課程簡介關于人工智能

人工智能是研究計算機實現智能的原理以及建造智能計算機的學科。目標和任務

“人工智能”是計算機科學理論基礎研究的重要組成部分，是計算機類專業的專業課。本課程是關于人工智能的引導性課程，介紹人工智能的基本理論、方法和技術，目的是使學生了解和掌握人工智能的基本概念和方法，為今后的更高級課程的學習、為將來在人工智能領域的進一步研究工作和軟件實踐奠定良好的基礎。先修課程計算機程序設計基礎、離散數學。文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月課程簡介關于人工智能文學志南京信息工程大學計軟學院11.1人工智能的定義與發展1.2人類智能與人工智能

1.3人工智能各學派的認知觀

1.4人工智能的研究與應用領域文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.1人工智能的定義與發展文學志南京信息工程大21.1.1人工智能的定義

定義1.1（智能機器（Intelligentmachine））能夠在各類環境中自主地或交互地進行各種擬人任務（anthropomorphictask）的機器。定義1.2（人工智能（學科））人工智能學科是計算機科學中涉及研究、設計和應用智能機器的一個分支，是一門綜合性的交叉學科和邊緣學科。定義1.3（人工智能（能力））是智能機器執行的通常與人類智能有關的功能，如判斷、推理、證明、識別、感知、理解、設計、思考、規劃、學習和問題求解等思維活動。文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.1.1人工智能的定義定義1.1（智能機器（Int31.1.2人工智能的起源與發展（1）孕育期公元前900多年，我國歌舞機器人公元前850多年，古希臘關于制造機器人幫助人們勞動的神話傳說古希臘偉大的哲學家亞里士多德創立的演繹法德國數學和哲學家萊布尼茨奠定的數理邏輯基礎英國數學家圖靈創立圖靈機模型美國數學家、電子數字計算機的先驅莫克利等人研制成功的世界上第一臺通用電子計算機此外1943年，美國神經生理學家麥卡錫和皮茨一起研制出了世界上第一個人工神經網絡模型，開創了以仿生學觀點和結構化方法模擬人類智能的途徑1948年，美國著名數學家維納創立了控制論，為以行為模擬觀點研究人工智能奠定了理論和技術基礎。1950年，圖靈又發表了題為《計算機能思維嗎？》的著名論文，明確提出了“機器能思維”的觀點。

文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.1.2人工智能的起源與發展（1）孕育期文學志41.1.2人工智能的起源與發展（2）形成期（1956——1970年）1956年夏季，達特茅斯（Dartmouth）大學數學家、計算機專家麥卡錫和他的3位朋友：哈佛大學數學家、神經學家明斯基，IBM公司信息中心負責人洛切斯特，貝爾實驗室信息部數學研究員香農共同發起在達特茅斯大學舉行了一個為期兩個月的夏季學術研討會（用機器模擬人類智能）——人工智能誕生以人工智能為目標的3個研究小組紐厄爾和西蒙的卡內基-蘭德小組（心里學小組）塞繆爾的IBM公司工程課題研究小組明斯基和麥卡錫的MIT研究小組3個小組取得的成就領域定理證明、問題求解、博弈文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.1.2人工智能的起源與發展（2）形成期（1956—51.1.2人工智能的起源與發展（3）知識應用期（1971——20世紀80年代末，低潮期）挫折和教訓博弈方面：塞繆爾的下棋程序與世界冠軍的戰績：5戰4負定理證明：魯濱遜歸結法的能力有限：用歸結原理證明兩個連續函數之和還是連續函數時，推了10萬步也沒證出結果問題求解方面：理想的良結構問題，現實的不良結構問題，產生組合爆炸機器翻譯：如，把“心有余而力不足”的英語句子“Thespiritiswillingbutthefleshisweak”翻譯成俄語，然后再翻譯回來時竟變成了“酒是好的，肉變質了”，即英語句子為“Thewineisgoodbutthemeatisspoiled”.以人工智能為目標的3個研究小組在神經生理學方面，研究發現人腦由1011~1012個神經元組成，在現有技術條件下用機器從結構上模擬人腦是根本不可能的。人工智能的本質、理論、思想和機理受到了來自哲學、心理學、神經學等社會各界的責難、懷疑和批評。文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.1.2人工智能的起源與發展（3）知識應用期（19761.1.2人工智能的起源與發展（3）以知識是為中心的研究（20世紀70年代至80年代）專家系統

是一個具有大量專門知識，并能夠利用這些知識去解決特定領域中需要專家才能解決的那些問題的計算機程序。實現了人工智能從理論研究走向實際應用，從一般思維規律探討走向專門知識運用的重大突破，是人工智能發展史上的一次重大轉折。1976年費根鮑姆領導研制成功的MYCIN專家系統——可以協助內科醫生診斷、治療細菌感染疾病文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.1.2人工智能的起源與發展（3）以知識是為中心的研究71.1.2人工智能的起源與發展（4）從學派分立走向綜合（20世紀80年代末至本世紀初）基于知識工程的符號主義學派基于人工神經網絡的聯結主義學派基于控制論的行為主義學派文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.1.2人工智能的起源與發展（4）從學派分立走向綜合81.1.2人工智能的起源與發展（5）智能科學技術學科的興起（本世紀初到現在）由對人工智能的單一研究走向以自然智能、人工智能、集成智能為一體的協同智能研究；由人工智能學科的獨立研究走向重視與腦科學、認知科學等學科的交叉研究由多個不同學派的分立研究走向多學派的綜合研究由對個體、集中智能的研究走向對群體、分布智能的研究集成智能：自然智能與人工智能通過協調配合所集成的智能協同智能：個體智能相互協調所涌現的群體智能。文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.1.2人工智能的起源與發展（5）智能科學技術學科的91.1.2人工智能的起源與發展（6）人工智能在我國1978年開始設立人工智能的研究課題主要在定理證明、漢語自然語言理解、機器人和專家系統方面取得一批研究成果文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.1.2人工智能的起源與發展（6）文學志南京信101.1.2人工智能的起源與發展（7）人工智能的目標遠期目標制造智能機器，即能夠在各類環境中自動地或交互地執行各種擬人任務（anthropomorphictasks）的機器。近期目標實現機器智能，即先部分地或某種程度地實現機器的智能

eg：1）深藍巨型機&世界象棋冠軍2）自動駕駛汽車文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.1.2人工智能的起源與發展（7）人工智能的目標文學111.2人類智能與人工智能文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.2人類智能與人工智能文學志南京信息工程大學計12符號處理系統的六種基本功能

符號處理系統信息處理系統又叫符號操作系統(SymbolOperationSystem)或物理符號系統(PhysicalSymbolSystem)。所謂符號就是模式(pattern)。

符號操作系統任務及功能：辨認相同的符號和區別不同的符號6種基本功能

(1)輸入符號(input)；(2)輸出符號(output);(3)存儲符號(store);(4)復制符號(copy);(5)建立符號結構：通過找出各符號間的關系，在符號系統中形成符號結構；(6)條件性遷移(conditionaltransfer):根據已有符號，繼續完成活動過程。1.2.1智能信息處理系統的假設文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月符號處理系統的六種基本功能1.2.1智能信息處理系統的13物理符號系統的假設任何一個系統，如果它能表現出智能，那么它就必定能夠執行上述6種功能。反之，任何系統如果具有這6種功能，那么它就能夠表現出智能；這種智能指的是人類所具有的那種智能。把這個假設稱為物理符號系統的假設。物理符號系統3個推論

推論一

既然人具有智能，那么他(她)就一定是個物理符號系統。人之所以能夠表現出智能，就是基于他的信息處理過程。

推論二既然計算機是一個物理符號系統，它就一定能夠表現出智能。這是人工智能的基本條件。

推論三

既然人是一個物理符號系統，計算機也是一個物理符號系統，那么就能夠用計算機來模擬人的活動。

1.2.1智能信息處理系統的假設文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月物理符號系統的假設1.2.1智能信息處理系統的假設文學14人類的認知行為具有不同的層次認知生理學

研究認知行為的生理過程，主要研究人的神經系統（神經元、中樞神經系統和大腦）的活動，是認知科學研究的底層。

認知心理學

研究認知行為的心理活動，主要研究人的思維策略，是認知科學研究的頂層。

認知信息學

研究人的認知行為在人體內的初級信息處理，主要研究人的認知行為如何通過初級信息自然處理，由生理活動變為心理活動及其逆過程，即由心理活動變為生理行為。這是認知活動的中間層，承上啟下。

認知工程學

研究認知行為的信息加工處理，主要研究如何通過以計算機為中心的人工信息處理系統，對人的各種認知行為（如知覺、思維、記憶、語言、學習、理解、推理、識別等）進行信息處理。這是研究認知科學和認知行為的工具，應成為現代認知心理學和現代認知生理學的重要研究手段。

1.2.1智能信息處理系統的假設文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月人類的認知行為具有不同的層次1.2.1智能信息處理系統151.2.2人類智能的計算機模擬機器智能可以模擬人類智能物理符號系統假設的推論一告訴人們，人有智能，所以他是一個物理符號系統；推論三指出，可以編寫出計算機程序去模擬人類的思維活動。這就是說，人和計算機這兩個物理符號系統所使用的物理符號是相同的，因而計算機可以模擬人類的智能活動過程。智能計算機的功能

如下棋、證明定理、翻譯語言文字和解決難題等。神經計算機(neuralcomputer)能夠以類似人類的方式進行“思考”，它力圖重建人腦的形象。一些國家對量子計算機的研究也已起步，希望通過對量子計算(quantumcomputing)的研究，產生量子計算機。量子計算機：由理乍得·費曼提出，是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。當某個裝置處理和計算的是量子信息，運行的是量子算法時，它就是量子計算機。量子計算機的概念源于對可逆計算機的研究。研究可逆計算機的目的是為了解決計算機中的能耗問題。文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.2.2人類智能的計算機模擬機器智能可以模擬人類智能161.3人工智能各學派的認知觀文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.3人工智能各學派的認知觀文學志南京信息工程大17人工智能三大學派符號主義(Symbolicism)

又稱為邏輯主義(Logicism)、心理學派(Psychlogism)或計算機學派(Computerism)，其原理主要為物理符號系統(即符號操作系統)假設和有限合理性原理。

連接主義(Connectionism)

又稱為仿生學派(Bionicsism)或生理學派(Physiologism)，其原理主要為神經網絡及神經網絡間的連接機制與學習算法。

行為主義(Actionism)

又稱進化主義(Evolutionism)或控制論學派(Cyberneticsism)，其原理為控制論及感知——動作型控制系統。文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月人工智能三大學派文學志南京信息工程大學計軟學院18三大學派對人工智能發展歷史的不同看法符號主義認為人工智能源于數理邏輯。符號主義仍然是人工智能的主流派。這個學派的代表有紐厄爾、肖、西蒙和尼爾遜(Nilsson)等。

連接主義認為人工智能源于仿生學，特別是人腦模型的研究。

行為主義

認為人工智能源于控制論。這一學派的代表作首推布魯克斯(Brooks)的六足行走機器人，它被看做新一代的“控制論動物”，是一個基于感知－動作模式的模擬昆蟲行為的控制系統。

文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月三大學派對人工智能發展歷史的不同看法文學志南京信息191.4人工智能的研究與應用領域文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.4人工智能的研究與應用領域文學志南京信息工程201.4.1問題求解人工智能的第一個大成就是發展了能夠求解難題的下棋(如國際象棋)程序，它包含問題的表示、分解、搜索與歸約等。文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.4.1問題求解人工智能的第一個大成就是發展了能夠求解211.4.2邏輯推理與定理證明

邏輯推理是人工智能研究中最持久的子領域之一，特別重要的是要找到一些方法，只把注意力集中在一個大型數據庫中的有關事實上，留意可信的證明，并在出現新信息時適時修正這些證明。定理證明定理證明的研究在人工智能方法的發展中曾經產生過重要的影響。例如，采用謂詞邏輯語言的演繹過程的形式化有助于更清楚地理解推理的某些子命題。許多非形式的工作，包括醫療診斷和信息檢索都可以和定理證明問題一樣加以形式化。因此，在人工智能方法的研究中定理證明是一個極其重要的論題。我國人工智能大師吳文俊院士提出并實現了幾何定理機器證明的方法，被國際上承認為“吳氏方法”，是定理證明的又一標志性成果。

文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.4.2邏輯推理與定理證明邏輯推理文學志南221.4.3自然語言理解語言處理也是人工智能的早期研究領域之一，并引起了進一步的重視。語言的生成和理解是一個極為復雜的編碼和解碼問題。一個能理解自然語言信息的計算機系統看起來就像一個人一樣需要有上下文知識以及根據這些上下文知識和信息用信息發生器進行推理的過程。理解口頭的和書寫語言的計算機系統所取得的某些進展，其基礎就是有關表示上下文知識結構的某些人工智能思想以及根據這些知識進行推理的某些技術。文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.4.3自然語言理解語言處理也是人工智能的早期研究領域231.4.5專家系統一般地說，專家系統是一個智能計算機程序系統，其內部具有大量專家水平的某個領域知識與經驗，能夠利用人類專家的知識和解決問題的方法來解決該領域的問題。發展專家系統的關鍵是表達和運用專家知識，即來自人類專家的并已被證明對解決有關領域內的典型問題是有用的事實和過程。

文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.4.5專家系統一般地說，專家系統是一個智能計算241.4.6機器學習學習是人類智能的主要標志和獲得知識的基本手段；機器學習(自動獲取新的事實及新的推理算法)是使計算機具有智能的根本途徑；機器學習還有助于發現人類學習的機理和揭示人腦的奧秘。學習是一個有特定目的的知識獲取過程，其內部表現為新知識結構的不斷建立和修改，而外部表現為性能的改善。文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.4.6機器學習學習是人類智能的主要標志和獲得251.4.7神經網絡神經網絡處理直覺和形象思維信息具有比傳統處理方式好得多的效果。神經網絡已在模式識別、圖象處理、組合優化、自動控制、信息處理、機器人學和人工智能的其它領域獲得日益廣泛的應用。

文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.4.7神經網絡神經網絡處理直覺和形象思維信261.4.8機器人學人工智能研究日益受到重視的另一個分支是機器人學，其中包括對操作機器人裝置程序的研究。這個領域所研究的問題，從機器人手臂的最佳移動到實現機器人目標的動作序列的規劃方法，無所不包。目前已經建立了一些比較復雜的機器人系統。

機器人和機器人學的研究促進了許多人工智能思想的發展。

智能機器人的研究和應用體現出廣泛的學科交叉，涉及眾多的課題，機器人已在各領域獲得越來越普遍的應用。

文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.4.8機器人學人工智能研究日益受到重視的271.4.9模式識別人工智能所研究的模式識別是指用計算機代替人類或幫助人類感知模式，是對人類感知外界功能的模擬，研究的是計算機模式識別系統，也就是使一個計算機系統具有模擬人類通過感官接受外界信息、識別和理解周圍環境的感知能力。

文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.4.9模式識別人工智能所研究的模式識別281.4.10機器視覺實驗表明，人類接受外界信息的80%以上來自視覺，視覺對人類是非常重要的。機器視覺或計算機視覺已從模式識別的一個研究領域發展為一門獨立的學科；在視覺方面，已經給計算機系統裝上電視輸入裝置以便能夠“看見”周圍的東西。

機器視覺的前沿研究領域包括實時并行處理、主動式定性視覺、動態和時變視覺、三維景物的建模與識別、實時圖像壓縮傳輸和復原、多光譜和彩色圖像的處理與解釋等。

文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.4.10機器視覺實驗表明，人類接受291.4.11智能控制人工智能的發展促進自動控制向智能控制發展。智能控制是一類無需(或需要盡可能少的)人的干預就能夠獨立地驅動智能機器實現其目標的自動控制。

智能控制是同時具有以知識表示的非數學廣義世界模型和數學公式模型表示的混合控制過程，也往往是含有復雜性、不完全性、模糊性或不確定性以及不存在已知算法的非數學過程，并以知識進行推理，以啟發來引導求解過程。文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.4.11智能控制人工智能的發展促進301.4.16數據挖掘與知識發現知識獲取是知識信息處理的關鍵問題之一。

數據挖掘是通過綜合運用統計學、粗糙集、模糊數學、機器學習和專家系統等多種學習手段和方法，從大量的數據中提煉出抽象的知識，從而揭示出蘊涵在這些數據背后的客觀世界的內在聯系和本質規律，實現知識的自動獲取。數據挖掘和知識發現技術已獲廣泛應用。

文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.4.16數據挖掘與知識發現知識獲取是知識信息處理311.4.17人工生命人工生命(ArtificialLife,ALife)旨在用計算機和精密機械等人工媒介生成或構造出能夠表現自然生命系統行為特征的仿真系統或模型系統。自然生命系統行為具有自組織、自復制、自修復等特征以及形成這些特征的混沌動力學、進化和環境適應。

人工生命所研究的人造系統能夠演示具有自然生命系統特征的行為，在“生命之所能”(lifeasitcouldbe)的廣闊范圍內深入研究“生命之所知”(lifeasweknowit)的實質。

人工生命學科的研究內容包括生命現象的仿生系統、人工建模與仿真、進化動力學、人工生命的計算理論、進化與學習綜合系統以及人工生命的應用等。文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.4.17人工生命人工生命(Artificial321.4.18系統與語言工具除了直接瞄準實現智能的研究工作外，開發新的方法也往往是人工智能研究的一個重要方面。人工智能對計算機界的某些最大貢獻已經以派生的形式表現出來。計算機系統的一些概念，如分時系統、編目處理系統和交互調試系統等，已經在人工智能研究中得到發展。

文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.4.18系統與語言工具除了直接瞄準實現智能的研究工33課程簡介關于人工智能

人工智能是研究計算機實現智能的原理以及建造智能計算機的學科。目標和任務

“人工智能”是計算機科學理論基礎研究的重要組成部分，是計算機類專業的專業課。本課程是關于人工智能的引導性課程，介紹人工智能的基本理論、方法和技術，目的是使學生了解和掌握人工智能的基本概念和方法，為今后的更高級課程的學習、為將來在人工智能領域的進一步研究工作和軟件實踐奠定良好的基礎。先修課程計算機程序設計基礎、離散數學。文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月課程簡介關于人工智能文學志南京信息工程大學計軟學院341.1人工智能的定義與發展1.2人類智能與人工智能

1.3人工智能各學派的認知觀

1.4人工智能的研究與應用領域文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.1人工智能的定義與發展文學志南京信息工程大351.1.1人工智能的定義

定義1.1（智能機器（Intelligentmachine））能夠在各類環境中自主地或交互地進行各種擬人任務（anthropomorphictask）的機器。定義1.2（人工智能（學科））人工智能學科是計算機科學中涉及研究、設計和應用智能機器的一個分支，是一門綜合性的交叉學科和邊緣學科。定義1.3（人工智能（能力））是智能機器執行的通常與人類智能有關的功能，如判斷、推理、證明、識別、感知、理解、設計、思考、規劃、學習和問題求解等思維活動。文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.1.1人工智能的定義定義1.1（智能機器（Int361.1.2人工智能的起源與發展（1）孕育期公元前900多年，我國歌舞機器人公元前850多年，古希臘關于制造機器人幫助人們勞動的神話傳說古希臘偉大的哲學家亞里士多德創立的演繹法德國數學和哲學家萊布尼茨奠定的數理邏輯基礎英國數學家圖靈創立圖靈機模型美國數學家、電子數字計算機的先驅莫克利等人研制成功的世界上第一臺通用電子計算機此外1943年，美國神經生理學家麥卡錫和皮茨一起研制出了世界上第一個人工神經網絡模型，開創了以仿生學觀點和結構化方法模擬人類智能的途徑1948年，美國著名數學家維納創立了控制論，為以行為模擬觀點研究人工智能奠定了理論和技術基礎。1950年，圖靈又發表了題為《計算機能思維嗎？》的著名論文，明確提出了“機器能思維”的觀點。

文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.1.2人工智能的起源與發展（1）孕育期文學志371.1.2人工智能的起源與發展（2）形成期（1956——1970年）1956年夏季，達特茅斯（Dartmouth）大學數學家、計算機專家麥卡錫和他的3位朋友：哈佛大學數學家、神經學家明斯基，IBM公司信息中心負責人洛切斯特，貝爾實驗室信息部數學研究員香農共同發起在達特茅斯大學舉行了一個為期兩個月的夏季學術研討會（用機器模擬人類智能）——人工智能誕生以人工智能為目標的3個研究小組紐厄爾和西蒙的卡內基-蘭德小組（心里學小組）塞繆爾的IBM公司工程課題研究小組明斯基和麥卡錫的MIT研究小組3個小組取得的成就領域定理證明、問題求解、博弈文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.1.2人工智能的起源與發展（2）形成期（1956—381.1.2人工智能的起源與發展（3）知識應用期（1971——20世紀80年代末，低潮期）挫折和教訓博弈方面：塞繆爾的下棋程序與世界冠軍的戰績：5戰4負定理證明：魯濱遜歸結法的能力有限：用歸結原理證明兩個連續函數之和還是連續函數時，推了10萬步也沒證出結果問題求解方面：理想的良結構問題，現實的不良結構問題，產生組合爆炸機器翻譯：如，把“心有余而力不足”的英語句子“Thespiritiswillingbutthefleshisweak”翻譯成俄語，然后再翻譯回來時竟變成了“酒是好的，肉變質了”，即英語句子為“Thewineisgoodbutthemeatisspoiled”.以人工智能為目標的3個研究小組在神經生理學方面，研究發現人腦由1011~1012個神經元組成，在現有技術條件下用機器從結構上模擬人腦是根本不可能的。人工智能的本質、理論、思想和機理受到了來自哲學、心理學、神經學等社會各界的責難、懷疑和批評。文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.1.2人工智能的起源與發展（3）知識應用期（197391.1.2人工智能的起源與發展（3）以知識是為中心的研究（20世紀70年代至80年代）專家系統

是一個具有大量專門知識，并能夠利用這些知識去解決特定領域中需要專家才能解決的那些問題的計算機程序。實現了人工智能從理論研究走向實際應用，從一般思維規律探討走向專門知識運用的重大突破，是人工智能發展史上的一次重大轉折。1976年費根鮑姆領導研制成功的MYCIN專家系統——可以協助內科醫生診斷、治療細菌感染疾病文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.1.2人工智能的起源與發展（3）以知識是為中心的研究401.1.2人工智能的起源與發展（4）從學派分立走向綜合（20世紀80年代末至本世紀初）基于知識工程的符號主義學派基于人工神經網絡的聯結主義學派基于控制論的行為主義學派文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.1.2人工智能的起源與發展（4）從學派分立走向綜合411.1.2人工智能的起源與發展（5）智能科學技術學科的興起（本世紀初到現在）由對人工智能的單一研究走向以自然智能、人工智能、集成智能為一體的協同智能研究；由人工智能學科的獨立研究走向重視與腦科學、認知科學等學科的交叉研究由多個不同學派的分立研究走向多學派的綜合研究由對個體、集中智能的研究走向對群體、分布智能的研究集成智能：自然智能與人工智能通過協調配合所集成的智能協同智能：個體智能相互協調所涌現的群體智能。文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.1.2人工智能的起源與發展（5）智能科學技術學科的421.1.2人工智能的起源與發展（6）人工智能在我國1978年開始設立人工智能的研究課題主要在定理證明、漢語自然語言理解、機器人和專家系統方面取得一批研究成果文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.1.2人工智能的起源與發展（6）文學志南京信431.1.2人工智能的起源與發展（7）人工智能的目標遠期目標制造智能機器，即能夠在各類環境中自動地或交互地執行各種擬人任務（anthropomorphictasks）的機器。近期目標實現機器智能，即先部分地或某種程度地實現機器的智能

eg：1）深藍巨型機&世界象棋冠軍2）自動駕駛汽車文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.1.2人工智能的起源與發展（7）人工智能的目標文學441.2人類智能與人工智能文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.2人類智能與人工智能文學志南京信息工程大學計45符號處理系統的六種基本功能

符號處理系統信息處理系統又叫符號操作系統(SymbolOperationSystem)或物理符號系統(PhysicalSymbolSystem)。所謂符號就是模式(pattern)。

符號操作系統任務及功能：辨認相同的符號和區別不同的符號6種基本功能

(1)輸入符號(input)；(2)輸出符號(output);(3)存儲符號(store);(4)復制符號(copy);(5)建立符號結構：通過找出各符號間的關系，在符號系統中形成符號結構；(6)條件性遷移(conditionaltransfer):根據已有符號，繼續完成活動過程。1.2.1智能信息處理系統的假設文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月符號處理系統的六種基本功能1.2.1智能信息處理系統的46物理符號系統的假設任何一個系統，如果它能表現出智能，那么它就必定能夠執行上述6種功能。反之，任何系統如果具有這6種功能，那么它就能夠表現出智能；這種智能指的是人類所具有的那種智能。把這個假設稱為物理符號系統的假設。物理符號系統3個推論

推論一

既然人具有智能，那么他(她)就一定是個物理符號系統。人之所以能夠表現出智能，就是基于他的信息處理過程。

推論二既然計算機是一個物理符號系統，它就一定能夠表現出智能。這是人工智能的基本條件。

推論三

既然人是一個物理符號系統，計算機也是一個物理符號系統，那么就能夠用計算機來模擬人的活動。

1.2.1智能信息處理系統的假設文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月物理符號系統的假設1.2.1智能信息處理系統的假設文學47人類的認知行為具有不同的層次認知生理學

研究認知行為的生理過程，主要研究人的神經系統（神經元、中樞神經系統和大腦）的活動，是認知科學研究的底層。

認知心理學

研究認知行為的心理活動，主要研究人的思維策略，是認知科學研究的頂層。

認知信息學

研究人的認知行為在人體內的初級信息處理，主要研究人的認知行為如何通過初級信息自然處理，由生理活動變為心理活動及其逆過程，即由心理活動變為生理行為。這是認知活動的中間層，承上啟下。

認知工程學

研究認知行為的信息加工處理，主要研究如何通過以計算機為中心的人工信息處理系統，對人的各種認知行為（如知覺、思維、記憶、語言、學習、理解、推理、識別等）進行信息處理。這是研究認知科學和認知行為的工具，應成為現代認知心理學和現代認知生理學的重要研究手段。

1.2.1智能信息處理系統的假設文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月人類的認知行為具有不同的層次1.2.1智能信息處理系統481.2.2人類智能的計算機模擬機器智能可以模擬人類智能物理符號系統假設的推論一告訴人們，人有智能，所以他是一個物理符號系統；推論三指出，可以編寫出計算機程序去模擬人類的思維活動。這就是說，人和計算機這兩個物理符號系統所使用的物理符號是相同的，因而計算機可以模擬人類的智能活動過程。智能計算機的功能

如下棋、證明定理、翻譯語言文字和解決難題等。神經計算機(neuralcomputer)能夠以類似人類的方式進行“思考”，它力圖重建人腦的形象。一些國家對量子計算機的研究也已起步，希望通過對量子計算(quantumcomputing)的研究，產生量子計算機。量子計算機：由理乍得·費曼提出，是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。當某個裝置處理和計算的是量子信息，運行的是量子算法時，它就是量子計算機。量子計算機的概念源于對可逆計算機的研究。研究可逆計算機的目的是為了解決計算機中的能耗問題。文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.2.2人類智能的計算機模擬機器智能可以模擬人類智能491.3人工智能各學派的認知觀文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.3人工智能各學派的認知觀文學志南京信息工程大50人工智能三大學派符號主義(Symbolicism)

又稱為邏輯主義(Logicism)、心理學派(Psychlogism)或計算機學派(Computerism)，其原理主要為物理符號系統(即符號操作系統)假設和有限合理性原理。

連接主義(Connectionism)

又稱為仿生學派(Bionicsism)或生理學派(Physiologism)，其原理主要為神經網絡及神經網絡間的連接機制與學習算法。

行為主義(Actionism)

又稱進化主義(Evolutionism)或控制論學派(Cyberneticsism)，其原理為控制論及感知——動作型控制系統。文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月人工智能三大學派文學志南京信息工程大學計軟學院51三大學派對人工智能發展歷史的不同看法符號主義認為人工智能源于數理邏輯。符號主義仍然是人工智能的主流派。這個學派的代表有紐厄爾、肖、西蒙和尼爾遜(Nilsson)等。

連接主義認為人工智能源于仿生學，特別是人腦模型的研究。

行為主義

認為人工智能源于控制論。這一學派的代表作首推布魯克斯(Brooks)的六足行走機器人，它被看做新一代的“控制論動物”，是一個基于感知－動作模式的模擬昆蟲行為的控制系統。

文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月三大學派對人工智能發展歷史的不同看法文學志南京信息521.4人工智能的研究與應用領域文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.4人工智能的研究與應用領域文學志南京信息工程531.4.1問題求解人工智能的第一個大成就是發展了能夠求解難題的下棋(如國際象棋)程序，它包含問題的表示、分解、搜索與歸約等。文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.4.1問題求解人工智能的第一個大成就是發展了能夠求解541.4.2邏輯推理與定理證明

邏輯推理是人工智能研究中最持久的子領域之一，特別重要的是要找到一些方法，只把注意力集中在一個大型數據庫中的有關事實上，留意可信的證明，并在出現新信息時適時修正這些證明。定理證明定理證明的研究在人工智能方法的發展中曾經產生過重要的影響。例如，采用謂詞邏輯語言的演繹過程的形式化有助于更清楚地理解推理的某些子命題。許多非形式的工作，包括醫療診斷和信息檢索都可以和定理證明問題一樣加以形式化。因此，在人工智能方法的研究中定理證明是一個極其重要的論題。我國人工智能大師吳文俊院士提出并實現了幾何定理機器證明的方法，被國際上承認為“吳氏方法”，是定理證明的又一標志性成果。

文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.4.2邏輯推理與定理證明邏輯推理文學志南551.4.3自然語言理解語言處理也是人工智能的早期研究領域之一，并引起了進一步的重視。語言的生成和理解是一個極為復雜的編碼和解碼問題。一個能理解自然語言信息的計算機系統看起來就像一個人一樣需要有上下文知識以及根據這些上下文知識和信息用信息發生器進行推理的過程。理解口頭的和書寫語言的計算機系統所取得的某些進展，其基礎就是有關表示上下文知識結構的某些人工智能思想以及根據這些知識進行推理的某些技術。文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.4.3自然語言理解語言處理也是人工智能的早期研究領域561.4.5專家系統一般地說，專家系統是一個智能計算機程序系統，其內部具有大量專家水平的某個領域知識與經驗，能夠利用人類專家的知識和解決問題的方法來解決該領域的問題。發展專家系統的關鍵是表達和運用專家知識，即來自人類專家的并已被證明對解決有關領域內的典型問題是有用的事實和過程。

文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.4.5專家系統一般地說，專家系統是一個智能計算571.4.6機器學習學習是人類智能的主要標志和獲得知識的基本手段；機器學習(自動獲取新的事實及新的推理算法)是使計算機具有智能的根本途徑；機器學習還有助于發現人類學習的機理和揭示人腦的奧秘。學習是一個有特定目的的知識獲取過程，其內部表現為新知識結構的不斷建立和修改，而外部表現為性能的改善。文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.4.6機器學習學習是人類智能的主要標志和獲得581.4.7神經網絡神經網絡處理直覺和形象思維信息具有比傳統處理方式好得多的效果。神經網絡已在模式識別、圖象處理、組合優化、自動控制、信息處理、機器人學和人工智能的其它領域獲得日益廣泛的應用。

文學志南京信息工程大學計軟學院2010年2月1.4.7神經網絡神經網絡處理