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人工智能初步信息技術(shù)選修課程簡介課程的意義教材的特點(diǎn)不同欄目的介紹任務(wù)提示板學(xué)習(xí)指引體驗(yàn)活動(dòng)后續(xù)活動(dòng)評價(jià)參考資料內(nèi)容簡介(1)第1章初識(shí)人工智能:讓學(xué)生通過實(shí)際操作,體驗(yàn)具有一定智能的軟件,通過與計(jì)算機(jī)聊天、下棋等活動(dòng)感受人工智能與人類智能之間的關(guān)系和區(qū)別,了解人工智能的概念和基本特點(diǎn),了解人工智能的基本領(lǐng)域,幫助學(xué)生建立起對人工智能這門學(xué)科的初步認(rèn)識(shí)。第2章知識(shí)的表示:讓學(xué)生通過活動(dòng)充分感受到知識(shí)表示是人工智能首先要解決的問題,即如何讓知識(shí)以適合機(jī)器系統(tǒng)的方式進(jìn)行表示,學(xué)生將學(xué)習(xí)框架表示法、產(chǎn)生式表示法、狀態(tài)空間表示法、與/或圖表示法、謂詞邏輯表示法等人工智能中知識(shí)表示的方法內(nèi)容簡介(2)第3章人工智能語言:讓學(xué)生通過實(shí)踐,學(xué)習(xí)一種人工智能語言-Prolog,并能夠使用該語言設(shè)計(jì)簡單的智能程序。第4章推理與專家系統(tǒng):讓學(xué)生通過使用簡單的產(chǎn)生式專家系統(tǒng)軟件,了解專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),掌握專家系統(tǒng)正向、反向推理的基本原理,認(rèn)識(shí)常用的不精確推理的基本過程,學(xué)會(huì)利用一個(gè)簡易的專家系統(tǒng)外殼開發(fā)簡單的專家系統(tǒng)。內(nèi)容簡介(3)第5章通過搜索求解問題:讓學(xué)生從迷宮入手,了解狀態(tài)空間的概念與方法以及用盲目搜索技術(shù)進(jìn)行狀態(tài)空間搜索的基本過程,掌握基于狀態(tài)空間問題的求解過程和進(jìn)行狀態(tài)空間搜索的基本思想,知道博弈問題的基本知識(shí)以及搜索技術(shù)在博弈中的應(yīng)用。課時(shí)安排第1章初識(shí)人工智能課標(biāo)要求:1能描述人工智能的概念與基本特點(diǎn);知道人工智能技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)硬、軟技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用需求而發(fā)展的事實(shí)和客觀規(guī)律。2列舉人工智能的重要應(yīng)用領(lǐng)域;通過演示或?qū)嶋H操作,體驗(yàn)人工智能的若干典型應(yīng)用,知道其發(fā)展現(xiàn)狀。建議:通過體驗(yàn)智能軟件,感受人工智能與人類智能的區(qū)別,對人工智能有初步認(rèn)識(shí)主要內(nèi)容什么是人工智能人工智能常見的研究與應(yīng)用領(lǐng)域什么是人工智能(1)活動(dòng)意圖:建立起對人工智能的感性認(rèn)識(shí),比較人類智能與人工智能的差異。重點(diǎn)難點(diǎn):重點(diǎn):人工智能的概念與基本特點(diǎn)難點(diǎn):讓學(xué)生在實(shí)際操作中體會(huì),建立起對人工智能的初步認(rèn)識(shí)課學(xué)準(zhǔn)備:可以讓學(xué)生預(yù)先收集一些資料,教師也可預(yù)先收集一些關(guān)于智能、人類智能、人工智能定義的資料。對聊天網(wǎng)站,一定要預(yù)先檢查是否能正常鏈接。什么是人工智能(2)建議教學(xué)過程:導(dǎo)入新課開始活動(dòng)教師介紹學(xué)習(xí)指引中的內(nèi)容體驗(yàn)活動(dòng)人工智能常見的研究與應(yīng)用領(lǐng)域(1)活動(dòng)意圖:通過人工智能的典型成果,即計(jì)算機(jī)棋手,文字識(shí)別,機(jī)器翻譯和機(jī)器人,對人工智能的研究與應(yīng)用領(lǐng)域有感性認(rèn)識(shí)。重點(diǎn)難點(diǎn):重點(diǎn):讓學(xué)生通過體驗(yàn),了解人工智能的研究與應(yīng)用領(lǐng)域。難點(diǎn):讓學(xué)生在實(shí)際操作中對軟件的智能程度進(jìn)行分析、比較和總結(jié)。課學(xué)準(zhǔn)備:教師一定要預(yù)先收集相關(guān)軟件(可以自己準(zhǔn)備,也可讓學(xué)生準(zhǔn)備)并安裝在機(jī)房的電腦上面。掃描的材料可由教師預(yù)先準(zhǔn)備好。收集資料要提醒學(xué)生不要僅限于網(wǎng)絡(luò)。有些操作教師甚至考慮要自己預(yù)先演示。人工智能常見的研究與應(yīng)用領(lǐng)域(2)建議教學(xué)過程:與計(jì)算機(jī)下棋,完成活動(dòng)1,了解人工智能學(xué)科中的問題求解識(shí)別英語短文,完成文章翻譯,完成活動(dòng)2,了解模式識(shí)別和自然語言理解了解各種各樣機(jī)器人,了解機(jī)器人學(xué)的發(fā)展介紹“學(xué)習(xí)指引”中的自動(dòng)定理證明、智能代理、專家系統(tǒng)、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),總結(jié)體驗(yàn)活動(dòng)人工智能常見的研究與應(yīng)用領(lǐng)域(3)下棋(跳棋,五子棋,相同棋類的同學(xué)分成一組)文字識(shí)別和機(jī)器翻譯。識(shí)別的材料教師先準(zhǔn)備好,可以準(zhǔn)備一些“好”的材料和“不好”的材料。翻譯可單獨(dú)進(jìn)行,用翻譯軟件,或用google翻譯對于各類機(jī)器人的討論,可結(jié)合一些影視作品學(xué)習(xí)指引中的內(nèi)容要給合前面的活動(dòng)后續(xù)活動(dòng)與評價(jià)活動(dòng)目標(biāo):通過調(diào)查和資料收集,讓學(xué)生感性地了解人工智能對人類生活的影響、全面地了解人工智能學(xué)科的發(fā)展過程。后續(xù)活動(dòng)可在課余時(shí)間完成,如有時(shí)間也可一部分在課外,一部分在課內(nèi)完成。評價(jià)舉例:認(rèn)識(shí)人類智能的特征:*在教師的提示下能夠辯別人類智能的特征;**能夠知道人類智能的特點(diǎn),并在日常生活中找到其表現(xiàn)的實(shí)例***能夠主動(dòng)地分析人類日常的活動(dòng),并歸納總結(jié)出人類智能的特征。第2章知識(shí)的表示課標(biāo)要求:1掌握知識(shí)的概念2學(xué)會(huì)知識(shí)表達(dá)的基本方法建議本章是后面幾章的基礎(chǔ),知識(shí)表示是把人的知識(shí)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以接受的形式,知識(shí)表示有多種形式,各有特點(diǎn)。主要內(nèi)容知識(shí)及知識(shí)的表示框架表示法產(chǎn)生式表示法狀態(tài)空間表示法與/或圖表示法謂詞邏輯表示法知識(shí)及知識(shí)的表示(1)活動(dòng)意圖:通過描述計(jì)算機(jī)硬件構(gòu)造的知識(shí),從使用三種不同的方法-“自然語言”,“圖”,“框架結(jié)構(gòu)”描述計(jì)算機(jī)硬件構(gòu)造開始,讓學(xué)生體會(huì)同一個(gè)知識(shí)可以用不同的方法來描述,不同的描述方法各有特點(diǎn)。重點(diǎn)難點(diǎn):重點(diǎn):讓學(xué)生使用不同的方法描述同一種知識(shí),通過學(xué)生自己參與描述的過程體驗(yàn)知識(shí)與知識(shí)表示的概念。難點(diǎn):抽象概念較多,尤其是讓學(xué)生區(qū)分知識(shí)、信息與數(shù)據(jù)三者的概念。課學(xué)準(zhǔn)備:教師一定要預(yù)先準(zhǔn)備一個(gè)計(jì)算機(jī)主機(jī)的實(shí)物,并貼好相應(yīng)的標(biāo)簽,如果實(shí)物有困難,可采用預(yù)先介紹一下計(jì)算機(jī)主機(jī)的知識(shí)(帶一些圖片),然后讓學(xué)生進(jìn)行活動(dòng)。知識(shí)及知識(shí)的表示(2)建議教學(xué)過程:導(dǎo)入新課:交流什么是知識(shí),我們是如何進(jìn)行知識(shí)的表示與交流的執(zhí)行活動(dòng)中的第一個(gè)任務(wù):用三種不同的方法描述計(jì)算機(jī)執(zhí)行第二個(gè)任務(wù):分析以上三種方法的特點(diǎn)執(zhí)行第三個(gè)任務(wù):比較不同的知識(shí)描述方法各有什么特點(diǎn)教師講解“學(xué)習(xí)指引”中的內(nèi)容小結(jié)體驗(yàn)活動(dòng)(可在課堂上做)強(qiáng)化上述內(nèi)容框架表示法(1)活動(dòng)意圖:以名片為描述對象,通過收集名片上的信息,并加以歸納整理,逐漸引入框架表示法表示知識(shí).通過活動(dòng),學(xué)生可以體會(huì)到框架的四個(gè)組成部分是如何從現(xiàn)實(shí)事物中被提取出來的.重點(diǎn)難點(diǎn):重點(diǎn):讓學(xué)生通過觀察、搜集信息,歸納整理信息和描述知識(shí)等過程,學(xué)會(huì)使用框架描述知識(shí)。難點(diǎn):如何通過歸納整理獲得框架的四個(gè)組成部分。教學(xué)準(zhǔn)備:教師要讓學(xué)生預(yù)先收集一些名片,鼓勵(lì)學(xué)生互相進(jìn)行名片交流。另外需要一些表示的知識(shí)(文本),要求這些知識(shí)應(yīng)該內(nèi)容相對復(fù)雜一些,幫助學(xué)生更好地理解框架。框架表示法(2)教學(xué)過程安排:導(dǎo)入新課:復(fù)習(xí)第一節(jié)中用框架結(jié)構(gòu)表示計(jì)算機(jī)構(gòu)造的知識(shí)執(zhí)行活動(dòng)的步驟1:從收集到的名片中提取關(guān)鍵性項(xiàng)目執(zhí)行活動(dòng)的步驟2:對收集到的信息進(jìn)行歸納整理執(zhí)行活動(dòng)的步驟3:完成框架的表述用學(xué)習(xí)指引中的內(nèi)容進(jìn)行小結(jié)應(yīng)用:利用框架表示法表示一些其它的知識(shí)體驗(yàn)活動(dòng)(可在課堂上做)強(qiáng)化上述內(nèi)容框架表示法(3)一個(gè)框架可以由框架名、槽、側(cè)和值四部分組成。框架一般可表示成如下格式:框架名<槽名1><側(cè)面11><值111><值112><側(cè)面12><值121><值122><槽名2><側(cè)面21><值211><值212><側(cè)面22><值221>…<值222>…框架雖然由四部分組成,但是有的時(shí)候可以缺損其中的一些結(jié)構(gòu),比如P26地震的框架產(chǎn)生式表示法(1)活動(dòng)意圖:活動(dòng)要求學(xué)生從一個(gè)產(chǎn)生式表示法表示的知識(shí)中找到規(guī)則和事實(shí)的對應(yīng)關(guān)系。學(xué)生通過尋找規(guī)則和答案的對應(yīng)關(guān)系,可以體驗(yàn)到產(chǎn)生式表示法是如何推導(dǎo)出答案來的。重點(diǎn)難點(diǎn):重點(diǎn):掌握產(chǎn)生式的基本結(jié)構(gòu)難點(diǎn):正確地描述規(guī)則和事實(shí)之間的因果關(guān)系教學(xué)準(zhǔn)備:有可能的話,教師制作一個(gè)小課件,模擬一個(gè)小小動(dòng)物園里進(jìn)行動(dòng)物識(shí)別的場景,對每個(gè)小動(dòng)物都做一個(gè)介紹。產(chǎn)生式表示法(2)建議教學(xué)過程:導(dǎo)入新課:通過模擬一個(gè)小小動(dòng)物園,介紹七種動(dòng)物,引入本課以其中一個(gè)動(dòng)物為例,介紹如何通過產(chǎn)生式表示法中描述的規(guī)則找出事實(shí)完成27頁上的表格閱讀學(xué)習(xí)指引小結(jié)體驗(yàn)活動(dòng)(可在課堂上做)強(qiáng)化上述內(nèi)容產(chǎn)生式表示法(3)在本節(jié)活動(dòng)前,應(yīng)對學(xué)生說明活動(dòng)中設(shè)置的場景和條件,即并不是對全體動(dòng)物進(jìn)行識(shí)別,而是對預(yù)先設(shè)定的有限的幾個(gè)動(dòng)物進(jìn)行識(shí)別,也不是嚴(yán)格地遵照動(dòng)物學(xué)分類進(jìn)行識(shí)別,所以這些識(shí)別在科學(xué)上存在一定的缺陷,要求學(xué)生把注意力放在尋找規(guī)則和事實(shí)的關(guān)聯(lián)上。狀態(tài)空間表示法(1)活動(dòng)意圖:狀態(tài)空間表示法是用來表示問題及其搜索過程的一種知識(shí)表示方法,而迷宮問題就是典型的沒有固定解題步驟,但是狀態(tài)空間會(huì)隨著解題過程發(fā)生變化的實(shí)例.通過該活動(dòng)引出了兩個(gè)問題:如何描述問題中可能存在的各種狀態(tài)?如何用狀態(tài)空間圖描述搜索過程。重點(diǎn)難點(diǎn):重點(diǎn):用狀態(tài)空間表示法的術(shù)語描述機(jī)器人走迷宮的過程難點(diǎn):如何找到所有的移動(dòng)可能,并準(zhǔn)確地在狀態(tài)空間圖上描述出來。教學(xué)準(zhǔn)備:教師既可讓學(xué)生在紙上畫迷宮,也可找相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件代替。狀態(tài)空間表示法(2)建議教學(xué)過程:導(dǎo)入新課:從迷宮游戲引入新課執(zhí)行活動(dòng)的步驟1:描述問題中所有可能的狀態(tài)執(zhí)行活動(dòng)的步驟2:定義算符執(zhí)行活動(dòng)的步驟3:完成狀態(tài)空間圖執(zhí)行活動(dòng)的步驟4:尋找最短通路閱讀“學(xué)習(xí)指引”中的內(nèi)容拓展思考:生活中還有哪些問題可以使用狀態(tài)空間表示法表示體驗(yàn)活動(dòng)(可在課堂上做)強(qiáng)化上述內(nèi)容狀態(tài)空間表示法(3)任何問題的求解本質(zhì)都是一個(gè)搜索過程為了讓計(jì)算機(jī)能夠有效的搜索,需要對所求解的問題用適當(dāng)?shù)男问奖憩F(xiàn)出來狀態(tài)空間的一些術(shù)語狀態(tài)空間表示法表示問題的步驟與/或圖表示法(1)活動(dòng)意圖:通過解三層漢諾塔問題讓學(xué)生體會(huì)到與/或圖表示法求解問題的過程,學(xué)會(huì)把比較復(fù)雜的原始問題轉(zhuǎn)換成等價(jià)的比較容易解決的幾個(gè)問題的方法。重點(diǎn)難點(diǎn):重點(diǎn):使用與/或圖把復(fù)雜問題分解轉(zhuǎn)換成若干個(gè)問題并加以解答,從而實(shí)現(xiàn)最終問題的解決。難點(diǎn):如何理解與圖與或圖。教學(xué)準(zhǔn)備:教師既可讓學(xué)生在紙上,也可找相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件代替。與/或圖表示法(2)建議教學(xué)過程創(chuàng)設(shè)情境:講述漢諾塔的傳說,為學(xué)生創(chuàng)設(shè)解題環(huán)境解漢諾塔問題,記錄解題過程,即每個(gè)盤的搬運(yùn)過程交流討論,如何正確解答三層漢諾塔問題利用學(xué)習(xí)引導(dǎo)深入學(xué)習(xí)與/或圖拓展與/圖的應(yīng)用體驗(yàn)活動(dòng),強(qiáng)化學(xué)習(xí)與/或圖表示法(3)雖然與圖和或圖存在差異,但是在解決實(shí)際問題時(shí)不能只用一種方法簡單地描述問題,需要兼用分解和轉(zhuǎn)換的方法,才能成功地解決問題在總結(jié)與/或圖表示法解題的關(guān)鍵時(shí)候,學(xué)生討論可能有許多種,此時(shí)教師有必有適時(shí)引導(dǎo)。謂詞邏輯表示法(1)活動(dòng)意圖:通過活動(dòng)比較謂詞邏輯表示語句與自然語言之間的關(guān)系,強(qiáng)調(diào)謂詞邏輯表示法的優(yōu)越性-與人類的自然語言接近,且可方便地存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)內(nèi),讓計(jì)算機(jī)作精確處理。活動(dòng)通過對比謂邏輯表示法語句和人類自然語言,尋找出謂詞邏輯表示法中關(guān)鍵的組成部分-謂詞。重點(diǎn)難點(diǎn):重點(diǎn):了解謂詞邏輯表示法的基本概念、術(shù)語,教師要指導(dǎo)學(xué)生充分理解和掌握謂詞、符號、量詞等術(shù)語及其使用。難點(diǎn):尋找知識(shí)中的謂詞,謂詞不一定指動(dòng)詞,能夠表現(xiàn)知識(shí)中的對象之間的關(guān)系的詞語都可以作為謂詞。謂詞邏輯表示法(2)建議教學(xué)過程通過活動(dòng)引出自然語言的表示和謂詞邏輯的表示,比較兩者差異講授學(xué)習(xí)指引中的謂詞邏輯表示法的組成講授學(xué)習(xí)指引的用謂詞表示知識(shí)的步驟對本章內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)體驗(yàn)活動(dòng),強(qiáng)化上述內(nèi)容謂詞邏輯表示法(3)挑選各種各樣的知識(shí),包含不同種類的對象之間的關(guān)系,讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到謂詞所能表示的范圍后續(xù)活動(dòng)與評價(jià)后續(xù)活動(dòng)讓學(xué)生從整體上對知識(shí)表示法有更深入的認(rèn)識(shí),不僅能夠?qū)W會(huì)使用不同的表示法表示知識(shí),還需用根據(jù)不同的表示法的特點(diǎn)選擇合適的使用場合。第3章人工智能語言課標(biāo)要求:1了解一種人工智能語言的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序結(jié)構(gòu),掌握相關(guān)概念2知道人工智能語言的主要特征3初步學(xué)會(huì)使用人工智能語言求解簡單問題4能夠上機(jī)調(diào)試,執(zhí)行相應(yīng)的程序建議:從“讀”程序開始,引導(dǎo)學(xué)生逐步適應(yīng)人工智能語言的開發(fā)環(huán)境,并提供實(shí)例幫助學(xué)生克服學(xué)習(xí)中的障礙,在理解prolog語言的基本概念之后,通過調(diào)試,改寫,填充程序等活動(dòng),學(xué)會(huì)開發(fā)簡單的程序.主要內(nèi)容認(rèn)識(shí)Prolog語言Prolog程序的編寫認(rèn)識(shí)Prolog語言(1)活動(dòng)意圖:以運(yùn)行一個(gè)范例程序并觀察運(yùn)行結(jié)果的方式,讓學(xué)生直接接觸Prolog程序語言及相關(guān)程序,用直觀的形式讓學(xué)生建立起感性認(rèn)識(shí),然后通過對照范例程序源文件中的語句和運(yùn)行結(jié)果,讓學(xué)生了解Prolog語言的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序結(jié)構(gòu),知道人工智能語言的主要特征.重點(diǎn)難點(diǎn):重點(diǎn):讓學(xué)生通過觀察,調(diào)試,比較和分析,了解Prolog語言的程序結(jié)構(gòu)和基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu).難點(diǎn):理解事實(shí),規(guī)則,目標(biāo)之間的關(guān)系,這些內(nèi)容分散在程序的各個(gè)地方,教師應(yīng)該在幫助學(xué)生正確劃分程序結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,通過對比程序和運(yùn)行結(jié)果,找到它們之間的關(guān)系.課學(xué)準(zhǔn)備:教師一定要預(yù)先在計(jì)算機(jī)上安裝VisualProlog軟件,并將范例程序存放在指定的位置.(注意Prolog版本差異大)認(rèn)識(shí)Prolog語言(2)建議教學(xué)過程導(dǎo)入新課,復(fù)習(xí)謂詞邏輯表示法啟動(dòng)VisualProlog,認(rèn)識(shí)開發(fā)環(huán)境運(yùn)行范例程序,了解程序的結(jié)構(gòu)閱讀程序語句,了解Prolog的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)小結(jié)體驗(yàn)活動(dòng)認(rèn)識(shí)Prolog語言(3)Prolog是一種以邏輯推理為基礎(chǔ)的邏輯型程序設(shè)計(jì)語言,計(jì)算被看作是對邏輯式的證明.Prolog語言解決問題時(shí)只要求描述給定問題中的對象和反映它們之間關(guān)系的已知事實(shí),強(qiáng)調(diào)各對象之間的關(guān)系,而且不需要告訴計(jì)算機(jī)運(yùn)算執(zhí)行的先后次序.Prolog語言的三種基本語句:事實(shí),規(guī)則和目標(biāo)Prolog程序的基本結(jié)構(gòu):論域段,謂詞段,子句段和目標(biāo)段.Prolog提供一個(gè)一致的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)-項(xiàng),所有的數(shù)據(jù)和Prolog程序都是由項(xiàng)構(gòu)造而成,Prolog通過對項(xiàng)進(jìn)行模式匹配來求解.項(xiàng)包括簡單項(xiàng)(常量,變量),復(fù)合項(xiàng)(結(jié)構(gòu)),表等.Prolog程序的編寫(1)活動(dòng)意圖:由于獨(dú)立進(jìn)行Prolog編程工作比較困難,所以活動(dòng)中從一個(gè)范例程序入手,通過輸入程序,調(diào)試,運(yùn)行程序,讓學(xué)生逐漸進(jìn)入角色,通過添加目標(biāo)語句,修改原有語句等活動(dòng),通過實(shí)踐加深對語法和程序運(yùn)行機(jī)制的理解.重點(diǎn)難點(diǎn):重點(diǎn):指導(dǎo)學(xué)生掌握Prolog程序解決簡單問題的方法.難點(diǎn):讓學(xué)生理解Prolog程序的運(yùn)行機(jī)制.課學(xué)準(zhǔn)備:需要通過回答,小練習(xí)等方式對學(xué)生上一節(jié)的學(xué)習(xí)情況作一個(gè)了解,教師一定要預(yù)先準(zhǔn)備一些范例程序,以便于是在教學(xué)中舉一反三.Prolog程序的編寫(2)建議教學(xué)過程調(diào)試,運(yùn)行范例程序按照活動(dòng)要求修改程序中的語句,記錄運(yùn)行結(jié)果通過以上一系列的嘗試,結(jié)合學(xué)習(xí)指引,尋找Prolog的執(zhí)行機(jī)制根據(jù)學(xué)習(xí)指引第61頁的程序,輔導(dǎo)學(xué)生理解回溯機(jī)制學(xué)習(xí)“學(xué)習(xí)指引”中“用Prolog解決遞歸問題”的內(nèi)容總結(jié)通過體驗(yàn)活動(dòng)獨(dú)立編寫一段程序Prolog程序的編寫(3)Prolog的運(yùn)行機(jī)制匹配合一回溯用Prolog解決遞歸問題什么是遞歸Prolog中的遞歸后續(xù)活動(dòng)和評價(jià)活動(dòng)分小組進(jìn)行,通過輸入程序,調(diào)試獲得運(yùn)行結(jié)果,然后可以根據(jù)運(yùn)行結(jié)果試著搬運(yùn)漢諾塔,體驗(yàn)解題過程.最后分析程序源代碼,思考活動(dòng)中的問題.后續(xù)活動(dòng)一方面可以強(qiáng)化對于遞歸的認(rèn)識(shí),另一方面則通過分析程序中的語句,鞏固對Prolog語言的認(rèn)識(shí).教學(xué)評價(jià)舉例評價(jià)內(nèi)容:信息技術(shù)能力:能夠編制簡單的人工智能程序★能夠在教師的指導(dǎo)下模仿教師的步驟和方法完成程序的編制★★能夠獨(dú)立完成大部分的程序編制,存在一些錯(cuò)誤★★★能夠完全獨(dú)立地完成程序的編制,有創(chuàng)意第4章推理與專家系統(tǒng)課標(biāo)要求:1演示或使用簡單的產(chǎn)生式專家系統(tǒng)軟件,感受用專家系統(tǒng)解決問題的基本過程2了解專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)3知道專家系統(tǒng)正向、反向推理的基本原理4會(huì)描述一種常用的不精確推理的基本過程5了解專家系統(tǒng)解釋機(jī)制的基本概念及其在專家系統(tǒng)中的重要作用6了解專家系統(tǒng)外殼的概念7學(xué)會(huì)使用一個(gè)簡易的專家系統(tǒng)外殼,并能用它開發(fā)簡單的專家系統(tǒng)建議:這部分內(nèi)容可操作性強(qiáng),趣味性也較強(qiáng),很容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,教師應(yīng)充分利用這個(gè)優(yōu)勢,讓學(xué)生充分發(fā)揮自主學(xué)習(xí)的能力,在實(shí)踐中不斷地去獲取新知識(shí)。主要內(nèi)容了解專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)中的推理簡單專家系統(tǒng)的開發(fā)了解專家系統(tǒng)(1)活動(dòng)意圖:從請教人類專家的活動(dòng)著手,讓學(xué)生了解專家是如何幫助人們解決疑難問題的,然后讓學(xué)生使用一個(gè)能夠判別筆類文具種類的專家系統(tǒng),從專家系統(tǒng)軟件的構(gòu)造、運(yùn)行結(jié)果等方面了解專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和解釋機(jī)制。重點(diǎn)難點(diǎn):重點(diǎn):了解專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和解釋機(jī)制難點(diǎn):學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)通過專家系統(tǒng)獲得知識(shí)和事實(shí)會(huì)存在一定的出入,教師應(yīng)提示學(xué)生發(fā)生這種現(xiàn)象的原因和解決的方法。課前準(zhǔn)備:教師需了解一下學(xué)生對專家系統(tǒng)的了解程度,以便于在教學(xué)中糾正;預(yù)先下載好intermodeller軟件,供學(xué)生課上使用;提供筆規(guī)則文具種類的專家系統(tǒng)的規(guī)則,存儲(chǔ)在學(xué)生計(jì)算機(jī)內(nèi)。了解專家系統(tǒng)(2)建議教學(xué)過程以活動(dòng)導(dǎo)入新課模仿人類專家的解題過程指導(dǎo)學(xué)生閱讀“學(xué)習(xí)指引”中的“什么是專家系統(tǒng)”執(zhí)行活動(dòng)2中的步驟1-6,使用識(shí)別筆類文具種類的專家系統(tǒng)指導(dǎo)學(xué)生閱讀“學(xué)習(xí)指引”中的專家系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)執(zhí)行活動(dòng)2中的步驟7,了解專家系統(tǒng)的識(shí)別結(jié)論的由來指導(dǎo)學(xué)生完成閱讀“學(xué)習(xí)指引”中的專家系統(tǒng)與傳統(tǒng)程序的區(qū)別,專家系統(tǒng)的解釋,知識(shí)的獲取小結(jié)并完成體驗(yàn)活動(dòng)了解專家系統(tǒng)(3)專家系統(tǒng)一般都是總結(jié)某個(gè)領(lǐng)域某些專家的經(jīng)驗(yàn),而這些專家的經(jīng)驗(yàn)并不一定足夠識(shí)別某個(gè)領(lǐng)域中的所有知識(shí),所以就會(huì)造成專家系統(tǒng)在識(shí)別上的偏差,教師要提示學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn),這也說明了知識(shí)庫的重要性。專家系統(tǒng)中的推理(1)活動(dòng)意圖:本節(jié)設(shè)計(jì)的活動(dòng)是“動(dòng)物識(shí)別的正向推理”,通過把己知的動(dòng)物體貌特征與專家系統(tǒng)中的規(guī)則集合進(jìn)行比較、匹配,最終完成推理,識(shí)別符合該特征的動(dòng)物的種類或名稱,讓學(xué)生初步了解推理的過程。重點(diǎn)難點(diǎn):重點(diǎn):了解專家系統(tǒng)中推理機(jī)的控制策略難點(diǎn):兩種控制策略實(shí)施過程中事實(shí)庫,規(guī)則庫的變化課前準(zhǔn)備:提供識(shí)別動(dòng)物的專家系統(tǒng)的規(guī)則,并以文本文件的形式存儲(chǔ)在學(xué)生的計(jì)算機(jī)內(nèi);準(zhǔn)備一個(gè)用演示“動(dòng)物識(shí)別的正向推理”的大表格,便于教師和學(xué)生一起完成推導(dǎo)過程。專家系統(tǒng)中的推理(2)建議教學(xué)過程用活動(dòng)導(dǎo)入新課指導(dǎo)學(xué)生閱讀“學(xué)習(xí)指引”中的“正向推理”指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用正向推理方法,完成活動(dòng)中“討論”部分指向?qū)W生閱讀“學(xué)習(xí)指引”中的“逆向推理”討論正向推理與逆向推理的差異與適用場合指導(dǎo)學(xué)生閱讀“學(xué)習(xí)指引”中的“不確定推理”小結(jié)通過體驗(yàn)活動(dòng)強(qiáng)化學(xué)到的知識(shí)專家系統(tǒng)中的推理(3)正向推理的流程逆向推理的流程不確定推理學(xué)生在學(xué)習(xí)可信度方法時(shí),對可信度因子這一概念的理解可能存在困難,教師可以結(jié)合生活中的實(shí)例進(jìn)行講解,同時(shí)需要強(qiáng)調(diào),可信度推理方法只是不確定推理方法中的一種.課程介紹的是一種非常簡化的方法,只能起說明作用.簡單專家系統(tǒng)的開發(fā)(1)活動(dòng)意圖:通過創(chuàng)建動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)這個(gè)范例,讓學(xué)生學(xué)習(xí)專家系統(tǒng)外殼的概念,掌握利用專家系統(tǒng)外殼開發(fā)專家系統(tǒng)的一般步驟,學(xué)會(huì)使用一個(gè)簡易的專家系統(tǒng)外殼,并能用它獨(dú)立開發(fā)簡單的專家系統(tǒng)。重點(diǎn)難點(diǎn):重點(diǎn):讓學(xué)生了解使用外家系統(tǒng)外殼-intermodeller軟件創(chuàng)建一個(gè)簡單的專家系統(tǒng)的步驟,并讓學(xué)生親身體驗(yàn)這個(gè)開發(fā)過程。難點(diǎn):理解使用專家系統(tǒng)外殼開發(fā)專家系統(tǒng)的過程中的策略課前準(zhǔn)備:提供識(shí)別動(dòng)物的專家系統(tǒng)的規(guī)則,并以文本文件的形式存儲(chǔ)在學(xué)生的計(jì)算機(jī)內(nèi);預(yù)先了解一下學(xué)生對于專家系統(tǒng)的構(gòu)造、解釋機(jī)制等方面的了解程度,針對實(shí)際情況在新課中進(jìn)行適當(dāng)復(fù)習(xí)和補(bǔ)充。簡單專家系統(tǒng)的開發(fā)(2)建議教學(xué)過程導(dǎo)入新課(以第二節(jié)動(dòng)物識(shí)別規(guī)則集為依據(jù))使用intermodeller軟件創(chuàng)建動(dòng)物識(shí)別專家系統(tǒng)指導(dǎo)學(xué)生閱讀“學(xué)習(xí)指引”中的“專家系統(tǒng)的開發(fā)工具”,了解專家系統(tǒng)外殼的概念要求學(xué)生學(xué)習(xí)“學(xué)習(xí)指引”中的“用專家系統(tǒng)外殼開發(fā)專家系統(tǒng)的步驟”指導(dǎo)學(xué)生閱讀“學(xué)習(xí)指引”中的“適于專家系統(tǒng)的求解問題”,結(jié)合動(dòng)物識(shí)別專家系統(tǒng)和選擇運(yùn)輸工具專家系統(tǒng)了解專家系統(tǒng)的適用情況教師小結(jié)后續(xù)活動(dòng)簡單專家系統(tǒng)的開發(fā)(3)“學(xué)習(xí)指引”中的“用專家系統(tǒng)外殼開發(fā)專家系統(tǒng)步驟”,只適合于小型、簡單的專家系統(tǒng)的開發(fā),它的核心思想是軟件工程。后續(xù)活動(dòng)和評價(jià)賓館選擇專家系統(tǒng)(通過觀察一個(gè)現(xiàn)成的知識(shí)庫,建立一個(gè)自己的知識(shí)庫)植物分類顧問專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì),幫助學(xué)生回顧利用專家系統(tǒng)外殼開發(fā)專家系統(tǒng)的具體步驟,以小組合作形式完成專家系統(tǒng)的開發(fā)。評價(jià):信息技術(shù)能力-能夠開發(fā)簡單的專家系統(tǒng)★在教師的指導(dǎo)下參與簡單的專家系統(tǒng)的開發(fā),體驗(yàn)開發(fā)的過程★★能夠獨(dú)立完成專家系統(tǒng)的開發(fā),但存在比較多的錯(cuò)誤和缺陷★★★能夠獨(dú)立完成專家系統(tǒng)的開發(fā),基本不存在錯(cuò)誤和缺陷。第5章通過搜索求解問題課標(biāo)要求:1了解狀態(tài)空間的概念與方法2學(xué)會(huì)用狀態(tài)空間法描述待求解的問題3了解用盲目搜索技術(shù)進(jìn)行狀態(tài)空間搜索的基本過程4知道啟發(fā)式搜索的基本思想及優(yōu)點(diǎn)建議:本章雖然介紹的是最基本的搜索知識(shí),但學(xué)生在理解上仍會(huì)存在一定的困難,具體教學(xué)可以在活動(dòng)中穿插知識(shí),讓學(xué)生從第2章學(xué)習(xí)過的迷宮問題入手,初步體驗(yàn)搜索的策略,指導(dǎo)學(xué)生由易至難,最后分析簡單的博弈問題,了解搜索技術(shù)在博弈中的應(yīng)用。主要內(nèi)容狀態(tài)空間搜索求解博弈問題狀態(tài)空間搜索(1)活動(dòng)意圖:從第2章迷宮問題的入手,通過迷宮問題的求解過程,了解用盲目搜索技術(shù)進(jìn)行狀態(tài)空間搜索的基本過程,通過實(shí)驗(yàn)體會(huì)各種搜索策略,比較各種方法的差異重點(diǎn)難點(diǎn):重點(diǎn):了解用盲目搜索技術(shù)進(jìn)行狀態(tài)空間搜索的基本過程難點(diǎn):搜索過程中closed表和open表的應(yīng)用課前準(zhǔn)備:需要準(zhǔn)備相應(yīng)的課件,特別是對于搜索的演示過程,便于學(xué)生更加形象地觀察搜索的過程,理解其中的含義狀態(tài)空間搜索(2)建議教學(xué)過程通過復(fù)習(xí)第二章的狀態(tài)空間的概念,導(dǎo)入新課執(zhí)行活動(dòng)中的任務(wù)一執(zhí)行活動(dòng)中的任務(wù)二執(zhí)行活動(dòng)中的任務(wù)三執(zhí)行活動(dòng)中的任務(wù)四、五教師小結(jié)兩種搜索策略,引出盲目搜索的概念要求學(xué)生閱讀“學(xué)習(xí)指引”中的“搜索種類”與“啟發(fā)式搜索策略”教師小結(jié)體驗(yàn)活動(dòng)狀態(tài)空間搜索(3)空間狀態(tài)搜索中所涉及的術(shù)語應(yīng)該結(jié)合空間狀態(tài)圖進(jìn)行介紹,避免理論知識(shí)與學(xué)習(xí)的實(shí)踐操作脫節(jié)。使用盲目搜索方法可以找到解決問題的方法,而啟發(fā)式算法的引入則可以幫助人們更快地找到更優(yōu)的解題方法隨機(jī)搜索,深度優(yōu)先搜索,寬度優(yōu)先搜索的過程需要詳細(xì)講解,尤其是CLOSED表,OPEN表的引入及其應(yīng)用狀態(tài)空間搜索(4)狀態(tài)空間搜索(5)狀態(tài)空間搜索(6)狀態(tài)空間搜索(7)求解博弈問題(1)活動(dòng)意圖:通過井字棋游戲,體驗(yàn)簡單的博弈問題,了解博弈的基本知識(shí),博弈在生活中的應(yīng)用重點(diǎn)難點(diǎn):重點(diǎn):指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)分析簡單的博弈問題,并以各種狀態(tài)評估值為基礎(chǔ),選擇最佳的走法難點(diǎn):如何利用極大極小值法判斷最佳路徑課前準(zhǔn)備:教師在黑板上繪出井字棋的棋盤或制作井字棋盤的多媒體演示文檔,也可以下載井字棋游戲,或者要求學(xué)生在自備的紙張上畫出井字棋棋盤以備使用。求解博弈問題(2)建議教學(xué)過程導(dǎo)入新課,玩“井字棋游戲”,記錄下棋的步驟指導(dǎo)學(xué)生閱讀學(xué)習(xí)指引中的“博弈問題實(shí)例分析”指導(dǎo)學(xué)生閱讀學(xué)習(xí)指引中的極大極小值法。利用所學(xué)知識(shí),重新考慮井字棋的下法指導(dǎo)學(xué)生閱讀計(jì)算機(jī)博弈程序總結(jié)體驗(yàn)活動(dòng)求解博弈問題(3)井字棋博弈程序主要分為兩步:產(chǎn)生博弈樹,狀態(tài)評估,對于較為復(fù)雜的國際象棋等其它棋類游戲,還需要考慮棋局在計(jì)算機(jī)中的表示方法,在計(jì)算機(jī)中產(chǎn)生合法的下法規(guī)則等問題,教師需要從這些問題入手幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)博弈程序后續(xù)活動(dòng)和評價(jià)通過分錢幣游戲,加深理解本章的知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)的能力評價(jià):信息技術(shù)能力-能夠在游戲中運(yùn)用盲目搜索法。★在教師的指導(dǎo)下在游戲中運(yùn)用盲目搜索法★★在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中,嘗試運(yùn)用盲目搜索法,一旦遇到困難則以向他人求助為主★★★能夠獨(dú)立在游戲中運(yùn)用盲目搜索法,遇困難能獨(dú)立解決演講完畢,謝謝觀看!附錄資料:人工智能簡介?AboutTeachingPlan基本要求:人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)中涉及研究、設(shè)計(jì)和應(yīng)用智能機(jī)器的一個(gè)分支,是目前迅速發(fā)展的一門新興學(xué)科,新思想新方法層出不窮。其基本思想是利用機(jī)器來模仿和執(zhí)行人腦的功能,如判斷、推理、證明、識(shí)別、感知、理解、設(shè)計(jì)、思考、規(guī)劃、學(xué)習(xí)和問題求解等思維活動(dòng)。對于培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用能力,開闊思路和視野,有重要意義。

?AboutTeachingPlan因此,要求學(xué)生掌握知識(shí)表示和問題求解的幾種常用方法,尤其是不確定性推理;掌握機(jī)器學(xué)習(xí)基本概念,了解幾種機(jī)器學(xué)習(xí)方法尤其是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)方法;掌握專家系統(tǒng)的概念,了解專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,掌握一些智能控制方法,了解國內(nèi)外人工智能研究尤其是機(jī)器人的最新進(jìn)展;具有一定的人工智能編程設(shè)計(jì)能力(利用Lisp或Prolog語言)。?AboutTeachingPlan課程內(nèi)容以及學(xué)時(shí)分配人工智能引論(1) 人工智能概念及與計(jì)算機(jī)的關(guān)系,研究途徑、內(nèi)容和應(yīng)用領(lǐng)域概況介紹,其他最新材料。符號主義、連接主義、行為主義三大流派人工智能數(shù)學(xué)基礎(chǔ)(1)知識(shí)表示方法(2) 狀態(tài)空間法、問題歸約法,謂詞邏輯法、產(chǎn)生式表示法(動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng));CLIPS語言;語義網(wǎng)絡(luò)法、框架法(這是結(jié)構(gòu)化表示);劇本、過程、Petri網(wǎng)、面向?qū)ο蟮谋硎尽?AboutTeachingPlan 搜索技術(shù)和策略(3-4)狀態(tài)空間法,盲目搜索和啟發(fā)式搜索,A*算法;海伯倫理論、消解原理和策略;與\或形推理和搜索策略;其他求解技術(shù)。 不確定推理技術(shù)(3-4)主觀Bayes理論;可信度方法和證據(jù)理論;系統(tǒng)組織技術(shù);非單調(diào)推理;Rete快速算法;模糊推理技術(shù);基于語義網(wǎng)絡(luò)和框架不確定推理; 專家系統(tǒng)(2)專家系統(tǒng)概念、結(jié)構(gòu)和知識(shí)獲取;黑板模型、知識(shí)組織、管理及系統(tǒng)建造和開發(fā)工具;專家系統(tǒng)舉例及編程。

人工智能程序設(shè)計(jì)(1)人工智能語言基本機(jī)制:LISP和PROLOG。?AboutTeachingPlan 模式識(shí)別導(dǎo)論(3)模式識(shí)別專題:概率模式識(shí)別。模式識(shí)別專題:結(jié)構(gòu)模式識(shí)別 機(jī)器學(xué)習(xí)(1):機(jī)械,解釋經(jīng)驗(yàn),事例,歸納,概念,類比學(xué)習(xí)等;統(tǒng)計(jì),結(jié)構(gòu),模糊模式識(shí)別。 專題講座(3次) 1)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本理論和應(yīng)用 (史奎凡課程:安排于人工智能理論與應(yīng)用課程內(nèi)); 2)智能體(Agent); 3)自然語言處理; 4)智能控制和機(jī)器人科學(xué) 智能控制的結(jié)構(gòu)理論和研究領(lǐng)域,智能控制系統(tǒng)及應(yīng)用示例;機(jī)器人規(guī)劃、機(jī)器視覺和自然語言理解等。?AboutTeachingPlan 實(shí)踐:1) 搜索技術(shù)和策略2) 不確定推理技術(shù)3) 專家系統(tǒng):動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)4) 模式識(shí)別技術(shù)5) 調(diào)研: 搜索技術(shù)和策略、不確定推理技術(shù)、統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)等四個(gè)領(lǐng)域進(jìn)展報(bào)告。?ChapterOne:BriefIntroductiontoArtificialIntelligence1.WhatisAI?人工智能(ArtificialIntelligence,AI)是當(dāng)前科學(xué)技發(fā)展的一門前沿學(xué)科,同時(shí)也是一門新思想,新觀念,新理論,新技術(shù)不斷出現(xiàn)的新興學(xué)科以及正在發(fā)展的學(xué)科。它是在計(jì)算機(jī)科學(xué),控制論,信息論,神經(jīng)心理學(xué),哲學(xué),語言學(xué)等多種學(xué)科研究的基礎(chǔ)發(fā)展起來的,因此又可把它看作是一門綜合性的邊緣學(xué)科。它的出現(xiàn)及所取得的成就引起了人們的高度重視,并取得了很高的評價(jià)。有的人把它與空間技術(shù),原子能技術(shù)一起并譽(yù)為20世紀(jì)的三大科學(xué)技術(shù)成就。?Intelligence智能是知識(shí)與智力的總合。 知識(shí)——智能行為的基礎(chǔ); 智力——獲取知識(shí)并運(yùn)用知識(shí)求解問題的能力。智能具有以下特征:(1)具有感知能力——指人們通過視覺、聽覺、觸覺、味覺、嗅覺等感覺器官感知外部世界的能力;(2)具有記憶與思維的能力——這是人腦最重要的功能,亦是人之所以有智能的根本原因;(3)具有學(xué)習(xí)能力及自適應(yīng)能力;(4)具有行為能力。ArtificialIntelligence人工智能——計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支,是智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng),即人類智慧在機(jī)器上的模擬,或者說是人們使機(jī)器具有類似于人的智慧(對語言能理解、能學(xué)習(xí)、能推理)。?2.BriefHistoryofAI (1) 孕育(1956年前)古希臘的Aristotle(亞里士多德)(前384-322),給出了形式邏輯的基本規(guī)律。英國的哲學(xué)家、自然科學(xué)家Bacon(培根)(1561-1626),系統(tǒng)地給出了歸納法。“知識(shí)就是力量”德國數(shù)學(xué)家、哲學(xué)家Leibnitz(布萊尼茨)(1646-1716)。提出了關(guān)于數(shù)理邏輯的思想,把形式邏輯符號化,從而能對人的思維進(jìn)行運(yùn)算和推理。做出了能做四則運(yùn)算的手搖計(jì)算機(jī)英國數(shù)學(xué)家、邏輯學(xué)家Boole(布爾)(1815-1864)實(shí)現(xiàn)了布萊尼茨的思維符號化和數(shù)學(xué)化的思想,提出了一種嶄新的代數(shù)系統(tǒng)——布爾代數(shù)。?美籍奧地利數(shù)理邏輯學(xué)家Godel(哥德爾)(1906-1978),證明了一階謂詞的完備性定;任何包含初等數(shù)論的形式系統(tǒng),如果它是無矛盾的,那么一定是不完備的。意義在于,人的思維形式化和機(jī)械化的某種極限,在理論上證明了有些事是做不到的。英國數(shù)學(xué)家Turing(圖靈)(1912-1954),1936年提出了一種理想計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)模型(圖靈機(jī)),1950年提出了圖靈試驗(yàn),發(fā)表了“計(jì)算機(jī)與智能”的論文。圖靈獎(jiǎng)。美國數(shù)學(xué)家Mauchly,1946發(fā)明了電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC美國神經(jīng)生理學(xué)家McCulloch,建立了第一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型。美國數(shù)學(xué)家Shannon(香農(nóng)),1948年發(fā)表了《通訊的數(shù)學(xué)理論》,代表了“信息論”的誕生。? (2) 形成(1956-1969)1956年提出了“ArtificialIntelligence(人工智能)”1956年夏由麻省理工學(xué)院的J.McCarthy、M.L.Minsky,IBM公司信息研究中心的N.Rochester,貝爾實(shí)驗(yàn)室的C.E.Shannon共同發(fā)起,邀請了Moore,Samuel,Selfridge,Solomonff,Simon,Newell等人,10位數(shù)學(xué)家、信息學(xué)家、心理學(xué)家、神經(jīng)生理學(xué)家、計(jì)算機(jī)科學(xué)家,在Dartmouth大學(xué)召開了一次關(guān)于機(jī)器智能的研討會(huì),會(huì)上McCarthy提議正式采用了ArtificialIntelligence(人工智能)這一術(shù)語。這次會(huì)議,標(biāo)志著人工智能作為一門新興學(xué)科正式誕生了。 McCarthy(麥卡錫)——人工智能之父。這次會(huì)議之后的10年間,人工智能的研究取得了許多引人矚目的成就.機(jī)器學(xué)習(xí)方面:塞繆爾于1956年研制出了跳棋程序,該程序能從棋譜中學(xué)習(xí),也能從下棋實(shí)踐中提高棋藝;?在定理證明方面:王浩于1958年在IBM機(jī)上證明了《數(shù)學(xué)原理》中有關(guān)命題演算的全部定理(220條),還證明了謂詞演算中150條定理85%;1965年,魯賓遜(Robinson)提出了消解原理;在模式識(shí)別方面:1959年塞爾夫里奇推出了一個(gè)模式識(shí)別程序;1965年羅伯特(Robert)編制出可辨別積木構(gòu)造的程序;在問題求解方面:1960年紐厄爾等人通過心理學(xué)試驗(yàn)總結(jié)出了人們求解問題的思維規(guī)律,編制了通用問題求解程序GPS,可以用來求解11種不同類型的問題;在專家系統(tǒng)方面:斯坦福大學(xué)的費(fèi)根鮑姆(E.A.Feigenbaum)自1965年開始進(jìn)行專家系統(tǒng)DENDRAL(化學(xué)分析專家系統(tǒng)),1968年完成并投入使用;在人工智能語言方面:1960年McCarthy等人建立了人工智能程序設(shè)計(jì)語言Lisp,該語言至今仍是建造智能系統(tǒng)的重要工具;1969年成立了國際人工智能聯(lián)合會(huì)議(InternationalJointConferencesOnArtificialIntelligence)? (3) 發(fā)展(1970年以后)70年代,開始從理論走向?qū)嵺`,解決一些實(shí)際問題。同時(shí)很快就發(fā)現(xiàn)問題:歸結(jié)法費(fèi)時(shí)、下棋贏不了全國冠軍、機(jī)器翻譯一團(tuán)糟。以Feigenbaum為首的一批年輕科學(xué)家改變了戰(zhàn)略思想,1977年提出知識(shí)工程的概念,以知識(shí)為基礎(chǔ)的專家咨詢系統(tǒng)開始廣泛的應(yīng)用。著名專家系統(tǒng)的有:DENDRAL化學(xué)分析專家系統(tǒng)(斯坦福大學(xué)1968)MACSYMA符號數(shù)學(xué)專家系統(tǒng)(麻省理工1971)MYCIN診斷和治療細(xì)菌感染性血液病的專家咨詢系統(tǒng)(斯坦福大學(xué)1973)CASNET(CausalASsciationalNetwork)診斷和治療青光眼的專家咨詢系統(tǒng)(拉特格爾斯(Rutgers)大學(xué)70年代中)CADUCEUS(原名INTERNIST)醫(yī)療咨詢系統(tǒng)(匹茲堡大學(xué));HEARSAYI和II語音理解系統(tǒng)(卡內(nèi)基-梅隆大學(xué))PROSPECTOR地質(zhì)勘探專家系統(tǒng)(斯坦福大學(xué)1976)XCON計(jì)算機(jī)配置專家系統(tǒng)(卡內(nèi)基-梅隆大學(xué)1978)??80年代,人工智能發(fā)展達(dá)到階段性的頂峰。?87,89年世界大會(huì)有6-7千人參加。硬件公司有上千個(gè)。并進(jìn)行Lisp硬件、Lisp機(jī)的研究。?在專家系統(tǒng)及其工具越來越商品化的過程中,國際軟件市場上形成了一門旨在生產(chǎn)和加工知識(shí)的新產(chǎn)業(yè)——知識(shí)產(chǎn)業(yè)。應(yīng)該說,知識(shí)工程和專家系統(tǒng)是近十余年來人工智能研究中最有成就的分支之一。?同年代,1986年Rumlhart領(lǐng)導(dǎo)的并行分布處理研究小組提出了神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的反向傳播學(xué)習(xí)算法,解決了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的根本問題之一。從此,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)入新的高潮。?90年代,計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢為小型化、并行化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。?人工智能技術(shù)逐漸與數(shù)據(jù)庫、多媒體等主流技術(shù)相結(jié)合,并融合在主流技術(shù)之中,旨在使計(jì)算機(jī)更聰明、更有效、與人更接近。?日本政府于1992年結(jié)束了為期十年的稱為“知識(shí)信息處理體統(tǒng)”的第五代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研究開發(fā)計(jì)劃。并開始了為期十年的實(shí)況計(jì)算(RealWordComputing)計(jì)劃。?3.ResearchObjectsandMainContents

(1)人工智能的研究目標(biāo)

人工智能的長期研究目標(biāo):構(gòu)造智能計(jì)算機(jī)。

人工智能的近期研究目標(biāo):使現(xiàn)有的電子計(jì)算機(jī)更聰明,更有用,使它不僅能做一般的數(shù)值計(jì)算及非數(shù)值信息的數(shù)據(jù)處理,而且能運(yùn)用知識(shí)處理問題,能模擬人類的部分智能行為。?(2)人工智能研究的基本內(nèi)容

1.機(jī)器感知以機(jī)器視覺與機(jī)器聽覺為主。機(jī)器感知是機(jī)器獲取外部信息的基本途徑,是使機(jī)器具有智能不可或缺的組成部分,對此人工智能中已形成兩個(gè)專門的研究領(lǐng)域——

模式識(shí)別和自然語言理解。2.機(jī)器思維指通過感知的外部信息及機(jī)器內(nèi)部的各種工作信息進(jìn)行有目的的處理。主要開展以下幾方面的研究:(1)知識(shí)表示(2)知識(shí)的組織,累計(jì),管理技術(shù)(3)知識(shí)的推理(4)各種啟發(fā)式搜索及控制策略(5)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),人腦的結(jié)構(gòu)及其工作原理?3.機(jī)器學(xué)習(xí)

使計(jì)算能自動(dòng)獲取知識(shí),能直接向書本學(xué)習(xí),能通過與人談話學(xué)習(xí),能通過對環(huán)境的觀察學(xué)習(xí),并能在實(shí)踐中自我完善。4.機(jī)器行為機(jī)器行為主要指計(jì)算機(jī)的表達(dá)能力,即“說”、“寫”、“畫”等,對智能機(jī)器人,還應(yīng)該有人的四肢功能,即能走路,能取物,能操作等。5.智能系統(tǒng)及智能計(jì)算機(jī)的構(gòu)造技術(shù)?4.ResearchObjectsandMainContents人工智能面世以來,其研究途徑存在兩種不同的觀點(diǎn):以符號處理為核心的方法——主張通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的方法進(jìn)行研究,實(shí)現(xiàn)人工智能在計(jì)算機(jī)的模擬。以網(wǎng)絡(luò)連接為主的連接機(jī)制方法——主張用生物學(xué)的方法進(jìn)行研究,搞清楚人類智能的本質(zhì)。(1)以符號處理為核心的方法該方法起源于紐厄爾等人的通用問題求解系統(tǒng)(GPS),用于模擬人類求解問題的心理過程,逐漸形成為物理符號系統(tǒng),這種方法認(rèn)為: 人類研究的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器智能,而計(jì)算機(jī)自身具有符號處理能力,這種能力本身就蘊(yùn)含著演繹推理的內(nèi)涵,因而可通過運(yùn)行相應(yīng)的程序來體現(xiàn)某種基于邏輯思維的智能行為,達(dá)到模擬人類智能活動(dòng)的效果。目前人工智能的大部分研究成果都是基于這種方法實(shí)現(xiàn)的。?

該方法的主要特征是:

?立足于邏輯運(yùn)算和符號操作,適合于模擬人的邏輯思維過程,解決需要進(jìn)行邏輯推理的復(fù)雜問題;

?知識(shí)可用顯式的符號表示;

?便于模塊化;?能與傳統(tǒng)的符號數(shù)據(jù)庫鏈接;?可對推理結(jié)論做出解釋,便于對各種可能性進(jìn)行選擇。

但該方法不適合于形象思維;而且在用符號表示概念時(shí)其有效性在很大程度上取決于符號表示的正確性,且對帶噪聲的信息及不完整的信息難以處理。(2)以網(wǎng)絡(luò)連接為主的連接機(jī)制方法該方法是在人腦神經(jīng)元及其相互連接而成網(wǎng)絡(luò)的啟示下,試圖通過多人工神經(jīng)元間的并行協(xié)同作用來實(shí)現(xiàn)對人類智能的模擬。該方法認(rèn)為:大腦是人類一切智能活動(dòng)的基礎(chǔ),因而從大腦神經(jīng)元及其連接機(jī)制著手進(jìn)行研究,搞清楚大腦的結(jié)構(gòu)及它進(jìn)行信息處理的過程及機(jī)理,可望揭示人類智能的奧秘,從而真正實(shí)現(xiàn)人類智慧在機(jī)器上的模擬。?該方法的主要特征:?通過神經(jīng)元之間的并行協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)信息處理,處理過程具有并行性、動(dòng)

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