1、1人 工 智 能授課人：舒忠梅中山大學信科院計算機科學系2010-9-182課程內(nèi)容容推理方式式知識表示示機器學習習神經(jīng)網(wǎng)絡絡智能體自然語言言處理34教材及主主要參考考書人工智能能：復雜雜問題求求解的結(jié)結(jié)構(gòu)和策策略,GeorgeF.Luger(美),史忠植等等譯,機械工業(yè)業(yè)出版社社,2006.10參考書：人工智智能原理理與方法法，王永慶慶，西安安交通大大學出版版社，2005人工智智能上上、下，陸汝鈐鈐，科學學出版社社，1989人工智智能原理理，石石純一等等，清華華大學出出版社，19935參考文獻獻IJCAI，世界人工工智能大大會，2年一次AAAI，美國一年年一次的的年會“AI”雜志6第一章人人

2、工智智能概述述課前思考考什么叫人人工智能能（Artificial Intelligence;AI）？它是是如何定定義的？人工智能能技術和和傳統(tǒng)的的科學技技術主要要的區(qū)別別是什么么？它有有什么特特點？當前的人人工智能能領域的的研究主主要有哪哪些？人工智能能目前主主要取得得了哪些些成就？它在哪哪些領域域的應用用比較成成功？人工智能能的發(fā)展展前景如如何？當當前限制制人工智智能發(fā)展展的主要要瓶頸是是什么？機器的智智能最終終能超過過人的智智能嗎？7第一章人人工智智能概述述學習目標標通過對本本課程的的學習，突破傳傳統(tǒng)思想想的束縛縛，對人人工智能能的思想想和方法法有比較較深刻的的認識。了解人人工智能能的發(fā)展

3、展歷史，國內(nèi)外外人工智智能相關關領域的的發(fā)展動動態(tài)，并并能夠應應用相應應的人工工智能技技術解決決實際應應用問題題。學習指南南人工智能能的思想想和傳統(tǒng)統(tǒng)的科學學技術的的方法有有很大的的不同，因此在在學習人人工智能能時要能能夠領略略人工智智能思想想的精髓髓。同時時，人工工智能是是飛速發(fā)發(fā)展的，在學習習現(xiàn)有的的人工智智能技術術的同時時應當密密切關注注人工智智能的發(fā)發(fā)展動態(tài)態(tài)以及研研究熱點點，因此此應當大大量閱讀讀最新有有關人工工智能方方面的文文獻以及及經(jīng)常瀏瀏覽介紹紹最新人人工智能能成果的的網(wǎng)站。8第一章人人工智智能概述述重難點學習人工工智能最最大的難難點就在在于突破破傳統(tǒng)思思想的藩藩籬，從從智能、

4、知識、推理的的角度出出發(fā)去思思考問題題，解決決問題。另一個難難點在于于人工智智能的內(nèi)內(nèi)容非常常浩繁，深入地地了解人人工智能能的各個個方向是是非常困困難的。因此應當當在掌握握人工智智能思想想，對人人工智能能的各個個領域有有一定了了解的同同時，有有重點地地研究人人工智能能的相關關領域，跟蹤人人工智能能的研究究熱點，做到點點面結(jié)合合，既擴擴大了知知識面，又能夠夠抓住研研究重點點。9第一章人人工智智能概述述AI的定義AI的產(chǎn)生AI的發(fā)展歷歷史AI研究的特特點AI的研究內(nèi)內(nèi)容10第一章人人工智智能概述述AI的定義AI的產(chǎn)生AI的發(fā)展歷歷史AI研究的特特點AI的研究內(nèi)內(nèi)容11機器人圖圖片欣賞賞咱們握握握手

5、！來一段舞舞怎樣？我是家用用機器人人！12人工智能能的定義義（1）智能：思維理論論(智能的的核心是是思維，人的一一切智慧慧來自于于大腦的的思維活活動)知識閾值值理論（智能就是是在搜索索空間中中迅速找找到一個個滿意解解的能力力）進化理論論(用控制制取代表表示，否否定抽象象對于智智能及智智能模擬擬的必要要性，強強調(diào)分層層結(jié)構(gòu)對對于智能能進化的的必要性性)13人工智能能的定義義（2）智能具有有以下特特征：具有感知知能力具有記憶憶和思維維能力（抽象思維維、形象象思維、頓悟思思維）具有學習習能力和和自適應應能力具有行為為能力14人工智能能的定義義（3）狹義：計算機科科學的一一個分支支，是智智能計算算機系

6、統(tǒng)統(tǒng)(思維科科學)智能:與人的智智能相當當或相近近（對語言言能理解解、能學學習、能能推理）廣義人類智能能行為規(guī)規(guī)律、智智能理論論方面的的研究。15第一章人人工智智能概述述AI的定義AI的產(chǎn)生AI的發(fā)展歷歷史AI研究的特特點AI的研究內(nèi)內(nèi)容16第一章人人工智智能概述述AI的定義AI的產(chǎn)生AI的發(fā)展歷歷史AI研究的特特點AI的研究內(nèi)內(nèi)容17AI的產(chǎn)生人們對“數(shù)據(jù)世界界”的需求進進而發(fā)展展到對“知識世界界”的需求而而產(chǎn)生的的。為了尋求求試探性性的搜索索，啟發(fā)發(fā)式的不不精確的的模糊的的甚至允允許出現(xiàn)現(xiàn)錯誤的的推理方方法。以以便符合合人類的的思維過過程18第一章人人工智智能概述述AI的定義AI的產(chǎn)生AI

7、的發(fā)展歷歷史AI研究的特特點AI的研究內(nèi)內(nèi)容19第一章人人工智智能概述述AI的定義AI的產(chǎn)生AI的發(fā)展歷歷史AI研究的特特點AI的研究內(nèi)內(nèi)容20I的發(fā)展歷歷史（1）古希臘的的Aristotle（亞里士多多德）（前384-322），給出出了形式式邏輯的的基本規(guī)規(guī)律。英國的哲哲學家、自然科科學家Bacon（培根）（1561-1626），系系統(tǒng)地給給出了歸歸納法。“知識就是是力量”德國數(shù)學學家、哲哲學家Leibnitz（布萊尼茨茨）（1646-1716）。提出出了關于于數(shù)理邏邏輯的思思想，把把形式邏邏輯符號號化，從從而能對對人的思思維進行行運算和和推理。做出了了能做四四則運算算的手搖搖計算機機21I

8、的發(fā)展歷歷史（2）英國數(shù)學學家、邏邏輯學家家Boole（布爾）（1815-1864）實現(xiàn)現(xiàn)了布萊萊尼茨的的思維符符號化和和數(shù)學化化的思想想，提出出了一種種嶄新的的代數(shù)系系統(tǒng)布爾代代數(shù)。美籍奧地地利數(shù)理理邏輯學學家Godel（哥德爾）（1906-1978），證明了了一階謂謂詞的完完備性定定；任何何包含初初等數(shù)論論的形式式系統(tǒng)，如果它它是無矛矛盾的，那么一一定是不不完備的的。意義義在于，人的思思維形式式化和機機械化的的某種極極限，在在理論上上證明了了有些事事是做不不到的。22I的發(fā)展歷歷史（3）英國數(shù)學學家Turing(圖靈)（1912-1954）,1936年提出出了一種種理想計計算機的的數(shù)學模模

9、型（圖圖靈機），1950年年提出了了圖靈試試驗，發(fā)發(fā)表了“計算機機與智能能”的論論文。圖圖靈獎。美國數(shù)學學家Mauchly，1946發(fā)明了電電子數(shù)字字計算機機ENIAC美國神經(jīng)經(jīng)生理學學家McCulloch，建立了第第一個神神經(jīng)網(wǎng)絡絡數(shù)學模模型。美國數(shù)學學家Shannon（香農(nóng)）,1948年發(fā)發(fā)表了通訊的的數(shù)學理理論，代表了了“信息息論”的的誕生。23I的發(fā)展歷歷史（4）1956年提出出了“Artificial Intelligence（人工智能能）”創(chuàng)始人中中有：McCarthy,Minsky,Rochester, Shannon, Moore,Samuel, Selfridge,Solom

10、onff,Simon,Newell等數(shù)學家家、信息息學家、心理學學家、神神經(jīng)生理理學家、計算機機科學家家。McCarthy（麥卡錫）人工智能能之父。50年代代初開始始有了符符號處理理、搜索索法、機機器翻譯譯、機器器定理證證明、跳跳棋程序序等。24I的發(fā)展歷歷史（5）60年代Simon由試驗得得到結(jié)論論：人類類問題的的求解是是一個搜搜索的過過程，效效果與啟啟發(fā)式函函數(shù)有關關。敘述述了智能能系統(tǒng)的的特點：智能表表示、智智能推理理、智能能搜索。Nilson發(fā)表了A*算法（搜搜索方法法）McCarthy建立了人人工智能能程序設設計語言言Lisp1965年Robinson提出了歸歸結(jié)原理理，（與與傳統(tǒng)的

11、的自然演演繹法完完全不同同的消解解法）。25I的發(fā)展歷歷史（6）1968年Quillian提出了語語義網(wǎng)絡絡的知識識表示方方法1969年Minsky出了一本本書感知機，給當時時的神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡研研究結(jié)果果判了死死刑70年代代，開始始從理論論走向?qū)崒嵺`，解解決一些些實際問問題。同同時很快快就發(fā)現(xiàn)現(xiàn)問題：歸結(jié)法法費時、下棋贏贏不了全全國冠軍軍、機器器翻譯一一團糟。26I的發(fā)展歷歷史（7）以Feigenbaum為首的一一批年輕輕科學家家改變了了戰(zhàn)略思思想，1977年提出出了知識識工程的的概念，以知識識為基礎礎的專家家咨詢系系統(tǒng)開始始廣泛的的應用。著名的有有：27I的發(fā)展歷歷史（8）DENDRAL化學分析

12、析專家系系統(tǒng)（斯斯坦福大大學1968）MACSYMA符號數(shù)學學專家系系統(tǒng)（麻麻省理工工1971）MYCIN診斷和治治療細菌菌感染性性血液病病的專家家咨詢系系統(tǒng)（斯斯坦福大大學1973）CASNET(Causal ASsciationalNetwork)診斷和治治療青光光眼的專專家咨詢詢系統(tǒng)（拉特格格爾斯（Rutgers）大學70年代中中）CADUCEUS(原名INTERNIST)醫(yī)療咨詢詢系統(tǒng)（匹茲堡堡大學）；HEARSAY I和II語音理解解系統(tǒng)（卡內(nèi)基基-梅隆隆大學）PROSPECTOR地質(zhì)勘探探專家系系統(tǒng)（斯斯坦福大大學1976）XCON計算機配配置專家家系統(tǒng)（卡內(nèi)基基-梅隆隆大學197

13、8）28I的發(fā)展歷歷史（9）80年代代，人工工智能發(fā)發(fā)展達到到階段性性的頂峰峰。87,89年世世界大會會有千人人參加。硬件公公司有上上千個。并進行行Lisp硬件、Lisp機的研究究。在專家系系統(tǒng)及其其工具越越來越商商品化的的過程中中,國際際軟件市市場上形形成了一一門旨在在生產(chǎn)和和加工知知識的新新產(chǎn)業(yè)知識產(chǎn)業(yè)業(yè)。應該該說，知知識工程程和專家家系統(tǒng)是是近十余余年來人人工智能能研究中中最有成成就的分分支之一一。同年代，1986年Rumlhart領導的并并行分布布處理研研究小組組提出了了神經(jīng)元元網(wǎng)絡的的反向傳傳播學習習算法，解決了了神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡的根根本問題題之一。從此，神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡的研研究進入入新的高高潮

14、。29I的發(fā)展歷歷史（10）90年代代，計算算機發(fā)展展趨勢為為小型化化、并行行化、網(wǎng)網(wǎng)絡化、智能化化。人工智能能技術逐逐漸與數(shù)數(shù)據(jù)庫、多媒體體等主流流技術相相結(jié)合，并融合合在主流流技術之之中，旨旨在使計計算機更更聰明、更有效效、與人人更接近近。日本政府府于1992年年結(jié)束了了為期十十年的稱稱為“知識信息息處理體體統(tǒng)”的第五代代計算機機系統(tǒng)研研究開發(fā)發(fā)計劃。并開始始了為期期十年的的實況計計算（Real WordComputing）計劃。30今天的I（1）計算機智智能化技技術的主主攻方向向體現(xiàn)在在 :并行與分分布式處處理技術術。包括大規(guī)規(guī)模并行行機和機機群的體體系結(jié)構(gòu)構(gòu)、并行行操作系系統(tǒng)與并并行數(shù)

15、據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)，分布式式Client/Server計算模型型及其處處理技術術，多專專機系統(tǒng)統(tǒng)的合作作與知識識共享技技術等。知識的獲獲取、表表示、更更新和推推理新機機制。包括新的的知識獲獲取方法法，常識識性知識識的表示示、更新新與推理理，大型型知識庫庫的組織織與維護護，新一一代邏輯輯處理機機制等.31今天的I（2）計算機智能化技術術的主攻攻方向體體現(xiàn)在:功能的感感知技術術，包括括對語音音文字、圖形與與圖像等等信號的的獲取、識別、壓縮與與轉(zhuǎn)化，以及多多媒體輸輸出和VR技術等。智能Agent。智能體體的交互互、通信信和多智智能體體體系結(jié)構(gòu)構(gòu)。智能能體是智智能體程程序和智智能體結(jié)結(jié)構(gòu)的結(jié)結(jié)合。數(shù)據(jù)挖掘掘。其

16、中中包括數(shù)數(shù)據(jù)挖掘掘、數(shù)據(jù)據(jù)查詢等等。32今天的I（3）當前人工工智能的的研究熱熱點分布式處處理（如如云計算算）智能Agent數(shù)據(jù)挖掘掘（Data Mining）環(huán)境自適適應33今天的I（4）人工智能能發(fā)展的的歷史和和現(xiàn)在人工智能能從以往往的追求求自主的的系統(tǒng)，改變?yōu)闉槿藱C結(jié)結(jié)合的系系統(tǒng)。以前的是是基于邏邏輯的深深思熟慮慮；現(xiàn)在在是直覺覺、形象象思維與與模式識識別的結(jié)結(jié)合、SituatedAI,SensingandActing的結(jié)合，并引入入概率論論、遺傳傳算法等等理論。計算機的的定量與與人的定定性信息息處理相相結(jié)合，取長補補短，從從以前單單一的mind到mind andbody。甚至提出出了

17、沒有有知識表表示、沒沒有推理理的智能能（六腳腳爬蟲）。34第一章人人工智智能概述述AI的定義AI的產(chǎn)生AI的發(fā)展歷歷史AI研究的特特點AI的研究內(nèi)內(nèi)容35第一章人人工智智能概述述AI的定義AI的產(chǎn)生AI的發(fā)展歷歷史AI研究的特特點AI的研究內(nèi)內(nèi)容36人工智能能是一門門知識的的科學。以知識識為對象象，研究究知識的的獲取、表示和和使用。數(shù)據(jù)處理理-知知識處理理，數(shù)據(jù)據(jù)-符符號。符號表示示知識而而不是數(shù)數(shù)值、數(shù)數(shù)據(jù)。有啟發(fā)，有推導導。人工智能能是引起起爭論最最多的科科學之一一焦點：當當前人工工智能的的研究應應該以人人類的普普遍思維維規(guī)律為為主，還還是以特特定知識識的處理理和運用用為主？智能的的本質(zhì)是

18、是什么？機器能能達到人人的水平平嗎？結(jié)論：人工智能能研究是是非常困困難的I的研究特特點（1）37I的研究特特點（2）人工智能能的研究究是十分分困難的的。McCarthy：人工智能能的所有有問題都都是難解解的。Minsky：人工智能能是有史史以來最最難的科科學之一一。難在在：實現(xiàn)現(xiàn)智能需需要浩繁繁的知識識，而最最難對付付的知識識是常識識（不是是專業(yè)知知識）。Dreyfus：常識問題題是實現(xiàn)現(xiàn)人工智智能的最最大障礙礙。38I的研究特特點（3）結(jié)論：萬能的邏邏輯推理理體系至至今沒有有創(chuàng)造出出來，并并不是因因為人工工智能專專家的本本事不夠夠，而是是因為這這種萬能能的體系系從根本本上就是是不可能能有的。

19、他最大大的弱點點就是缺缺乏知識識，缺乏乏人類在在幾千年年的文明明史上積積累起來來的知識識，在實實際生活活中，人人是根據(jù)據(jù)知識行行事的，而不是是根據(jù)在在抽象原原則上的的推理行行事的。即使就推推理體系系來說，它的主主要技術術是狀態(tài)態(tài)空間搜搜索，而而在執(zhí)行行中遇到到的主要要困難就就是“組合爆炸炸”，事實表表明，單單靠一些些思維原原則是解解決不了了組合爆爆炸問題題的，要要擺脫困困境，只只有大量量使用理理性的知知識。39第一章人人工智智能概述述AI的定義AI的產(chǎn)生AI的發(fā)展歷歷史AI研究的特特點AI的研究內(nèi)內(nèi)容40第一章人人工智智能概述述AI的定義AI的產(chǎn)生AI的發(fā)展歷歷史AI研究的特特點AI的研究內(nèi)內(nèi)容41I的研究內(nèi)內(nèi)容（1）理論知識的模模型化和和表示方方法各種推理理方法啟發(fā)式搜搜索理論論人工智能能系統(tǒng)結(jié)結(jié)構(gòu)及語語言機器學習習42I的研究內(nèi)內(nèi)容（2 ）應用自然語言言理解數(shù)據(jù)庫的的智能檢檢索專家系統(tǒng)統(tǒng)機器定理理證明博弈機器人學學自動程序序設計組合調(diào)度度感知視覺43I的研究內(nèi)內(nèi)容（3 ）分類（研研究途徑徑）符號主義義：（思思維理論論）符號號主義認認為人類類認知的的基本元元素是符符號，認認知的過過程就是是符號處處理的過過程。（一