人工智能緒論

人工智能11.1人工智能的定義和開展1.2人類智能和人工智能1.3人工智能的各種認知觀1.4人工智能的研討與運用領域1.5課程概要21.1.1人工智能的定義幾種定義智能機器〔intelligentmachine〕可以在各類環(huán)境中自主地或交互地執(zhí)行各種擬人義務的機器〔如無人駕駛汽車〕人工智能〔學科〕是計算機科學中涉及研討、設計和運用智能機器的一個分支1.1定義和開展3人工智能〔才干〕是智能機器所執(zhí)行的通常與人類智能有關的智能行為，如判別、推理、證明、識別、感知、了解、通訊、設計、思索、規(guī)劃、學問和問題求解等思想活動41.1.2人工智能的來源與開展孕育期〔1956年前〕數(shù)理邏輯學科〔弗雷治、維納等〕計算的新思想〔丘奇、圖靈等〕構成期〔1956--1970年〕1956年，第一次人工智能的研討會1969年，第一屆國際人工智能結合會議，初次運用人工智能這一術語，標志著人工智能學科的誕生1970年，<人工智能>國際雜志創(chuàng)刊1.1定義和開展5諾伯特·維納(NorbertWiener，1894-1964)

美國數(shù)學家，控制論的開創(chuàng)人，信息論的開創(chuàng)人之一阿蘭·麥席森·圖靈〔AlanMathisonTuring，1912—1954〕

英國數(shù)學家，人工智能之父，圖靈機，圖靈測試67計算機能否思想：圖靈測試在不接觸對方的情況下，經(jīng)過一種特殊的方式，和對方進展對話，在相當長一段時間，無法判別對方是人還是計算機，那么以為計算機能思想。計算機界最高獎“圖靈獎〞美國計算機協(xié)會〔ACM，AssociationforComputerMachinery〕于1966年設立的，每年一次，專門獎勵那些對計算機科學研討與推進計算機技術開展有杰出奉獻的出色科學家。2000年，華人獲得者姚期智，實際計算，算法復雜性?，F(xiàn)任清華大學實際計算機科學研討中心主任。8約翰·馮·諾依曼〔JohnVonNeuman，1903－1957〕，美藉匈牙利人數(shù)學家、計算機學家，1946年發(fā)明世界上第一臺電子計算機，電子計算機之父，博弈論之父，初次提出二進制思想與程序內存思想

9博弈論是指某個個人或是組織，面對一定的環(huán)境條件，在一定的規(guī)那么約束下，依托所掌握的信息，從各自選擇的行為或是戰(zhàn)略進展選擇并加以實施，并從各自獲得相應結果或收益的過程，在經(jīng)濟學上博弈論是個非常重要的實際概念?！扒敉阶藨B(tài)〞、“智豬博弈〞10囚徒姿態(tài)警方拘捕甲、乙兩名嫌疑犯，但沒有足夠證據(jù)指控二人入罪。于是警方分開囚禁嫌疑犯，分別和二人見面，并向雙方提供以下一樣的選擇：假設一人認罪并作證檢控對方〔相關術語稱“背叛〞對方〕，而對方堅持沉默，此人將即時獲釋，沉默者將判監(jiān)10年。假設二人都堅持沉默〔相關術語稱相互“協(xié)作〞〕，那么二人同樣判監(jiān)半年。假設二人都相互檢舉〔相互“背叛〞〕，那么二人同樣判監(jiān)2年。11答案是：雙方都會選擇背叛假設對方沉默、背叛會讓我獲釋，所以會選擇背叛。假設對方背叛指控我，我也要指控對方才干得到較低的刑期，所以也是會選擇背叛。二人面對的情況一樣，所以二人的理性思索都會得出一樣的結論——選擇背叛。背叛是兩種戰(zhàn)略之中的支配性戰(zhàn)略。因此，這場博弈中獨一能夠到達的納什平衡，就是雙方參與者都背叛對方，結果二人同樣服刑2年。

12智豬博弈豬圈里有兩頭豬，一頭大豬，一頭小豬。豬圈的一邊有個踏板，每踩一下踏板，在遠離踏板的豬圈的另一邊的投食口就會落下少量的食物。假設有一只豬去踩踏板，另一只豬就有時機搶先吃到另一邊落下的食物。當小豬踩動踏板時，大豬會在小豬跑到食槽之前剛好吃光一切的食物；假設是大豬踩動了踏板，那么還有時機在小豬吃完落下的食物之前跑到食槽，爭吃到另一半殘羹。那么，兩只豬各會采取什么戰(zhàn)略？13答案是：小豬將選擇“搭便車〞戰(zhàn)略，也就是舒溫馨服地等在食槽邊；而大豬那么為一點殘羹不知疲倦地奔忙于踏板和食槽之間。改動方案一：減量方案。投食僅原來的一半分量。結果是小豬大豬都不去踩踏板了。改動方案二：增量方案。投食為原來的一倍分量。結果是小豬、大豬都會去踩踏板。改動方案三：減量加移位方案。投食僅原來的一半分量，但同時將投食口移到踏板附近。結果呢，小豬和大豬都在拼命地搶著踩踏板。141.1.2人工智能的來源與開展開展期〔1970年~〕進一步研討AI根本原理方法和技術進展適用化研討專家系統(tǒng)與知識工程智能機器人智能控制等近十幾年的搶手研討領域：機器學習、方式識別、計算智能、人工神經(jīng)網(wǎng)絡1.1定義和開展151.2人類智能和人工智能1.2.1智能信息處置系統(tǒng)的假設人是一種智能信息處置系統(tǒng)物理符號系統(tǒng)的六種根本功能輸入符號、輸出符號、存儲符號、復制符號、建立符號構造、條件性遷移16物理符號系統(tǒng)的假設任何一個系統(tǒng)，假設它可以表現(xiàn)出智能，那么一定是物理符號系統(tǒng)，反之，任何系統(tǒng)假設是物理符號系統(tǒng)，那么它就能表現(xiàn)出智能。推論一：人是物理符號系統(tǒng)推論二：計算機可以表現(xiàn)出智能推論三：計算機可以模擬人的活動171.2.1智能信息處置系統(tǒng)的假設人類的認知行為具有不同層次認知生理學研討神經(jīng)系統(tǒng)的活動，是認知研討的底層認知心思學研討思想戰(zhàn)略，是認知研討的頂層認知信息學研討生理行為和心里活動的轉化，中間層認知工程學研討認知行為的信息加工處置1.2人類智能和人工智能181.2.2人類智能的計算機模擬機器智能可以模擬人類智能智能計算機下棋定理證明言語翻譯新型智能計算機神經(jīng)計算機量子計算機1.2人類智能和人工智能191.2.3人工智能的研討目的近期目的建造智能計算機替代人類的部分智力勞動遠期目的用自動機模擬人類的思想過程和智能行為1.2人類智能和人工智能201.3人工智能的各種認知觀符號主義〔Symbolicism〕基于物理符號系統(tǒng)假設和有限合理性原理銜接主義〔Connectionism〕基于神經(jīng)網(wǎng)絡及其間的銜接機制與學習算法行為主義〔Actionism〕基于控制論及感知—動作型控制系統(tǒng)211.4人工智能的研討及運用領域人工智能的根本技術知識表示〔KnowledgeRepresentation〕形狀空間法、問題歸約法、謂詞邏輯法…推理搜索〔Searching&Reasoning〕啟發(fā)式搜索、消解原理、不確定性推理…計算智能〔ComputationalIntelligence〕模糊計算、神經(jīng)計算、進化計算…構成技術〔系統(tǒng)與言語〕產生式系統(tǒng)、LISP言語、Prolog言語…221.4.1問題求解問題的表示、分解、搜索、歸約等進展復雜的數(shù)學公式符號運算求解下棋程序1.4研討及運用1997年5月，IBM公司研制的深藍〔DeepBlue〕智能計算機在6局競賽中以2勝1負3平的結果，戰(zhàn)勝國際象棋巨匠卡斯帕羅夫。231.4.2邏輯推理與定理證明經(jīng)過對現(xiàn)實數(shù)據(jù)庫的操作來證明定理多種證明方法1976年7月，美國的阿佩爾等人用3臺大型計算機，花去1200小時，勝利證明世界近代三大難題之一“四色定理〞，幾何定理證明的“吳氏方法〞，中科院院士吳文俊發(fā)明241.4.3自然言語了解言語自然言語、人造言語、機器言語“了解〞的規(guī)范語音識別，五、六十年代提出的想象，如今還未完全處理1.4.4自動程序設計根據(jù)不同目的描畫來編寫的計算機程序促進人工智能系統(tǒng)的開展1.4研討及運用251.4.5專家系統(tǒng)是一個智能化的計算機程序系統(tǒng)和傳統(tǒng)的計算機程序之間有本質區(qū)別1.4.6機器學習(hot)是研討計算機怎樣模擬或實現(xiàn)人類的學習行為，以獲取新的知識或技藝，重新組織已有的知識構造使之不斷改善本身的性能。它主要運用歸納、綜合而不是演繹。常用學習方法：決策樹學習、人工神經(jīng)網(wǎng)絡、貝葉斯學習、遺傳算法、支持向量機1.4研討及運用26機器學習十大算法決策樹〔DecisionTrees〕K-均值〔K-means〕支持向量機〔SupportVectorMachines〕Apriori關聯(lián)規(guī)那么發(fā)掘算法EM算法網(wǎng)頁分級算法〔PageRank〕提升〔AdaBoost〕K-最近鄰〔K-nearestneighbor〕樸素貝葉斯〔NaiveBayes〕分類與回歸樹〔CART〕271.4.7神經(jīng)網(wǎng)絡(hot)神經(jīng)計算機在其它領域中的廣泛運用1.4研討及運用281.4.8機器人學操作機器人智能機器人機器人的廣泛運用促進人工智能的開展29工業(yè)機器人30軍事機器人31排爆機器人32文娛、家用機器人33仿人機器人34351.4.9方式識別(hot)是計算機對環(huán)境識別的需求是對人類環(huán)境的感知模擬主要運用：生物特征識別，包括指紋識別、虹膜識別、人臉識別、語音識別、數(shù)字〔文字〕識別、筆跡識別等1.4研討及運用36指紋識別37虹膜識別38人臉〔檢測〕識別39車牌識別401.4.10機器視覺(hot)人類80％以上的外部信息來自視覺低層視覺與高層視覺前沿研討領域廣泛運用411.4.11智能控制驅動智能機器自主地實現(xiàn)其目的的過程是一個定性和定量的混合控制過程是當今自動控制的最高程度1.4.12智能檢索(hot)是信息時代降臨的需求智能檢索系統(tǒng)所面臨的三大問題1.4研討及運用421.4.13智能調度與指揮尋覓最正確調度和組合NP完全類問題的求解軍事指揮系統(tǒng)等領域1.4.14分布式人工智能與Agent是傳統(tǒng)人工智能的延伸和擴展研討目的是創(chuàng)建一種能描畫自然系統(tǒng)和社會系統(tǒng)的準確概念模型1.4研討及運用431.4.15計算智能與進化計算(hot)計算智能包括神經(jīng)計算、模糊計算、進化計算等進化計算的實際根底是生物進化論1.4.16數(shù)據(jù)發(fā)掘與知識發(fā)