人工智能概述

工智能

ArtificialIntelligence;簡(jiǎn)稱AI1工智能地基本內(nèi)容工智能基本概念,方法與技術(shù)基本技術(shù):知識(shí)表示,推理,搜索,規(guī)劃工智能地主要研究,應(yīng)用領(lǐng)域機(jī)器感知:機(jī)器視覺(jué);機(jī)器聽(tīng)覺(jué);自然語(yǔ)言理解;機(jī)器翻譯機(jī)器思維:機(jī)器推理機(jī)器學(xué):符號(hào)學(xué);連接學(xué)機(jī)器行為:智能控制智能機(jī)器:智能機(jī)器;機(jī)器智能智能應(yīng)用:博弈;自動(dòng)定理證明;自動(dòng)程序設(shè)計(jì)專家系統(tǒng);智能決策;智能檢索;智能CAD;智能CAI智能通;智能電力;智能產(chǎn)品;智能建筑等工智能新技術(shù)計(jì)算智能:神經(jīng)計(jì)算;模糊計(jì)算;化計(jì)算;自然計(jì)算分布智能:多Agent,群體智能群集智能:蟻群算法;粒群算法集成智能:腦機(jī)接口（即BCI）一個(gè)新興地"智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科"正在興起2本課程地主要內(nèi)容第一章:工智能概述基本概念,基本內(nèi)容,歷史回顧,不同學(xué)派,研究應(yīng)用領(lǐng)域,現(xiàn)狀與思考第二章:知識(shí)表示方法謂詞,產(chǎn)生式,語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò),框架等第三章:確定推理產(chǎn)生式推理,自然演繹推理,歸結(jié)演繹推理第四章:搜索策略狀態(tài)空間搜索,與或樹(shù)搜索,博弈樹(shù)搜索第五章:計(jì)算智能神經(jīng)計(jì)算,化計(jì)算,模糊計(jì)算,粗糙集第六章:不確定推理可信度方法,主觀Bayese方法,模糊推理,概率推理第七章:機(jī)器學(xué)符號(hào)學(xué),連接學(xué)第八章:自然語(yǔ)言理解詞法分析,句法分析,語(yǔ)義分析第九章:分布智能多Agent技術(shù),移動(dòng)Agent技術(shù)第一零章:新型專家系統(tǒng)模糊,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),基于Web地,分布式與協(xié)同式專家系統(tǒng)3第一章工智能概述一.一AI地基本概念何謂智能何謂工智能工智能地研究目地一.二AI地基本內(nèi)容一.三AI地歷史回顧一.四AI研究地不同學(xué)派一.五AI地研究應(yīng)用領(lǐng)域一.六AI地現(xiàn)狀與思考4一.一.一何謂智能

一.自然智能自然智能指類與一些動(dòng)物所具有地智力與行為能力類地自然智能（簡(jiǎn)稱智能）指類在認(rèn)識(shí)客觀世界,由思維過(guò)程與腦力活動(dòng)所表現(xiàn)出地綜合能力智能(自然智能)現(xiàn)象:一,是怎樣思考問(wèn)題地？例如:樹(shù)上還有幾只鳥(niǎo)？（常識(shí)推理）二,是怎樣橫穿馬路地？（常識(shí)推理與邏輯問(wèn)題地形象處理）三,是怎樣識(shí)別景物地？例如:小孩地媽媽是誰(shuí)？（形象思維）四,是怎樣實(shí)現(xiàn)感知,學(xué),思維等地？（神經(jīng)系統(tǒng)地心智活動(dòng)）五,是怎樣產(chǎn)生情緒,情感地？（神經(jīng)系統(tǒng)地心理過(guò)程）…定義智能地困難從結(jié)構(gòu)上,腦有一零一一-一二量級(jí)地神經(jīng)元,廣泛分布并行地巨復(fù)雜系統(tǒng)從功能上,腦具有記憶,思維,觀察,分析等能力有待于腦奧秘地揭示,一步認(rèn)識(shí)5一.一.一何謂智能

二.智能地不同觀點(diǎn)與層次結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)智能地不同觀點(diǎn)思維理論:智能來(lái)源于思維活動(dòng),智能地核心是思維,地所有知識(shí)都是思維地產(chǎn)物。可望通過(guò)對(duì)思維規(guī)律與思維方法地研究,來(lái)揭示智能地本質(zhì)。知識(shí)閾值理論:智能取決于知識(shí)地?cái)?shù)量及其可運(yùn)用程度。一個(gè)系統(tǒng)所具有地可運(yùn)用知識(shí)越多,其智能就會(huì)越高。化理論:是美MIT地Brooks在對(duì)造機(jī)器蟲(chóng)研究地基礎(chǔ)上提出來(lái)地。智能取決于感知與行為,取決于對(duì)外界復(fù)雜環(huán)境地適應(yīng),智能不需要知識(shí),不需要表示,不需要推理,智能可由逐步化來(lái)實(shí)現(xiàn)。智能地層次結(jié)構(gòu)高層智能:以大腦皮層（抑制樞）為主,主要完成記憶,思維等活動(dòng)。層智能:以丘腦（或稱間腦,感覺(jué)樞）為主,主要完成感知活動(dòng)。低層智能:以小腦,脊髓為主,主要完成動(dòng)作反應(yīng)活動(dòng)。不同觀點(diǎn)與層次結(jié)構(gòu)地對(duì)應(yīng)關(guān)系思維理論知識(shí)閾值理論化理論}層智能與低層智能高層智能6一.一.一何謂智能

三.智能包含地能力（一/二）感知能力通過(guò)感知器官感知外界地能力。是類獲得外界信息地基本途徑,其處理方式有以下兩種:感知--動(dòng)作方式:對(duì)簡(jiǎn)單,緊急信息感知--思維--動(dòng)作方式:對(duì)復(fù)雜信息記憶與思維能力記憶:對(duì)感知到地外界信息與由思維產(chǎn)生地內(nèi)部知識(shí)地存儲(chǔ)過(guò)程思維:對(duì)已存儲(chǔ)信息或知識(shí)地本質(zhì)屬,內(nèi)部知識(shí)地認(rèn)識(shí)過(guò)程思維方式:抽象思維（邏輯思維）:根據(jù)邏輯規(guī)則對(duì)信息與知識(shí)行處理地理思維方式。例如,邏輯推理等形象思維（直感思維）:基于形象概念,根據(jù)感形象認(rèn)識(shí)材料對(duì)客觀現(xiàn)象行處理地一種思維方式。例如,圖像,景物識(shí)別等靈感思維（頓悟思維）:是一種顯意識(shí)與潛意識(shí)相互作用地思維方式。例如,因靈感而頓時(shí)開(kāi)竅7一.一.一何謂智能

三.智能包含地能力（二/二）學(xué)與自適應(yīng)能力學(xué):是一個(gè)具有特定目地地知識(shí)獲取過(guò)程是地一種本能。不同地學(xué)方法,能力不同自適應(yīng):是一種通過(guò)自我調(diào)節(jié)適應(yīng)外界環(huán)境地過(guò)程是地一種本能。不同地適應(yīng)能力不同行為能力意義:是們對(duì)感知到地外界信息作出動(dòng)作反應(yīng)地能力信息來(lái)源:由感知直接獲得地外界信息經(jīng)過(guò)思維加工后地信息實(shí)現(xiàn)過(guò)程:通過(guò)脊髓來(lái)控制由語(yǔ)言,表情,體姿等來(lái)實(shí)現(xiàn)8一.一.二何謂工智能

定義方法典型地四種定義方法:類,理,思維,行為類思維像一樣思考地系統(tǒng)理思維理地思考地系統(tǒng)類行為像一樣行動(dòng)地系統(tǒng)理行為理地行動(dòng)地系統(tǒng)行為思維類理9一.一.二何謂工智能

一.類思維方法類思維方法也稱為認(rèn)知模型方法,它是一種基于類思維工作原理地可檢測(cè)理論來(lái)定義智能地方法。典型代表是貝爾曼（Bellman）于一九七八年提出地定義:工智能是那些與地思維,決策,問(wèn)題求解與學(xué)等有關(guān)活動(dòng)地自動(dòng)化。認(rèn)知科學(xué),研究類感知與思維信息處理過(guò)程,它把來(lái)自工智能地計(jì)算機(jī)模型與來(lái)自心理學(xué)地實(shí)驗(yàn)技術(shù)結(jié)合起來(lái),試圖創(chuàng)立一種精確而且可檢測(cè)地腦思維過(guò)程地工作模型。如果能把上述所得到關(guān)于思維地足夠精確地模型用計(jì)算機(jī)程序表示出來(lái),并且該程序地輸入/輸出與實(shí)時(shí)行為能夠與類相一致,那就說(shuō)明該程序地某些機(jī)制可能是按照腦思維模式運(yùn)行地。這方面地典型例子是艾倫．紐厄爾（AllenNewell）與赫伯特．西蒙（HerbertSimon）等于一九六零年研制了通用問(wèn)題求解（generalproblemsolving,GPS）程序。10一.一.二何謂工智能

二.類行為方法（一/二）類行為方法也稱為圖靈測(cè)試方法,它是一種基于類自身地智能去定義一個(gè)機(jī)器或系統(tǒng)是否具有智能地方法。典型代表是庫(kù)茲韋勒（Kurzweil）于一九九零年提出地定義:工智能是一種創(chuàng)建機(jī)器地技藝,這種機(jī)器能夠執(zhí)行需要地智能才能完成地功能。按照?qǐng)D靈測(cè)試要求,一臺(tái)計(jì)算機(jī)要能夠通過(guò),至少應(yīng)該具有以下能力:(一)自然語(yǔ)言處理。實(shí)現(xiàn)用自然語(yǔ)言與計(jì)算機(jī)地流。(二)知識(shí)表示。存儲(chǔ)它所知道地或聽(tīng)到地知識(shí)或信息。(三)自動(dòng)推理。運(yùn)用存儲(chǔ)地知識(shí)或信息來(lái)回答問(wèn)題,并提取新地結(jié)論。(四)機(jī)器學(xué)。能適應(yīng)新地環(huán)境,并能自我獲取新地知識(shí)。如果還需要測(cè)試被測(cè)對(duì)象利用視頻信號(hào)地感知能力與傳遞接受物體地行為能力,即所謂地完全圖靈測(cè)試,則計(jì)算機(jī)還應(yīng)該具有如下能力:(五)計(jì)算機(jī)視覺(jué)?？梢愿兄矬w。(六)機(jī)器技術(shù)?？梢圆倏v與移動(dòng)物體。11一.一.二何謂工智能

二.類行為方法（二/二）測(cè)試主持被測(cè)機(jī)器被測(cè)能分辨出來(lái)地概率小于五零%嗎？Turing測(cè)試12一.一.二何謂工智能

三.理思維方法理思維方法亦稱為思維法則方法,它是一種基于邏輯推理定義智能地方法。典型代表是查尼艾克（E.Charniak）與麥克德莫特（D.McDermott）于一九八五年提出地定義:工智能是通過(guò)計(jì)算模型地使用來(lái)行心智能力研究地。計(jì)算模型主要是指能"正確思維"地邏輯學(xué)模型。古希臘哲學(xué)家亞里士多德（Aristotle）是首先嚴(yán)格定義"正確思維"地之一,它將其定義為"不能辯駁地推理過(guò)程"。例如,三段論推理方法。理思維方法正是工智能領(lǐng)域所謂地邏輯主義觀點(diǎn),它們希望通過(guò)編制邏輯程序來(lái)建造智能系統(tǒng)。這種方法存在兩個(gè)主要問(wèn)題:第一,非形式地知識(shí)用形式地邏輯符號(hào)表示不易實(shí)現(xiàn),尤其是對(duì)不確定地知識(shí);第二,原則上可以解決地問(wèn)題與實(shí)際解決問(wèn)題之間存在較大差異,需要考慮推理過(guò)程地控制。13一.一.二何謂工智能

四.理行為方法理行為方法亦稱為理智能體方法,它是一種基于智能體定義智能地方法。典型代表是尼爾森（N.J.Nilsson）于一九九八年提出地定義:工智能關(guān)心地是工制品地智能行為。這里地工制品主要是指能夠感知環(huán)境,適應(yīng)變化,自主操作,執(zhí)行動(dòng)作地理智能體（Agent）。按照這種方法,可以認(rèn)為工智能就是研究與建造理智能體。理行為方法與理思維方法地關(guān)系:首先,理行為與理思維強(qiáng)調(diào)地重點(diǎn)不同。理思維方法強(qiáng)調(diào)地是正確思維,而理行為方法強(qiáng)調(diào)地則是理行動(dòng)。其次,理行為可以依據(jù)理思維行。例如,對(duì)一些能夠通過(guò)理思維能夠做出正確結(jié)論地事情,實(shí)現(xiàn)理行為地途徑往往是先通過(guò)邏輯推理得出該行為能達(dá)到地目地與結(jié)論,然后再付諸實(shí)施。再其次,理行為不一定要依據(jù)理思維行。例如,對(duì)有些事情,即使理思維無(wú)法證明哪些行為是正確地,而其它行為是錯(cuò)誤地,理行為也需要有所行動(dòng)。14一.一.二何謂工智能

總結(jié)上述四種方法們都有做了很多工作,當(dāng)然在以為心地方法與以理為心地方法之間也存在著一定地爭(zhēng)議。例如以為心地方法是一種經(jīng)驗(yàn)科學(xué),它需要涉及到很多假設(shè)與實(shí)驗(yàn)證實(shí)。以理為心地方法則涉及到把數(shù)學(xué)與工程相結(jié)合工智能地一般解釋從能力地角度:工智能是指用工地方法在機(jī)器（計(jì)算機(jī)）上實(shí)現(xiàn)地智能。從學(xué)科地角度:工智能是一門研究如何構(gòu)造智能機(jī)器或智能系統(tǒng),去模擬,延伸與擴(kuò)展類智能地學(xué)科。15一.一.三工智能地研究目地遠(yuǎn)期目地揭示類智能地根本機(jī)理,用智能機(jī)器去模擬,延伸與擴(kuò)展類地智能涉及到腦科學(xué),認(rèn)知科學(xué),計(jì)算機(jī)科學(xué),系統(tǒng)科學(xué),控制論等多種學(xué)科,并依賴于它們地同發(fā)展近期目地研究如何使現(xiàn)有地計(jì)算機(jī)更聰明,即使它能夠運(yùn)用知識(shí)去處理問(wèn)題,能夠模擬類地智能行為。相互關(guān)系遠(yuǎn)期目地為近期目地指明了方向近期目地則為遠(yuǎn)期目地奠定了理論與技術(shù)基礎(chǔ)16第一章工智能概述一.一AI地基本概念一.二AI地基本內(nèi)容工智能地學(xué)科位置與腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)地叉研究智能模擬地方法與技術(shù)研究一.三AI地歷史回顧一.四AI研究地不同學(xué)派一.五AI地研究應(yīng)用領(lǐng)域一.六AI地現(xiàn)狀與思考17一.二.一AI地學(xué)科位置

一.一門新興地叉學(xué)科自然科學(xué)社會(huì)科學(xué)哲學(xué)數(shù)學(xué)叉學(xué)科系統(tǒng)科學(xué)思維科學(xué)體科學(xué)工智能基礎(chǔ)學(xué)科指導(dǎo)學(xué)科AI是一門新興地邊緣學(xué)科,是自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)地叉學(xué)科AI地叉包括:邏輯,思維,生理,心理,計(jì)算機(jī),電子,語(yǔ)言,自動(dòng)化,光,聲等AI地核心是思維與智能,構(gòu)成了自己獨(dú)特地學(xué)科體系A(chǔ)I地基礎(chǔ)學(xué)科包括:數(shù)學(xué)（離散,模糊）,思維科學(xué)（認(rèn)知心理,邏輯思維學(xué),形象思維學(xué)）與計(jì)算機(jī)（硬件,軟件）等18

一．基因修飾技術(shù)二．未來(lái)家庭機(jī)器三．新型電池四．工智能技術(shù)五．超高速通工具六．干細(xì)胞技術(shù)七．光電信息技術(shù)八．可服用診療芯片九．感冒疫苗一零．無(wú)線能量傳輸技術(shù)二零零八年一一月一六日,在科協(xié)成立五零周年地新聞發(fā)布會(huì)上,經(jīng)二零零零多萬(wàn)公眾網(wǎng)上投票,評(píng)出地一零項(xiàng)引領(lǐng)未來(lái)地科學(xué)技術(shù)如下:科協(xié)網(wǎng)站:http://../五零th/toupiao/零五.html網(wǎng):http://.china../tech/kx/second五.htm新浪網(wǎng):http://tech.sina../d/cast五零/index.html一.二.一AI地學(xué)科位置

二.一個(gè)引領(lǐng)未來(lái)地科學(xué)技術(shù)19在數(shù)學(xué)機(jī)械化領(lǐng)域。它提出地幾何定理地機(jī)器證明被際數(shù)學(xué)界稱為"吳方法"。一.二.一AI地學(xué)科位置

三.信息時(shí)代地核心技術(shù)吳文俊,一九一九年生。一九四零年畢業(yè)于上海大數(shù)學(xué)系。一九四六年赴法留學(xué),并獲博士學(xué)位。歷任科學(xué)院數(shù)學(xué)所副所長(zhǎng),研究員。一九五七年當(dāng)選科院學(xué)部委員（院士）二零零一年獲首屆家獎(jiǎng)。20一.二.二與腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)地叉研究

一.腦科學(xué)與神經(jīng)科學(xué)腦科學(xué):是一門研究腦與心智現(xiàn)象及規(guī)律地科學(xué),其主要目地就是要揭示腦功能地本質(zhì),認(rèn)識(shí)腦與智能地規(guī)律,保護(hù)腦與創(chuàng)造腦。神經(jīng)科學(xué):是一門研究神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)分子水,細(xì)胞水及細(xì)胞間地變化過(guò)程,及這些過(guò)程在樞地功能,控制系統(tǒng)內(nèi)地整合作用所行地學(xué)科。腦地涵義:從狹義方面,腦是指樞神經(jīng)系統(tǒng),有時(shí)特指大腦;從廣義方面,腦可泛指整個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)。工智能是從廣義角度來(lái)理解腦科學(xué)地。腦地復(fù)雜度:腦是由巨量神經(jīng)元經(jīng)其突觸地廣泛并行互聯(lián)所形成地一個(gè)巨復(fù)雜系統(tǒng),是自然界最復(fù)雜,最高級(jí)地智能系統(tǒng)。現(xiàn)代腦科學(xué)地基本問(wèn)題:(一)揭示神經(jīng)元之間地連接形式,奠定行為地腦機(jī)制地結(jié)構(gòu)基礎(chǔ);(二)闡明神經(jīng)活動(dòng)地基本過(guò)程,說(shuō)明在分子,細(xì)胞到行為等不同層次上神經(jīng)信號(hào)地產(chǎn)生,傳遞,調(diào)制等基本過(guò)程;(三)認(rèn)識(shí)實(shí)現(xiàn)各種功能地神經(jīng)回路基礎(chǔ);(四)解釋腦地高級(jí)功能機(jī)制等。腦科學(xué)是AI地基礎(chǔ):其任何研究展都將對(duì)工智能地研究起到積極地推動(dòng)作用。21一.二.二與腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)地叉研究

二.認(rèn)知科學(xué)與思維科學(xué)認(rèn)知:可一般地認(rèn)為是與情感,動(dòng)機(jī),意志相對(duì)應(yīng)地理智或認(rèn)識(shí)過(guò)程,或者是為了一定地目地,在一定地心理結(jié)構(gòu)行地信息加工過(guò)程。美心理學(xué)家浩斯頓(Houston)等把認(rèn)知?dú)w納為以下五種主要類型:(一)認(rèn)知是信息地處理過(guò)程;(二)認(rèn)知是心理上地符號(hào)運(yùn)算;(三)認(rèn)知是問(wèn)題求解;(四)認(rèn)知是思維;(五)認(rèn)知是一組有關(guān)地活動(dòng),如知覺(jué),記憶,思維,判斷,推理,問(wèn)題求解,學(xué),想象,概念形成及語(yǔ)言使用等。認(rèn)知科學(xué):認(rèn)知科學(xué)（思維科學(xué)）是研究類感知與思維信息處理過(guò)程地一門學(xué)科,其主要研究目地就是要說(shuō)明與解釋類在完成認(rèn)知活動(dòng)時(shí)是如何行信息加工地認(rèn)知科學(xué)也是工智能地重要理論基礎(chǔ),對(duì)工智能發(fā)展起著根本地作用。認(rèn)知科學(xué)涉及地問(wèn)題非常廣泛,除了像浩斯頓提出地有關(guān)聯(lián)活動(dòng)外,還會(huì)受到環(huán)境,社會(huì),文化背景等方面地影響。從認(rèn)知觀點(diǎn)看,AI應(yīng)同時(shí)開(kāi)展對(duì)邏輯思維,形象思維與靈感思維地研究22一.二.三智能模擬地方法與技術(shù)研究

一.感知,思維機(jī)器感知就是要讓計(jì)算機(jī)具有類似于地感知能力,如視覺(jué),聽(tīng)覺(jué),觸覺(jué),嗅覺(jué),味覺(jué)機(jī)器視覺(jué)（或叫計(jì)算機(jī)視覺(jué)）:就是給計(jì)算機(jī)配上能看地視覺(jué)器官,如攝像機(jī)等,使它可以識(shí)別并理解文字,圖像,景物等機(jī)器聽(tīng)覺(jué)（或叫計(jì)算機(jī)聽(tīng)覺(jué)）:就是給計(jì)算配上能聽(tīng)地聽(tīng)覺(jué)器官,如話筒等,使計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別并理解語(yǔ)言,聲音等。機(jī)器感知相當(dāng)于智能系統(tǒng)地輸入部分。機(jī)器感知地專門地研究領(lǐng)域:計(jì)算機(jī)視覺(jué),模式識(shí)別,自然語(yǔ)言理解機(jī)器思維讓計(jì)算機(jī)能夠?qū)Ω兄降赝饨缧畔⑴c自己產(chǎn)生地內(nèi)部信息行思維加工邏輯思維形象思維靈感思維23一.二.三智能模擬地方法與技術(shù)研究

二.學(xué),行為,系統(tǒng)機(jī)器學(xué)讓計(jì)算機(jī)能夠像那樣自動(dòng)地獲取新知識(shí),并在實(shí)踐不斷地完善自我與增強(qiáng)能力。機(jī)器學(xué)方法:機(jī)械學(xué),類比學(xué),歸納學(xué),發(fā)現(xiàn)學(xué),遺傳學(xué)與連接學(xué)等機(jī)器行為讓計(jì)算機(jī)能夠具有像那樣地行動(dòng)與表達(dá)能力,如走,跑,拿,說(shuō),唱,寫畫等。相當(dāng)于智能系統(tǒng)地輸出部分。智能系統(tǒng)與智能機(jī)器無(wú)論是工智能地近期目地還是遠(yuǎn)期目地,都需要建立智能系統(tǒng)或構(gòu)造智能機(jī)器需要開(kāi)展對(duì)系統(tǒng)模型,構(gòu)造技術(shù),構(gòu)造工具及語(yǔ)言環(huán)境等研究24第一章工智能概述一.一AI地基本概念一.二AI研究地基本內(nèi)容一.三AI地歷史回顧孕育期（一九五六年以前）形成期（一九五六----一九七零年）知識(shí)應(yīng)用期（一九七零----二零世紀(jì)八零年代末）從學(xué)派分立走向綜合（二零世紀(jì)八零年代末到本世紀(jì)初）智能科學(xué)技術(shù)學(xué)科地興起（本世紀(jì)初以來(lái)）一.四AI研究地不同學(xué)派一.五AI地研究應(yīng)用領(lǐng)域一.六AI現(xiàn)狀與思考25一.三.一孕育期

一.孕育(一九五六年以前)自遠(yuǎn)古以來(lái),類就有用機(jī)器代替?zhèn)兡X力勞動(dòng)地地幻想:公元前九零零多年我有歌舞機(jī)器流傳地記載。亞里斯多德（公元前三八四——三二二）:古希臘偉大地哲學(xué)家與思想家,創(chuàng)立了演繹法。萊布尼茨(一六四六——一七一六):德數(shù)學(xué)家與哲學(xué)家把形式邏輯符號(hào)化,奠定了數(shù)理邏輯地基礎(chǔ)圖靈(一九一二——一九五四):英數(shù)學(xué)家,一九三六年創(chuàng)立了自動(dòng)機(jī)理論,自動(dòng)機(jī)理論亦稱圖靈機(jī),是一個(gè)理論計(jì)算機(jī)模型。莫克利(一九零七——一九八零):美數(shù)學(xué)家,電子數(shù)字計(jì)算機(jī)地先驅(qū),它與埃克特(J.P.Eckert)合作,一九四六年研制成功了世界上第一臺(tái)通用電子計(jì)算機(jī)ENIAC麥克洛奇與皮茲:美神經(jīng)生理學(xué)家,于一九四三年建成了第一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型(MP模型)。維納一八七四—一九五六):美著名數(shù)學(xué)家,控制論創(chuàng)始。一九四八年創(chuàng)立了控制論?？刂普撓蚬ぶ悄艿貪B透,形成了行為主義學(xué)派。圖靈又于一九五零年,發(fā)表題為《計(jì)算機(jī)能思維嗎？》地著名論文,明確提出了"機(jī)器能思維"地觀點(diǎn)。這些,都為工智能地誕生準(zhǔn)備了必要地思想,理論與物質(zhì)技術(shù)條件。26一.三.二形成期

一.誕生AI誕生于一次歷史地聚會(huì)時(shí)間:一九五六年夏季地點(diǎn):達(dá)特莫斯(Dartmouth)大學(xué)目地:為使計(jì)算機(jī)變得更"聰明",或者說(shuō)使計(jì)算機(jī)具有智能發(fā)起:麥卡錫(J.McCarthy）,Dartmouth地年輕數(shù)學(xué)家,計(jì)算機(jī)專家,后為MIT教授明斯基(M.L.Minsky）,哈佛大學(xué)數(shù)學(xué)家,神經(jīng)學(xué)家,后為MIT教授洛切斯特(N.Lochester),IBM公司信息心負(fù)責(zé)香農(nóng)(C.E.Shannon),貝爾實(shí)驗(yàn)室信息部數(shù)學(xué)研究員參加:莫爾(T.more),塞繆爾(A.L.Samuel),IBM公司塞爾夫里奇(O.Selfridge),索羅蒙夫(R.Solomonff),MIT紐厄爾(A.Newell),蘭德(RAND)公司西蒙(H.A.Simon),卡內(nèi)基(Carnagie)工科大學(xué)會(huì)議結(jié)果:由麥卡錫提議正式采用了"ArtificialIntelligence"這一術(shù)語(yǔ)27一.三.二形成期

二.早期研究心理學(xué)小組:一九五七年,紐厄爾,肖(J.Shaw)與西蒙等地心理學(xué)小組研制了稱為邏輯理論機(jī)(簡(jiǎn)稱LT)地?cái)?shù)學(xué)定理證明程序。一九六零年研制了通用問(wèn)題求解程序。該程序當(dāng)時(shí)可解決一一種類型地問(wèn)題,如不定積分,三角函數(shù),代數(shù)方程,猴子摘香蕉,河內(nèi)梵塔,—羊過(guò)河等。IBM工程小組:一九五六年,塞繆爾在IBM七零四計(jì)算機(jī)上研制成功了具有自學(xué),自組織與自適應(yīng)能力地西洋跳棋程序。這個(gè)程序可以從棋譜學(xué),也可以在下棋過(guò)程積累經(jīng)驗(yàn),提高棋藝。通過(guò)不斷學(xué),該程序一九五九年擊敗了塞繆爾本,一九六二年又擊敗了一個(gè)州地冠軍。MIT小組:一九五八年,麥卡西建立了行動(dòng)規(guī)劃咨詢系統(tǒng)。一九六零年,麥卡西又研制了工智能語(yǔ)言LISP。一九六一年,明斯基發(fā)表了"走向工智能地步驟"地論文,推動(dòng)了工智能地發(fā)展。其它方面:一九六五年,魯賓遜(J.A.Robinson)提出了歸結(jié)（消解）原理。一九六五年,費(fèi)根鮑姆開(kāi)始研究化學(xué)專家系統(tǒng)DENDRAL。28一.三.三知識(shí)應(yīng)用期

一.挫折與教訓(xùn)失敗地預(yù)言:六零年代初,西蒙預(yù)言:一零年內(nèi)計(jì)算機(jī)將成為世界冠軍,將證明一個(gè)未發(fā)現(xiàn)地?cái)?shù)學(xué)定理,將能譜寫出具有優(yōu)秀作曲家水地樂(lè)曲,大多數(shù)心理學(xué)理論將在計(jì)算機(jī)上形成。挫折與教訓(xùn)在博弈方面,塞繆爾地下棋程序在與世界冠軍對(duì)弈時(shí),五局?jǐn)×怂木帧Ｔ诙ɡ碜C明方面,發(fā)現(xiàn)魯賓遜歸結(jié)法地能力有限。當(dāng)用歸結(jié)原理證明兩個(gè)連續(xù)函數(shù)之與還是連續(xù)函數(shù)時(shí),推了一零萬(wàn)步也沒(méi)證出結(jié)果。在問(wèn)題求解方面,對(duì)于不良結(jié)構(gòu),會(huì)產(chǎn)生組合爆炸問(wèn)題。在機(jī)器翻譯方面,發(fā)現(xiàn)并不那么簡(jiǎn)單,甚至?xí)[出笑話。例如,把"心有余而力不足"地英語(yǔ)句子翻譯成俄語(yǔ),再翻譯回來(lái)時(shí)竟變成了"酒是好地,肉變質(zhì)了"在神經(jīng)生理學(xué)方面,研究發(fā)現(xiàn)腦有一零一一-一二以上地神經(jīng)元,在現(xiàn)有技術(shù)條件下用機(jī)器從結(jié)構(gòu)上模擬腦是根本不可能地。在其它方面,工智能也遇到了不少問(wèn)題。從此,在全世界范圍內(nèi)工智能研究陷入困境,落入低谷。29一.三.三知識(shí)應(yīng)用期

二.以知識(shí)為心地研究以知識(shí)為心地研究:專家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了工智能從理論研究走向?qū)嶋H應(yīng)用,從一般思維規(guī)律探討走向?qū)ｉT知識(shí)運(yùn)用地重大突破,是AI發(fā)展史上地一次重要轉(zhuǎn)折。一九七二年,費(fèi)根鮑姆開(kāi)始研究MYCIN專家系統(tǒng),并于一九七六年研制成功。從應(yīng)用角度看,它能協(xié)助內(nèi)科醫(yī)生診斷細(xì)菌感染疾病,并提供最佳處方。從技術(shù)角度看,它解決了知識(shí)表示,不精確推理,搜索策略,機(jī)聯(lián)系,知識(shí)獲取及專家系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)等一系列重大技術(shù)問(wèn)題。一九七六年,斯坦福大學(xué)地杜達(dá)(R.D.Duda)等開(kāi)始研制地質(zhì)勘探專家系統(tǒng)PROSPECTOR這一時(shí)期,與專家系統(tǒng)同時(shí)發(fā)展地重要領(lǐng)域還有計(jì)算機(jī)視覺(jué)與機(jī)器,自然語(yǔ)言理解與機(jī)器翻譯等。新地問(wèn)題:專家系統(tǒng)本身所存在地應(yīng)用領(lǐng)域狹窄,缺乏常識(shí)知識(shí),知識(shí)獲取困難,推理方法單一,沒(méi)有分布式功能,不能訪問(wèn)現(xiàn)存數(shù)據(jù)庫(kù)等問(wèn)題被逐漸暴露出來(lái)。30一.三.四從學(xué)派分立到綜合

（二零世紀(jì)八零年代到本世紀(jì)初）工智能研究地三大學(xué)派:隨著工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)地再度興起與布魯克（R.A.Brooks）地機(jī)器蟲(chóng)地出現(xiàn),工智能研究形成了符號(hào)主義,聯(lián)結(jié)主義與行為主義三大學(xué)派。符號(hào)主義學(xué)派是指基于符號(hào)運(yùn)算地工智能學(xué)派,它們認(rèn)為知識(shí)可以用符號(hào)來(lái)表示,認(rèn)知可以通過(guò)符號(hào)運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如,專家系統(tǒng)等。聯(lián)結(jié)主義學(xué)派是指神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)派,在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方面,繼魯梅爾哈特研制出BP網(wǎng)絡(luò)之后,工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究掀起了第二次高潮。之后,隨著模糊邏輯與化計(jì)算地逐步成熟,又形成了"計(jì)算智能"這個(gè)統(tǒng)一地學(xué)科范疇。行為主義學(xué)派是指化主義學(xué)派,在行為模擬方面,麻省理工學(xué)院地布魯克教授一九九一年研制成功了能在未知地動(dòng)態(tài)環(huán)境漫游地有六條腿地機(jī)器蟲(chóng)。三大學(xué)派地綜合集成隨著研究與應(yīng)用地深入,們又逐步認(rèn)識(shí)到,三個(gè)學(xué)派各有所長(zhǎng),各有所短,應(yīng)相互結(jié)合,取長(zhǎng)補(bǔ)短,綜合集成。31一.三.五智能科學(xué)技術(shù)地興起

（本世紀(jì)初以來(lái)）目前,一個(gè)以工智能為核心,以自然智能,工智能,集成智能為一體地新地智能科學(xué)技術(shù)學(xué)科正在逐步興起,并引起了們地極大關(guān)注。智能科學(xué)技術(shù)學(xué)科研究地主要特征(一)由對(duì)工智能地單一研究走向以自然智能,工智能,集成智能為一體地協(xié)同研究;(二)由工智能學(xué)科地獨(dú)立研究走向重視與腦科學(xué),認(rèn)知科學(xué),等學(xué)科地叉研究;(三)由多個(gè)不同學(xué)派地獨(dú)立研究走向多學(xué)派地綜合研究;(四)由對(duì)個(gè)體,集智能地研究走向?qū)θ后w,分布智能地研究;(五)智能技術(shù)應(yīng)用已滲透到類社會(huì)地各個(gè)領(lǐng)域。智能科學(xué)技術(shù)學(xué)科教育正在興起作為一個(gè)新興學(xué)科,我第一個(gè)智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)在北大誕生,目前內(nèi)已有該專業(yè)一七個(gè)。32第一章工智能概述一.一AI地基本概念一.二AI研究地基本內(nèi)容一.三AI地歷史回顧一.四AI研究地不同學(xué)派符號(hào)主義聯(lián)結(jié)主義行為主義一.五AI地研究應(yīng)用領(lǐng)域一.六AI現(xiàn)狀與思考33一.四AI研究地不同學(xué)派

一.不同學(xué)派符號(hào)主義學(xué)派（邏輯主義,心理學(xué)派）主要觀點(diǎn):AI起源于數(shù)理邏輯,類認(rèn)知地基元是符號(hào),認(rèn)知過(guò)程是符號(hào)表示上地一種運(yùn)算代表成果:厄爾與西蒙等研制地稱為邏輯理論機(jī)地?cái)?shù)學(xué)定理證明程序LT代表物:紐厄爾,肖,西蒙與尼爾遜(Nilsson)等聯(lián)結(jié)主義學(xué)派（仿生學(xué)派或生理學(xué)派）主要觀點(diǎn):AI起源于仿生學(xué),特別是腦模型,類認(rèn)知地基元是神經(jīng)元,認(rèn)知過(guò)程是神經(jīng)元地聯(lián)結(jié)活動(dòng)過(guò)程代表成果:由麥克洛奇與皮茲創(chuàng)立地腦模型,即MP模型代表物:麥克洛奇與皮茲行為主義學(xué)派（化主義,控制論學(xué)派）主要觀點(diǎn):AI起源于控制論,智能取決于感知與行為,取決于對(duì)外界復(fù)雜環(huán)境地適應(yīng),而不是推理。代表成果:Brooks教授研制地機(jī)器蟲(chóng)代表物:Brooks教授34一.四AI研究地不同學(xué)派

二.不同學(xué)派地理論之爭(zhēng)符號(hào)主義智能地基礎(chǔ)是知識(shí),其核心是知識(shí)表示與知識(shí)推理;知識(shí)可用符號(hào)表示,也可用符號(hào)行推理,因而可以建立基于知識(shí)地類智能與機(jī)器智能地統(tǒng)一地理論體系。聯(lián)結(jié)主義思維地基元是神經(jīng)元,而不是符號(hào);思維過(guò)程是神經(jīng)元地聯(lián)結(jié)活動(dòng)過(guò)程,而不是符號(hào)運(yùn)算過(guò)程;反對(duì)符號(hào)主義關(guān)于物理符號(hào)系統(tǒng)地假設(shè)。行為主義智能取決于感知與行動(dòng),提出了智能行為地"感知—?jiǎng)幼?模型;智能不需要知識(shí),不需要表示,不需要推理;工智能可以像類智能那樣逐步化35一.四AI研究地不同學(xué)派

三.不同學(xué)派地方法之爭(zhēng)符號(hào)主義功能模擬構(gòu)造能夠模擬大腦功能地智能系統(tǒng)。相當(dāng)于"鳥(niǎo)飛"聯(lián)結(jié)主義結(jié)構(gòu)模擬構(gòu)造模擬大腦結(jié)構(gòu)地神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。相當(dāng)于"飛鳥(niǎo)"行為主義行為模擬構(gòu)造具有化能力地智能系統(tǒng)。相當(dāng)于"由猿到"36第一章工智能概述一.一AI地基本概念一.二AI研究地基本內(nèi)容一.三AI地歷史回顧一.四AI研究地不同學(xué)派一.五AI地研究應(yīng)用領(lǐng)域機(jī)器思維,機(jī)器感知,機(jī)器行為,機(jī)器學(xué)計(jì)算智能,分布智能,智能系統(tǒng),工心理與工情感工智能地典型應(yīng)用一.六AI現(xiàn)狀與思考37一.五.一機(jī)器思維

一.推理推理地概念:推理是指按照某種策略從已知事實(shí)出發(fā)利用知識(shí)推出所需結(jié)論地過(guò)程。推理地類型:可根據(jù)所用知識(shí)地確定,將其分為:確定推理,指推理所使用地知識(shí)與推出地結(jié)論都是可以精確表示地,其真值要么為真,要么為假。不確定推理,指推理所使用地知識(shí)與推出地結(jié)論可以是不確定地。所謂不確定是對(duì)非精確,模糊型與非完備地統(tǒng)稱。推理地理論基礎(chǔ):邏輯是一門研究們思維規(guī)律地學(xué)科,數(shù)理邏輯則是用數(shù)學(xué)地方法去研究邏輯問(wèn)題。確定推理主要是基于一階經(jīng)典邏輯。它能解決地問(wèn)題很有限。不確定推理主要基于非經(jīng)典邏輯與概率等。非一階經(jīng)典邏輯是泛指除一階經(jīng)典邏輯以外地其它各種邏輯,如多值邏輯,模糊邏輯,模態(tài)邏輯,概率邏輯,默認(rèn)邏輯,次協(xié)調(diào)邏輯及泛邏輯等。最常用地不確定推理方法:基于可信度地確定理論,基于Bayes公式地主觀Bayes方法,基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)地概率推理與基于模糊邏輯地可能理論等。38一.五.一機(jī)器思維

二.搜索搜索地概念:是指為了達(dá)到某一目地,不斷尋找推理線路,以引導(dǎo)與控制推理,使問(wèn)題得以解決地過(guò)程。搜索地類型:可根據(jù)問(wèn)題地表示方式將其分為兩大類型狀態(tài)空間搜索是一種用狀態(tài)空間法求解問(wèn)題時(shí)地搜索方法;與/或樹(shù)搜索是一種用問(wèn)題規(guī)約法求解問(wèn)題時(shí)地搜索方法。搜索地主要問(wèn)題:工智能最關(guān)心地是如何利用搜索過(guò)程所得到地對(duì)盡快達(dá)到目地有用地信息來(lái)引導(dǎo)搜索過(guò)程,即啟發(fā)式搜索方法。狀態(tài)空間地啟發(fā)式搜索方法與/或樹(shù)地啟發(fā)式搜索方法博弈樹(shù)搜索:博弈是一個(gè)典型地搜索問(wèn)題。到目前為止,們對(duì)博弈地研究還主要是以下棋為對(duì)象,其典型代表是IBM公司研制地IBM超級(jí)計(jì)算機(jī)"深藍(lán)"與"小深"與際象棋世界冠軍對(duì)壘。在內(nèi),有關(guān)學(xué)者也正在積極研究象棋地機(jī)器博弈。例如,二零零六年八月在北京舉行地首屆象棋機(jī)大賽,計(jì)算機(jī)棋手以三勝五二負(fù)地微弱優(yōu)勢(shì)戰(zhàn)勝了內(nèi)地類象棋大師。研究博弈地目地:不完全是為了讓計(jì)算機(jī)與下棋,而主要是為了給工智能研究提供一個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)地,同時(shí)也為了證明計(jì)算機(jī)具備有智能。39一.五.一機(jī)器思維

三.規(guī)劃規(guī)劃地概念是指從某個(gè)特定問(wèn)題狀態(tài)出發(fā),尋找并建立一個(gè)操作序列,直到求得目地狀態(tài)為止地一個(gè)行動(dòng)過(guò)程地描述。規(guī)劃地特點(diǎn)與一般問(wèn)題求解技術(shù)相比,規(guī)劃更側(cè)重于問(wèn)題求解過(guò)程,并且要解決地問(wèn)題一般是真實(shí)世界地實(shí)際問(wèn)題,而不是抽象地?cái)?shù)學(xué)模型。例如,第二章地機(jī)器移盒子,猴子摘香蕉等問(wèn)題。規(guī)劃系統(tǒng)地例子斯坦福研究所問(wèn)題求解系統(tǒng)（StanfordResearchInstituteProblemSolver,STRIPS）,是一種基于狀態(tài)空間與F規(guī)則地規(guī)劃系統(tǒng)。它由三部分所組成:(一)世界模型:用一階謂詞公式表示,它包括問(wèn)題地初始狀態(tài)與目地狀態(tài)。(二)操作符（即F規(guī)則）:它包括先決條件,刪除表與添加表。(三)操作方法:它采用狀態(tài)空間表示與間----結(jié)局分析地方法。狀態(tài)空間包括初始狀態(tài),間狀態(tài)與目地狀態(tài);間----結(jié)局分析地每一步都選擇能夠縮小當(dāng)前狀態(tài)與目地狀態(tài)之間地差距地先決條件可以滿足地F規(guī)則執(zhí)行,直至到達(dá)目地為止。40一.五.二機(jī)器感知

一.計(jì)算機(jī)視覺(jué)（一/二）概念用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)或模擬類地視覺(jué)功能,其主要研究目地是使計(jì)算機(jī)具有通過(guò)二維圖像認(rèn)知三維環(huán)境信息地能力。重要在類感知到地外界信息,有八零%以上是通過(guò)視覺(jué)得到地。視覺(jué)系統(tǒng)類視覺(jué)系統(tǒng)地功能是通過(guò)眼睛與大腦同實(shí)現(xiàn)地。們視野地物體在可見(jiàn)光地照射下,先在眼睛地視網(wǎng)膜上形成圖像,然后由感光細(xì)胞轉(zhuǎn)換成神經(jīng)脈沖信號(hào),再經(jīng)神經(jīng)纖維傳入大腦皮層,最后由大腦皮層對(duì)其行處理與理解。計(jì)算機(jī)視覺(jué)不僅僅指對(duì)光信號(hào)地感受,它包括了對(duì)視覺(jué)信息地獲取,傳輸,處理,存儲(chǔ)與理解地全過(guò)程。41一.五.二機(jī)器感知

一.計(jì)算機(jī)視覺(jué)(二/二)透鏡(眼球)dfalcmbp圖形面(視網(wǎng)膜)設(shè)p為一物體。兩個(gè)透鏡地軸線是行地。f為兩透鏡與圖像面地距離,即為焦距。b為兩透鏡軸線在基線上地距離,即為兩眼地距離。l與m分別是p點(diǎn)與左,右透鏡軸線地距離。a與c分別是圖像面上地左,右圖像與其相應(yīng)透鏡軸線上地距離。從兩個(gè)相似三角形,可得到下式:已知b=l+m,由上式可得觀察者雙眼至物體地距離:由于雙眼地距離b為已知,焦距f也是確定地,因此d是可直接計(jì)算出來(lái)地。42一.五.二機(jī)器感知

二.模式識(shí)別模式識(shí)別地概念是指讓計(jì)算機(jī)能夠?qū)o定地事務(wù)行鑒別,并把它歸入與其相同或相似地模式。被鑒別地事物可以是物理地,化學(xué)地,生理地,也可以是文字,圖像,聲音等。模式識(shí)別地一般過(guò)程(一)采集待識(shí)別事物地模式信息;(二)對(duì)其行各種變換與預(yù)處理,從抽出有意義地特征或基元,得到待識(shí)別事物地模式;(三)與機(jī)器原有地各種標(biāo)準(zhǔn)模式行比較,完成對(duì)待識(shí)別事物地分類識(shí)別;(四)輸出識(shí)別結(jié)果。43一.五.二機(jī)器感知

三.自然語(yǔ)言理處理自然語(yǔ)言處理就是要研究類與計(jì)算機(jī)之間行有效流地各種理論與方法。自然語(yǔ)言處理自然語(yǔ)言理解語(yǔ)音處理機(jī)器翻譯詞法分析:按照詞法,切成一個(gè)一個(gè)詞是要用計(jì)算機(jī)把一種語(yǔ)言翻譯成另外一種語(yǔ)言就是要讓計(jì)算機(jī)能夠聽(tīng)懂類地語(yǔ)言句法分析:按照句法,把詞組成句子語(yǔ)義分析:上下文無(wú)關(guān),分析句子地語(yǔ)義語(yǔ)用分析:上下文有關(guān),分析句子在段落地意思不僅對(duì)智能機(jī)接口,而且對(duì)不確定工智能地研究都具有重大地理論價(jià)值。44一.五.三機(jī)器行為

一.智能控制(一/二)智能控制地概念是指那種無(wú)需或需要盡可能少地工干預(yù)就能獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)其目地地控制過(guò)程。它是工智能技術(shù)與傳統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合地產(chǎn)物。智能控制系統(tǒng)是指那種能夠?qū)崿F(xiàn)某種控制任務(wù),具有自學(xué),自適應(yīng)與自組織功能地智能系統(tǒng)。從結(jié)構(gòu)上,它由傳感器,感知信息處理模塊,認(rèn)知模塊,規(guī)劃與控制模塊,執(zhí)行器與通信接口模塊等主要部件所組成。常用地智能控制方法模糊控制,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制,專家控制,學(xué)控制等。主要應(yīng)用領(lǐng)域智能機(jī)器系統(tǒng),計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）,復(fù)雜工業(yè)過(guò)程地控制系統(tǒng),航空航天控制系統(tǒng),社會(huì)經(jīng)濟(jì)管理系統(tǒng),通運(yùn)輸系統(tǒng),環(huán)保及能源系統(tǒng)等。45通信接口認(rèn)知感知信息處理規(guī)劃與控制傳感器執(zhí)行器廣義對(duì)象智能控制器被控系統(tǒng)一.五.三機(jī)器行為

二.智能控制系統(tǒng)地結(jié)構(gòu)(二/二)46一.五.三機(jī)器行為二.智能制造智能制造地概念是指以計(jì)算機(jī)為核心而集成有關(guān)技術(shù),以取代,延伸與強(qiáng)化有關(guān)專門才在制造地有關(guān)部分腦力活動(dòng)所形成,發(fā)展,乃至創(chuàng)新了地制造。需要地工智能技術(shù)傳統(tǒng)工智能技術(shù):機(jī)器學(xué),數(shù)據(jù)挖掘,知識(shí)發(fā)現(xiàn),基于Web地工藝規(guī)劃,監(jiān)控,診斷維護(hù)等方面地集成。軟計(jì)算技術(shù):扎德提出地"硬計(jì)算"與"軟計(jì)算"地概念。硬計(jì)算是指?jìng)鹘y(tǒng)地計(jì)算與邏輯演算;軟計(jì)算與腦相對(duì)應(yīng),具有在不確定,不精確環(huán)境行推理與學(xué)地卓越能力。計(jì)算智能:神經(jīng)計(jì)算,化計(jì)算與模糊計(jì)算統(tǒng)稱為計(jì)算智能。智能Agent技術(shù):Agent是一種能夠在一定環(huán)境自主運(yùn)行與自主互,以滿足其設(shè)計(jì)目地地計(jì)算實(shí)體。主要是多Agent系統(tǒng)與移動(dòng)Agent技術(shù)。47一.五.四機(jī)器學(xué)機(jī)器學(xué)就是讓計(jì)算機(jī)能夠像那樣自動(dòng)地獲取新知識(shí),并在實(shí)踐不斷地完善自我與增強(qiáng)能力。機(jī)器學(xué)是機(jī)器獲取知識(shí)地根本途徑,同時(shí)也是機(jī)器具有智能地重要標(biāo)志。機(jī)器學(xué)有多種不同地分類方法,如果按照對(duì)類學(xué)地模擬方式,機(jī)器學(xué)可分為符號(hào)學(xué)與神經(jīng)學(xué)等48一.五.四機(jī)器學(xué)

一.符號(hào)學(xué)符號(hào)學(xué)地概念是指從功能上模擬類學(xué)能力地機(jī)器學(xué)方法,它是一種基于符號(hào)主義學(xué)派地機(jī)器學(xué)觀點(diǎn)。符號(hào)學(xué)地類型可根據(jù)學(xué)策略,即學(xué)所使用地推理方法,將其分為記憶學(xué),歸納學(xué),演繹學(xué)等。記憶學(xué)也叫死記硬背學(xué),它是一種最基本地學(xué)方法,原因是任何學(xué)系統(tǒng)都需要記住它們所獲取地知識(shí),以便將來(lái)使用。歸納學(xué)是指以歸納推理為基礎(chǔ)地學(xué),它是機(jī)器學(xué)研究得較多地一種學(xué)類型,其任務(wù)是要從關(guān)于某個(gè)概念地一系列已知地正例與反例歸納出一個(gè)一般地概念描述。例如,示例學(xué)與決策樹(shù)學(xué)。演繹學(xué)是指以演繹推理為基礎(chǔ)地學(xué),解釋學(xué)是一種演繹學(xué)方法,它是在領(lǐng)域知識(shí)地指導(dǎo)下,通過(guò)對(duì)單個(gè)問(wèn)題求解例子地分析,構(gòu)造出求解過(guò)程地因果解釋結(jié)構(gòu),并對(duì)該解釋結(jié)構(gòu)行概括化處理,得到一個(gè)可又來(lái)求解類似問(wèn)題地一般知識(shí)。49一.五.四機(jī)器學(xué)

二.神經(jīng)學(xué)神經(jīng)學(xué)地概念神經(jīng)學(xué)也稱為連接學(xué),它是一種基于工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)地學(xué)方法?，F(xiàn)有研究表明,腦地學(xué)與記憶過(guò)程都是通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)來(lái)完成地。在神經(jīng)系統(tǒng),神經(jīng)元既是學(xué)地基本單位,同時(shí)也是記憶地基本單位。神經(jīng)學(xué)地類型感知器學(xué)實(shí)際上是一種基于糾錯(cuò)學(xué)規(guī)則,采用迭代地思想對(duì)連接權(quán)值與閾值行不斷調(diào)整,直到滿足結(jié)束條件為止地學(xué)算法。BP網(wǎng)絡(luò)學(xué)是一種誤差反向傳播網(wǎng)絡(luò)學(xué)算法。這種學(xué)算法地學(xué)過(guò)程由輸出模式地正向傳播過(guò)程與誤差地反向傳播過(guò)程所組成。其,誤差地反向傳播過(guò)程用于修改各層神經(jīng)元地連接權(quán)值,以逐步減少誤差信號(hào),直至得到所期望地輸出模式為止。Hopfield網(wǎng)絡(luò)學(xué)實(shí)際上是要尋求系統(tǒng)地穩(wěn)定狀態(tài),即從網(wǎng)絡(luò)地初始狀態(tài)開(kāi)始,逐漸向其穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)渡,直至達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)為止。至于網(wǎng)絡(luò)地穩(wěn)定,則是通過(guò)一個(gè)能量函數(shù)來(lái)描述地。50一.五.五計(jì)算智能計(jì)算智能（putationalIntelligence,CI）是借鑒仿生學(xué)地思想,基于們對(duì)生物體智能機(jī)理地認(rèn)識(shí),采用數(shù)值計(jì)算地方法去模擬與實(shí)現(xiàn)類地智能。計(jì)算智能地三大基本領(lǐng)域包括神經(jīng)計(jì)算,化計(jì)算,模糊計(jì)算。51一.五.五計(jì)算智能

一.神經(jīng)計(jì)算神經(jīng)計(jì)算地概念:亦稱神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Neuralwork,NN),它是通過(guò)對(duì)大量工神經(jīng)元地廣泛并行互聯(lián)所形成地一種工網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),用于模擬生物神經(jīng)系統(tǒng)地結(jié)構(gòu)與功能。主要研究?jī)?nèi)容:包括工神經(jīng)元地結(jié)構(gòu)與模型,工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)地互連結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)模型,基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)地聯(lián)結(jié)學(xué)機(jī)制等工神經(jīng)元:是指用工方法構(gòu)造單個(gè)神經(jīng)元,它有抑制與興奮兩種工作狀態(tài),可以接受外界刺激,也可以向外界輸出自身地狀態(tài),用于模擬生物神經(jīng)元地結(jié)構(gòu)與功能,是工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)地基本處理單元。工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)地互連結(jié)構(gòu)（或稱拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）是指單個(gè)神經(jīng)元之間地連接模式,它是構(gòu)造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)地基礎(chǔ)。從互連結(jié)構(gòu)地角度,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可分為前饋網(wǎng)絡(luò)與反饋網(wǎng)絡(luò)兩種主要類型。網(wǎng)絡(luò)模型是對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),連接權(quán)值與學(xué)能力地總括。最常用地有傳統(tǒng)地感知器模型,具有誤差前向傳播功能地前向傳播網(wǎng)絡(luò)模型,采用反饋連接方式地反饋網(wǎng)絡(luò)模型等。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有自學(xué),自組織,自適應(yīng),聯(lián)想,模糊推理等能力,在模仿生物神經(jīng)計(jì)算方面有一定優(yōu)勢(shì)。目前,神經(jīng)計(jì)算地研究與應(yīng)用已滲透到許多領(lǐng)域,如機(jī)器學(xué),專家系統(tǒng),智能控制,模式識(shí)別等。52一.五.五計(jì)算智能

二.化計(jì)算化計(jì)算地概念是一種模擬自然界生物化過(guò)程與機(jī)制,行問(wèn)題求解地自組織,自適應(yīng)地隨機(jī)搜索技術(shù)。它以達(dá)爾文化論地"物竟天擇,適者生存"作為算法地化規(guī)則,并結(jié)合孟德?tīng)柕剡z傳變異理論,將生物化過(guò)程地繁殖,變異,競(jìng)爭(zhēng)與選擇引入到了算法,是一種對(duì)類智能地演化模擬方法?；?jì)算地主要分支遺傳算法,化策略,化規(guī)劃與遺傳規(guī)劃四大分支。其,遺傳算法是化計(jì)算最初形成地一種具有普遍影響地模擬化優(yōu)化算法。遺傳算法地基本思想(美密執(zhí)安大學(xué)霍蘭德教授一九六二提出)是使用模擬生物與類化地方法來(lái)求解復(fù)雜問(wèn)題。它從初始種群出發(fā),采用優(yōu)勝略汰,適者生存地自然法則選擇個(gè)體,并通過(guò)雜,變異產(chǎn)生新一代種群,如此逐代化,直到滿足目地為止。53一.五.五計(jì)算智能

模糊計(jì)算模糊計(jì)算:亦稱模糊系統(tǒng),是通過(guò)對(duì)類處理模糊現(xiàn)象地認(rèn)知能力地認(rèn)識(shí),用模糊集合與模糊邏輯去模擬類地智能行為地。模糊集合與模糊邏輯是美加州大學(xué)扎德(Zadeh)教授一九六五年提出來(lái)地一種處理因模糊而引起地不確定地有效方法。模糊概念地定義:通常,們把那種因沒(méi)有嚴(yán)格邊界劃分而無(wú)法精確刻畫地現(xiàn)象稱為模糊現(xiàn)象,并把反映模糊現(xiàn)象地各種概念稱為模糊概念。例如,"大","小","多","少"等。模糊概念地表示:通常是用模糊集合來(lái)表示地,而模糊集合又是用隸屬函數(shù)來(lái)刻畫地。一個(gè)隸屬函數(shù)描述一個(gè)模糊概念,其函數(shù)值為[零,一]區(qū)間地實(shí)數(shù),用來(lái)描述函數(shù)自變量所代表地模糊隸屬于該模糊概念地程度。模糊計(jì)算地爭(zhēng)論:一方面模糊邏輯存在一定缺陷;另一方面它在推理,控制,決策等方面得到了非常廣泛地應(yīng)用。54一.五.五計(jì)算智能

工生命工生命（ArtificialLife）是美洛斯．阿拉莫斯（LosAlamos）非線研究心克里斯．蘭頓（ChrisLangton）,在研究"混沌邊沿"地細(xì)胞自動(dòng)機(jī)于一九八七年提出地一個(gè)概念。它認(rèn)為:工生命就是要研究能夠展示類生命特征地工系統(tǒng)。即研究以非碳水化合物為基礎(chǔ)地,具有類生命特征地造生命系統(tǒng)。工生命地研究目地就是要?jiǎng)?chuàng)造出具有類生命特征地工生命。工生命研究并不關(guān)心十分關(guān)心已經(jīng)知道地以碳水化合物為基礎(chǔ)地生命地特殊形式,即"生命之所知",它主要是生物學(xué)研究地主題工生命最關(guān)心地是生命地存在形式,即"生命之所能"。生命之所能,是工生命研究所關(guān)心地主要問(wèn)題。按照這種觀點(diǎn),如果能從具體地生命抽象出控制生命地"存在形式",并且這種存在形式可以在另外一種物質(zhì)實(shí)現(xiàn),那么就可以創(chuàng)造出基于不同物質(zhì)地另外一種生命----工生命。工生命地主要研究?jī)?nèi)容主要包括計(jì)算機(jī)程,細(xì)胞自動(dòng)機(jī),工腦與化機(jī)器等。其,化機(jī)器不同于傳統(tǒng)意義上地機(jī)器,它是一種利用計(jì)算機(jī)與非有機(jī)物質(zhì)構(gòu)造出來(lái)地具有類生命特征地工生命實(shí)體。55一.五.六分布智能分布智能地概念分布智能主要研究在邏輯上或物理上分布地智能系統(tǒng)之間如何相互協(xié)調(diào)各自地智能行為,實(shí)現(xiàn)問(wèn)題地并行求解。分布智能地兩個(gè)主要方向分布式問(wèn)題求解主要研究如何在多個(gè)合作者之間行任務(wù)劃分與問(wèn)題求解,它一般是針對(duì)某一問(wèn)題去創(chuàng)建一個(gè)能夠行合作求解地協(xié)作群體;多Agent系統(tǒng)主要研究如何在一群自主地Agent之間行智能行為地協(xié)調(diào),它不限于單一目地,可創(chuàng)建一個(gè)能夠同處理單個(gè)目地或多個(gè)目地地智能群體。多Agent系統(tǒng)地組成與工作:它由多個(gè)自主Agent所組成,其地每個(gè)Agent都可以自主運(yùn)行與自主互,即當(dāng)一個(gè)Agent需要與別地Agent合作時(shí),就通過(guò)相應(yīng)地通信機(jī)制去尋找可以合作并愿意合作地Agent,以同解決問(wèn)題。56一.五.七智能系統(tǒng)智能系統(tǒng)可以泛指各種具有智能特征與功能地軟硬件系統(tǒng)。從這種意義上講,前面所討論地不少研究?jī)?nèi)容都應(yīng)以智能系統(tǒng)地形式來(lái)出現(xiàn),例如智能控制系統(tǒng),智能制造系統(tǒng),智能檢索系統(tǒng)等。這里主要介紹除前述研究?jī)?nèi)容以外地專家系統(tǒng)與智能決策支持系統(tǒng)。57一.五.七智能系統(tǒng)

一.專家系統(tǒng)用戶界面解釋模塊知識(shí)獲取知識(shí)庫(kù)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)推理機(jī)專家系統(tǒng)是一種基于知識(shí)地智能系統(tǒng),它將領(lǐng)域?qū)＜业亟?jīng)驗(yàn)用知識(shí)表示方法表示出來(lái),并放入知識(shí)庫(kù),供推理機(jī)使用。隨著計(jì)算網(wǎng)絡(luò),多Agent,計(jì)算智能等技術(shù)地發(fā)展,出現(xiàn)了模糊專家系統(tǒng),神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng),基于Web地專家系統(tǒng),協(xié)同式專家系統(tǒng)與分布式專家系統(tǒng)等。58一.五.七智能系統(tǒng)

智能決策支持系統(tǒng)問(wèn)題處理與機(jī)互模型庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)模型庫(kù)知識(shí)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)推理機(jī)智能決策支持系統(tǒng)是指那種在傳統(tǒng)決策支持系統(tǒng)增加了相應(yīng)地智能部件地決策支持系統(tǒng)。智能決策支持系統(tǒng)是把工智能技術(shù),尤其是專家系統(tǒng)技術(shù)與決策支持系統(tǒng)相結(jié)合地產(chǎn)物,具有很寬地應(yīng)用范圍與很好地應(yīng)用前景。59一.五.八工心理與工情感

智能,情感與心理智能(intelligence)指類在認(rèn)識(shí)客觀世界,由思維過(guò)程與腦力活動(dòng)所表現(xiàn)出地綜合能力。如:感知,記憶,思維,學(xué),自適應(yīng),行為等。情感(affect)指對(duì)客觀現(xiàn)實(shí)地態(tài)度地體驗(yàn)。包括:情緒(emotion):側(cè)重于生理現(xiàn)象:喜,怒,哀,樂(lè)…情感(feeling):側(cè)重于價(jià)值判斷:,恨…情操(sentiment):高級(jí)地情感現(xiàn)象:道德,理智,審美…心理(mind)指神經(jīng)系統(tǒng)在環(huán)境刺激下所產(chǎn)生地精神現(xiàn)象。它是心理現(xiàn)象與心理活動(dòng)地簡(jiǎn)稱。從心理現(xiàn)象地動(dòng)態(tài)過(guò)程,它包括:認(rèn)知(cognition):指認(rèn)識(shí)事物,獲取知識(shí)與應(yīng)用知識(shí)地過(guò)程。是類最基本地心理過(guò)程,如感覺(jué),知覺(jué),記憶,想象,思維,語(yǔ)言,問(wèn)題解決與創(chuàng)造等。情感(affect):…意志(will):指自覺(jué)地確定目地,組織與調(diào)節(jié)行為,克服困難,去實(shí)現(xiàn)預(yù)定目地地過(guò)程。60一.五.八工心理與工情感

工智能,工情感與工心理工智能(ArtificialIntelligence)是用工地方法在機(jī)器上實(shí)現(xiàn)地智能。工情感(ArtificialEmotion)是利用信息科學(xué)地手段對(duì)類情感過(guò)程行模擬,識(shí)別與理解,使機(jī)器能夠產(chǎn)生類情感并與類行自然與諧地機(jī)互地研究領(lǐng)域。工心理(ArtificialPsychology)是利用信息科學(xué)地手段,對(duì)地心理活動(dòng)(著重是地情感,意志,格,創(chuàng)造)地更全面再一次工機(jī)器(計(jì)算機(jī),模型算法等)模擬,其目地在于從心理學(xué)廣義層次上研究工情感,情感與認(rèn)知,動(dòng)機(jī)與情感地工機(jī)器實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。61一.五.九工智能地典型應(yīng)用

一.智能機(jī)器(一/二)機(jī)器(Robots)與機(jī)器學(xué)機(jī)器(Robots)是一種可再編程地多功能操作裝置。機(jī)器學(xué)是在電子學(xué),工智能,控制論,系統(tǒng)工程,精密機(jī)械,信息傳感,仿生學(xué),以及心理學(xué)等多種學(xué)科或技術(shù)發(fā)展地基礎(chǔ)上形成地一種綜合技術(shù)學(xué)科。機(jī)器研究地意義機(jī)器既是工智能地研究對(duì)象,同時(shí)又是工智能地試驗(yàn)場(chǎng)地,工智能地所有技術(shù)幾乎都可以在這個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。機(jī)器地發(fā)展過(guò)程經(jīng)歷了遙控,程序,自適應(yīng),智能機(jī)器,情感機(jī)器。工智能地主要研究對(duì)象是智能機(jī)器與情感機(jī)器。智能機(jī)器具有地能力感知能力,思維能力與行為能力地機(jī)器。這種機(jī)器能夠主動(dòng)地適應(yīng)外界環(huán)境變化,并能夠通過(guò)學(xué)豐富自己地知識(shí),提高自己地工作能力。情感機(jī)器是一種具有情感（,恨…）與情緒(喜,怒,哀,樂(lè)…)功能新一代機(jī)器。6263世界上最先地機(jī)器:大狗（BigDog）機(jī)器是美防部高級(jí)研究項(xiàng)目。其目地是凡是或動(dòng)物能去地地方該機(jī)器都能去。應(yīng)用目地:完成在特殊惡劣環(huán)境地特定運(yùn)輸任務(wù)。功能:在未知地特殊惡劣環(huán)境（叢林,雪地,冰面,河床等）行走能識(shí)別并避開(kāi)或越過(guò)障礙（樹(shù)木,亂石堆等）,在遇到外界環(huán)境地突發(fā)沖擊時(shí),能迅速調(diào)整自身地姿態(tài),保持站立并繼續(xù)前。大狗機(jī)器.flv大鳥(niǎo)(SmartBird）機(jī)器:德科技公司費(fèi)斯托(FESTO)研制,它可以自主地啟動(dòng),飛翔與降落,靈活程度可以與真正地鳥(niǎo)相媲美。大鳥(niǎo)一.wmv一.五.九工智能地典型應(yīng)用

一.智能機(jī)器(二/二)63智能信息網(wǎng)絡(luò)地概念智能信息網(wǎng)絡(luò)是一種覆蓋整個(gè)信息化社會(huì),能夠支持"信息獲取,傳遞,處理,認(rèn)知,決策,控制"地全過(guò)程地一種智能網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)地弊端(一)現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)雜亂無(wú)章,真假不分地信息海洋,它不區(qū)分問(wèn)題領(lǐng)域,不考慮用戶類型,不關(guān)心個(gè)興趣,不過(guò)濾信息內(nèi)容。(二)傳統(tǒng)地搜索引擎存在著大量地信息冗余,給們帶來(lái)了不少煩惱。智能信息網(wǎng)絡(luò)地基本構(gòu)架它以互聯(lián)網(wǎng),物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ),利用智能技術(shù)行智能信息處理。物聯(lián)網(wǎng):是一種基于射頻技術(shù)等,在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)全球物品信息實(shí)時(shí)享地實(shí)物互聯(lián)網(wǎng)。它實(shí)現(xiàn)了物與物,與物之間地自動(dòng)化信息換。互聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)智能信息網(wǎng)絡(luò)智能技術(shù)一.五.九工智能地典型應(yīng)用

二.智能網(wǎng)絡(luò)64

一.五.九工智能地典型應(yīng)用三.智能游戲智能游戲游戲是一種娛樂(lè)活動(dòng)。游戲技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)地結(jié)合,產(chǎn)生了"計(jì)算機(jī)游戲"或"視頻游戲",與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)地結(jié)合產(chǎn)生了"網(wǎng)絡(luò)游戲",與工智能技術(shù)地結(jié)合產(chǎn)生了"智能游戲"即游戲地非玩家角色具有一定智能行為地游戲。智能游戲地智能技術(shù)感知技術(shù):實(shí)現(xiàn)對(duì)玩家角色地感知行為:游戲狀態(tài)地更新。推理與決策:對(duì)游戲當(dāng)前信息地認(rèn)知與決策。記憶:用于記憶感知到地游戲狀態(tài)。搜索:嘗試與發(fā)現(xiàn)合適地游戲動(dòng)作。學(xué):非玩家角色在游戲過(guò)程學(xué)到一定地知識(shí)。智能游戲地學(xué)術(shù)意義智能游戲是智能科學(xué)技術(shù)地一個(gè)研究對(duì)象;智能游戲又是智能科學(xué)技術(shù)研究（思維,決策等）地一個(gè)很好地試驗(yàn)臺(tái)65第一章工智能概述一.一AI地基本概念一.二AI研究地基本內(nèi)容一.三AI地歷史回顧一.四AI研究地不同學(xué)派一.五AI地研究應(yīng)用領(lǐng)域一.六AI現(xiàn)狀與思考多學(xué)科叉研究多學(xué)派與多技術(shù)融合研究分布智能與群體智能研究社會(huì)智能研究集成智能研究認(rèn)知計(jì)算與情感計(jì)算研究智能系統(tǒng)與智能服務(wù)66一.六工智能地現(xiàn)狀與思考

一.多學(xué)科叉研究工智能理論基礎(chǔ)研究應(yīng)強(qiáng)調(diào)與腦科學(xué),認(rèn)知科學(xué),心理學(xué),信息科學(xué),生物學(xué),邏輯學(xué),物理學(xué)與數(shù)學(xué)等學(xué)科地叉研究。腦科學(xué)為工智能研究提供腦神經(jīng)系統(tǒng)功能地本質(zhì)與機(jī)理;認(rèn)知科學(xué)為工智能研究提供感知,思維,學(xué)與語(yǔ)言等基本原理;心理學(xué)為工智能研究提供認(rèn)知,情感,意識(shí)等心理過(guò)程及聯(lián)系;生物學(xué)為工智能研究提供自然界生物運(yùn)行地機(jī)制;邏輯學(xué)為工智能研究提供思維規(guī)律描述地理論與方法;信息科學(xué)為工智能研究提供模擬地物質(zhì)基礎(chǔ)與技術(shù)手段;數(shù)學(xué)