人工智能ArtificialIntelligence教材：蔡自興，徐光祐. 《人工智能及其應(yīng)用—研究生用書》 第三版，清華大學(xué)出版社3/7/20241第一章緒論1.1人工智能的定義和開展1.2人類智能和人工智能1.3人工智能的各種認(rèn)知觀1.4人工智能的研究與應(yīng)用領(lǐng)域1.5課程概要3/7/202421.1.1人工智能的定義幾種定義智能機(jī)器〔intelligentmachine〕人工智能〔學(xué)科2〕人工智能〔能力3〕人工智能〔擬人思維、行為4,5,8,9〕人工智能〔理性思維、行為6,7,10,11〕1.1定義和開展3/7/202431.1.2人工智能的起源與開展孕育期〔1956年前〕數(shù)理邏輯學(xué)科〔弗雷治、維納等〕計(jì)算的新思想〔丘奇、圖靈等〕形成期〔1956--1970年〕1956年，第一次人工智能的研討會(huì)1969年，第一屆國(guó)際人工智能聯(lián)合會(huì)議IJCAI1970年，《人工智能》國(guó)際雜志創(chuàng)刊1.1定義和開展3/7/202441.1.2人工智能的起源與開展開展期〔1970年~〕進(jìn)一步研究AI根本原理方法和技術(shù)進(jìn)行實(shí)用化研究專家系統(tǒng)與知識(shí)工程智能機(jī)器人智能控制等從“一枝獨(dú)秀”到“百花齊放”1.1定義和開展3/7/202451.2人類智能和人工智能1.2.1智能信息處理系統(tǒng)的假設(shè)(P6-7)人是一種智能信息處理系統(tǒng)物理符號(hào)系統(tǒng)的六種根本功能物理符號(hào)系統(tǒng)的假設(shè)推論一：人具有智能→人是物理符號(hào)系統(tǒng)推論二：計(jì)算機(jī)是物理符號(hào)系統(tǒng)→具有智能推論三：計(jì)算機(jī)與人都是物理符號(hào)系統(tǒng)→ 計(jì)算機(jī)能夠模擬人的智能活動(dòng)3/7/202461.2.1智能信息處理系統(tǒng)的假設(shè)人類的認(rèn)知行為具有不同層次認(rèn)知生理學(xué)：人的神經(jīng)系統(tǒng)認(rèn)知心理學(xué)：人的思維策略認(rèn)知信息學(xué)：生理活動(dòng)←→心理活動(dòng)認(rèn)知工程學(xué)：認(rèn)知行為的加工處理1.2人類智能和人工智能3/7/202471.2.2人類智能的計(jì)算機(jī)模擬機(jī)器智能可以模擬人類智能智能計(jì)算機(jī)下棋(1997年5月，IBM公司的DeepBlue智能計(jì)算機(jī)以2勝1負(fù)3平的結(jié)果，戰(zhàn)勝國(guó)際大師Kasparov。32CPU，200萬棋局，估價(jià)函數(shù)有8000個(gè)參數(shù))定理證明語言翻譯新型智能計(jì)算機(jī)神經(jīng)計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī)1.2人類智能和人工智能3/7/202481.2.3人工智能的研究目標(biāo)近期目標(biāo)建造智能計(jì)算機(jī)代替人類的局部智力勞動(dòng)遠(yuǎn)期目標(biāo)用自動(dòng)機(jī)模仿人類的思維過程和智能行為1.2人類智能和人工智能3/7/202491.3人工智能的各種認(rèn)知觀符號(hào)主義〔Symbolicism〕主流派別基于物理符號(hào)系統(tǒng)假設(shè)和有限合理性原理連接主義〔Connectionism〕基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其間的連接機(jī)制與學(xué)習(xí)算法行為主義〔Actionism〕基于控制論及感知—?jiǎng)幼餍涂刂葡到y(tǒng)3/7/2024101.4人工智能的研究及應(yīng)用領(lǐng)域人工智能的根本技術(shù)知識(shí)表示〔KnowledgeRepresentation〕狀態(tài)空間法、問題歸約法、謂詞邏輯法…推理搜索〔Searching&Reasoning〕啟發(fā)式搜索、消解原理、不確定性推理…計(jì)算智能〔ComputationalIntelligence〕模糊計(jì)算、神經(jīng)計(jì)算、進(jìn)化計(jì)算…構(gòu)成技術(shù)〔系統(tǒng)與語言〕產(chǎn)生式系統(tǒng)、LISP語言、Prolog語言…3/7/2024111.4.1問題求解問題的表示、分解、搜索、歸約等進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式符號(hào)運(yùn)算求解1.4.2邏輯推理與定理證明通過對(duì)事實(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作來證明定理多種證明方法幾何定理證明的“吳氏方法”1.4研究及應(yīng)用3/7/2024121.4.3自然語言理解語言自然語言、人造語言、機(jī)器語言“理解”的難度Context1.4.4自動(dòng)程序設(shè)計(jì)根據(jù)不同目的描述來編寫的計(jì)算機(jī)程序促進(jìn)人工智能系統(tǒng)的開展(語言的開展)1.4研究及應(yīng)用3/7/2024131.4.5專家系統(tǒng)是一個(gè)智能化的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)和傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)程序之間有本質(zhì)區(qū)別1.4.6機(jī)器學(xué)習(xí)是機(jī)器獲取智能的途徑學(xué)習(xí)是一個(gè)有特定目的的知識(shí)獲取過程學(xué)習(xí)的本質(zhì)是對(duì)信息的理解與應(yīng)用有多種學(xué)習(xí)方法1.4研究及應(yīng)用3/7/2024141.4.7神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)計(jì)算機(jī)在其它領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用1.4.8機(jī)器人學(xué)操作機(jī)器人智能機(jī)器人機(jī)器人的廣泛應(yīng)用促進(jìn)人工智能的開展1.4研究及應(yīng)用3/7/2024151.4.9模式識(shí)別是計(jì)算機(jī)對(duì)環(huán)境識(shí)別的需要是對(duì)人類環(huán)境的感知模擬1.4.10機(jī)器視覺人類80％以上的外部信息來自視覺低層視覺(圖象處理)與高層視覺(理解)前沿研究領(lǐng)域廣泛應(yīng)用1.4研究及應(yīng)用3/7/2024161.4.11智能控制驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器自主地實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的過程是一個(gè)定性和定量的混合控制過程是當(dāng)今自動(dòng)控制的最高水平1.4.12智能檢索是信息時(shí)代來臨的需要智能檢索系統(tǒng)所面臨的三大問題1.4研究及應(yīng)用3/7/2024171.4.13智能調(diào)度與指揮尋找最正確調(diào)度和組合NP完全類問題的求解軍事指揮系統(tǒng)等領(lǐng)域1.4.14分布式人工智能與Agent是傳統(tǒng)人工智能的延伸和擴(kuò)展研究目標(biāo)是創(chuàng)立一種能描述自然系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)的精確概念模型1.4研究及應(yīng)用3/7/2024181.4.15計(jì)算智能與進(jìn)化計(jì)算計(jì)算智能包括神經(jīng)計(jì)算、模糊計(jì)算、進(jìn)化計(jì)算等進(jìn)化計(jì)算的理論根底是生物進(jìn)化論1.4.16數(shù)據(jù)挖掘與知識(shí)發(fā)現(xiàn)知識(shí)獲取數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)挖掘數(shù)據(jù)庫(kù)中知識(shí)發(fā)現(xiàn)的四個(gè)特征P221.4研究及應(yīng)用3/7/2024191.4.17人工生命人工生命概念的提出理論根底與研究方法研究?jī)?nèi)容1.4.18系統(tǒng)與語言工具LISP語言、Prolog語言計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一些概念得到開展新的編程語言與專用開發(fā)工具1.4研究及應(yīng)用3/7/2024201.5課程概要簡(jiǎn)述人工智能的起源與開展概括地論述知識(shí)表示的各種主要方法研究常用的搜索原理和推理求解技術(shù)介紹近期人工智能技術(shù)和方法的熱點(diǎn)比較詳細(xì)地分析人工智能的主要應(yīng)用領(lǐng)域討論人工智能的爭(zhēng)議與展望3/7/202421人工智能的誕生三個(gè)重要標(biāo)志：1、Newell、Simon等合作研制了LogicTheoryMachine程序系統(tǒng)，證明了名著《數(shù)學(xué)原理》第二章的38條定理，1958年美籍華人王浩證明了《數(shù)學(xué)原理》有關(guān)命題演算的全部定理(220條)，謂詞演算的85%的定理(150條)2、Samuel研制了具有自學(xué)習(xí)、自組織、自適應(yīng)能力的跳棋程序。1959擊敗了自己，1962戰(zhàn)勝了州的冠軍。3、McCarthy研制成功了面向人工智能的語言LISP。符號(hào)處理語言，獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷幾十年。1972年P(guān)R