第1章概述人工智能（ArtificialIntelligence）是二十世紀(jì)人類在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域取得的重大進(jìn)展之一一直以來，人類關(guān)心的三大科學(xué)問題生命起源天體演化人腦思維

1.1什么是人工智能？

人類的自然智能伴隨著人類活動(dòng)無時(shí)不在、無處不在。人類的許多活動(dòng)，如解題、下棋、猜謎、寫作、編制計(jì)劃和編程，甚至駕車騎車等，都需要智能。如果機(jī)器能夠完成這些任務(wù)的一部分，那么就可以認(rèn)為機(jī)器已經(jīng)具有某種程度的“人工智能”。

人工智能的產(chǎn)生從思維基礎(chǔ)上講，它是人們長(zhǎng)期以來探索研制能夠進(jìn)行計(jì)算、推理和其他思維活動(dòng)的智能機(jī)器的必然結(jié)果；從理論基礎(chǔ)上講，它是信息論、控制論、系統(tǒng)工程論、計(jì)算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)、神經(jīng)學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、數(shù)學(xué)和哲學(xué)等多學(xué)科相互滲透的結(jié)果；從物質(zhì)和技術(shù)基礎(chǔ)上講，它是電子計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)得到廣泛應(yīng)用的結(jié)果。人工智能是多學(xué)科交叉研究的產(chǎn)物人工智能邏輯學(xué)代數(shù)幾何神經(jīng)生理學(xué)非線性科學(xué)控制論生物學(xué)社會(huì)學(xué)物理學(xué)心理學(xué)系統(tǒng)科學(xué)人工智能的定義關(guān)于智力，科學(xué)家們有不同的定義。

Wisterw:智力是個(gè)體對(duì)生活中新問題和新條件的心理上的一般適應(yīng)能力。Terman:智力是抽象思維的能力。Buckinghan:智力是學(xué)習(xí)的能力。Storddard:智力是從事艱難、復(fù)雜、抽象、敏捷和創(chuàng)造性地活動(dòng)以及集中能力和保持情緒穩(wěn)定的能力。人工智能的定義有了智力的定義后，我們可以將智能簡(jiǎn)單定義為：智能=知識(shí)集+智力。所以智能主要指運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力,推理、學(xué)習(xí)和聯(lián)想是智能的重要因素。人工智能是研究如何將人的智能轉(zhuǎn)化為機(jī)器智能，或者是用機(jī)器來模擬或?qū)崿F(xiàn)人的智能。

Rich：人工智能是研究怎樣讓電腦模擬人腦從事推理、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、思考、學(xué)習(xí)等思維活動(dòng)，解決至今認(rèn)為需要由專家才能處理的復(fù)雜問題。

人工智能的定義Storddard:智力是從事艱難、復(fù)雜、抽象、敏捷和創(chuàng)造性地活動(dòng)以及集中能力和保持情緒穩(wěn)定的能力。

Piaget:智力的本質(zhì)就是適應(yīng)，使個(gè)體與環(huán)境取得平衡。

Guilford:智力是對(duì)信息進(jìn)行處理的能力。

人工智能的分級(jí)弱人工智能

弱人工智能指的是專指只能解決特定領(lǐng)域問題的人工智能，包含完成基礎(chǔ)的、特定場(chǎng)景下角色型的任務(wù)，如Siri等聊天機(jī)器人和AlphaGo下棋機(jī)器人等。毫無疑問，今天我們所看到的幾乎所有人工智能算法和應(yīng)用都屬于弱人工智能。AlphaGo是弱人工智能的一個(gè)最典型的例子。

人工智能的分級(jí)強(qiáng)人工智能

又稱為通用人工智能，指的是可以勝任人類所有工作的人工智能。人可以做什么，強(qiáng)人工智能就可以做什么，包括人類高水平的任務(wù)。強(qiáng)人工智能需要人工智能持續(xù)學(xué)習(xí)的能力。

這種定義過于抽象和寬泛，缺乏一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)估什么樣的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)才是強(qiáng)人工智能。為此，不同的研究者提出了不同的建議，最為流行的和被廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)就是圖靈測(cè)試。

人工智能的分級(jí)強(qiáng)人工智能

一般認(rèn)為可以稱得上強(qiáng)人工智能大概需要具備以下幾個(gè)方面的能力。制定決策的能力，當(dāng)存在不確定時(shí)，能進(jìn)行推理，使用策略解決問題。知識(shí)表示的能力，包括常識(shí)性知識(shí)的表示能力。規(guī)劃能力、學(xué)習(xí)能力、使用自然語言進(jìn)行交流和溝通的能力。將上述能力整合起來，實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)的能力。

人工智能的分級(jí)超人工智能

超人工智能指比人類更聰明的機(jī)器。假設(shè)計(jì)算機(jī)通過不斷發(fā)展，可以比世界上最聰明最有天賦的人類還聰明，由此產(chǎn)生的人工智能就可以被稱為超人工智能。牛津大學(xué)哲學(xué)家、未來學(xué)學(xué)家尼可·博斯特倫，在他的著作中將超人工智能定義為：在科學(xué)創(chuàng)造力、智慧和社交能力方面，都比最強(qiáng)的人類大腦聰明很多的智能。1.2AI的產(chǎn)生背景及主要學(xué)派AI的起源可以追溯到丘奇（Church）、圖靈（Turing）和其他一些學(xué)者關(guān)于計(jì)算本質(zhì)的思想萌芽。早在20世紀(jì)30年代，他們就開始探索形式推理概念與即將發(fā)明的計(jì)算機(jī)之間的聯(lián)系，建立起了關(guān)于計(jì)算和符號(hào)處理的理論。圖靈人工智能的起源丘奇和圖靈發(fā)現(xiàn)，數(shù)值計(jì)算并不是計(jì)算的主要方面，他們不僅僅創(chuàng)造了一個(gè)簡(jiǎn)單的非數(shù)字計(jì)算模型，而且直接證明了計(jì)算機(jī)可能以某種智能的方式進(jìn)行工作，這就是人工智能的思想的萌芽。因此圖靈被稱為“人工智能之父”。

人工智能作為一門學(xué)科而出現(xiàn)的突出標(biāo)志是：1956年夏，在美國(guó)Dartmouth大學(xué)由當(dāng)時(shí)美國(guó)年輕的數(shù)學(xué)家John-McCarthy和他的朋友明斯基（Minsky）、紐維爾（Newell）、西蒙（Simon）、香儂（Shannon）、塞繆爾（Saumel）、莫爾（More）等數(shù)學(xué)、心理學(xué)、神經(jīng)學(xué)、信息論、計(jì)算機(jī)科學(xué)方面的學(xué)者，舉辦了一個(gè)長(zhǎng)達(dá)2個(gè)月的研討會(huì)。明斯基（Minsky）參加1956年夏美國(guó)達(dá)特茅斯會(huì)議的“七俠”如圖1.3所示，他們中有幾位已是諾貝爾獎(jiǎng)和圖靈獎(jiǎng)的獲得者。

50年后，2006他們?cè)倬跠artmouth大學(xué)。左起：莫爾，麥肯錫，明斯基，塞爾弗里奇，索洛莫諾夫AI的產(chǎn)生及主要學(xué)派在1956那次討論會(huì)上，McCarthy正式提出了“ArtificialIntelligence”一詞。爾后AllenNewell和H.A.Simon提出了物理符號(hào)系統(tǒng)假設(shè)，從而創(chuàng)建了AI這一學(xué)科。主張系統(tǒng)符號(hào)假設(shè)的學(xué)派形成了AI研究的主要學(xué)派，即符號(hào)主義學(xué)派。

1.2AI的產(chǎn)生背景及主要學(xué)派（1）

符號(hào)主義（Symbolicism）學(xué)派

符號(hào)主義又稱為邏輯主義（Logicis）、心理學(xué)派（Psychlogism）或計(jì)算機(jī)學(xué)派（Computerism）。該學(xué)派認(rèn)為人工智能源于數(shù)理邏輯。數(shù)理邏輯在19世紀(jì)獲得迅速發(fā)展，到20世紀(jì)30年代開始用于描述智能行為。計(jì)算機(jī)產(chǎn)生以后，又在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)了邏輯演繹系統(tǒng)LT（邏輯理論家），人們使用它證明了38個(gè)數(shù)學(xué)定理，從而表明了人類可利用計(jì)算機(jī)模擬人類的智能活動(dòng)。

1.2AI的產(chǎn)生背景及主要學(xué)派一個(gè)物理符號(hào)系統(tǒng)就是能夠逐步生成一組符號(hào)的產(chǎn)生器。在物理符號(hào)的假設(shè)下，符號(hào)主義認(rèn)為，人的認(rèn)知是符號(hào)，人的認(rèn)知過程是符號(hào)操作過程。人就是一個(gè)物理符號(hào)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)也是一個(gè)物理符號(hào)系統(tǒng)，因此，我們就能夠用計(jì)算機(jī)來模擬人的智能行為，即用計(jì)算機(jī)的符號(hào)操作來模擬人的認(rèn)知過程。這實(shí)質(zhì)就是認(rèn)為，人的思維是可操作的。

AI的主要學(xué)派（2）聯(lián)結(jié)主義（Connetionism）學(xué)派聯(lián)結(jié)主義又稱仿生學(xué)派（Bionicsism）或生理學(xué)派（Physiogism），是基于生物進(jìn)化論的AI學(xué)派，其主要理論基礎(chǔ)為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)間的連接機(jī)制與學(xué)習(xí)算法。聯(lián)結(jié)主義認(rèn)為AI源于仿生學(xué)，特別是對(duì)人腦模型的研究，認(rèn)為人的思維基元是神經(jīng)元，而不是符號(hào)處理過程，人腦不同于電腦，并提出聯(lián)結(jié)主義的大腦工作模式，用于否定基于符號(hào)操作的電腦工作模式。

如果說符號(hào)主義是從宏觀上模擬人的思維過程的話，那么聯(lián)結(jié)主義則試圖從微觀上解決人類的認(rèn)知功能，以探索認(rèn)知過程的微觀結(jié)構(gòu)。聯(lián)結(jié)主義從人腦模式出發(fā)，建議在網(wǎng)絡(luò)層次上模擬人的認(rèn)知過程。所以，聯(lián)結(jié)主義本質(zhì)上是用人腦的并行分布處理模式來表現(xiàn)認(rèn)知過程。

AI的主要學(xué)派

（3）

行為主義（Actionism）學(xué)派行為主義又稱為進(jìn)化主義（Evolutionism）或控制論學(xué)派（Cyberneticsism），其原理為控制論及“感知——?jiǎng)幼鳌毙涂刂葡到y(tǒng)。行為主義提出了智能行為的“感知——?jiǎng)幼鳌蹦Ｊ剑J(rèn)為：u

智能取決于感知和行動(dòng)；u

人工智能可以像人類智能一樣逐步進(jìn)化（所以稱為進(jìn)化主義）；u

智能行為只能在現(xiàn)實(shí)世界中與周圍環(huán)境交互作用而表現(xiàn)出來。人工智能電影1.3圖靈測(cè)試1950年，Turing提出了一個(gè)測(cè)試方法來確定一個(gè)機(jī)器能否思考。該方法需要兩個(gè)人對(duì)機(jī)器進(jìn)行測(cè)試，其中一人扮演提問者，另外一人作為被測(cè)人員。這兩人與機(jī)器分別處在三個(gè)不同的房間，提問者通過打印問題和接受打印問題來與被測(cè)人員和被測(cè)機(jī)器進(jìn)行通迅。提問者只知道接受提問的是A或B，但并不知道他是人還是機(jī)器，并試圖確定他們誰是機(jī)器，誰是人。

1.3圖靈測(cè)試這個(gè)測(cè)試后來人們命名為“圖靈測(cè)試”。如果機(jī)器具有智能，那么它的目標(biāo)就是要使得提問者誤認(rèn)為它是人。因此，有時(shí)機(jī)器要故意偽裝一下，例如：當(dāng)提問者問“12324乘73981等于多少？”時(shí)，機(jī)器人應(yīng)等幾分鐘回答一個(gè)有點(diǎn)錯(cuò)誤的答案，這樣才更顯得像人在計(jì)算。當(dāng)然，一臺(tái)機(jī)器要通過圖靈測(cè)試主要的是它具有的知識(shí)總量和具有大量的人類常識(shí)。

1.3圖靈測(cè)試一臺(tái)計(jì)算機(jī)要通過圖靈測(cè)試還需要很艱巨的努力,以至于有人懷疑其可能性。不過圖靈測(cè)試如果限制在某個(gè)領(lǐng)域是否會(huì)成功呢？這個(gè)答案是肯定的。例如，計(jì)算機(jī)下棋就具有比多數(shù)人類棋手還要高明的判斷能力。1.4人工智能的發(fā)展歷程人工智能發(fā)展的重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)和發(fā)展成果。1.5無處不在的人工智能在過去的60多年中，已經(jīng)建立了一些這樣的AI系統(tǒng)，例如下棋程序、定理證明系統(tǒng)、集成電路設(shè)計(jì)與分析系統(tǒng)、自然語言翻譯系統(tǒng)、智能信息檢索系統(tǒng)、疾病診斷系統(tǒng)等等。下面簡(jiǎn)單的介紹一些基本的人工智能應(yīng)用系統(tǒng),有些是已出現(xiàn)在我們身邊，正在改變世界的人工智能系統(tǒng)。

問題求解技術(shù)主要包括問題表示、搜索規(guī)則和搜索策略等內(nèi)容。問題求解是指為了實(shí)現(xiàn)給定目標(biāo)而展開的動(dòng)作序列的執(zhí)行過程。這樣，一切人工智能系統(tǒng)便都可歸結(jié)為問題求解系統(tǒng)。人工智能最早的嘗試求解智力難題和下棋程序。問題求解程序是將各種求解方法匯編在一起，搜索解答空間，尋求較優(yōu)的解答。1.5無處不在的人工智能1.問題求解系統(tǒng)

1.5無處不在的人工智能2．自然語言理解和處理系統(tǒng)

語言處理一直是人工智能研究的熱門課程之一，人們很早就在開始研制語言翻譯系統(tǒng)（LanguageTranslationSystem）。早期的自然語言理解多采用鍵盤輸入自然語言，現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出文字識(shí)別和語言識(shí)別系統(tǒng)，能夠配合進(jìn)行書面語言和有聲語言的識(shí)別與理解。

1.5無處不在的人工智能語言處理在電子商務(wù)有很廣泛的應(yīng)用。而且以語義理解為特征的自然語言處理和機(jī)器翻譯已取得突出進(jìn)展?，F(xiàn)在已有智能翻譯系統(tǒng)，你可對(duì)它說話，它能將你說的話打印出來，并且可以用另一種語言表示出來。更先進(jìn)的系統(tǒng)還可以回答文本信息中的有關(guān)問題和提取摘要。

1.5無處不在的人工智能3.新聞推薦和新聞撰稿統(tǒng)用手機(jī)看熱點(diǎn)新聞是許多人每天都要做的事情。像“今日頭條”這樣的新聞?lì)悜?yīng)用之所以深受歡迎，主要就是因?yàn)椴捎昧巳斯ぶ悄芗夹g(shù)，應(yīng)用程序可以聰明地歸納每個(gè)人看新聞時(shí)不同習(xí)慣、愛好，給不同用戶推薦不同的新聞內(nèi)容。這種帶智能推薦功能的應(yīng)用，如果做得好，用戶就會(huì)覺得越經(jīng)常使用，系統(tǒng)就越懂得自己的心里。一段時(shí)間后，這個(gè)應(yīng)用程序就不亞于一個(gè)定制在身邊的新聞管家。

1.5無處不在的人工智能4．自動(dòng)定理證明系統(tǒng)

自動(dòng)定理證明ATP(AutomaticTheoremProving)是指把人類證明定理的過程變成能在計(jì)算機(jī)上自動(dòng)實(shí)現(xiàn)符號(hào)處理的過程。紐厄爾(Newell)的邏輯理論家程序是定理證明的最早嘗試，該程序模擬人用數(shù)理邏輯證明定理的思想，于1963年就證明了羅素和他的老師懷特海合著的《數(shù)學(xué)原理》第一章的全部定理。

我國(guó)首屆國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)（2000）獲得者吳文俊先生，在1977年用一臺(tái)檔次很低的計(jì)算機(jī)（長(zhǎng)城203型臺(tái)式計(jì)算機(jī)）上，首先實(shí)現(xiàn)像西姆森線那樣比較難的定理的證明。1.5無處不在的人工智能5.智能助理與其他人工智能助理應(yīng)用相比，手機(jī)上微軟小冰是人們最喜聞樂見的人工智能助理之一，她的語音識(shí)別能力、語音合成技術(shù)、基于大語料庫的自然語言對(duì)話引擎，都有著非常獨(dú)特和可圈可點(diǎn)的地方。據(jù)說，2016年9月17日是小冰的18歲生日。節(jié)日這一天，小冰已經(jīng)跟4200多萬人進(jìn)行了200多億次的對(duì)話，包括文字，語音聊天，電話通話等各種形式。

1.5無處不在的人工智能6．智能控制、智能系統(tǒng)和智能接口智能控制（IntelligentControl）是一類無需或者盡可能少的人工干預(yù)就能夠獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的自動(dòng)控制。它采用AI理論及技術(shù)與經(jīng)典控制理論（頻域法）、現(xiàn)代控制理論（時(shí)域法）相結(jié)合，研制智能控制系統(tǒng)的方法和技術(shù)。它是AI與控制論以及工程控制論等科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物。

1.5無處不在的人工智能智能系統(tǒng)（IntelligentSystem）的含義非常廣泛，通常它指配備有智能化軟、硬件的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)。在AI中，智能化的軟、硬件計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)指具有問題求解和高層決策功能的一些學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)。如擬人控制系統(tǒng)、自主機(jī)器人控制系統(tǒng)、人－機(jī)結(jié)合控制系統(tǒng)。

1.5無處不在的人工智能智能接口（IntelligentInterface）是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，引入具有智能的人－機(jī)接口或用戶界面。智能接口已作為新一代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或知識(shí)系統(tǒng)的重要組成部分，理想的智能接口是采用所謂的自然語言理解的用戶界面。它是通過引入前面所述的自然語言理解及多媒體技術(shù)，并使之與知識(shí)庫及數(shù)據(jù)庫技術(shù)相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)的。

1.5無處不在的人工智能上述領(lǐng)域里的典型系統(tǒng)有：（1）監(jiān)管系統(tǒng)（SupervisorySystem）?，F(xiàn)在大的辦公樓和商業(yè)大廈變得愈來愈復(fù)雜，監(jiān)管系統(tǒng)可以幫助控制能源、電梯、空調(diào)等，并進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)、計(jì)費(fèi)、顧客導(dǎo)購等。（2）智能高速公路。這也是一種智能監(jiān)控系統(tǒng)，它能優(yōu)化已有高速公路的使用：通過廣播交通的警告，將大量的車輛導(dǎo)向可代替的路線；控制車流的速度與空間；幫助選擇出發(fā)點(diǎn)到目的地的最優(yōu)路線。

1.5無處不在的人工智能7．專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)是一個(gè)具有大量專門知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)，它應(yīng)用人工智能技術(shù)，根據(jù)某個(gè)領(lǐng)域的多個(gè)人類專家提供的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，以解決需要專家知識(shí)才能夠解決的復(fù)雜問題。現(xiàn)在已有大量的專家系統(tǒng)案例。被譽(yù)為“專家系統(tǒng)和知識(shí)工程之父”的費(fèi)根鮑姆(Feigenbaum)所領(lǐng)導(dǎo)的研究小組于1968年研究成功第一個(gè)專家系統(tǒng)DENDRAL，用于質(zhì)譜儀分析有機(jī)化合物的分子結(jié)構(gòu)。

1.5無處不在的人工智能目前也有人在開發(fā)小型的家用的專家系統(tǒng)，Tax-cutExpertSystem是一個(gè)知識(shí)工程師利用她丈夫的稅務(wù)專家知識(shí)構(gòu)造的一個(gè)AI系統(tǒng)，專門幫助納稅人提供建議如何減少納稅額，使用該系統(tǒng)比花錢向稅務(wù)專家咨詢要便宜得多。一些發(fā)達(dá)國(guó)家也投入大量的資金開發(fā)用于知識(shí)發(fā)現(xiàn)的專家系統(tǒng),美國(guó)的CYC計(jì)劃、日本的EDR計(jì)劃都是要建立大型醫(yī)療知識(shí)庫、大型工程知識(shí)庫、大型常識(shí)庫的龐大計(jì)劃。1.5無處不在的人工智能8．智能調(diào)度和規(guī)劃系統(tǒng)

智能調(diào)度和規(guī)劃系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于汽車運(yùn)輸調(diào)度，列車的編組與指揮，空中交通管制以及軍事指揮等系統(tǒng)。例如：（1）空中交通控制系統(tǒng)。大型機(jī)場(chǎng)每天控制、管理數(shù)千架飛機(jī)的起降，空中交通控制系統(tǒng)能夠幫助安排飛機(jī)的起降。（2）軍事指揮系統(tǒng)。90年代初，伊拉克入侵科威特時(shí)，美國(guó)的“沙漠風(fēng)暴之戰(zhàn)”需從美、歐洲快速運(yùn)50萬軍隊(duì)、1500萬磅重的裝備到沙特阿拉伯等國(guó)家。為此美國(guó)開發(fā)了一個(gè)規(guī)劃系統(tǒng)，提出必須開辟第二個(gè)運(yùn)輸港口，否則將造成物資運(yùn)輸瓶頸。1.5無處不在的人工智能9．模式識(shí)別系統(tǒng)

模式識(shí)別（PatternRecognition）是AI最早和最重要的研究領(lǐng)域之一。模式是一個(gè)內(nèi)涵極廣的概念。廣義地講，一切可以觀察事物存在的形式都可稱為模式，如圖形、景物、語言、波形、文字和疾病等都可視為模式。識(shí)別指人類所具有的基本智能，它是一種復(fù)雜的生理活動(dòng)和心理過程。模式識(shí)別的廣義研究目標(biāo)是指應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)及外部設(shè)備對(duì)某些復(fù)雜事物進(jìn)行鑒別和分類。通常，這些被鑒別或分類的可以是物理的、化學(xué)的或生理的對(duì)象。這些對(duì)象既可以是具體對(duì)象，例如文字、聲音、圖像等；也可以是抽象對(duì)象，例如狀態(tài)、程度等。模式識(shí)別技術(shù)已逐漸在各種不同的領(lǐng)域獲得應(yīng)用，如：1）染色體識(shí)別——識(shí)別染色體以用于遺傳因子研究，識(shí)別及研究人體和其他生物細(xì)胞；2）圖形識(shí)別——用于心電圖、腦電圖、X-射線、CAT醫(yī)學(xué)視頻成像處理技術(shù)，用于地球資源勘測(cè)、預(yù)報(bào)氣象和自然災(zāi)害、軍事偵察等；3）圖像識(shí)別——在圖像處理及圖像識(shí)別技術(shù)中，利用指紋識(shí)別、外貌識(shí)別和各種痕跡識(shí)別協(xié)助破案；4）語音識(shí)別——研究各種語言、語言的識(shí)別與翻譯，計(jì)算機(jī)人機(jī)界面等；5）機(jī)器人視覺——用于景物識(shí)別、三維圖像識(shí)別、解決機(jī)器人的視覺、聽覺問題，以控制機(jī)器人的行動(dòng)。1.5無處不在的人工智能10.

AI藝術(shù)2016年夏天，一款名為Prisma的手機(jī)繪畫程序在很多朋友圈中流行開來。它并不是用程序憑空作畫，而是根據(jù)用戶指定的某張照片，將照片變成特定風(fēng)格的繪畫作品。我們可以把Prisma看作是一個(gè)學(xué)習(xí)繪畫的孩子，他經(jīng)過嚴(yán)格的美術(shù)教育，臨摹過中西方大量的經(jīng)典名畫，可以使用各種油畫、水彩畫乃至漫畫技法進(jìn)行創(chuàng)作。Prisma在經(jīng)過理解某張照片的內(nèi)容后，還可以用人工智能的“畫筆”藝術(shù)性地創(chuàng)作出幾十種不同畫風(fēng)的作品。

1.5無處不在的人工智能11．智能檢索系統(tǒng)

目前對(duì)數(shù)據(jù)庫的檢索技術(shù)有了很大的發(fā)展,有的具有智能化人機(jī)交互界面和演繹回答系統(tǒng),還有一種稱為自動(dòng)個(gè)人助手（AutomatedPersonalAssistants）的系統(tǒng)，主動(dòng)幫助人使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)查找信息，它可以:（1）

搜索廣告，過濾郵件，使人們只需閱讀那些最重要的，感興趣的廣告和郵件。（2）

幫助找信息，購買商品，找服務(wù)部門，通過網(wǎng)絡(luò)找人等。像自動(dòng)個(gè)人助手這類AI系統(tǒng)也稱為

softbot(softwareRobots)。

1.5無處不在的人工智能12.自動(dòng)駕駛自動(dòng)駕駛是最能引起人們對(duì)人工智能應(yīng)用關(guān)注的領(lǐng)域之一。由計(jì)算機(jī)自動(dòng)駕馭汽車、飛機(jī)、宇宙飛船曾經(jīng)是人們心目中科幻小說重要的未來元素。很多人還沒有意識(shí)到，自動(dòng)駕駛汽車本身，或至少是相關(guān)的科技成果其實(shí)已在我們身邊發(fā)揮了作用并創(chuàng)造了巨大的商業(yè)價(jià)值。人們預(yù)測(cè)，在物流行業(yè)領(lǐng)域，自動(dòng)駕駛的貨車很可能早于通用型的自動(dòng)駕駛汽車。一些研發(fā)團(tuán)隊(duì)甚至憧憬過自動(dòng)駕駛的貨車結(jié)成編隊(duì)、快速安全行駛的場(chǎng)面。

1.5無處不在的人工智能13．智能機(jī)器人人工智能研究日益受到重視的另一個(gè)分支是智能機(jī)器人的研究,這個(gè)領(lǐng)域研究的問題，從機(jī)器人手臂的最佳移動(dòng)到實(shí)現(xiàn)機(jī)器人目標(biāo)的動(dòng)作序列的規(guī)劃方法，無所不包。

機(jī)器人（Robots）是一種可再編程的多功能的操作裝置。電子計(jì)算機(jī)出現(xiàn)后，特別是60年代中期微處理機(jī)出現(xiàn)后，機(jī)器人便進(jìn)入大量生產(chǎn)和使用的階段。目前全世界有數(shù)以百萬計(jì)的機(jī)器人在運(yùn)行，其中大多數(shù)樣子并不像人，它們只是在人指揮下代替人干活的機(jī)器。

1.5無處不在的人工智能研究機(jī)器人的目的一方面是技術(shù)上的考慮，如何提高工作質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低成本，代替人類在高溫、高壓、深水和帶有放射性及有毒、有害物質(zhì)的特殊環(huán)境中從事繁重或危險(xiǎn)的工作。如困難條件下的機(jī)器人能夠從事汽車裝配、空間探索、海底或高空作業(yè)、裝炸藥、排雷和排除毒廢物或放射性物質(zhì)這類工作，這類機(jī)器人廣泛的使用于核工業(yè)、醫(yī)院、礦山、水下?lián)尵?、建筑、農(nóng)業(yè)、太空探測(cè)等領(lǐng)域。

1.5無處不在的人工智能

另一方面是科學(xué)研究的需求，這是基于當(dāng)今AI研究已使計(jì)算機(jī)部分成為新一代機(jī)器人，它能在一定程度上感知周圍世界，進(jìn)行記憶、推理、判斷，成為會(huì)下棋、會(huì)寫字繪畫、能作簡(jiǎn)單對(duì)話、會(huì)操作規(guī)定的工具，從而能模仿人的智力和行為。顯然，對(duì)機(jī)器人的研究，將為AI研究提供一個(gè)綜合試驗(yàn)場(chǎng)，能夠全面地檢驗(yàn)AI研究的各個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)，如計(jì)算機(jī)視覺、模式識(shí)別、博弈、智能控制、規(guī)劃技術(shù)以及這些技術(shù)的綜合應(yīng)用。

1.5無處不在的人工智能據(jù)英國(guó)《每日郵報(bào)》報(bào)道，一位人工智能領(lǐng)域的專家曾預(yù)測(cè)，辦公室工作將在未來若干年內(nèi)完全消失，屆時(shí)智能機(jī)器人將會(huì)取代人類員工。此前比爾·蓋茨也曾高調(diào)表示，機(jī)器人與自動(dòng)化技術(shù)，將成為未來發(fā)展的一大趨勢(shì)。他還戲稱，如果自己現(xiàn)在20歲，一定會(huì)把機(jī)器作為創(chuàng)業(yè)目標(biāo)。博弈機(jī)器人機(jī)器博弈是人工智能最早開展的研究領(lǐng)域之一，也是取得最多引人注目的應(yīng)用領(lǐng)域之一。機(jī)器博弈的研究可以揭示在具有嚴(yán)格規(guī)則的活動(dòng)領(lǐng)域內(nèi)，人類邏輯思維的規(guī)律以及模擬這些邏輯思維能力的實(shí)現(xiàn)方法，因而具有重要的理論和實(shí)際意義，一直為國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界高度關(guān)注。2006年中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)機(jī)器博弈專業(yè)委員會(huì)舉行了中國(guó)首屆計(jì)算機(jī)博弈錦標(biāo)賽暨中國(guó)象棋人機(jī)大戰(zhàn)，東北大學(xué)的“棋天大圣”代表隊(duì)不僅奪得了計(jì)算機(jī)奧林匹克世界冠軍，而且在挑戰(zhàn)中國(guó)象棋第一人的對(duì)局中，與中國(guó)象棋世界冠軍許銀川戰(zhàn)成平局。人機(jī)大戰(zhàn)54智能飛行器智能飛行器又稱為飛行機(jī)器人，它的原形有點(diǎn)像無人駕駛機(jī)，但是更加先進(jìn)和智能化。它的形狀可以是千奇百怪，可以隨時(shí)變形以隱藏自己，有點(diǎn)像《變形金剛》里的智能機(jī)器人。有個(gè)潛入美國(guó)國(guó)防部，并差點(diǎn)用病毒控制和破壞其中心的小機(jī)器人，要不是把電源切斷，美國(guó)國(guó)防部也癱瘓了。55最主要的是它必須小巧玲瓏，小到可以是一只鳥、一條魚，甚至一條蚯蚓，乃至一群蒼蠅、蚊子、跳蚤。龐大的怪物，是很容易被發(fā)現(xiàn)的。它的主要功能是用軍事上，對(duì)敵方進(jìn)行偵察以及進(jìn)行一些必要的破壞，但這種破壞一定要是致命的?，F(xiàn)在世界上已研制出從事暗殺的機(jī)器人。智能飛行器是具有自主思維判斷的小型智能飛行機(jī)器人，其在軍事和太空領(lǐng)域都會(huì)有廣泛的用途。

想象一下來自空中的致命殺手，小型無人操作飛行器在軍事行動(dòng)中扮演越來越重要的角色。56麻省理工開發(fā)了一種具有協(xié)同功能的小型智能直升機(jī)，用于完成例如跟蹤車輛、偵察建筑的軍事任務(wù)。只需一臺(tái)個(gè)人電腦，就能控制從起飛到降落的所有動(dòng)作，甚至監(jiān)控飛行器的狀態(tài)。能實(shí)時(shí)了解飛行器的電池是否電量低，飛行器的發(fā)動(dòng)機(jī)和螺旋槳是否有問題，飛行器的飛行姿態(tài)是否影響完成要求的任務(wù)57（5）智能飛行器美國(guó)科學(xué)雜志報(bào)道，美國(guó)的ILC團(tuán)隊(duì)正在制作一種可以裝進(jìn)士兵背包的可充氣型智能飛行器。這種設(shè)備能在不到一秒時(shí)間內(nèi)完成充氣并投入使用。他們希望他們的充氣飛機(jī)能在火星完成相應(yīng)的太空任務(wù)。視頻58

1.5無處不在的人工智能14．智能軟件Agent智能軟件Agent技術(shù)的誕生和發(fā)展是人工智能技術(shù)（AI）和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。智能化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展促成了智能軟件Agent技術(shù)的發(fā)展，智能軟件Agent技術(shù)正是為解決復(fù)雜、動(dòng)態(tài)、分布式智能應(yīng)用而提供的一種新的計(jì)算手段，許多專家信心十足地認(rèn)為智能軟件Agent技術(shù)將成為21世紀(jì)軟件技術(shù)發(fā)展的又一次革命。

1.5無處不在的人工智能15．?dāng)?shù)據(jù)挖掘和知識(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)龐大的數(shù)據(jù)庫及其中的海量數(shù)據(jù)是極其豐富的信息源，但是僅僅依靠傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)檢索機(jī)制和統(tǒng)計(jì)分析方法已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要了。因此，一門新興的自動(dòng)信息提取技術(shù)：數(shù)據(jù)挖掘和知識(shí)發(fā)現(xiàn)，應(yīng)運(yùn)而生并得到迅速發(fā)展。它的出現(xiàn)為自動(dòng)和智能地把海量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成有用的信息和知識(shí)提供了手段。

1.5無處不在的人工智能數(shù)據(jù)挖掘和知識(shí)發(fā)現(xiàn)作為一門新興的研究領(lǐng)域，涉及到人工智能的許多分支，諸如機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、海量信息搜索等眾多領(lǐng)域。特別地，它可看作數(shù)據(jù)庫理論和機(jī)器學(xué)習(xí)的交叉學(xué)科。作為一種獨(dú)立于應(yīng)用的技術(shù)，數(shù)據(jù)挖掘和知識(shí)發(fā)現(xiàn)一經(jīng)出現(xiàn)立即受到廣泛的關(guān)注。1.5無處不在的人工智能大數(shù)據(jù)分析為智能地自動(dòng)把海量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成有用的信息和知識(shí)提供了手段。利用大數(shù)據(jù)的例子數(shù)不勝數(shù)，諸如：利用大數(shù)據(jù)系統(tǒng)對(duì)奧斯卡獎(jiǎng)24個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)進(jìn)行預(yù)測(cè)，19個(gè)命中；大數(shù)據(jù)幫助奧巴馬贏得大選，因?yàn)閵W巴馬團(tuán)隊(duì)的靈感來自于WEB的各種民意預(yù)測(cè)；大數(shù)據(jù)還發(fā)現(xiàn)，在世界上空氣質(zhì)量越好的國(guó)家，癌癥發(fā)病率越高；超市比父親更早知道女兒懷孕。1.5無處不在的人工智能16.人工生命人工生命是用來研究具有某些生命基本特征的人工系統(tǒng)。包括兩方面的內(nèi)容：（1）研究如何利用計(jì)算技術(shù)研究生物現(xiàn)象（2）研究如何利用生物技術(shù)研究計(jì)算問題人工智能注重研究第2個(gè)方面的問題?，F(xiàn)在已經(jīng)有很多源于生物現(xiàn)象的計(jì)算技巧。例如,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它是簡(jiǎn)化的大腦模型；遺傳算法模擬基因進(jìn)化過程，提高計(jì)算和優(yōu)化效率。1.5無處不在的人工智能17.智能手機(jī)應(yīng)用

手機(jī)上搭載人工智能，理論上能夠讓手機(jī)更好的了解用戶的習(xí)慣，成為最懂得人類的好伙伴。手機(jī)上搭載AI是從語音助手開始的。這些語音助手的功能越來越強(qiáng)大，不僅功能多，而且它還能實(shí)現(xiàn)自學(xué)習(xí)，用得越多，越懂得用戶的意圖。

AI的機(jī)器學(xué)習(xí)方面還有一個(gè)用處就是在蘋果的iPhoneX上的面部識(shí)別功能，不僅能夠按照錄入的面孔進(jìn)行識(shí)別，還能在使用過程中不斷學(xué)習(xí)手機(jī)主人的長(zhǎng)相和容貌變化，所以即使換了發(fā)型手機(jī)也能認(rèn)出手機(jī)主人是誰。這應(yīng)該算是在機(jī)器學(xué)習(xí)中效果最明顯的應(yīng)用。1.5無處不在的人工智能

1.6人工智能的技術(shù)特征人工智能作為一門科學(xué)，有其獨(dú)特的技術(shù)特征，主要表現(xiàn)為：1．利用搜索從求解問題角度看，環(huán)境給智能系統(tǒng)(人或機(jī)器系統(tǒng))提供的信息有二種可能：u

完全的知識(shí)：用現(xiàn)成的方法可以求解，如用消除法求解線性方程組，這不是人工智能研究的范圍。u

部分知識(shí)和完全無知：無現(xiàn)成的方法可用。

人工智能的技術(shù)特征后者如下棋、法官判案、醫(yī)生診病問題，有些問題有一定的規(guī)律，但往往需要邊試探邊求解。這就使用所謂的搜索技術(shù)。人工智能技術(shù)常常要使用搜索補(bǔ)償知識(shí)的不足。人們?cè)谟龅綇奈唇?jīng)歷過的問題時(shí)，由于缺乏經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，不能快速地解決它，但往往采用嘗試－檢驗(yàn)（try－and－test）的方法，對(duì)問題進(jìn)行試探性的求解，直到成功。這就是AI問題求解的基本策略中的生成－測(cè)試法。

人工智能的技術(shù)特征2．利用知識(shí)

知識(shí)有幾大難以處理的屬性：①

知識(shí)非常龐大，正因?yàn)槿绱耍覀兂Ｕf我們處在“知識(shí)爆炸”的時(shí)代。②

知識(shí)難于精確表達(dá)，如下棋大師的經(jīng)驗(yàn)、醫(yī)生看病的經(jīng)驗(yàn)都難以表達(dá)。③

知識(shí)經(jīng)常變化，所以要經(jīng)常進(jìn)行知識(shí)更新。

人工智能的技術(shù)特征所以，對(duì)于知識(shí)的處理必須做到：①能抓住一般性，以免浪費(fèi)大量時(shí)間，空間去存貯查找知識(shí)。②要能夠被提供和接受知識(shí)的人所理解，這樣他們才能檢驗(yàn)和使用知識(shí)。③易于修改，易于修改才能反映人們認(rèn)識(shí)的不斷深化。④能夠通過搜索技術(shù)來幫助減少知識(shí)的巨大容量。

人工智能的技術(shù)特征

3．利用抽象抽象用以區(qū)分重要與非重要的特征，借助于抽象可將處理問題中的重要特征和變式與大量非重要特征區(qū)分開來，使對(duì)知識(shí)的處理變得更有效、更靈活。

人工智能的技術(shù)特征

4．利用推理通常的AI程序系統(tǒng)中都采用推理機(jī)制與知識(shí)相分離的典型的體系結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)從模擬人類思維的一般規(guī)律出發(fā)來使用知識(shí)。實(shí)際上，經(jīng)典邏輯的形式推理只是AI的早期研究成果，目前，AI工作者以研究出各種邏輯推理、概率推理、定性推理、模糊推理、非單調(diào)推理和次協(xié)調(diào)推理等各種推理技術(shù)和各種控制策略，它為人工智能的應(yīng)用開辟了廣闊的應(yīng)用前景。人工智能的技術(shù)特征

5．利用學(xué)習(xí)

人工智能的研究認(rèn)識(shí)到人的智能表現(xiàn)在人能學(xué)習(xí)知識(shí)，有了知識(shí)，能了解、運(yùn)用已有的知識(shí)。正向思維科學(xué)所指出的：“智能的核心是思維，人的一切智慧或智能都來自大腦思維活動(dòng)，人類的一切知識(shí)都是人們思維的產(chǎn)物”、“一個(gè)系統(tǒng)之所以有智能，是因?yàn)樗哂锌蛇\(yùn)用的知識(shí)?！币層?jì)算機(jī)“聰明”起來，首先要解決計(jì)算機(jī)如何學(xué)會(huì)一些必要知識(shí)，以及如何運(yùn)用學(xué)到的知識(shí)問題。

人工智能的技術(shù)特征

6．遵循有限合理性原則西蒙在20世紀(jì)50年代在研究人的決策制定中總結(jié)出一條關(guān)于智能行為的基本原則，因此而獲得諾貝爾獎(jiǎng)。該原則指出，人在超過其思維能力的條件下（例如遇到NP－完全問題——狀態(tài)空間呈現(xiàn)指數(shù)增長(zhǎng)，從而需要爆炸性的搜索量），仍要做好決策，而不是放棄，這時(shí)，人將在一定的約束條件下作機(jī)遇性的搜索，以制定盡可能好的決策。這樣的決策的制定具有一定的機(jī)遇性，往往不是最優(yōu)的。1.7新一代人工智能的研究經(jīng)過60多年的發(fā)展，人工智能在算法、算力(計(jì)算能力)和算料(數(shù)據(jù))三個(gè)方面取得了重要突破，從現(xiàn)在的發(fā)展?fàn)顩r看，人工智能將會(huì)朝著如下趨勢(shì)發(fā)展。1．從專用智能向通用智能發(fā)展2.從人工模擬向人機(jī)混合智能發(fā)展3.從“人工+智能”向自主智能系統(tǒng)發(fā)展4.人工智能將加速多學(xué)科領(lǐng)域交