期（1956-1970）迅速發(fā)展，過于樂觀1956年，塞繆爾在IBM計算機上研制成功了具有自學習、自組織和自適應能力的西洋跳棋程序。1957年，紐厄爾、肖(Shaw)和西蒙等研制了一個稱為邏輯理論機（LT)的數(shù)學定理證明程序。1958年，麥卡錫建立了行動規(guī)劃咨詢系統(tǒng)。1960年紐厄爾等研制了通用問題求解(GPS)程序。麥卡錫研制了人工智能語言LISP。1961年，明斯基發(fā)表了“走向人工智能的步驟”的論文，推動了人工智能的發(fā)展。1965年，魯賓遜提出了歸結（消解）原理。第二十二頁，共39頁。第二十二頁，共39頁。2.人工智能的起源與發(fā)展—暗淡期

暗淡期（

1966－1974

）過高預言的失敗，給AI的聲譽造成重大傷害。

“20年內，機器將能做人所能做的一切。”

——西蒙，1965

“在3～8年時間里，我們將研制出具有普通人智力的計算機。這樣的機器能讀懂莎士比亞的著作，會給汽車上潤滑油，會玩弄政治權術，能講笑話，會爭吵。……它的智力將無以倫比。”

——明斯基，1977第二十三頁，共39頁。第二十三頁，共39頁。2.人工智能的起源與發(fā)展—暗淡期

塞繆爾的下棋程序在與世界冠軍對弈時，以1比4告負。歸結法的能力有限。當用歸結原理證明“兩連續(xù)函數(shù)之和仍然是連續(xù)函數(shù)”時，推了10萬步也沒證明出結果來。把“心有余而力不足”

(Thespiritiswillingbutthefleshisweak)的英語句子翻譯成俄語，再翻譯回來時竟變成了“酒是好的，肉變質了”

英國劍橋大學數(shù)學家詹姆士按照英國政府的旨意，發(fā)表一份關于人工智能的綜合報告，聲稱人工智能即使不是騙局也是庸人自擾。第二十四頁，共39頁。第二十四頁，共39頁。2.人工智能的起源與發(fā)展—知識應用期

知識應用期（1970－1988年）專家系統(tǒng)實現(xiàn)了人工智能從理論研究走向專門知識應用，是AI發(fā)展史上的一次重要突破與轉折。1972-1976年，費根鮑姆研制MYCIN專家系統(tǒng)，用于協(xié)助內科醫(yī)生診斷細菌感染疾病，并提供最佳處方。1976年，斯坦福大學的杜達等人研制地質勘探專家系統(tǒng)PROSPECTOR。計算機視覺、機器人、自然語言理解、機器翻譯等AI應用研究獲得發(fā)展。同時也出現(xiàn)新的問題第二十五頁，共39頁。第二十五頁，共39頁。2.人工智能的起源與發(fā)展—集成發(fā)展期

集成發(fā)展時期（1986-）專家系統(tǒng)的不足：應用領域狹窄、缺乏常識性知識、知識獲取困難、推理方法單一、沒有分布式功能、不能訪問現(xiàn)存數(shù)據(jù)庫等，促進專家系統(tǒng)的改進與發(fā)展。機器學習、人工神經(jīng)網(wǎng)絡、智能機器人和行為主義研究趨向熱烈和深入。智能計算(CI）彌補了人工智能中在數(shù)學理論和計算上的不足，更新和豐富了人工智能理論框架，使人工智能進入一個新的發(fā)展時期。第二十六頁，共39頁。第二十六頁，共39頁。人工智能的時代已經(jīng)到來“尤金”在2012年圖靈誕辰100周年的比賽上，以29.2%的成績，險些通過圖靈測試。庫茲韋爾預言,在2045年跨越人工智能超過人類智能的“奇點”。蘋果于2011年正式推出人工智能計劃CALO的Siri語音助理，推廣到億萬人的手機上。2012年，多倫多大學的GeofferyHinton宣布在機器深度學習領域（DeepLearning）達成重大突破，模擬人類神經(jīng)元的重要發(fā)明憶阻器，和高通的神經(jīng)網(wǎng)絡芯片也相繼誕生，人工智能研究的軟硬件條件，都已基本具備。第二十七頁，共39頁。第二十七頁，共39頁。人工智能的時代已經(jīng)到來Hinton與庫茲韋爾一起加入Google的X實驗室，谷歌的戰(zhàn)略則開始瘋狂向人工智能傾斜。IBM推出超級計算機Watson，并在電視智力競賽中戰(zhàn)勝人類對手，該公司將語音識別的精度提高了30%，并推出類Siri功能“Cortana個人助理”。中國的玩家百度深度學習研究院，公布了“百度大腦”項目，宣布該項目已能模擬人腦的200億個神經(jīng)元，達到兩三歲孩童的智力水平——這意味著百度的進度已經(jīng)是谷歌此前10億個神經(jīng)元的20倍，在不聲不響中做到了全球領先。第二十八頁，共39頁。第二十八頁，共39頁。2.人工智能的起源與發(fā)展—進入新世紀

1956年夏出席達特茅斯會議的部分代表于50年后重逢2006，AI50周年會議（美國）莫爾，麥卡錫，明斯基，塞爾夫里奇，索羅蒙夫

第二十九頁，共39頁。第二十九頁，共39頁。2.人工智能的起源與發(fā)展—中國人工智能在中國的發(fā)展1981年中國人工智能學會在長沙艱難成立，其后長期得不到國內科技界的認同，只能掛靠中國社會科學院哲學研究所，直到2004年，才得以“返祖歸宗”，掛靠到中國科學技術協(xié)會。1985年前，人工智能在西方國家得到重視和發(fā)展，而在蘇聯(lián)卻受到批判；我國人工智能也與“特異功能”一起受到質疑，人工智能學科群專著不能公開出版。第三十頁，共39頁。第三十頁，共39頁。2.人工智能的起源與發(fā)展—中國希望的曙光1986年清華大學校務委員會經(jīng)過長期和三次討論后，決定同意在清華大學出版社出版人工智能著作。我國首部人工智能、機器人學和智能控制著作分別于1987年、1988年和1990年在清華大學出版社、中南工業(yè)大學出版社和電子工業(yè)出版社問世。第三十一頁，共39頁。第三十一頁，共39頁。2.人工智能的起源與發(fā)展—中國破土而出據(jù)不完全統(tǒng)計，現(xiàn)在全國已編著出版了50多部人工智能、40多部智能控制和近50部機器人學的教材/專著。從1987年到1999年第三十二頁，共39頁。第三十二頁，共39頁。2.人工智能的起源與發(fā)展—中國從2000年到2006年第三十三頁，共39頁。第三十三頁，共39頁。從2007年到2010年第三十四頁，共39頁。第三十四頁，共39頁。2.人工智能的起源與發(fā)展—中國

人工智能研究起步較晚

1978年把“智能模擬”納入國家研究計劃。1984年召開了智能計算機及其系統(tǒng)學術討論會。1986年起把智能計算機系統(tǒng)、智能機器人和智能信息處理等重大項目列入國家高技術研究計劃。1993年起，把智能控制和智能自動化等項目列入國家科技攀登計劃。進入21世紀后，已有更多的人工智能與智能系統(tǒng)研究獲得各種基金計劃支持，并與國家國民經(jīng)濟和科技發(fā)展的重大需求相結合，力求做出更大貢獻。第三十五頁，共39頁。第三十五頁，共39頁。2.人工智能的起源與發(fā)展—中國進入新世紀出現(xiàn)新動向請關注以下2個問題：“我深信，以人工智能和模式識別為帶頭的這門新學科，將為人類邁進智能自動化時期做出奠基性貢獻。”——宋?。?988）AI仍屬于計算機科學的一個分支？是否已形成“智能科學”新學科？第三十六頁，共39頁。第三十六頁，共39頁。3.人類智能與人工智能關系？符號處理系統(tǒng)的六種基本功能

一個完善的符號系統(tǒng)應具