11-人工智能的定义23

人工智能人工智能丁世飞中国矿业大学[e-mail]人工智能教材及参考书教材：史忠植,王文杰.人工智能，国防工业出版社,2007主要参考书：1.王士同.人工智能教程,电子工业出版社,20062.蔡自兴,徐光祐.人工智能及其应用，清华大学出版社,2004人工智能结业安排平时成绩----30分其中包括：作业、考勤、课堂提问等期末成绩----70分以本课程期末考试成绩为主要依据。学期成绩----100分学期成绩(100)=平时成绩（30）+期末考试(70)人工智能第一章绪论1.1人工智能的定义1.2人工智能的诞生及发展人工智能第一章绪论1.1人工智能的定义1.1人工智能的定义1.2人工智能的诞生及发展1.3人工智能的研究方法1.4人工智能的应用领域第一章绪论人工智能6人工智能(ArtificialIntelligence，简记为AI)是当前科学技术迅速发展及新思想、新理论、新技术不断涌现的形势下产生的一个学科，也是一门涉及数学、计算机科学、哲学、认知心理学和心理学、信息论、控制论等学科的交叉和边缘学科。本章的主要任务是讨论智能、人工智能的基本概念，并对人工智能的发展历史、研究目标、研究内容、研究途径及研究领域进行简要的讨论。1.1人工智能的定义1.1人工智能的定义1.2人工智能的诞生及发展1.3人工智能的研究方法1.4人工智能的应用领域第一章绪论人工智能7•什么是智能？智能的本质是什么？这是古今中外许多哲学家、脑科学家一直在努力探索和研究的问题，但至今仍然没有完全解决，以致被列为自然界四大奥秘(物质的本质、宇宙的起源、生命的本质、智能的发生)之一。•目前人们大多是把对人脑的已有认识与智能的外在表现结合起来，从不同的角度、不同的侧面、用不同的方法来对智能进行研究的，提出的观点亦不相同。其中影响较大的主要有思维理论、知识阈值理论及进化理论等。1.1.1智能1.1人工智能的定义1.2人工智能的诞生及发展1.3人工智能的研究方法1.4人工智能的应用领域第一章绪论人工智能8Thinkingtheory•思维理论来自认知科学(CognitiveScience,CS)。CS又称为思维科学，它是研究人们认识客观世界的规律和方法的一门科学，其目的在于揭开大脑思维功能的奥秘。该理论认为智能的核心是思维，人的一切智慧或智能都来自于大脑的思维活动，人类的一切知识都是人们思维的产物，因而通过对思维规律与方法的研究可望揭示智能的本质。1.1人工智能的定义1.2人工智能的诞生及发展1.3人工智能的研究方法1.4人工智能的应用领域第一章绪论人工智能9Thinkingtheory•思维科学是一门综合性的交叉学科，故需要多种学科的配合研究。可以从心理学、人工智能、计算机科学、数学、生理学及文学艺术等方面着手来研究人的思维过程的规律。思维科学的应用领域十分广泛，涉及科学语言学、模式识别、人工智能、教育学、情报学、管理学、文字学等学科的研究•1990年史忠植提出了人类思维的层次模型，表明人类思维有感知思维、形象思维、抽象思维，并构成层次关系。感知思维是简单的思维形态，它通过人的眼、耳、鼻、舌、身感知器官产生表象，形成初级的思维。感知思维中知觉的表达是关键。形象思维主要是用典型化的方法进行概括，并用形象材料来思维，可以高度并行处理。抽象思维以物理符号系统为理论基础，用语言表述抽象的概念。由于注意的作用，使其处理基本上是串行的。1.1人工智能的定义1.2人工智能的诞生及发展1.3人工智能的研究方法1.4人工智能的应用领域第一章绪论人工智能10Knowledgethresholdtheory•知识阈值理论着重强调知识对于智能的重要意义和作用，认为智能行为取决于知识的数量及其一般化的程度，一个系统之所以有智能是因为它具有可运用的知识。在此认识的基础上，它把智能定义为：智能就是在巨大的搜索空间中迅速找到一个满意解的能力。这一理论在人工智能的发展史中有着重要的影响，知识工程、专家系统等都是在这一理论的影响下发展起来的。1.1人工智能的定义1.2人工智能的诞生及发展1.3人工智能的研究方法1.4人工智能的应用领域第一章绪论人工智能11Evolutionarytheory•进化理论是由美国麻省理工学院(MIT)的布鲁克(R.A.Brook)教授提出来的。该理论认为人的本质能力是在动态环境中的行走能力、对外界事物的感知能力、维持生命和繁衍生息的能力，正是这些能力对智能的发展提供了基础，因此智能是某种复杂系统所浮现的性质。该理论的核心是用控制取代表示，从而取消概念、模型及显式表示的知识(Intelligencewithoutrepresentation,Intelligencewithoutreasoning)，否定抽象对于智能及智能模拟的必要性，强调分层结构对于智能进化的可能性与必要性。1.1人工智能的定义1.2人工智能的诞生及发展1.3人工智能的研究方法1.4人工智能的应用领域第一章绪论人工智能12综合上述各种观点，可以认为智能是知识与智力的总和。其中，知识是一切智能行为的基础，而智力是获取知识并运用知识求解问题的能力，即在任意给定的环境和目标的条件下，正确制订决策和实现目标的能力，它来自人脑的思维活动。1.1人工智能的定义1.2人工智能的诞生及发展1.3人工智能的研究方法1.4人工智能的应用领域第一章绪论人工智能13智能具有下列特征:1.具有感知能力(Perceivingability)vision(80%)+hearing(10%)+touching+smelling+…2.记忆与思维能力(Memorizingandthinkingability)analysis+computation+comparison+judgment+inference+association+decision-making+…logicalthinkingthinkingintermsofimageinspirationthinking3.学习能力及自适应能力(Learningandself-adapting)4.具有行为能力(Actingability)1.1人工智能的定义1.2人工智能的诞生及发展1.3人工智能的研究方法1.4人工智能的应用领域第一章绪论人工智能14C1:类人行为系统(Systemsthatactlikehuman)定义1人工智能是制造能够完成需要人的智能才能完成的任务的机器的技术(“Theartofcreatingmachinesthatperformfunctionsthatrequiresintelligencewhenperformedbypeople”)(Kurzweil，1990)。定义2人工智能是研究如何让计算机做现阶段人类才能做得更好的事情(Thestudyofhowtomakecomputersdothingsatwhich,atthemoment,peoplearebetter”)(Rick和Knight，1991)。1.1.2人工智能的定义1.1人工智能的定义1.2人工智能的诞生及发展1.3人工智能的研究方法1.4人工智能的应用领域第一章绪论人工智能15这种观点与图灵测试的观点很吻合,是一种类人行为定义的方法.1950年,阿兰•图灵(AlanTuring)突出图灵测试,为智能提供一个满足可操作要求的定义.图灵测试用人类的表现来衡量假设的智能机器的表现,这无疑是评价智能行为的最好且唯一的标准.图灵测试的基本过程图灵称为“模仿游戏”的测试是这样进行的:将一个人与一台机器置于一间房间中，而与另外一个人分隔开来，并把后一个人称为询问者。询问者不能直接见到屋中任一方，也不能与他们说话，因此，他不知道到底哪一个实体是机器，只可以通过一个类似终端的文本设备与他们联系。1.1人工智能的定义1.2人工智能的诞生及发展1.3人工智能的研究方法1.4人工智能的应用领域第一章绪论人工智能16然后,让询问者仅根据通过这个仪器提问收到的答案辨别出哪个是计算机，哪个是人。如果询问者不能区别出机器和人，那么根据图灵的理论，就可以认为这个机器是智能的。一台机器要通过图灵测试，它需要有下面的能力：1.自然语言处理:实现用自然语言与计算机进行交流;2.知识表示:存储它知道的或听到的、看到的；3.自动推理：能根据存储的信息回答问题，并提出新的结论；4.机器学习：能适应新的环境，并能检测和推断新的模式；5.计算机视觉：可以感知物体；6.机器人技术：可以操纵和移动物体。1.1人工智能的定义1.2人工智能的诞生及发展1.3人工智能的研究方法1.4人工智能的应用领域第一章绪论人工智能17图灵测试的重要特征：1.它给出了一个客观的智能概念，也就是根据对一系列特定问题的反应来决定是否是智能体的行为。这为判断智能提供了一个标准，从而避免了有关部门智能：“真正”特征的必然争论。2.这项实验使我们免于受到诸如以下目前无法回答的问题的牵制：计算机使用的内部处理方法是否恰当或者机器是否是否真的意识到其动作。3.通过使询问者只关注回答问题的内容，消除了有利于生物体的偏置。1.1人工智能的定义1.2人工智能的诞生及发展1.3人工智能的研究方法1.4人工智能的应用领域第一章绪论人工智能18定义3人工智能是一种使计算机能够思维、使机器具有智力的激动人心的新尝试(“Theexcitingnewefforttomakecomputersthink…machineswithminds,inthefullandliteralsense”)（Haugeland，1985）。定义4人工智能是那些与人的思维、决策、问题求解和学习等有关活动的自动化(“Theautomationofactivitiesthatweassociatewithhumanthinking,activitiessuchasdecisionmaking,problemsolving,learning…”)(Bellman，1978)。C2:类人思维系统(Systemsthatthinklikehumans)1.1人工智能的定义1.2人工智能的诞生及发展1.3人工智能的研究方法1.4人工智能的应用领域第一章绪论人工智能19C3:理性思维系统(Systemsthatthinkrationally)定义5人工智能是用计算模型对智力行为进行的研究(“Thestudyofmentalfacultiesthroughtheuseofcomputationalmodels”)(Charniak和McDermoth，1985)。定义6人工智能是研究那些使理解、推理和行为成为可能的计算(“Thestudyofthecomputationsthatmakeitpossibletoperceive,reason,andact”)(Winston，1992)。1.1人工智能的定义1.2人工智能的诞生及发展1.3人工智能的研究方法1.4人工智能的应用领域第一章绪论人工智能20C4:理性行为系统(Systemsthatactrationally)定义7人工智能是一门通过计算过程力图解释和模仿智能行为的学科(“Afieldofstudythatseekstoexplainandemulateintelligentbehaviorintermsofcomputationalprocesses”)(Schalkoff，1990)。定义8人工智能是计算机科学中与智能行为的自动化有关的一个分支(“Thebranchofcomputersciencethatisconcernedwiththeautomationofintelligentbehavior”)(Luger和Stubblefield，1993)。1.1人工智能的定义1.2人工智能的诞生及发展1.3人工智能的研究方法1.4人工智能的应用领域第一章绪论人工智能211.1.3人工智能学科人工智能学科是计算机科学中涉及研究、设计和应用智能机器的一个分支。所谓的智能机器就是能够在各类环境中自主地或交互地执行各种拟人任