人工智能與模糊數(shù)學(xué)

人工智能與模糊數(shù)學(xué)第一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六人工智能之父JohnMccarthy第二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六人工智能的定義可以分為兩部分，即“人工”和“智能”

“人工”比較好理解，爭議性也不大。

“智能”涉及諸如意識（consciousness）、自我（self）、思維（mind）（包括無意識的思維（unconscious_mind）等等問題。人唯一了解的智能是人本身的智能。但是我們對自身智能的理解非常有限，對構(gòu)成人的智能的必要元素也了解有限，所以就很難定義什么是“人工”制造的“智能”了。因此人工智能的研究往往涉及對人的智能本身的研究。其它關(guān)于動(dòng)物或其它人造系統(tǒng)的智能也普遍被認(rèn)為是人工智能相關(guān)的研究課題。一、什么叫人工智能（ArtificialIntelligence）第三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六麥卡錫（JohnMcCarthy）：人工智能是使一部機(jī)器的反應(yīng)方式就象是一個(gè)人在行動(dòng)時(shí)所依據(jù)的智能。尼爾遜（美國斯坦福大學(xué)人工智能研究中心教授）：人工智能是關(guān)于知識的學(xué)科――怎樣表示知識以及怎樣獲得知識并使用知識的科學(xué)。溫斯頓（麻省理工學(xué)院教授）：人工智能就是研究如何使計(jì)算機(jī)去做過去只有人才能做的智能工作。第四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六現(xiàn)在通用的描述：所謂人工智能，是指人類的各種智能行為和各類腦力勞動(dòng)，諸如感知、記憶、情感、判斷、推理、證明、識別、理解、通信、設(shè)計(jì)、思考、學(xué)習(xí)等思維活動(dòng)，可用某種物化了的機(jī)器予以人工的實(shí)現(xiàn)。第五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六二、人工智能的發(fā)展歷程在1955的時(shí)候，香農(nóng)等人一起開發(fā)了TheLogicTheorist程序，它是一種采用樹形結(jié)構(gòu)的程序，在程序運(yùn)行時(shí)，它在樹中搜索，尋找與可能答案最接近的樹的分枝進(jìn)行探索，以得到正確的答案。

這個(gè)程序在人工智能的歷史上可以說是有重要地位的，它在學(xué)術(shù)上和社會(huì)上帶來的巨大的影響，以至于我們現(xiàn)在所采用的方法思想方法有許多還是來自于這個(gè)50年代的程序。第六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六1956年6月，達(dá)特茅斯會(huì)議發(fā)起者：約翰.邁卡錫（JohnMcCarthy）（普林斯頓大學(xué)數(shù)學(xué)博士）馬文.明斯基（MarvinMinsky)（人工智能大師，《心智社會(huì)》的作者）納撒尼爾.羅徹斯特（NathanielRochester）（IBM計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)者之一）克勞德.香農(nóng)（ClaudeShannon）（信息論創(chuàng)立者）第七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六在理論方面，70年代也是大發(fā)展的一個(gè)時(shí)期，計(jì)算機(jī)開始有了簡單的思維和視覺。在70年代，另一個(gè)人工智能語言Prolog語言誕生了，它和LISP一起幾乎成了人工智能工作者不可缺少的工具。20世紀(jì)80年代，數(shù)理邏輯和形式化推理成為人工智能的時(shí)尚。關(guān)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究和日本的“第五代計(jì)算機(jī)研制計(jì)劃”（即“知識信息處理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”），把人工智能研究推向高潮。最近20年，計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，人工智能新增眾多研究方向，各方面研究深入進(jìn)行，但距離真正的“智能”還很遙遠(yuǎn)。第八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六實(shí)際應(yīng)用機(jī)器視覺，指紋識別，人臉識別，視網(wǎng)膜識別，虹膜識別，掌紋識別，專家系統(tǒng),智能搜索，定理證明，博弈，自動(dòng)程序設(shè)計(jì)，航天應(yīng)用等。第九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六研究范疇自然語言處理，不確定性的數(shù)學(xué)理論，知識表示，知識獲取，機(jī)器學(xué)習(xí)，推理，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，復(fù)雜系統(tǒng)，智能搜索，規(guī)劃，組合調(diào)度問題，感知問題，模式識別，邏輯程序設(shè)計(jì)，軟計(jì)算，人工生命，遺傳算法，人類思維方式第十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六涉及學(xué)科哲學(xué)，腦科學(xué)，認(rèn)知科學(xué)，數(shù)學(xué)，神經(jīng)生理學(xué)，心理學(xué)，計(jì)算機(jī)科學(xué)，信息論，控制論，仿生學(xué)，人類學(xué)，語言學(xué)等多個(gè)自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的交叉。第十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六第十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六家庭智能機(jī)器人類人形機(jī)器人第十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六寶石般的機(jī)器魚，可以執(zhí)行搜尋水中污染物的巡邏任務(wù)機(jī)器龍蝦第十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六真正認(rèn)識人類大腦是開發(fā)智能機(jī)器的必由之路?！芊?霍金斯第十五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六杰夫.霍金斯(掌上型電腦Palmpilot、智能電話Treo以及許多手持裝置的發(fā)明人，ONINTELLIGENCE一書作者)

—智能究竟是什么？為什么人腦有智能而電腦沒有？為什么一個(gè)6歲的小孩可以在河床的石頭上跳來跳去，姿勢優(yōu)美，而當(dāng)今最先進(jìn)的機(jī)器人卻象行動(dòng)遲緩的傻瓜？為什么3歲的小孩已經(jīng)粗通語言，而計(jì)算機(jī)卻語言不通，枉費(fèi)了程序師半個(gè)世紀(jì)以來艱苦卓絕的努力？為什么你能在一秒鐘以內(nèi)分辨貓和狗，而超級計(jì)算機(jī)卻不能？這些都是亟待破解的斯芬克斯之謎。目前的線索不少，但真正需要的是一些關(guān)鍵性的見解。第十六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六

—單就美國就有成千上萬的神經(jīng)科學(xué)家，可惜至今也沒有形成一套有關(guān)智能和大腦工作原理的完整的理論。大部分神經(jīng)生物學(xué)家不大考慮有關(guān)大腦的理論，因?yàn)樗麄冎回炞⒂谟嘘P(guān)大腦的諸子系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，只埋頭于收集更多的數(shù)據(jù)。盡管一批又一批的計(jì)算機(jī)工程師曾經(jīng)嘗試讓計(jì)算機(jī)擁有智能，卻一次次以失敗而收場。我相信他們會(huì)屢戰(zhàn)屢敗，除非這些程序師不再忽視計(jì)算機(jī)與大腦之間的差別。第十七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六大腦：人類的大腦皮層平均厚度為2.5～3.0毫米，分為6個(gè)層次，神經(jīng)細(xì)胞約有140億個(gè)，面積約2200平方厘米，灰色物質(zhì)層有四張A4打印紙大小，神經(jīng)細(xì)胞的周圍還有1000多億個(gè)膠質(zhì)細(xì)胞。

第十八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六第十九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六神經(jīng)元：神經(jīng)元細(xì)胞體、軸突、樹突、樹突棘。樹突棘的數(shù)量及分布因不同神經(jīng)元而異，并可隨功能而改變。在大腦皮質(zhì)錐體細(xì)胞和小腦皮質(zhì)蒲肯野細(xì)胞的樹突上，樹突棘數(shù)量最多而明顯，一個(gè)蒲肯野細(xì)胞的樹突棘可多達(dá)10萬個(gè)以上。第二十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六三、知識的不確定性知識的不確定性包括：隨機(jī)性、模糊性、不完備性、不協(xié)調(diào)性、非恒常性研究人工智能不能回避的問題：語言的不確定性常識知識的不確定性第二十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六（一）隨機(jī)性德國兒歌：“你知道有多少星星鑲嵌在藍(lán)色的天空？你知道有多少云朵飄浮過大地？上帝對它們作過清點(diǎn)，數(shù)字雖然巨大，可是無一遺漏?！毙潜怼⒃票矶嗌偈兰o(jì)以前，人們就能預(yù)測常見的天文現(xiàn)象；但要想精確地預(yù)測明天的天氣，一般并不容易。第二十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六天文學(xué)和氣象學(xué)所以這樣不同，原因是天文學(xué)的時(shí)間是可逆的，而氣象學(xué)的時(shí)間是不同逆的。牛頓時(shí)間與伯格森時(shí)間以牛頓理論為代表的確定性科學(xué)，創(chuàng)造了給世界以精確描繪的方法，將整個(gè)宇宙看作是鐘表式的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，處于確定、和諧、有序的運(yùn)動(dòng)之中。只要知道初始條件就可以確定未來的一切。愛因斯坦與玻爾的分歧第二十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六當(dāng)自然科學(xué)進(jìn)入到有大量要素組成的多自由度體系時(shí)，確定論不再有效。統(tǒng)計(jì)力學(xué)、量子力學(xué)、氣象學(xué)、海洋學(xué)、進(jìn)化論隨機(jī)現(xiàn)象：在完全相同的條件下，一個(gè)試驗(yàn)或觀察出現(xiàn)的結(jié)果可能是不同的（即條件和結(jié)果沒有必然的因果關(guān)系）。第二十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六（二）模糊性楊炳儒教授與模糊理論創(chuàng)始人L.A.Zadeh教授第二十五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六禿頭悖論命題A：一根頭發(fā)都沒有的人肯定是禿頭。命題B：比禿頭多一根頭發(fā)的還是禿頭。所以命題C：滿頭烏發(fā)是禿頭。第二十六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六清晰：非此即彼，明明白白，不模棱兩可模糊性的例子季節(jié)交替、晝夜交替、少年青年幾乎一切連續(xù)變化過程的定性描述模糊性根植于客觀事物差異的中介過渡性。就客觀對象而言，有的對象明顯地呈現(xiàn)出非此即彼的性態(tài)（清晰），有的對象明顯地呈現(xiàn)出亦此亦彼的性態(tài)（模糊）。第二十七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六

認(rèn)為模糊知識必定是靠不住的，這種看法是大錯(cuò)特錯(cuò)了。

羅素傳統(tǒng)邏輯都習(xí)慣于假設(shè)使用的是精確的符號，因此，它不適用于塵世生活，而僅僅適用于想象的天堂。第二十八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六同計(jì)算機(jī)相比，人腦的一個(gè)優(yōu)越性似乎是“能夠掌握尚未明確的含糊概念”。

大腦的語言不是數(shù)學(xué)語言。馮.諾伊曼諾伯特.維納第二十九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六自然語言的不確定性自然語言的不確定性是知識不確定性的一個(gè)重要研究內(nèi)容，而自然語言理解又是人工智能研究的重要內(nèi)容。語言組織思想表達(dá)句子名詞謂詞人們使用語言時(shí)，詞語的意思常常是模糊的，詞語的選擇、句子的表達(dá)、語句的使用、句間的組織有隨機(jī)性。第三十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六如果能在自然語言的不確定性研究方面有所突破，讓計(jì)算機(jī)不再用精確嚴(yán)密的符號來計(jì)算，而直接用自然語言來思考，那么就可以使自然語言理解乃至人工智能取得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。第三十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六參考文獻(xiàn)：1.人工智能的未來作者：杰夫.霍金斯

出版社：陜西科學(xué)技術(shù)出版社出版日期：2006年1月2.人工智能：一種現(xiàn)代方法作者：羅素Russell,s.諾維格Norvig,P.

出版日期：2006年5月第三十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六3.神經(jīng)生物學(xué):從神經(jīng)元到腦原書名：FromNeurontoBrain

原出版社：SinauerAssociates作者：J.G.尼克爾斯

A.R.馬丁

B.G.華萊士

P.A.富克斯

譯者：楊雄里出版社：科學(xué)出版社出版日期：2006年12月第三十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期六4.模糊系統(tǒng)與模糊控制教程王立新(著)王迎軍(譯)清華大學(xué)出版社2003-06-01