第1章人工智能概述第1章人工智能概述1956年正式提出人工智能（artificialintelligence,AI）這個(gè)術(shù)語(yǔ)并把它作為一門(mén)新興科學(xué)的名稱(chēng)。20世紀(jì)三大科學(xué)技術(shù)成就：空間技術(shù)原子能技術(shù)人工智能2第1章人工智能概述1.1人工智能的基本概念1.2人工智能的發(fā)展簡(jiǎn)史1.3人工智能研究的基本內(nèi)容1.4人工智能的主要研究領(lǐng)域

3第1章人工智能概述1.1人工智能的基本概念

1.2人工智能的發(fā)展簡(jiǎn)史1.3人工智能研究的基本內(nèi)容1.4人工智能的主要研究領(lǐng)域41.1.1智能的概念自然界四大奧秘：物質(zhì)的本質(zhì)、宇宙的起源、生命的本質(zhì)、智能的發(fā)生。對(duì)智能還沒(méi)有確切的定義，主要流派有：（1）思維理論：智能的核心是思維（2）知識(shí)閾值理論：智能取決于知識(shí)的數(shù)量及一般化程度（3）進(jìn)化理論：用控制取代知識(shí)的表示智能是知識(shí)與智力的總和知識(shí)是一切智能行為的基礎(chǔ)獲取知識(shí)并應(yīng)用知識(shí)求解問(wèn)題的能力

5感知能力：通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)等感覺(jué)器官感知外部世界的能力。80%以上信息通過(guò)視覺(jué)得到，10%信息通過(guò)聽(tīng)覺(jué)得到。1.1.2智能的特征存儲(chǔ)由感知器官感知到的外部信息以及由思維所產(chǎn)生的知識(shí)對(duì)記憶的信息進(jìn)行處理2.記憶與思維能力6（1）邏輯思維（抽象思維）依靠邏輯進(jìn)行思維。思維過(guò)程是串行的。容易形式化。思維過(guò)程具有嚴(yán)密性、可靠性。1.1.2智能的特征（2）形象思維（直感思維）依據(jù)直覺(jué)。思維過(guò)程是并行協(xié)同式的。形式化困難。在信息變形或缺少的情況下仍有可能得到比較滿意的結(jié)果。74.行為能力（表達(dá)能力）

1.1.2智能的特征（3）頓悟思維（靈感思維）不定期的突發(fā)性。

非線性的獨(dú)創(chuàng)性及模糊性。穿插于形象思維與邏輯思維之中。

3.學(xué)習(xí)能力

學(xué)習(xí)既可能是自覺(jué)的、有意識(shí)的，也可能是不自覺(jué)的、無(wú)意識(shí)的；既可以是有教師指導(dǎo)的，也可以是通過(guò)自己實(shí)踐的。人們的感知能力：用于信息的輸入。行為能力：信息的輸出。8

人工智能：用人工的方法在機(jī)器（計(jì)算機(jī)）上實(shí)現(xiàn)的智能；或者說(shuō)是人們使機(jī)器具有類(lèi)似于人的智能。1.1.3人工智能

人工智能學(xué)科：一門(mén)研究如何構(gòu)造智能機(jī)器（智能計(jì)算機(jī)）或智能系統(tǒng)，使它能模擬、延伸、擴(kuò)展人類(lèi)智能的學(xué)科。圖靈測(cè)試：1950年圖靈發(fā)表的《計(jì)算機(jī)與智能》中設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)試，用以說(shuō)明人工智能的概念。9第1章人工智能概述1.1人工智能的基本概念1.2人工智能的發(fā)展簡(jiǎn)史

1.3人工智能研究的基本內(nèi)容1.4人工智能的主要研究領(lǐng)域101.2人人工智能的發(fā)發(fā)展簡(jiǎn)史孕孕育（1956年之之前）公元前，亞里里斯多德（Aristotle）：：三段論培根（F.Bacon）：歸納法法萊布尼茨（G.W.Leibnitz）：：萬(wàn)能符號(hào)、、推理計(jì)算布爾（G.Boole）：用符號(hào)號(hào)語(yǔ)言描述思思維活動(dòng)的基基本推理法則則1936年，圖圖靈：圖圖靈機(jī)1943年，麥麥克洛奇奇（W.McCulloch）、、匹茲(W.Pitts)：M－－P模型型111.2人人工工智能的的發(fā)展簡(jiǎn)簡(jiǎn)史孕孕育（（1956年之之前）美國(guó)愛(ài)荷荷華州立立大學(xué)的的阿塔納納索夫教教授和他他的研究究生貝瑞瑞在1937年年至1941年年間開(kāi)發(fā)發(fā)的世界界上第一一臺(tái)電子子計(jì)算機(jī)機(jī)“阿塔塔納索夫夫－貝瑞瑞計(jì)算機(jī)機(jī)（Atanasoff-BerryComputer，ABC））”為人人工智能能的研究究奠定了了物質(zhì)基基礎(chǔ)。阿塔納索索夫貝瑞12形形成（（1956年－－1969年））1956年夏，，當(dāng)時(shí)美美國(guó)達(dá)特特茅斯大大學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)助教、、現(xiàn)任斯斯坦福大大學(xué)教授授麥卡錫和哈佛大大學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)和神經(jīng)經(jīng)學(xué)家、、現(xiàn)任MIT教教授明斯斯基、IBM公公司信息息研究中中心負(fù)責(zé)責(zé)人洛切斯特特、貝爾實(shí)實(shí)驗(yàn)室信信息部數(shù)數(shù)學(xué)研究究員香農(nóng)共同發(fā)起起，邀請(qǐng)請(qǐng)普林斯斯頓大學(xué)學(xué)莫爾和和IBM公司塞繆爾、MIT的塞爾夫里里奇和索索羅莫夫夫以及蘭德德公司和和卡內(nèi)基基－梅隆隆大學(xué)的的紐厄爾、西蒙等10名名年輕學(xué)學(xué)者在達(dá)達(dá)特莫斯斯大學(xué)召召開(kāi)了兩兩個(gè)月的的學(xué)術(shù)研研討會(huì)，，討論機(jī)機(jī)器智能能問(wèn)題。。會(huì)上經(jīng)麥麥卡錫提提議正式式采用““人工智智能”這這一術(shù)語(yǔ)語(yǔ)，標(biāo)志志著人工工智能學(xué)學(xué)科正式式誕生。。麥卡錫錫因而被被稱(chēng)為人人工智能能之父。。此后，美美國(guó)形成成了多個(gè)個(gè)人工智智能研究究組織，，如紐厄厄爾和西西蒙的CarnegieRAND協(xié)作組組，明斯斯基和麥麥卡錫的的MIT研究組組，塞繆繆爾的IBM工工程研究究組等。。13形形成（（1956年－－1969年））1956年以后后，人工工智能的的研究在在機(jī)器學(xué)學(xué)習(xí)、定定理證明明、模式式識(shí)別、、問(wèn)題求求解、專(zhuān)專(zhuān)家系統(tǒng)統(tǒng)及人工工智能語(yǔ)語(yǔ)言等方方面都取取得了許許多引人人矚目的的成就。。1969年，成成立了國(guó)國(guó)際人工工智能聯(lián)聯(lián)合會(huì)議議（InternationalJointConferencesonArtificialIntelligence，，IJCAI））。1970年，創(chuàng)刊刊了國(guó)際際性的人人工智能能雜志（（ArtificialIntelligence）。14發(fā)發(fā)展（（1970年－－））20世紀(jì)紀(jì)60年年代末，，人工智智能研究究遇到困困難，如如機(jī)器翻翻譯。1966年美國(guó)國(guó)顧問(wèn)委委員會(huì)的的報(bào)告裁裁定：還還不存在在通用的的科學(xué)文文本機(jī)器器翻譯，，也沒(méi)有有很近的的實(shí)現(xiàn)前前景。英英國(guó)、美美國(guó)中斷斷了大部部分機(jī)器器翻譯項(xiàng)項(xiàng)目的資資助。1977年，費(fèi)費(fèi)根鮑姆姆在第五五屆國(guó)際際人工智智能聯(lián)合合會(huì)議上上提出了了“知識(shí)識(shí)工程””概念，，推動(dòng)了了知識(shí)為為中心的的研究。。1981年，日日本宣布布第五代代計(jì)算機(jī)機(jī)發(fā)展計(jì)計(jì)劃，并并在1991年年展出了了研制的的PSI－3智智能工作作站和由由PSI－3構(gòu)構(gòu)成的模模型機(jī)系系統(tǒng)。我國(guó)自1978年開(kāi)始始把“智智能模擬擬”作為為國(guó)家科科學(xué)技術(shù)術(shù)發(fā)展規(guī)規(guī)劃的主主要研究究課題。。1981年成成立了中中國(guó)人工工智能學(xué)學(xué)會(huì)?，F(xiàn)在，人人工智能能已經(jīng)成成為計(jì)算算機(jī)、航航空航天天、軍事事裝備、、工業(yè)等等眾多領(lǐng)領(lǐng)域的關(guān)關(guān)鍵技術(shù)術(shù)。15第1章人人工智能能概述1.1人人工工智能的的基本概概念1.2人人工工智能的的發(fā)展簡(jiǎn)簡(jiǎn)史1.3人人工工智能研研究的基基本內(nèi)容容1.4人人工工智能的的主要研研究領(lǐng)域域161.3人人工工智能研研究的基基本內(nèi)容容知識(shí)表示示知識(shí)表示示：將人類(lèi)類(lèi)知識(shí)形形式化或或者模型型化。知識(shí)表示示方法：符號(hào)表表示法、、連接機(jī)機(jī)制表示示法。符號(hào)表示示法：用各種種包含具具體含義義的符號(hào)號(hào)，以各各種不同同的方式式和順序序組合起起來(lái)表示示知識(shí)的的一類(lèi)方方法。例例如，一一階謂詞詞邏輯、、產(chǎn)生式式等。連接機(jī)制制表示法法：把各種種物理對(duì)對(duì)象以不不同的方方式及順順序連接接起來(lái)，，并在其其間互相相傳遞及及加工各各種包含含具體意意義的信信息，以以此來(lái)表表示相關(guān)關(guān)的概念念及知識(shí)識(shí)。例如如，神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等等。172.機(jī)機(jī)器感知知2.機(jī)器感知知機(jī)器感知知：使機(jī)機(jī)器（計(jì)計(jì)算機(jī)））具有類(lèi)類(lèi)似于人人的感知知能力。。以機(jī)器器視覺(jué)(machinevision)與機(jī)器器聽(tīng)覺(jué)為為主。1.3人人工工智能研研究的基基本內(nèi)容容3.機(jī)器思維維機(jī)器思維維：對(duì)通通過(guò)感知知得來(lái)的的外部信信息及機(jī)機(jī)器內(nèi)部部的各種種工作信信息進(jìn)行行有目的的的處理理。182.機(jī)機(jī)器感知知4.機(jī)器學(xué)習(xí)習(xí)機(jī)器學(xué)習(xí)習(xí)（machinelearning）：研究究如何使使計(jì)算機(jī)機(jī)具有類(lèi)類(lèi)似于人人的學(xué)習(xí)習(xí)能力，，使它能能通過(guò)學(xué)學(xué)習(xí)自動(dòng)動(dòng)地獲取取知識(shí)。。1957年，Rosenblatt研制成成功了感感知機(jī)。。1.3人人工工智能研研究的基基本內(nèi)容容5.機(jī)器行為為機(jī)器行為為：計(jì)算算機(jī)的表表達(dá)能力力，即““說(shuō)”、、“寫(xiě)””、“畫(huà)畫(huà)”等能能力。19第1章人人工智能能概述1.1人人工工智能的的基本概概念1.2人人工工智能的的發(fā)展簡(jiǎn)簡(jiǎn)史1.3人人工工智能研研究的基基本內(nèi)容容1.4人人工工智能的的主要研研究領(lǐng)域域201.4人人工工智能的的主要研研究領(lǐng)域域1.自自動(dòng)定理理證明定理證明明的實(shí)質(zhì)質(zhì)是證明明由前提提P得到結(jié)論論Q的永真性性。1958年，王王浩證明明了有關(guān)關(guān)命題演演算的全全部定理理（220條））、謂詞詞演算中中150條定理理的85%。1965年魯賓賓遜（Robinson）提提出了歸歸結(jié)原理理，使機(jī)機(jī)器定理理證明成成為現(xiàn)實(shí)實(shí)。我國(guó)著名名數(shù)學(xué)家家、中國(guó)國(guó)科學(xué)院院吳文俊俊院士把把幾何代代數(shù)化，，建立了了一套機(jī)機(jī)器證明明方法，，被稱(chēng)為為“吳方方法”。。211.4人人工工智能的的主要研研究領(lǐng)域域2.博弈下棋、打打牌、戰(zhàn)戰(zhàn)爭(zhēng)等一一類(lèi)競(jìng)爭(zhēng)爭(zhēng)性的智智能活動(dòng)動(dòng)。1956年，塞塞繆爾研研制出跳跳棋程序序。1991年8月月，IBM公司司研制的的DeepThought2計(jì)計(jì)算機(jī)系系統(tǒng)與澳澳大利亞亞象棋冠冠軍約翰翰森（D.Johansen）舉行行了一場(chǎng)場(chǎng)人機(jī)對(duì)對(duì)抗賽，，以1：：1平局局告終。。1996年2月月10日日至17日，，IBM公司的的“深藍(lán)藍(lán)”計(jì)算算機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)與卡斯斯帕羅夫夫進(jìn)行了了六局比比賽，以以3.5比2.5的總總比分贏贏得這場(chǎng)場(chǎng)世人矚矚目的““人機(jī)大大戰(zhàn)”的的勝利。。222007年臺(tái)北北國(guó)際發(fā)發(fā)明暨技技術(shù)交易易展覽上上，第三三代智能能機(jī)器人人DOC現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)表演下下棋。1.4人人工工智能的的主要研研究領(lǐng)域域231.4人人工工智能的的主要研研究領(lǐng)域域模式識(shí)別別（patternrecognition）：研究對(duì)對(duì)象描述述和分類(lèi)類(lèi)方法的的學(xué)科。。分析和和識(shí)別的的模式可可以是信信號(hào)、圖圖象或者者普通數(shù)數(shù)據(jù)。文字識(shí)別別：郵政政編碼、、車(chē)牌識(shí)識(shí)別、漢漢字識(shí)別別。人臉識(shí)別別：反恐恐、商業(yè)業(yè)。物體識(shí)別別：導(dǎo)彈彈、機(jī)器器人。3.模模式識(shí)別別241.4人人工工智能的的主要研研究領(lǐng)域域4.專(zhuān)家系系統(tǒng)專(zhuān)家系系統(tǒng)模模擬人人類(lèi)專(zhuān)專(zhuān)家求求解問(wèn)問(wèn)題的的思維維過(guò)程程求解解領(lǐng)域域內(nèi)的的各種種問(wèn)題題，其其水平平可以以達(dá)到到甚至至超過(guò)過(guò)人類(lèi)類(lèi)專(zhuān)家家的水水平。。1965年年費(fèi)根根鮑姆姆研究究小組組開(kāi)始始研制制第一一個(gè)專(zhuān)專(zhuān)家系系統(tǒng)———分分析化化合物物分子子結(jié)構(gòu)構(gòu)的DENDRAL，1968年年完成成并投投入使使用。。1971年年MIT開(kāi)開(kāi)發(fā)成成功求求解一一些數(shù)數(shù)學(xué)問(wèn)問(wèn)題的的MYCSYMA專(zhuān)專(zhuān)家系系統(tǒng)。。拉特特格爾爾大學(xué)學(xué)開(kāi)發(fā)發(fā)的清清光眼眼診斷斷與治治療的的專(zhuān)家家系統(tǒng)統(tǒng)CASNET。1972年斯坦福福大學(xué)學(xué)肖特里里菲等等人開(kāi)開(kāi)始研研制用用于診診斷和和治療療感染染性疾疾病的的專(zhuān)家家系統(tǒng)統(tǒng)MYCIN。1976年年斯坦坦福研研究所所開(kāi)始始開(kāi)發(fā)發(fā)探礦礦專(zhuān)家家系統(tǒng)統(tǒng)PROSPECTOR，1980年年首次次實(shí)地地分析析華盛盛頓某某山區(qū)區(qū)地質(zhì)質(zhì)資料料，發(fā)發(fā)現(xiàn)了了一個(gè)個(gè)鉬礦礦。1981年年斯坦坦福大大學(xué)研研制成成功專(zhuān)專(zhuān)家系系統(tǒng)AM，，能模模擬人人類(lèi)進(jìn)進(jìn)行概概括、、抽象象和歸歸納推推理，，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)某些些數(shù)論論的概概念和和定理理。251.4人人工工智能能的主主要研研究領(lǐng)領(lǐng)域5.機(jī)器人人20世世紀(jì)60年年代初，研研制出出尤尼尼梅特特和沃沃莎特特蘭兩兩種機(jī)機(jī)器人人。機(jī)器人人發(fā)展展：程程序控控制機(jī)機(jī)器人人（第第一代代）、、自自適應(yīng)應(yīng)機(jī)器器人（（第二二代））、智智能機(jī)機(jī)器人人（現(xiàn)現(xiàn)代））。26仿人形形機(jī)器器人表表演舞舞蹈千千手觀觀音2007年年9月月26日，，南京京青少少年活活動(dòng)中中心科科技館館展示示大廳廳里，，來(lái)自自中國(guó)國(guó)科技技大學(xué)學(xué)的8個(gè)20多多厘米米高的的機(jī)器器人表表演《《千手手觀音音》，，它們們的手手臂、、身軀軀隨著著節(jié)奏奏依次次或伸伸展或或搖擺擺，還還能夠夠蹲起起直立立。1.4人人工工智能能的主主要研研究領(lǐng)領(lǐng)域271.4人人工工智能能的主主要研研究領(lǐng)領(lǐng)域6.機(jī)器視視覺(jué)機(jī)器視視覺(jué)(machinevision)或或計(jì)算算機(jī)視視覺(jué)(computervision)是用用機(jī)器器代替替人眼眼睛進(jìn)進(jìn)行測(cè)測(cè)量和和判斷斷。機(jī)器視視覺(jué)系系統(tǒng)是是指通通過(guò)圖圖像攝攝取裝裝置將將被攝攝取的的目標(biāo)標(biāo)轉(zhuǎn)換換成圖圖像信信號(hào)，，傳送送給專(zhuān)專(zhuān)用的的圖像像處理理系統(tǒng)統(tǒng)，根根據(jù)像像素分分布和和寬度度、顏顏色等等信息息，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成成數(shù)字字信號(hào)號(hào)，抽抽取目目標(biāo)的的特征征，根根據(jù)判判別結(jié)結(jié)果控控制現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的的設(shè)備備動(dòng)作作。機(jī)器視視覺(jué)應(yīng)應(yīng)用在在半導(dǎo)導(dǎo)體及及電子子、汽汽車(chē)、、冶金金、制制藥、、食品品飲料料、印印刷、、包裝裝、零零配件件裝配配及制制造質(zhì)質(zhì)量檢檢測(cè)等等。281.4人人工工智能能的主主要研研究領(lǐng)領(lǐng)域7.自自然然語(yǔ)言言理解解研究如如何讓讓計(jì)算算機(jī)理理解人人類(lèi)自自然語(yǔ)語(yǔ)言，，包括括回答答問(wèn)題題、生生成摘摘要、、翻譯譯等。。1957年年，在在蘇聯(lián)聯(lián)人造造衛(wèi)星星成功功發(fā)射射的刺刺激下下,美美國(guó)國(guó)國(guó)家研研究會(huì)會(huì)大力力支持持對(duì)俄俄科技技論文文的計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)翻譯譯。人人們最最初以以為機(jī)機(jī)器翻翻譯只只要將將雙向向詞典典及一一些詞詞法知知識(shí)放放進(jìn)計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)就行行了。。后來(lái)來(lái)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有時(shí)時(shí)會(huì)出出現(xiàn)十十分荒荒謬的的錯(cuò)誤誤。291.4人人工智能能的主要研研究領(lǐng)域8.自動(dòng)動(dòng)程序設(shè)計(jì)計(jì)程序綜合：：用戶只需要要告訴計(jì)算算機(jī)要“做做什么”，，無(wú)須說(shuō)說(shuō)明“怎么么做”，計(jì)計(jì)算機(jī)就可可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)程序的設(shè)設(shè)計(jì)。程序正確性性的驗(yàn)證：研究出一一套理論和和方法，通通過(guò)運(yùn)用這這套理論和和方法就可可以證明程程序的正確確性。301.4人人工智能能的主要研研究領(lǐng)域9.智能能信息檢索索智能信息檢檢索系統(tǒng)的的功能：(1)能能理解自然然語(yǔ)言。(2)具具有推理能能力。(3)系系統(tǒng)擁有一一定的常識(shí)識(shí)性知識(shí)。。10.數(shù)數(shù)據(jù)挖掘與與知識(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘的的目的是從從數(shù)據(jù)庫(kù)中中找出有意意義的模式式(一組規(guī)規(guī)則、聚類(lèi)類(lèi)、決策樹(shù)樹(shù)、依賴(lài)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)或其他他方式表示示的知識(shí))。數(shù)據(jù)挖掘過(guò)過(guò)程：數(shù)據(jù)據(jù)預(yù)處理、、建模、模模型評(píng)估及及模型應(yīng)用用。311.4人人工智能能的主要研研究領(lǐng)域11.組組合優(yōu)化問(wèn)問(wèn)題組合優(yōu)化問(wèn)問(wèn)題：旅行商問(wèn)問(wèn)題、生產(chǎn)產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)調(diào)度、物流流中的車(chē)輛輛調(diào)度、智智能交通、、通信中的的路由調(diào)度度、計(jì)算機(jī)機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息息調(diào)度等NP完全問(wèn)問(wèn)題：用目前