中科院人工智能46

PrinciplesofAI-----WangWenjieIntroduction:1©GraduateUniversity,ChineseacademyofSciences.人工智能PrinciplesofArtificialIntelligence王文杰信息学院[e-mail]-----WangWenjieIntroduction:2©GraduateUniversity,ChineseacademyofSciences.SyllabusPrinciplesofAI-----WangWenjieIntroduction:3©GraduateUniversity,ChineseacademyofSciences.CourseObjectives教学的基本目的和要求掌握人工智能的基本概念和原理掌握人工智能的主要方法和技术了解人工智能的应用PrinciplesofAI-----WangWenjieIntroduction:4©GraduateUniversity,ChineseacademyofSciences.CourseInformationWeb地址:–包括:•教材资料•Lecturenotes.•Assignments.•Project(s)•OthersPrinciplesofAI-----WangWenjieIntroduction:5©GraduateUniversity,ChineseacademyofSciences.教材资料PrinciplesofAI-----WangWenjieIntroduction:6©GraduateUniversity,ChineseacademyofSciences.Others预修课程–数理逻辑–程序设计语言分数–考试：–其他：•作业•Project/PaperPrinciplesofAI-----WangWenjieIntroduction:7©GraduateUniversity,ChineseacademyofSciences.第一章引言PrinciplesofAI-----WangWenjieIntroduction:8©GraduateUniversity,ChineseacademyofSciences.本章主要内容人工智能的界定人工智能的诞生和发展简史人工智能的研究学派人工智能的研究领域PrinciplesofAI-----WangWenjieIntroduction:9©GraduateUniversity,ChineseacademyofSciences.1.1人工智能的界定理解“我们如何思考”是人类长期的研究目标人工智能不仅试图要理解心智能力,而且要建造智能体.人工智能（AI：ArtificialIntelligence）是当前科技发展中的一门前沿学科，同时也是一门新思想、新观念、新理论、新技术不断出现的学科，是在计算机、控制论、信息论、数学、心理学、哲学、语言学等多种学科相互综合、相互渗透的基础上发展起来的一门交叉性的边缘学科。PrinciplesofAI-----WangWenjieIntroduction:10©GraduateUniversity,ChineseacademyofSciences.什么是人工智能（1）StuartRussell和PeterNorvig把当前有关AI的定义分成四类：类似人一样进行思考的系统理性思考的系统类似人一样进行动作(act)的系统理性动作的系统PrinciplesofAI-----WangWenjieIntroduction:11©GraduateUniversity,ChineseacademyofSciences.什么是人工智能（2）StuartRussell和PeterNorvig把当前有关AI的定义分成四类：类似人一样进行思考的系统理性思考的系统类似人一样进行动作(act)的系统理性动作的系统思维的过程和推理行为PrinciplesofAI-----WangWenjieIntroduction:12©GraduateUniversity,ChineseacademyofSciences.什么是人工智能（3）StuartRussell和PeterNorvig把当前有关AI的定义分成四类：类似人一样进行思考的系统理性思考的系统类似人一样进行动作(act)的系统理性动作的系统从模拟人类功能的逼真度来度量从理性的智能概念来度量一个系统如果能够在它所知道的范围内”正确行事”,它就是理性的PrinciplesofAI-----WangWenjieIntroduction:13©GraduateUniversity,ChineseacademyofSciences.类似人一样进行动作(act)的系统•对于人类做的比较好的智能任务，让计算机来完成如定理证明、下棋、诊断疾病等•最著名的就是Turing测试PrinciplesofAI-----WangWenjieIntroduction:14©GraduateUniversity,ChineseacademyofSciences.Turing测试（1）•AlanTuring,“ComputingMachineryandIntelligence”,Mind,59:433–460,1950.•问题:“Canmachinesthink?”•为此，Turing设计了著名的TuringTest他认为与其提出一个长长的而可能有争议的清单来列举智能所需要的能力,不如采用一项基于人类这种无可质疑的智能实体的辨别能力的测试.PrinciplesofAI-----WangWenjieIntroduction:15©GraduateUniversity,ChineseacademyofSciences.Turing测试（2）•测试者A，被测试者B与C。•A是人，B与C一个是人，另一个是计算机。•A提出问题，B与C分别回答。•如果B与C的回答，使得A无法区分是人的回答还是计算机的回答，则计算机具有了智能。•Turing测试第一次给出了检验计算机是否具有智能的哲学说法。PrinciplesofAI-----WangWenjieIntroduction:16©GraduateUniversity,ChineseacademyofSciences.中文问题Searle汉语实验室。•一个不懂汉语的人A，一个充分详细的汉语问答手册。•不计查手册的时间代价。•给A一个使用汉语提出的问题，A通过汉语符号的比对使用手册，给出回答。•Searle问，如果A通过查手册做出的回答与懂汉语的人一样，A懂汉语吗？PrinciplesofAI-----WangWenjieIntroduction:17©GraduateUniversity,ChineseacademyofSciences.“深蓝”下棋程序•1997年，IBM设计了这个程序。•战胜卡斯帕罗夫！•“深蓝”有智能吗？“SayingDeepBluedoesn’treallythinkaboutchessislikesayinganairplanedoesn'treallyflybecauseitdoesn'tflapitswings”DrewMcDermottPrinciplesofAI-----WangWenjieIntroduction:18©GraduateUniversity,ChineseacademyofSciences.问题•飞机会“飞”吗？•轮船会“游泳”吗？•计算机会“思考”吗？PrinciplesofAI-----WangWenjieIntroduction:19©GraduateUniversity,ChineseacademyofSciences.什么是人工智能（4）考虑智能比较好的途径可能是把它看作是一些技巧的汇集？这些技巧是什么呢?•求解问题的能力？•存储记忆•直觉•推理能力•从经验中学习的能力•等等PrinciplesofAI-----WangWenjieIntroduction:20©GraduateUniversity,ChineseacademyofSciences.类似人一样进行思考的系统如果说某个程序能够像人一样思考，那么就必须以某种方式确定人是如何思考的。为确定人类思维的内部是怎样工作的，可以有两种方法：通过内省（introspection）----在人思考过程中，掌握人自己的想法；或者通过心理学实验如果计算机程序的输入/输出以及实时的行为同人类行为非常一致，就说明该程序可能是按照人类模式运转的。GPS：不仅满足程序正确地解决问题，更关心程序推理轨迹与人类求解同样问题的步骤轨迹的比较PrinciplesofAI-----WangWenjieIntroduction:21©GraduateUniversity,ChineseacademyofSciences.理性思考的系统主要指的是思维方法的规范化古希腊哲学家Aristotle可能是第一个试图把“正确地思考”规范化的人19世纪后期和20世纪，形式逻辑出现1965年，出现了用逻辑符号描述问题的程序该方法有两个主要的问题。第一，把非形式的知识用形式的逻辑记号表示是不容易做到的，特别是当这些知识不是100%确定的时候。第二，在理论上可以解决一个问题和在实际中这样做是有很大不同的，甚至只要很少的知识就可能会耗尽任何计算机的资源，除非在推理时给出一定的指导。PrinciplesofAI-----WangWenjieIntroduction:22©GraduateUniversity,ChineseacademyofSciences.理性动作的系统主要指的就是理性的agent：通过自己的行动获得最佳结果，或者在不确定的情况下，获得最佳期望结果Perfectknowledge,unlimitedresourceslogicalreasoningImperfectknowledge,limitedresources(limited)rationalityAI可认为就是研究和建造理性AgentPrinciplesofAI-----WangWenjieIntroduction:23©GraduateUniversity,ChineseacademyofSciences.Agent•Agent—在某个环境中作用的实体•智能Agent—智能作用的系统•Agent具有:–有关环境的知识–感知信息(观察)–过去经验–要达到的目标•Agent为了达到目标，必须根据知识、感知和经验决定要执行什么样的行为。PrinciplesofAI-----WangWenjieIntroduction:24©GraduateUniversity,ChineseacademyofSciences.1.2人工智能的发展简历（1）•1956：一般的说，人工智能这个术语来源于1956年的一次关于“复杂信息处理”的Workshop。•在这次会议上，J.MaCarthy建议将这类研究称为人工智能“ArtificialIntelligence”。(“computationalrationality”是不是更好一些？)PrinciplesofAI-----WangWenjieIntroduction:25©GraduateUniversity,ChineseacademyofSciences.1.2人工智能的发展简历（2）孕育期(1956年前)主要成就:--创立了数理逻辑,自动机理论,控制论,信息论和系统论--发明了电子数字计算机主要贡献:•1943年,MP模型出现,模型中的每个神经元都具有”开”、”关”状态。神经元的状态被认为是“实际等价于引起足够刺激的模型”。他们认为：任何可计算的函数都可以通过某种神经元连接成的网络进行计算，而且所有的逻辑运算都可以用简单的网络实现•Hebb学习规则，用来修改神经元之间