人工智能第一章教學(xué)課件

第一章緒論第一章緒論需要考慮兩個(gè)問題：第一個(gè)問題：我們?cè)鯓铀伎?？大腦如何感知、理解、預(yù)測(cè)和應(yīng)對(duì)一個(gè)遠(yuǎn)比自身龐大和復(fù)雜得多的世界？第二個(gè)問題：如何建造智能實(shí)體或Agent？

對(duì)物理專業(yè)的學(xué)生而言，好的研究思想已經(jīng)被伽利略、牛頓、愛因斯坦、以及其他物理學(xué)家想盡了。而對(duì)于AI而言，情況相反，還有出現(xiàn)幾個(gè)愛因斯坦的余地。第一章緒論AI的研究：從通用領(lǐng)域，例如學(xué)習(xí)、感知，到特定任務(wù)，例如下國(guó)際象棋、數(shù)學(xué)定理證明、詩(shī)歌寫作、疾病診斷（評(píng)價(jià)：我感興趣的應(yīng)用領(lǐng)域）。AI對(duì)智能任務(wù)進(jìn)行系統(tǒng)化、自動(dòng)化，并因而與人類智能活動(dòng)的任何范疇都潛在相關(guān)。1.1什么是人工智能首先要區(qū)分人類與理性。人類雖然在某種程度上是“情緒不穩(wěn)定的”、“理智不健全的”。但并非必然是“不理性的”。人類不是完美的。例如：人類不都是國(guó)際象棋大師，即使知道全部下棋規(guī)則也做不到（評(píng)價(jià)：這涉及到知識(shí)編譯問題）。并非所有人都能在考試中得優(yōu)。思考：人類是理性的嗎？1.1什么是人工智能定義一：像人一樣思考的系統(tǒng)（評(píng)價(jià)：計(jì)算機(jī)從定義開始）“新的令人激動(dòng)的努力，要使計(jì)算機(jī)能夠思考……從字面上完整的意思就是：有頭腦的機(jī)器?！?Haugeland,1985)“[使之自動(dòng)化]與人類的思維相關(guān)的活動(dòng)，諸如決策、問題求解、學(xué)習(xí)等活動(dòng)”(Bellman,1978)（評(píng)價(jià)：汽車可以自動(dòng)化生產(chǎn)，思維也可以嗎？）1.1什么是人工智能定義二：理性地思考的系統(tǒng)

“通過對(duì)計(jì)算模型的使用來進(jìn)行心智能力的研究?！?Charniak,&McDermott,1985)“對(duì)使得知覺、推理和行動(dòng)成為可能的計(jì)算的研究”(Winston,1992)1.1什么是人工智能定義三：像人一樣行動(dòng)的系統(tǒng)“一種技藝，創(chuàng)造機(jī)器來執(zhí)行人需要智能才能完成的功能?！?Kurzweil,1990)“研究如何讓計(jì)算機(jī)能夠做到那些目前人比計(jì)算機(jī)做得更好的事情。”(Rich&Knight,1991)1.1什么是人工智能定義四：理性地行動(dòng)的系統(tǒng)“計(jì)算智能是對(duì)設(shè)計(jì)智能化Agent的研究。”(Poole等,1998)“AI…… 關(guān)心的是人工制品中的智能行為?！?尼爾森,1998)（評(píng)價(jià)：我的觀點(diǎn)：人工智能≈Agent人工智能≈MultiagentSystem(MAS)）1.1.1類人行為：圖靈測(cè)試方法圖靈測(cè)試（TurningTest）是圖靈1950年提出的。目的是為智能提供一個(gè)滿足可操作要求的定義。與其提出一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的、可能有爭(zhēng)議的清單來列舉智能所需要的能力，不如采用一項(xiàng)基于人類這種無可置疑的智能實(shí)體的辨別能力的測(cè)試。如果人類詢問者在提出一些書面問題后，無法判斷答案是否由人寫出，那么計(jì)算機(jī)就通過了測(cè)試。（評(píng)價(jià)：如果一個(gè)問題的定義不能嚴(yán)格給出，就至少給出評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)）1.1.1類人行為：圖靈測(cè)試方法計(jì)算機(jī)需要具有以下能力（評(píng)價(jià)：還可以增加）：（1）自然語(yǔ)言處理。計(jì)算機(jī)可以用英文、中文成功地交流。（2）知識(shí)表示：儲(chǔ)存它知道的、聽到的信息。（3）自動(dòng)推理：運(yùn)用儲(chǔ)存的信息來回答問題、提取新的結(jié)論。（4）機(jī)器學(xué)習(xí)：能適應(yīng)新的環(huán)境、并能檢測(cè)和推斷新的模式。1.1.1類人行為：圖靈測(cè)試方法（完全圖靈測(cè)試還包括詢問者利用視頻信號(hào)來測(cè)試對(duì)方的感知能力，以及詢問者“通過窗口”傳遞物體給受試對(duì)象。要通過完全圖靈測(cè)試，）計(jì)算機(jī)還需要有：（5）計(jì)算機(jī)視覺，可以感知物體。（6）機(jī)器人技術(shù)，可以操縱和移動(dòng)物體。1.1.1類人行為：圖靈測(cè)試方法AI研究者們并沒有花很大的精力來嘗試通過圖靈測(cè)試。他們相信：研究智能的根本原則遠(yuǎn)比復(fù)制樣本更重要。停止模仿鳥，并了解空氣動(dòng)力學(xué)后，才有萊特兄弟人造飛行器的成功。航空工程師的目標(biāo)不是：制造可以完全像鴿子一樣飛行的機(jī)器，以致可以騙過其它真正的鴿子。1.1.4理性地行動(dòng)：理性Agent方法智能體（Agent）就是某種能夠行動(dòng)的東西。不同于簡(jiǎn)單程序，它可以實(shí)現(xiàn)：自主控制的操作、感知環(huán)境、持續(xù)能力、適應(yīng)變化、以及有能力承擔(dān)其它Agent的目標(biāo)。（評(píng)價(jià)：多Agent協(xié)同）理性智能體（RationalAgent）可以通過自己的行動(dòng)獲得最佳結(jié)果。或者在不確定的情況下，獲得最佳期望的結(jié)果。1.1.4理性地行動(dòng)：理性Agent方法一方面，做出正確推論是理性智能體的部分功能。因?yàn)閷?shí)現(xiàn)理性行動(dòng)的一個(gè)途徑就是通過邏輯推理得出指定行動(dòng)能達(dá)成目標(biāo)的結(jié)論，再付諸實(shí)施。另一方面，正確的推論并不是理性的全部?jī)?nèi)容。因?yàn)樵谠S多情況下，沒有能證明正確性的事情可做，但是仍然必須有所行動(dòng)。（評(píng)價(jià)：有時(shí)需要立即采取行動(dòng)）1.1.4理性地行動(dòng)：理性Agent方法部分完成理性行動(dòng)的方式和推論過程無關(guān)。例如：從灼熱的火爐上把手拿開，是一種反射活動(dòng)。比經(jīng)過仔細(xì)思考后采取的相對(duì)緩慢的行動(dòng)更有效。圖靈測(cè)試需要的所有技能都是為了做出理性行為。需要表示知識(shí)并推理的能力，以便在多種不同的環(huán)境中指定好的策略。1.1.4理性地行動(dòng)：理性Agent方法理性智能體Agent的設(shè)計(jì)有以下好處：（1）比“思維法則”方法通用，因?yàn)檎_的推論只是實(shí)現(xiàn)理性的機(jī)制之一。（2）比建立在人類行為、或思維基礎(chǔ)上的方法更經(jīng)得起科學(xué)發(fā)展的檢驗(yàn)。因?yàn)槔硇缘臉?biāo)準(zhǔn)有清晰定義、且非常普遍。1.1.4理性地行動(dòng)：理性智能體方法人類行為可以很好地適應(yīng)特定環(huán)境。并且部分取決于還未完善的、復(fù)雜的、且未知的進(jìn)化過程。因此，需要著重討論理性Agent的通用原則、以及構(gòu)造此類Agent