人工智能1-绪论

1人工智能原理电子与信息工程学院计算机系2人工智能原理计算机科学的重要分支计算机科学与技术专业的核心课程之一、也是自动化、电子信息工程等专业的选修课程．如何用计算机来模拟人类智能，即如何用计算机实现诸如问题求解、规划推理、模式识别、知识工程、自然语言处理、机器学习等只有人类才具备的智能，使得计算机更好得为人类服务。课程简介3人工智能原理考试笔试开卷4人工智能原理第1讲人工智能概述(Chapter1OverviewofAI)5人工智能原理Outline主要参考书目AI的定义AI的基础及萌芽AI的创立及发展AI与人类智能AI的研究流派AI的研究范围AI对人类的影响AI在中国AI领域的著名期刊及会议►6人工智能原理StuartRussell,PeterNorvig.“ArtificialIntelligence:AModernApproach”.PearsonEducation,2002.–中译本：《人工智能—一种现代方法(第二版)》，姜哲等译,人民邮电出版社,20047人工智能原理蔡自兴，徐光佑.人工智能及其应用(第三版).北京：清华大学出版社，2004.陆汝钤.人工智能(上、下册).科学出版社，2000.史忠植.高级人工智能(第二版).科学出版社,2006.8人工智能原理Outline主要参考书目AI的定义AI的基础及萌芽AI的创立及发展AI与人类智能AI的研究流派AI的研究范围AI对人类的影响AI在中国AI领域的著名期刊及会议►9人工智能原理定义1智能机器能够在各类环境中自主地或交互地执行各种拟人任务(anthropomorphictasks)的机器。定义2人工智能(学科)计算机科学中涉及研究、设计和应用智能机器的一个分支。近期主要目标在于研究用机器来模仿和执行人脑的某些智力功能，并开发相关理论和技术。定义3人工智能(能力)智能机器所执行的通常与人类智能有关的智能行为，如判断、推理、证明、识别、感知、理解、通信、设计、思考、规划、学习和问题求解等思维活动。10人工智能原理定义4一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（Haugeland,1985）。定义5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（Bellman,1978）。定义6用计算模型研究智力行为（Charniak和McDermott,1985）。定义7研究那些使理解、推理和行为成为可能的计算（Winston,1992）。定义4和5涉及拟人思维定义6和7与理性思维有关11人工智能原理定义8一种能够执行需要人的智能的创造性机器的技术（Kurzwell,1990）。定义9研究如何使计算机做事让人过得更好（Rick和Knight,1991）。定义10一门通过计算过程力图理解和模仿智能行为的学科（Schalkoff,1990）。定义11计算机科学中与智能行为的自动化有关的一个分支（Luger和Stubblefield,1993）。定义8和9涉及拟人行为定义10和11与学科范围有关12人工智能原理Outline主要参考书目AI的定义AI的基础及萌芽AI的创立及发展AI与人类智能AI的研究流派AI的研究范围AI对人类的影响AI在中国AI领域的著名期刊及会议►13人工智能原理哲学（428B.C.－现在）意识、思维的理性部分的形式化……数学（800－现在）逻辑、计算、概率……经济学（1776－现在）决策、博弈、运筹学……神经科学（1861－现在）简单细胞的集合能够导致思维、意识和行动1.AI的基础14人工智能原理心理学(1879－现在)认知心理学：大脑当作信息处理装置实验心理学：1879年Wundt在莱比锡大学首创控制论(1948－现在)：1948年Viener语言学(1957－现在)：Shinner，乔姆斯基理论15人工智能原理计算机工程(1940-现在)电动机械式计算机HeathRobinson：1940年图灵研究组，用于破译德军情报真空电子管通用机器Colossus：1943年图灵研究组可编程计算机Z-3：1941年德国的KonradZuse16人工智能原理2.AI的萌芽古希腊伟大的哲学家、思想家，Plato（柏拉图）的学生代表作《工具论》对AI的主要贡献：为形式逻辑奠定了基础，而形式逻辑是一切推理活动的最基本的出发点。Aristotle(亚里士多德)（公元前384－322）17人工智能原理Aristotle对AI的主要贡献(续)–“三段论”以真言判断为其前提的一种演绎推理，借助于一个共同项，把两个直言判断联系起来，而得出结论。例如：一切金属都是能够熔解的；铁是金属；所以，铁是能够熔解的。–“演绎法”–“模态逻辑”–……【说明】：古希腊文化是人类民主、科学的启蒙，对整个人类做出了十分巨大的贡献！18人工智能原理英国哲学家、自然科学家著名口号：“知识就是力量”代表作：《新工具》对AI的主要贡献：系统地提出了“归纳法”，成为和Aristotle演绎法相辅相成的思维法则。20世纪70年代末，Stanford大学Feigenbaum提出专家系统时，以Bacon的口号为重要依据。……Bacon（培根）（1561－1626）19人工智能原理德国数学家、哲学家对AI的主要贡献：关于“数理逻辑”的思想，把形式逻辑符号化，从而能对人的思维进行运算和推理。提出的计划：建立一种通用的符号语言，以及一种在此基础上进行推理的演算。……Leibnitz(莱布尼茨)（1646－1716）20人工智能原理美籍奥地利数理逻辑学家对AI的主要贡献：研究数理逻辑中的一些根本性问题，即“形式系统的完备性和可判定性”。1930年证明：一阶谓词演算的完备性定理。1931年证明了两条不完备性定理：提出人的思维形式化和机械化的某些极限，在理论上证明了有些事情是做不到的。……Godel(哥德尔)（1906－1978）21人工智能原理英国数学家1936年提出一种理想计算机的数学模型—“图灵机”。对AI的主要贡献：1950年提出著名的“图灵实验”。给出智能标准的明确定义：把人和计算机分处两个不同的房间，并且互相对话，如果作为人的一方不能判断对方是人还是计算机，则那台计算机就达到了人的智能。……Turing(图灵)（1912－1954）22人工智能原理1946年研制成功世界上第一台电子计算机“ENIAC”对AI的主要贡献：为人工智能研究奠定了物质基础……JohnVonNouma(约翰·冯·诺依曼)（1903－1957）23人工智能原理W.S.Mcculloch(麦克洛奇)&W.Pitts(皮兹)1943年，结合了神经生理学和数理逻辑的研究，提出了M-P神经网络模型。1943年建立第一个“神经网络数学模型”开创微观AI——通过模拟人脑来实现智能24人工智能原理美国数学家1948年创立“信息论”对AI的主要贡献：信息论认为人的心理活动可通过信息的形式加以研究，并提出了描述人的心理活动的数学模型。信息论和心理学的结合构成了当代AI研究的一个重要潮流——宏观人工智能研究……克劳德·香农(ClaudeElwoodShannon1916-2001)信息论是运用概率论与数理统计的方法研究信息、信息熵、通信系统、数据传输、密码学、数据压缩等问题的应用数学学科。25人工智能原理Outline主要参考书目AI的定义AI的基础及萌芽AI的创立及发展AI与人类智能AI的研究流派AI的研究范围AI对人类的影响AI在中国AI领域的著名期刊及会议►26人工智能原理美国的人工智能之父麦卡锡JohnMcCarthy（麦卡锡）1971年图灵奖获得者。1927年9月出生于美国波士顿。1948年加州理工大学获数学学士学位。1951年普林斯顿获数学博士学位。曾供职于普林斯顿，斯坦福,Dartmouth和MIT。1962年，加入斯坦福大学，并创建了斯坦福人工智能实验室，工作直到2000年退休。27人工智能原理1956年夏天Boston，Dartmouth(达特茅斯)学院McCarthy召集与会人员–数学家McCarthy–信息学家Shannon–心理学家和神经生理学家Lochester(IBM信息研究中心负责人）,Moore（IBM）,Solomonff（MIT）–计算机科学家Simon,Newell,Samuel,Minsky（哈佛）,Selfridge（MIT）。1.AI的诞生28人工智能原理McCarthy在此次会议上提议正式使用：ArtificialIntelligence（简称AI），标志着“人工智能”作为一门独立学科正式诞生。29人工智能原理2.AI曲折的发展历程早期的热情、巨大的期望（1952-1969）现实的困境（1966-1973）基于知识的系统：力量的钥匙？(1969–1979)AI成为工业(1980–现在)神经网络的回归(1986–现在)AI成为科学(1987–现在)IntelligentAgent的出现(1995–现在)……30人工智能原理第一阶段：早期的热情、巨大的期望(1952～1969)自然语言的机器翻译–1953年，美国乔治大学，1954年IBM公司在701计算机上做俄译英的公开表演。此时，前苏联、中国也开展机器翻译的研究。利用计算机证明数学定理–1956年，Newell和Simon，用程序LogicTheorist证明《数学原理》第二章中的38条定理，1963年证明全部52条定理。（人工智能的真正开端）1956年，Samuel研制了第一个跳棋程序–具有学习功能，打败一个州冠军。31人工智能原理1956年，Selfridge研制第一个字符识别程序。1959年，提出功能更强的模式识别。1957年，Newell，Shaw和Simon研究不依赖具体领域的通用解题程序GPS(GeneralProblemSolving）1965年，Robinson提出消解法（即归结原理），掀起研究计算机定理证明的又一次高潮。32人工智能原理Newell,Simon等人过于乐观不出10年，计算机将成为世界象棋冠军。不出10年，计算机将发现和证明重要的数学定理。不出10年，计算机将能谱写具有优秀作曲家水平的乐曲。不出10年，大多数心理学理论将在计算机上形成。有人甚至断言，20世纪80年代将全面实现AI，2000年机器智能超过人。……33人工智能原理第二阶段：现实的困境(1966～1973)消解法（归结原理）能力有限例如：证明两个连续函数之和仍是连续函数，推了10万步还没有推出。Sauel的下棋程序，1965年，世界冠军Helmann获得四连胜。机器翻译闹出不少笑话有人挖苦说，美国花了2000万美元为机器翻译立了一块“墓碑”。34人工智能原理机器翻译闹出的笑话举例：“Thespiritiswillingbutthefleshisweak”“心有余而力不足”机器翻译过程：英语－俄语－英语结果被译为：“Thevodkaisgoodbutthemeatisspoiled”“伏特加是好的，肉变质了”。“Outofsight,outofmind”“眼不见心不烦”将其翻译成俄语，“又瞎又疯”。……35人工智能原理从神经生理学角度研究AI，存在不可逾越的困难。人脑有1010以上个神经元，能否将1010个机器组成一个联合运行的网络？1973年，英国发表了Lighthillreport，认为AI的研究即使不是骗局，至少也是庸人自扰。终止了英国的AI研究。IBM公司也取消了本公司范围内的AI研究活动。36人工智能原理第三阶段KBS:力量的钥匙?(1969-1979)Newell,Simon等老一辈AI专家，关心的是“通用的、万能的符号逻辑运算体系”——物理符号系统假设。Nilsson更进一步提出，物理符号体系的核心方法是逻辑演绎方法。他的口号——“命题主义”，主张一切AI研究应在一个类似逻辑的形式