人工智能科技課件

人工智能

ArtificialIntelligence杜小勇辯題俗話說“嫁錯郎、入錯行”。信息技術(shù)是否已經(jīng)過時了？二十一世紀(jì)的計算機(jī)工程師可否類比于二十世紀(jì)的”電工”？正方：“信息”仍然是朝陽行業(yè)反方：“信息”已經(jīng)是夕陽行業(yè)人工智能(A.I.:ArtificialIntelligence)

華納兄弟公司(WarnerBrothers,USA)2001年出品主演：

海利-喬-奧斯蒙特(HaleyJoelOsment)

裘德-洛(JudeLaw)

弗朗西斯-奧康娜(FrancesO'Connor)

薩姆-羅伯茲(SamRobards)

導(dǎo)演：斯蒂文-斯皮爾伯格(StevenSpielberg)

編?。核沟傥?斯皮爾伯格(StevenSpielberg)

類型：科幻片

大衛(wèi)(David):一個具有感情的機(jī)器人劇情介紹CybertronicsManufacturing制作公司制造出了第一個具有感情的機(jī)器人。他的名字叫大衛(wèi)David作為第一個被輸入情感程序的機(jī)器男孩，大衛(wèi)是這個公司的員工和他的妻子的一個試驗品，他們夫妻倆收養(yǎng)了大衛(wèi)。而他們自己的孩子卻最終因病被冷凍起來，以期待有朝一日，有一種能治療這種病的方法會出現(xiàn)。盡管大衛(wèi)逐漸成了他們的孩子，擁有了所有的愛，成為了家庭的一員。但是，一系列意想不到的事件的發(fā)生，使得大衛(wèi)的生活無法進(jìn)行下去。人類與機(jī)器最終都無法接受他，大衛(wèi)只有唯一的一個伙伴機(jī)器泰迪(Teddy)----他的超級玩具泰迪熊，也是他的保護(hù)者。大衛(wèi)開始踏上了旅程，去尋找真正屬于自己的地方。他發(fā)現(xiàn)在那個世界中，機(jī)器人和機(jī)器之間的差距是那么的巨大，又是那么的脆弱。他要找尋自我、探索人性，成為一個真正意義上的人。人工智能?什么是自然智能?除了人之外,其他動物是否有智能?機(jī)器是否真的有智能?如何度量智能?<辭海>如是說:智力，通常叫”智慧”,指人認(rèn)識客觀事物并運(yùn)用知識解決實(shí)際問題的能力.集中表現(xiàn)在反映客觀事物的深刻、正確、完全程度上和應(yīng)用知識解決實(shí)際問題的速度和質(zhì)量上，往往通過觀察、記憶、想象、思考、判斷等表現(xiàn)出來?！?它是先天素質(zhì)、社會歷史遺產(chǎn)與教育的影響、以及個人努力與實(shí)踐三個方面因素相互作用的產(chǎn)物。這個定義隱含著：所謂智力是人的智力。人工智能的發(fā)展歷史第一階段：史前期(1956年以前）第二階段：誕生期（1956-1980）第三階段：發(fā)展期（1980年以后）第1階段：史前期許多學(xué)科的發(fā)展為人工智能的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，其中包括：數(shù)理邏輯計算理論電子數(shù)字計算機(jī)腦科學(xué)：神經(jīng)元學(xué)說、遺傳基因心理學(xué)：認(rèn)知心理學(xué)語言學(xué)：信息論：自動化理論史前期數(shù)理邏輯：17世紀(jì)發(fā)明的數(shù)理邏輯，也就是在邏輯中引入數(shù)學(xué)的方法。其中激勵科學(xué)家進(jìn)行這項研究的一個思想是：思維并不難掌握，“一切思維不過是計算（即加與減）”英國著名哲學(xué)家霍布斯（ThomasHobbes,1588-1679）:正如算術(shù)學(xué)者教人數(shù)字的加與減；幾何學(xué)家教人在線、形、角、比例、快速程度、力等方面進(jìn)行加與減；邏輯學(xué)叫則教人在字（詞）的推論方面進(jìn)行加與減：將兩個名詞相加得到一個斷定，將兩個斷定相加得到一個三段論，將若干個三段論相加得到一個證明，并且由三段論的結(jié)論中減去一個命題，以得到另一命題。史前階段數(shù)理邏輯德國哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家萊布尼茨（Leibnitz,1646-1716）認(rèn)為，可以建立一個普遍符號系統(tǒng)，和邏輯演算，由此可以制造一臺機(jī)械裝置，可以完成推理或者理解過程。他幻想：每當(dāng)哲學(xué)家們有了分歧，不必爭論不休，只要“計算一下，誰對誰錯，只要看一下計算結(jié)果便知”愛爾蘭數(shù)學(xué)家布爾（GeorgeBoole,1815-1864）發(fā)明了布爾代數(shù)，將邏輯學(xué)由哲學(xué)變成了數(shù)學(xué)。將符號語言與運(yùn)算結(jié)合，可表示任何事物，為邏輯推理建立了嚴(yán)密的形式語言。史前階段數(shù)字計算機(jī)的發(fā)展。關(guān)于計算機(jī)械的研究有很長的歷史。法國數(shù)學(xué)和物理學(xué)家帕斯卡（Pascal，1623-1662）于1647年制造了一臺機(jī)械加法器萊布尼茨進(jìn)一步對此進(jìn)行了改進(jìn)，可以進(jìn)行全部的四則運(yùn)算。英國數(shù)學(xué)家巴貝奇（Babbage）于1821年發(fā)明了差分機(jī)和分析機(jī)。他當(dāng)時提出的計算機(jī)的五大組成部分，為今天的計算機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。史前階段計算機(jī)的發(fā)展（續(xù)）1940年，英國圖靈制造了第一臺可運(yùn)轉(zhuǎn)的數(shù)字計算機(jī)ACE1946年，美國人毛奇萊（Mauchly）和艾克特(Eckert)在賓夕法尼亞大學(xué)研制成功ENIAC。是第一臺采用“存儲程序原理”的計算機(jī)。該計算機(jī)重30噸，17000個電子管，耗電150千瓦。但是計算機(jī)只能存儲80個字節(jié)。史前階段可計算理論的發(fā)展。隨著計算機(jī)的發(fā)明，人們自然會問：計算機(jī)到底能做什么？計算機(jī)具有智能嗎？如何度量計算機(jī)的智能？圖靈機(jī)1935年,英國科學(xué)家圖靈開始研究數(shù)理邏輯。這是關(guān)于人的思維數(shù)學(xué)化的研究，也就是說用數(shù)學(xué)的方法去研究人的思維過程,思維規(guī)律等.通過建立一套精確的符號語言和演算系統(tǒng)去解決人如何推理的問題.1936年發(fā)表劃時代的論文:論可計算數(shù)及其在判定問題中的應(yīng)用.圖靈的方案就是所謂的”圖靈機(jī)”:有限狀態(tài)控制器讀寫頭紙帶…AATDB有限狀態(tài)控制器

q1q2q3q4q5圖靈機(jī)(續(xù))圖靈將其作為模擬人的思維活動的模型，凡是可以用圖靈機(jī)來計算的函數(shù)都是可計算的。圖靈用這個模型證明了不可計算數(shù)（也就是不可用圖靈機(jī)的算法來表達(dá)）的存在。由此建立了可計算性理論。圖靈其人阿倫.圖靈(AlanM.Turing)1912年6月23日生于倫敦近郊.因父母遠(yuǎn)在印度,小的時候缺少父愛和母愛,性格和行為怪癖(今天的留守兒童)中學(xué)時期,除了數(shù)學(xué),成績一般,1931年中學(xué)畢業(yè),二次沒有考上當(dāng)時最負(fù)盛名的”三圣學(xué)院”,最后進(jìn)了King’sCollege攻讀數(shù)學(xué).數(shù)學(xué)才華開始顯露.圖靈其人(續(xù))由于圖靈在可計算性方面的偉大的工作，ACM在1966年紀(jì)念計算機(jī)誕生20周年(世界第一臺電子計算機(jī)ENIAC)的時候,決定設(shè)立一個獎項,稱為”圖靈獎”,以紀(jì)念奠定了現(xiàn)代計算機(jī)理論和模型的偉大科學(xué)家,這個獎被認(rèn)為是計算機(jī)學(xué)科的諾貝爾獎.圖靈的工作受到了美國學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注,普林斯頓大學(xué)的Church教授向他發(fā)出了邀請,1938年圖靈在該校獲得博士學(xué)位.圖靈其人(續(xù))1938年,圖靈回到了英國.第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā),圖靈進(jìn)入英國外交部某研究所,從事破譯德軍密碼的工作.為盟軍戰(zhàn)勝德軍立了戰(zhàn)功,戰(zhàn)后曾受到嘉獎.1945年進(jìn)入英國國家物理實(shí)驗室NPL數(shù)學(xué)部開始設(shè)計與建造電子計算機(jī)ACE(自動計算引擎).但是,由于圖靈和項目負(fù)責(zé)人合不來,最終選擇了離開.ACE在1950年完成.圖靈其人(續(xù))1948年,圖靈加入曼徹斯特大學(xué).1950年,發(fā)表論文”計算機(jī)與智能”,闡述了計算機(jī)可以有智能的重要思想,并提出了測試機(jī)器是否有智能的方法:圖靈測試.1951年,被選為英國皇家學(xué)會院士.1952年,因為被發(fā)現(xiàn)是同性戀者而受到法院傳喚和處罰.1952年6月7日,因吃了在氰化物溶液中浸泡過的蘋果而死亡(自殺?他殺?)圖靈其人(續(xù))2009年9月10日，英國首相戈登·布朗代表英國政府正式向艾倫·圖靈道歉布朗在聲明中說，“盡管圖靈因為當(dāng)時的法律受到折磨，我們無法讓時光倒流，但他所受到的迫害完全是不公平的，我很欣慰現(xiàn)在有機(jī)會表達(dá)我們深刻的歉意。因身為同性戀而被法律判為有罪是令人恐怖的?！?/p>

圖靈測試圖靈最偉大的貢獻(xiàn)之一就是提出了”智能度量”人的智力有高有低,人們?yōu)榱硕攘恳粋€人的智力的高低,定義了”智商”(IQ)這一概念如何度量機(jī)器的智商?首先弄清楚如何確定機(jī)器是否有智力?圖靈測試模擬游戲一個提問者通過打字機(jī)/鍵盤從遠(yuǎn)處提問計算機(jī)和人根據(jù)提問獨(dú)立回答問題.提問者根據(jù)對方的回答確定對方是人還是計算機(jī).如果在提出了足夠多的問題(5分鐘)后提問者仍然無法確定對方是人還是計算機(jī)(30%的概率),那么就可以認(rèn)為計算機(jī)具有人的智能.圖靈預(yù)言:50年以內(nèi),能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo).圖靈測試的貢獻(xiàn)將”機(jī)器能思維嗎?”這樣一個模糊的問題,轉(zhuǎn)變?yōu)椤睓C(jī)器能否通過智能行為測試?”這樣可操作的問題.人工智能的基于行為的定義.第2階段：誕生與幼兒期1956年夏天，在美國的達(dá)特毛斯（Dartmouth）大學(xué)舉辦了一次異乎尋常的，長達(dá)2個月的研討會。邀請了10位在相關(guān)領(lǐng)域的著名人士參加，他們中的4位后來先后獲得了計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的最高獎--圖靈獎會議圍繞“機(jī)器如何模擬人類智能”，討論了符號系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器學(xué)習(xí)、自動化等領(lǐng)域的基本問題。首次使用了“人工智能”這個名詞。這個會議被認(rèn)為是人工智能學(xué)科誕生的標(biāo)志。會上展示了由紐厄爾（Newell）和西蒙(Simon)研制的《邏輯理論家》LT系統(tǒng)。它能夠證明羅素與懷特海的名著《數(shù)學(xué)原理》第二章52個定理中的38個定理。這是第一個能處理符號的計算機(jī)誕生與幼兒期紐厄爾-西蒙：通用問題求解器GPS（1956，1961）他們分析了人類解決問題的一般規(guī)律：我想帶兒子去幼兒園，我“已有的”和我“想要的”兩者之間有什么差異？到幼兒園有一段距離，用什么方法改變這段距離？我的汽車。我的汽車壞了。修好它需要什么？一塊新電池。哪兒有新電池？汽車維修店。。。。這就是“手段-目標(biāo)分析”方法。GPS就是發(fā)現(xiàn)和裝配從給定狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)的行動的程序。它需要在一個大范圍中進(jìn)行選擇性搜索。誕生與幼兒期搜索方法（1961年）8數(shù)碼問題，8皇后問題，跳棋程序，。。人們開發(fā)了一系列的搜索方法：搜索樹、BFS，DFS，代價有限搜索，啟發(fā)式搜索，雙向搜索等等。８數(shù)碼問題求解狀態(tài)空間就是問題全部可能的狀態(tài)考慮8數(shù)碼問題的狀態(tài)空間12384765用8個數(shù)字的位置來表示狀態(tài)：9！用空格的移動表示操作：LeftRightUpDown123847656438571264381572643857126384571264385712LeftRightUpDown6485371264385271UpDown關(guān)于計算機(jī)下棋信息論的奠基人ClaudeShannon在1950年說：研究下國際象棋問題旨在開發(fā)更為實(shí)用的技術(shù)。國際象棋是計算分析的理想對象：“不論是在容許的操作（移動棋子）還是在最終目標(biāo)上（將死對方），這一問題都有明確的界定。對于獲得滿意的解決方案來說，它既不是簡單得微不足道，也不是高不可攀。于是，自1950年以來，數(shù)百位計算機(jī)工程師、程序員和數(shù)學(xué)家的目標(biāo)一直是設(shè)計出足以戰(zhàn)勝世界國際象棋大師的具有創(chuàng)造力和想象力的計算機(jī)和軟件。

深思--深藍(lán)的前身

CMU大學(xué)研究生小組(許峰雄和MurrayCampbell等)1988年創(chuàng)建,它能每秒分析75萬個位置或提前10步半，按照國際2405性能評級，它相當(dāng)于較低級別的世界大師。1988年在一次比賽中擊敗了一位大師而震驚了國際象棋界，成了第一臺國際象棋大師級的計算機(jī)。1989年10月在同世界超一流冠軍卡斯帕羅夫的兩場表演賽中均被擊敗1993年8月，擊敗了歷史上最年輕的也是最強(qiáng)大的女性棋手小波爾加(Judit

Polgar)1994年6月，這臺計算機(jī)再次贏得了國際象棋冠軍的頭銜。IBM深藍(lán)計算機(jī)IBM的“深藍(lán)”工作組成員:譚崇仁、許峰雄、MurrayCampbell、A.Joseph

HoanJr.和GershonBrody1989年IBM研究機(jī)構(gòu)成立了“深藍(lán)”工作小組，旨在探索如何利用并行處理技術(shù)解決復(fù)雜的問題1995年,研制出功能更加強(qiáng)大的超級計算機(jī),運(yùn)算速度達(dá)到每秒種一億棋步。1996年2月，卡斯帕羅夫在美國費(fèi)城與新的機(jī)器對手再度交鋒。六局對抗，“深藍(lán)”1勝2平3負(fù)。1997年5月,“深藍(lán)”僅用了一個小時便輕松擊敗了卡斯帕羅夫，以3.5比2.5的總比分贏得了最終的勝利！誕生與幼兒期機(jī)器翻譯（1957年）1957年，美國心理學(xué)家斯金納（Skinner,1904-1990）出版《語言行為》，細(xì)致描述了語言學(xué)習(xí)的行為方式，開辟了從心理學(xué)研究語言學(xué)的先河1957年，美國語言學(xué)家巧姆斯基（Chomsky,1928-）出版《句法結(jié)構(gòu)》，強(qiáng)調(diào)語言學(xué)應(yīng)考慮人們使用語言時的心理過程。提出了詞組結(jié)構(gòu)規(guī)則概念，直接成分分析法、轉(zhuǎn)換生成語法理論等。盡管機(jī)器翻譯的理論研究取得了一些成績，但是總體來講遇到的困難很大，鬧出了很多的笑話。以至于1960年美國政府取消了所資助的翻譯項目。誕生與幼兒期專家系統(tǒng)與知識工程（1969，1977）美國Stanford教授Feigenbaum等人通過反思人工智能所遇到的問題，把目標(biāo)轉(zhuǎn)向解決較狹窄的問題，抓住典型事例，向領(lǐng)域?qū)＜艺埥?，盡可能多地積累知識。1969年開發(fā)成功DENDRAL專家系統(tǒng)，從光譜儀提供的信息中推斷出物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)。1977年，進(jìn)一步提出知識工程的思想。誕生與幼兒期人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（1958，1961）1956年的達(dá)特矛斯會議上就倍受關(guān)注1958年美國心理學(xué)家羅森勃拉特（Rosenblatt）發(fā)表著名的論文：感知器：腦的組織與信息存儲的概率模型。提出了著名的感知器模型，成為20世紀(jì)80年代影響巨大的多層感知器的基礎(chǔ)1961年，明斯基證明了羅森勃拉特的感知器的缺陷：只能完成線性可分的模式分類，不能完成諸如“異或”，或者非線性的分類。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究從此走了一段彎路，研究經(jīng)費(fèi)幾乎沒有。有關(guān)組織和會議1969年，開始召開IJCAI。每年召開一次。1970年，ArtificialIntelligence創(chuàng)刊第3階段：發(fā)展期80年代以后人工智能在經(jīng)歷了最初的興奮后，遇到了巨大的挑戰(zhàn)。第五代計算機(jī)推理機(jī)+知識庫+智能接口機(jī)器學(xué)習(xí)機(jī)器人數(shù)據(jù)挖掘第五代計算機(jī)日本在上世紀(jì)90年代提出采用PROLOG語言，強(qiáng)調(diào)邏輯和推理機(jī)已經(jīng)證明是失敗的研究計劃

“五代機(jī)”文獻(xiàn)總量的變化趨勢機(jī)器學(xué)習(xí)目前AI最重要的研究領(lǐng)域之一學(xué)習(xí)？識別事物：模式識別與分類發(fā)現(xiàn)關(guān)系與規(guī)律：回歸提升能力：智能控制學(xué)習(xí)的模式？分類學(xué)習(xí)類比學(xué)習(xí)歸納學(xué)習(xí)機(jī)器人Google”機(jī)器人”：1940萬條記錄……人工智能的研究領(lǐng)域?qū)＜蚁到y(tǒng)(ExpertSystems)自然語言處理(NaturalLanguageProcessing)機(jī)器學(xué)習(xí)(MachineLearning)知識發(fā)現(xiàn)(KnowledgeDiscovery)自動定理證明(AutomaticTheoremProving)機(jī)器人(Robert)模式識別(PatternRecognition)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ArtificialNeuralNetwork)博弈(GamePlaying)自動程序設(shè)計(AutomaticProgramming)智能檢索(IntelligentInformationRetrieval)討論你認(rèn)同圖靈關(guān)于機(jī)器智能的觀點(diǎn)嗎?機(jī)器人將替代人嗎？將滅絕人類嗎？參考文獻(xiàn)吳鶴齡,崔林,ACM圖靈獎,高等教育出版社,2002馮天瑾,智能學(xué)簡史,科學(xué)出版社,2007王士同：人工智能教程，2001學(xué)科前沿講座人工智能——皇帝的新腦還是人類的終結(jié)

一、關(guān)于人工智能

一、關(guān)于人工智能從數(shù)值計算文字、圖像等多媒體信息處理初步實(shí)現(xiàn)了Leibniz提出的“將人的思維機(jī)器化”的思想讓機(jī)器擁有人的心智——成為計算機(jī)專家夢寐以求的理想！1956年，M.L.Minsky，C.Shanon，J.McCarthy(人工智能之父)等在美國達(dá)德茅斯大學(xué)召開第一屆人工智能學(xué)術(shù)會議。 會上首次使用“人工智能”這一術(shù)語。 標(biāo)志著人工智能學(xué)科的誕生。一、關(guān)于人工智能1950年，W.格雷.瓦爾特，可以自己充電的“烏龜”1960年，K.M.柯爾，模擬了一個精神病療法專家電腦下棋方面，97年的“深藍(lán)”(DeepBlue)，03年的“小深”(DeepJunior)一、關(guān)于人工智能醫(yī)生：我可以為你效勞嗎病人：我不知道醫(yī)生：請告訴我一些情形病人：不醫(yī)生：請你說得仔細(xì)些病人：今天我厭煩得很醫(yī)生：你知道這是什么原因病人：是的我老了醫(yī)生：請繼續(xù)講病人：仿佛任何事情都激不起我的興致醫(yī)生：請更多地告訴我你的這種感覺病人：我也有些知道為何我會這樣感覺醫(yī)生：是嗎病人：我似乎在想有一個家醫(yī)生：什么東西使你有這樣的想法病人：它是一種挑戰(zhàn)醫(yī)生：為什么那對你是重要的二、電腦能否實(shí)現(xiàn)人的智能？機(jī)器體力電腦計算速度和準(zhǔn)確性人腦思維是否電腦能代替人腦實(shí)現(xiàn)智能？一旦能夠?qū)崿F(xiàn)，這種被認(rèn)為是特權(quán)的智能行為將受到挑戰(zhàn)。

二、電腦能否實(shí)現(xiàn)人的智能？二、電腦能否實(shí)現(xiàn)人的智能？

二、電腦能否實(shí)現(xiàn)人的智能？人真實(shí)地回答問題并試圖說服質(zhì)問者，他確實(shí)是人；電腦被編好“說謊”的程序，試圖說服質(zhì)問者它是人。三、目前人工智能兩個代表性的觀點(diǎn)：三、目前人工智能兩個代表性的觀點(diǎn)：愛因斯坦曾經(jīng)將其比喻為“與上帝的對話”三、目前人工智能兩個代表性的觀點(diǎn)：

三、目前人工智能兩個代表性的觀點(diǎn)：四、對人工智能領(lǐng)域有影響的理論與書籍