第0章-人工智能与知识工程

人工智能与知识工程华北电力大学计算机系刘丽2019/8/11华北电力大学2教材及参考书籍参考教材：《人工智能》，马少平、朱小燕，清华大学出版社，2004年。《人工智能与知识工程》，王永庆编著，西安交通大学出版社，1998年。《人工智能教程（第二版）》，王士同，电子工业出版社，2006。主要参考文献：《人工智能技术导论(第三版)》，廉师友，西安电子科技大学出版社，2007年。《人工智能》，史忠植，王文杰，清华大学出版社，2007年。《人工智能原理及其应用》，王万森，电子工业出版社，2007年。《人工智能：智能系统指南(原书第2版)》，(澳)MICHAELNEGNEVITSKY编著，顾力栩等译，机械工业出版社，2007年。《人工智能：复杂问题求解的结构和策略(原书第5版)》，(美)GEORGEF.LUGER编著，史忠植等译，机械工业出版社，2006年。2019/8/11华北电力大学3考试方法考试开卷百分比：50%大作业课程总结百分比：40%平时成绩出勤百分比：10%2019/8/11华北电力大学4大作业题目人工生命人工免疫系统人工神经网络进化计算（遗传算法、进化策略、进化规划）多智能体系统分形方式每题8～9人，独立完成，形成书面学习笔记、研究综述等综合报告成果，口头报告（定义、原理、研究进展、程序实例等），学术交流2019/8/11华北电力大学5主要内容绪论知识表示搜索技术回溯策略、无信息图搜索、启发式图搜索，与或图搜索谓词逻辑与归结原理人工智能的程序设计语言不确定性推理方法机器学习人工智能新技术2019/8/11华北电力大学6第0章绪论0.1什么是人工智能0.2图灵测试0.3中文屋子问题0.4人工智能的研究目标0.5人工智能发展简史0.6人工智能研究课题2019/8/11华北电力大学70.1什么是人工智能很早人类就有制造机器人的幻想黄帝的“指南车”诸葛亮的“木牛流马”亚里士多德的形式逻辑莱布尼茨的关于数理逻辑的思想“机器人”一词的来源2019/8/11华北电力大学8莱布尼茨手摇计算机(LeibnizWheel)整个机器由齿轮系统传动重要部件是阶梯形轴便于实现简单的四则运算第一个认识到二进制记数法重要性的人，系统地提出了二进制数的运算法则2019/8/11华北电力大学9现代人工智能的兴起现代人工智能（ArtificialIntelligence，AI）一般认为起源于美国1956年的一次夏季讨论（达特茅斯会议），在这次会议上，第一次提出了“ArtificialIntelligence”这个词与会者：McCarthy、Minsky、Locheseter、Shannon、Samuel、Newell、Simon等AI至今没有统一的定义2019/8/11华北电力大学10什么是人工智能？J.McCarthyAI使一部机器的反应方式就像是一个人在行动时所依据的智能2019/8/11华北电力大学11约翰•麦卡锡（JohnMcCarthy）人工智能之父LISP语言的发明人首次提出AI的概念2019/8/11华北电力大学12约翰•麦卡锡（JohnMcCarthy）1927年出生于美国波士顿1956年发起达特茅斯会议，并提出“人工智能”的概念1958年与明斯基一起创建世界上第一个人工智能实验室发明α－β剪枝算法1959年开发LISP语言开创逻辑程序研究，用于程序验证和自动程序设计1971年获得图灵奖2019/8/11华北电力大学13什么是人工智能？J.NilssonAI是关于知识的科学，即怎样表示知识、获取知识和使用知识的科学P.Winston（PatrickHenryWinston：美国人工智能协会前主席,美国麻省理工学院（MIT）人工智能和计算机科学教授，美国Ascent技术公司总裁和创始人之一）AI研究如何使计算机去做过去只有人才能做的富有智能的工作2019/8/11华北电力大学14逻辑学派的奠基人之一，对AI的发展做出了重大的贡献P.E.Hart,N.J.Nilsson,andB.Raphael.Aformalbasisfortheheuristicdeterminationofminimumcostpathsingraphs.IEEETrans.Syst.Sci.andCybernetics,SSC-4(2):100-107,1968”---A*算法斯坦福大学终身的工程学KUMAGAI教授曾任《ARTIFICIALINTELLIGENCE》、《MACHINELEARNING》杂志的编辑、斯坦福大学计算机科学系系主任、SRT人工智能中心主任及美国人工智能协会理事长J.Nilson2019/8/11华北电力大学15什么是人工智能？M.MinskyAI是让机器做本需要人的智能才能做到的事情的一门学科A.FeigenbaumAI是一个知识信息处理系统2019/8/11华北电力大学16马文•明斯基（MarnivLeeMinsky）人工智能之父框架理论的创立者首位获得图灵奖的人工智能学者2019/8/11华北电力大学17马文•明斯基（MarnivLeeMinsky）1927年出生于美国纽约1951年提出思维如何萌发并形成的基本理论1956年达特茅斯会议的发起人之一1958年在MIT创建世界上第一个AI实验室1969年获得图灵奖1975年首创框架理论2019/8/11华北电力大学18爱德华•费根鲍姆（EdwardA.Feigenbaum）知识工程的提出者大型人工智能系统的开拓者2019/8/11华北电力大学19爱德华•费根鲍姆（EdwardA.Feigenbaum）1936年出生于美国的新泽西州通过实验和研究，证明了实现智能行为的主要手段是知识1977年提出知识工程，使人工智能从理论转向应用名言：知识蕴藏着力量1994年和劳伊•雷迪共同获得图灵奖2019/8/11华北电力大学201963年主编《计算机与思想》，被认为是世界上第一本有关人工智能的经典性专著1965年开发出世界上第一个专家系统Dendral开发出著名的专家系统MYCIN80年代合著了四卷本的《人工智能手册》开设Teknowledge和IntelliGenetics两个公司，是世界上最早以开发和将专家系统商品化的公司爱德华•费根鲍姆（EdwardA.Feigenbaum）2019/8/11华北电力大学21劳伊•雷迪（RajReddy）大型人工智能系统的开拓者2019/8/11华北电力大学22劳伊•雷迪（RajReddy）1937年出生于印度，1966年在美国获得博士1994年与费根鲍姆共同获得图灵奖主持过一系列大型AI系统的开发Navlab能在道路行驶的自动车辆项目LISTEN用于扫盲的语音识别系统以诗人但丁命名的火山探测机器人项目自动机工厂项目，提出“白领机器人学”2019/8/11华北电力大学23什么是人工智能像人一样思考的系统理性地思考的系统“要使计算机能够思考..….意思就是：有头脑的机器”（Haugeland,1985）“与人类的思维相关的活动，诸如决策、问题求解、学习等活动”（Bellman,1978）“通过利用计算模型来进行心智能力的研究”（Chamiak和McDermott,1985）“对使得知觉、推理和行为成为可能的计算的研究”（Winston,1992）像人一样行动的系统理性地行动的系统“一种技艺，创造机器来执行人需要智能才能完成的功能”（Kurzweil,1990）“研究如何让计算机能够做到那些目前人比计算机做得更好的事情”（Rich和Knight,1991）“计算智能是对设计智能化智能体的研究”（Poole等，1998）“AI..….关心的是人工制品中的智能行为”（Nilsson,1998）2019/8/11华北电力大学24什么是人工智能AI研究的是如何运用知识，以便像人类一样完成富有智能的工作就AI的本质来说，可以认为人工智能是一门研究如何制造出人造的智能机器或智能系统，来模拟人类智能活动的能力，以延伸人们智能的科学2019/8/11华北电力大学25人工智能和通常程序的比较人工智能通常计算机程序主要是符号处理主要是数字处理启发式搜索依靠算法控制结构和知识域相分离信息和控制联结在一起易于修改、更新和改变难以修改允许不正确的答案要求正确的回答AI程序：干什么传统程序：干些什么及如何干2019/8/11华北电力大学26智能和智力“智能”源于拉丁“Legere”，意思是收集、汇集，智能通常用来表示从中进行选择、理解和感觉自然智能人类和一些动物所具有的智力和行为能力智力是针对具体情况的，根据不同的情况有不同的含义“智力”是指学会某种技能的能力，而不是指技能本身2019/8/11华北电力大学27智能和智力智能的定义和描述：（1）善于判断、理解和推理（2）综合智力——主要是指“相互关系的训练”（3）形成要领和掌握含义的能力（4）全面考试的能力或思维的效率（5）先天的、综合的和认知的能力（6）智力活动包括在某一情况下抓住本质并对他们作出适当的反应（7）适当地行动、理智地思考、有效地适应环境的总体能力。（8）身体和社会环境的适应性判断、理解、推理、形成概念、适当的反应和适应性等2019/8/11华北电力大学280.2图灵测试如何知道一个系统是否具有智能呢？1950年，计算机科学家图灵提出了著名的“图灵测试”2019/8/11华北电力大学29测试的设置测试的参与者：测试人被测试人•一个人•一个声称自己有人类智力的机器测试过程：测试人与被测试人是分开的，测试人只有通过一些装置（如键盘）向被测试人问一些问题，这些问题随便是什么问题都可以2019/8/11华北电力大学30测试的设置2019/8/11华北电力大学31问过一些问题后测试人能正确地分出谁是人谁是机器——机器没有通过图灵测试测试人没有分出谁是机器谁是人——机器通过了图灵测试，具有了图灵测试意义下的智能计算机为了通过图灵测试，要很好地模拟人类的优点和不足不能比人类愚蠢，也不能比人类聪明在某些方面变得愚蠢并不是很难的事情困难的是一些常识性的问题人类可以非常轻松的处理常识性的问题，但对于计算机来说却非常困难测试的设置2019/8/11华北电力大学32图灵测试——示范1问：请给我写出有关“第四号桥”主题的十四行诗。答：不要问我这道题，我从来不会写诗。问：34957加70764等于多少？答：（停30秒后）105721问：你会下国际象棋吗？答：是的。问：我在我的K1处有棋子K；你仅在K6处有棋子K，在R1处有棋子R。现在轮到你走，你应该下那步棋？答：（停15秒钟后）棋子R走到R8处，将军！2019/8/11华北电力大学33图灵测试——示范2问：你会下国际象棋吗？答：是的。问：你会下国际象棋吗？答：是的。问：请再次回答，你会下国际象棋吗？答：是的。一部笨机器!!!2019/8/11华北电力大学34图灵测试——示范3问：你会下国际象棋吗？答：是的。问：你会下国际象棋吗？答：是的，我不是已经说过了吗？问：请再次回答，你会下国际象棋吗？答：你烦不烦，干嘛老提同样的问题。大概是人而不是机器!!!2019/8/11华北电力大学35图灵测试——示范4很多人研究过计算机对话程序，如J.Weizenbaum写的Eliza（扮演心理医生），模仿心理医生和女病人的对话P：所有男人都一个样。E：这从何说起呢？P：他们总是这样和那样的找我们的麻烦。E：你能举一个例子吗？P：好吧，你瞧，我的男朋友叫我的这儿来。E：哦，你的男朋友叫你到这儿来。P：他说我显得精神沮丧已经很长时间了。E：听到你说你精神沮丧，我很同情。P：说真的，我很不高兴。E：你认为到这儿来能帮助你高兴起来吗？P：那当然，我需要帮助。E：如果你得到了帮助，那将意味着什么