人工智能第章講義

1緒論古希臘哲學家亞里士多德的形式規(guī)律，形式規(guī)律是一切推理活動的最根本的動身點。

德國數(shù)學家、哲學家萊布尼茨提出了關(guān)于數(shù)理規(guī)律的思想，把形式規(guī)律符號化，從而能對人的思維進展運算和推理。

2現(xiàn)代人工智能的興起現(xiàn)代人工智能〔ArtificialIntelligence，簡稱AI〕，一般認為起源于美國1956年的一次夏季爭論〔達特茅斯會議〕，在這次會議上，第一次提出了“ArtificialIntelligence”這個詞。發(fā)起人：約翰·麥卡錫、馬文·明斯基、香農(nóng)和IBM公司的羅切斯特3

約翰?麥卡錫

〔JohnMcCarthy〕人工智能之父LISP語言的制造人首次提出AI的概念返回4馬文?明斯基

〔MarnivLeeMinsky〕 人工智能之父 框架理論的創(chuàng)立者 首位獲得圖靈獎的人工智能學者返回5克勞德·香農(nóng)

(ClaudeElwoodShannon〕

信息論及數(shù)字通信時代的奠基人符號規(guī)律和開關(guān)理論奠基人

返回6赫伯特?西蒙

〔HerbertA.Simon〕符號主義學派的創(chuàng)始人愛好廣泛的全能科學家中國科學院外籍院士返回7艾倫?紐厄爾〔AllenNewell〕符號主義學派的創(chuàng)始人之一西蒙的學生與同事1975年與西蒙同獲圖靈獎返回80.1什么是人工智能？至今沒有統(tǒng)一的定義從“計算”到“算計”9100.2圖靈測試如何知道一個系統(tǒng)是否具有智能呢？1950年，英國計算機科學家圖靈提出了著名的“圖靈測試”。110.2圖靈測試參與者：一臺計算機、一個人類志愿者、一個測試者測試方法：通過鍵盤提問、屏幕答復(fù)以下問題如何判定通過了測試：無法確定哪一方是計算機或人

120.2圖靈測試問題：〔1〕你的名字？年齡？住在哪里？〔2〕請計算67822111＊99888888＝？〔3〕我昨天剛從火星渡假回來，很好玩，你對此有何想法？130.2圖靈測試問題：

〔4〕這兩張照片是同一個人嗎？140.2圖靈測試存在的問題：測試的非公正性常識性問題計算機無法正確解答結(jié)論：計算機很難通過測試。150.3希爾勒的中文屋子〔2〕計算機是否能真正地理解問題？羅杰?施安克的故事理解程序〔舉例〕問題：〔1〕通過了圖靈測試計算機就具有了智能嗎？16故事理解程序舉例“一個人進入餐館并訂了一份漢堡包。當漢堡包端來時覺察被烘脆了，此人暴怒地離開餐館，沒有付帳或留下小費?！狈祷貑栴}：在上述兩種狀況下,此人是否吃了漢堡包？“一個人進入餐館并訂了一份漢堡包。當漢堡包端來后他特別寵愛它，而且在離開餐館付帳之前，給了女效勞員很多小費?！?70.3希爾勒的中文屋子希爾勒的中文屋子中文故事中文問題中文答復(fù)180.3希爾勒的中文屋子思考題：如何理解希爾勒的中文屋子？希爾勒認為計算機不能真正理解問題。人類智能與人工智能的區(qū)分190.4人工智能的爭論目標 1、目標爭論如何制造出人造的智能機器或系統(tǒng)，來模擬人類智能活動的力量，以延長人們的智能。200.4人工智能的爭論目標 2、模擬人類力量〔1〕獵取外界學問的力量?！?〕學問的演繹、歸納推理以及決策力量?！?〕學習的力量?！?〕自適應(yīng)力量。210.4人工智能的爭論目標 3、爭論途徑〔1〕建立人類大腦的神經(jīng)元物理模型〔2〕通過計算機模擬人腦功能22神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)輸入層輸出層隱含層

三層神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)返回230.5AI的歷史回憶第一階段〔1956年前〕萌芽期古代機器人通用規(guī)律機12世紀末-13世紀初西班牙規(guī)律學家RomenLuee機械加法器1642年法國科學家帕斯卡B.Pascal四則運算計算器1674年德國數(shù)學家萊布尼茨規(guī)律機思想(推理計算)德國數(shù)學家萊布尼茨差分機、微分機1822年英國數(shù)學家Cabbage圖靈機模型1936英國科學家圖靈提出電子計算機設(shè)計思想1945英國科學家圖靈提出24法國科學家帕斯卡機械加法器返回25英國科學家巴貝奇(C.Babbage〕第一臺差分機可處理3個不同的5位數(shù)，計算精度到達6位小數(shù)。

返回260.5AI的歷史回憶第一臺累計數(shù)字計算機1938德國工程師楚澤(Zeus)第一臺電子數(shù)字計算機ENIAC1946美國科學家莫契利〔J.Mauchiy〕和?？颂亍睯.Eckert〕信息論創(chuàng)立1948年美國科學家香農(nóng)27年輕的德國工程師楚澤(K.Zuse〕第一臺累計數(shù)字計算機返回28第一臺電子數(shù)字計算機ENIAC返回290.5AI的歷史回憶第一階段〔1956年前〕萌芽期-神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)M-P模型(圖示)1943年McCulloch〔心理學家〕和Pitts〔數(shù)理規(guī)律學家〕提出。感知器模型(圖示)1957年FrankRosenblatt提出并實踐。問題：不能解決非線性問題。30雙層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入層輸出層雙層神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)返回31感知器返回320.5AI的歷史回憶Minsky的著作:《Perceptions》〔感知器〕從理論上證明白二層神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)不行能解決XOR問題假設(shè)要求解XOR問題，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)必需是3層或3層以上的構(gòu)造對于3層或3層以上的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，難于找到一個通用的學習算法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)爭論陷入低潮next330.5AI的歷史回憶其次階段〔1956～1961〕形成時期1956達特茅斯會議人工智能學科誕生主要爭論的問題：GPS(通用問題求解程序)、數(shù)學定理證明、玩耍、翻譯等34通用問題求解器〔GPS〕從1957年開頭，Newell等人開頭爭論一種不依靠于具體領(lǐng)域的通用解題程序，這個程序的設(shè)計是從仿照人類問題求解的規(guī)程開頭的。在它能處理的有限類別的問題中，它顯示出程序打算的子目標及可能實行的行動的次序，與人類求解同樣問題是類似的。能解10種不同類型題目。35定理證明50年月中期，世界上最早的啟發(fā)式程序“規(guī)律理論家”，證明白數(shù)學名著《數(shù)學原理》中的38個定理。經(jīng)改進后，62年證明白該書中全部的52個定理。被認為是用計算機探討人類智力活動的第一個真正的成果。36定理證明的“吳方法”2023年我國最高科學技術(shù)獎獲得者吳文俊教授，提出了“數(shù)學機器化”。1977年，吳文俊關(guān)于平面幾何定理的機械化證明首次取得成功。創(chuàng)立了定理機器證明的“吳方法”。37玩耍1956Samuel開發(fā)了具有自組織、自學習、自適應(yīng)力量的西洋跳棋程序1959戰(zhàn)勝設(shè)計者本人38翻譯一個笑話〔英俄翻譯〕： Thespiritiswillingbutthefleshisweek. 〔心有余而力缺乏〕 Thevodkaisstrongbutmeatisrotten. 〔伏特加酒雖然很濃，但肉是腐爛的〕39翻譯消失這樣的錯誤的緣由： Spirit： 1〕精神 2〕烈性酒結(jié)論： 必需理解才能翻譯，而理解需要學問400.5AI的歷史回憶學問就是力氣——培根學問蘊涵著力氣——費根鮑姆410.5AI的歷史回憶第三階段〔60年月中～80年月初〕學問工程時代專家系統(tǒng)學問工程學問工程席卷全球420.5AI的歷史回憶第四階段〔80年月中～90年月初〕新的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)時代-Hopfield離散神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型1982年JohnJ.Hopfield〔物理學家〕提出的具有完整理論根底的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，成功求解了旅行商問題。-BP前向反響神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)1986年美國的一個平行計算爭論小組提出，解決了多層網(wǎng)的學習問題。-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成方法1990年漢森和薩拉蒙提出，證明可以簡潔地通過訓練多個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并將其結(jié)果進展擬合，顯著地提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的泛化力量。430.5AI的歷史回憶第五階段〔90年月初～現(xiàn)在〕海量數(shù)據(jù)處理與網(wǎng)絡(luò)時代網(wǎng)絡(luò)給AI帶來無限的時機學問覺察與數(shù)據(jù)挖掘AI走向有用化440.6AI的爭論內(nèi)容一、爭論課題學問表示搜尋技術(shù)推理方法演繹推理、規(guī)劃、常識推理、歸納推理機器學習認知科學人工智能系統(tǒng)構(gòu)造和語言45AI的爭論內(nèi)容〔續(xù)1〕二、應(yīng)用領(lǐng)域自然語言理解與機器翻譯專家系統(tǒng)與學問工程定理證明博弈機器人數(shù)據(jù)挖掘與學問覺察人機交互技術(shù)46人工智能取得的一些成果四十多年來，人工智能的爭論雖然步履困難，但也取得了一些很突出的成績。下面列舉一些實例。47專家系統(tǒng)人類之所以能求解問題，是由于人類具有學問。專家系統(tǒng)就是把有關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业膶W問整理出來，讓計算機利用這些學問求解特地領(lǐng)域的問題。1968年世界上第一個專家系統(tǒng)DENDRAL問世，用于幫助化學家分析有機化合物的構(gòu)造。MYCIN：一個著名的醫(yī)療診斷專家系統(tǒng)。HEARSAYⅡ：語音理解專家系統(tǒng)。R1：DEC公司用于設(shè)計計算機配置的專家系統(tǒng)。48第一個商用專家系統(tǒng)：R1世界上第一個成功的商用專家系統(tǒng)，1982年開頭正式在DEC公司使用。該程序幫助為新計算機系統(tǒng)配置訂單；到1986年為止，估量它為公司每年節(jié)省了4千萬美元。49海灣戰(zhàn)斗中的專家系統(tǒng)在1991年的海灣危機中，美國軍隊使用專家系統(tǒng)用于自動的后勤規(guī)劃和運輸日程安排。這項工作同時涉及到50000個車輛、貨物和人，而且必需考慮到起點、目的地、路徑以及解決全部參數(shù)之間的沖突。AI規(guī)劃技術(shù)使得一個打算可以在幾小時內(nèi)產(chǎn)生，而用舊的方法需要花費幾個星期。50數(shù)字識別清華大學智能技術(shù)與系統(tǒng)國家重點試驗室承受神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)方法研制的數(shù)字識別系統(tǒng)，用于2023年我國人口普查。對普查數(shù)據(jù)進展自動識別，錯誤率到達了萬分之一以下的高水平。51古籍數(shù)字化——《四庫全書》52IBM的“深藍” 北京時間1997年5月12日凌晨4點50分，美國紐約公正大廈，當IBM公司的“深藍”超級電腦將棋盤上的一個兵走到C4的位置上時，國際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫?qū)Α吧钏{”的人機大戰(zhàn)落下帷幕，“深藍”以3.5：2.5的總比分戰(zhàn)勝卡斯帕羅夫。53正在與深藍下棋的卡斯帕羅夫54IBM的“深藍”〔續(xù)1〕96年2月第一次競賽結(jié)果： “深藍”：勝、負、平、平、負、負97年5月其次次競賽結(jié)果： “深藍”：負、勝、平、平、平、勝55IBM的“深藍”〔續(xù)2〕“深藍”的技術(shù)指標：32個CPU每個CPU有16個協(xié)處理器每個CPU有256M內(nèi)存每個CPU的處理速度為200萬步/秒56“人機之戰(zhàn)”簡史1958年，IBM704成為第一臺能同人下棋的計算機，名為“思考”，思考速度每秒200步60年月中期，科學家德里夫斯斷言，計算機將無法擊敗一位年僅10歲的棋手1973年，國際象棋軟件4.0被開發(fā)出來，這是將來程序的根底1979年，國際象棋軟件4.9到達專家級水平1981年，CRAYBLITZ新的超級計算機擁有特殊的集成電路，預(yù)言將可在1995年擊敗世界棋王571983年，BELLEAT＆T開發(fā)了國際象棋硬件，到達了大師水平80年月中期，皮茲堡的CARNEGIEMELLON大學開頭爭論世界級的國際象棋計算機程序1987年，“深思”首次以每秒鐘75萬步的思考速度露面，它的水平相當于擁有國際等級分為2450的棋手1988年，“深思”擊敗丹麥特級大師拉爾森1989年，“深思”已經(jīng)有6臺信息處理器，每秒思考速度達200萬步，但在與世界棋王卡斯帕羅夫進展的“人機大戰(zhàn)”中對陣以0比2敗北581990年，“深思”其次代產(chǎn)生，使用IBM的硬件，吸引了前世界棋王卡爾波夫與之對抗1991年，“弗里茨”問世1993年，“深思”二代擊敗了丹麥國家隊，在與世界優(yōu)秀女棋手小波爾加的對抗中獲勝1995年，“深藍”更新程序，新的集成電路將其思考速度到達每秒300萬步1996年，“深藍”在與卡斯帕羅夫的挑戰(zhàn)賽中，以2比4不敵卡斯帕羅夫1997年，“超級深藍”開發(fā)出了更加高級的“大腦”，4名國際大師參與IBM的挑戰(zhàn)小組為電腦與卡斯帕羅夫重戰(zhàn)出謀劃策，最終“超級深藍”以3比2擊敗了卡斯帕羅夫，卡斯帕羅夫要求重賽，但沒有得到回應(yīng)591999年，“弗里茨”升級為“更弗里茨”(DeepFritz)2023年，“更弗里茨”更新了程序，擊敗了卡斯帕羅夫和阿南德，以及除了克拉姆尼克之外的全部排名世界前十位的棋手2023年10月，“更弗里茨”與克拉姆尼克在巴林進展“人機大戰(zhàn)”，思考速度為每秒600萬步，雙方4比4戰(zhàn)平2023年1～2月“更年少者”與卡斯帕羅夫進展人機對抗，雙方3比3戰(zhàn)平60思考題2：國際象棋、中國象棋與圍棋為什么已經(jīng)有了可以戰(zhàn)勝國際大師的國際象棋程序，而中國象棋和圍棋的程序水平卻比較低呢？力氣投入問題？計算機進展水平問題？棋本身的簡單性問題？其他別的問題？61計算機下棋軟件62智能汽車智能技術(shù)與系統(tǒng)國家重點試驗室研制的智能汽車63在高速大路上，該汽車可以自動識別道路，自動躲避障礙物在最近的試驗中，平均速度為100公里，最高速度到達了150公里，到達了世界先進水平。智能汽車64足球機器人兩個組織：RoboCup(機器人足球世界杯)FIRA(國際機器人足球聯(lián)盟)設(shè)有仿真組、小型組、中型組和有腿組掌握方式：FIRA承受集中掌握，而RoboCup承受分布式掌握清華大學獲得2023、2023年RoboCup世界冠軍、2023年亞軍〔仿真組〕清華大學獲得2023年RoboCup小型組全國冠軍65

小型組有腿組66智能機器人

作為計算機視覺通道的傳感器

具有人工智能的新型機器人

67智能機器人我國的水下機器人“探究者”68索尼智能機器狗69歷史上的人工智能大師下面介紹圖靈和幾位獲得圖靈獎的人工智能大師70阿倫?圖靈

〔AlanTuring〕 計算機科學理論的創(chuàng)始人71阿倫?圖靈〔AlanTuring〕1912年誕生于英國倫敦，1954年去世1936年24歲發(fā)表論文“論可計算數(shù)及其在判定問題中的應(yīng)用”，提出圖靈“自動機“理論,把爭論會思維的機器和計算機的工作大大向前推動了一步,他也因此被稱為“人工智能之父“。1950年發(fā)表論文“計算機與智能”，闡述了計算機可以具有智能的想法，提出圖靈測試1966年為紀念圖靈的出色奉獻，ACM設(shè)立圖靈獎72馬文?明斯基

〔MarnivLeeMinsky〕 人工智能之父 框架理論的創(chuàng)立者 首位獲得圖靈獎的人工智能學者73馬文?明斯基

〔MarnivLeeMinsky〕1927年誕生于美國紐約1951年提出思維如何萌發(fā)并形成的根本理論1956年達特茅斯會議的發(fā)起人之一1958年在MIT創(chuàng)立世界上第一個AI試驗室1969年獲得圖靈獎1975年首創(chuàng)框架理論74約翰?麥卡錫

〔JohnMcCarthy〕人工智能之父LISP語言的制造人首次提出AI的概念75約翰?麥卡錫

〔JohnMcCarthy〕1927年誕生于美國波士頓1956年發(fā)起達特茅斯會議，并提出“人工智能”的概念1958年與明斯基一起創(chuàng)立世界上第一個人工智能試驗室制造α－β剪枝算法1959年開發(fā)LISP語言開創(chuàng)規(guī)律程序爭論，用于程序驗證和自動程序設(shè)計1971年獲得圖靈獎76赫伯特?西蒙

〔HerbertA.Simon〕符號主義學派的創(chuàng)始人愛好廣泛的全能科學家中國科學院外籍院士77赫伯特?西蒙(HerbertA.Simon〕1916年誕生于美國的威斯康辛州1943年在匹茲堡大學獲政治學博士學位1969年因心理學方面的奉獻獲得出色科學奉獻獎1975年和他的學生艾倫?紐厄爾共同獲得圖靈獎1978年獲得諾貝爾經(jīng)濟學獎1986年因行為學方面的成就獲得美國全國科學家獎?wù)?850年月至60年月初開發(fā)了世界上最早的啟發(fā)式程序“規(guī)律理論家”LT，證明白《數(shù)學原理》其次章中的全部52個定理，開創(chuàng)了機器定理證明這一新的學科領(lǐng)域57年開發(fā)了IPL(InformationProcessingLanguage)語言，是最早的AI語言。60年開發(fā)了“通用問題求解系統(tǒng)”GPS66年開發(fā)了最早的下棋程序之一MATER70年進展與完善了語義網(wǎng)絡(luò)的概念和方法70年月提出了“