人工智能chapter1introduction

DepartmentofComputerScience&Technology,NanjingUniversityArtificialIntelligenceSpring人工智能ArtificialIntelligence2DepartmentofComputerScience&Technology,NanjingUniversityArtificialIntelligenceSpring课程内容人工智能概述知识表示方法确定性推理搜索策略计算智能不确定知识与推理专家系统机器学习自然语言理解分布智能人工神经网络3DepartmentofComputerScience&Technology,NanjingUniversityArtificialIntelligenceSpring课程安排时间2008.2----2008.5形式上课、讲座、讨论…要求1.按时上课2.参加并积极参与课堂讨论3.考核合格4DepartmentofComputerScience&Technology,NanjingUniversityArtificialIntelligenceSpring课程考核总成绩=期末考试+平时成绩+大作业(100%60%10%30%)5DepartmentofComputerScience&Technology,NanjingUniversityArtificialIntelligenceSpring主要参考书人工智能——一种现代方法(第二版)StuartRussell，PeterNorvig著人民邮电出版社机器学习MitchellT.机械工业出版社6DepartmentofComputerScience&Technology,NanjingUniversityArtificialIntelligenceSpring主要参考文献IJCAI，世界人工智能大会，两年一次AAAI，美国一年一次的年会ArtificialIntelligenceComputationalIntelligenceIEEETransactionsonPatternanalysisandMachineIntelligenceIEEEIntelligentSystems…DepartmentofComputerScience&Technology,NanjingUniversityArtificialIntelligenceSpring第一章人工智能概述什么是AI？AI的基础AI的产生与发展AI的主要研究与应用领域AI近期发展分析AI研究的主要方法8DepartmentofComputerScience&Technology,NanjingUniversityArtificialIntelligenceSpring什么是AI？狭义：计算机科学的一个分支，是智能计算机系统(思维科学)智能:与人的智能相当或相近（对语言能理解、能学习、能推理）广义人类智能行为规律、智能理论方面的研究9DepartmentofComputerScience&Technology,NanjingUniversityArtificialIntelligenceSpring形式化定义目前还没有一般解释人工智能就是用人工的方法在机器（计算机）上实现的智能，或称机器智能无形式化定义的理由人工智能的严格定义依赖于对智能的定义即要定义人工智能，首先应该定义智能但智能本身也还无严格定义什么是AI？10DepartmentofComputerScience&Technology,NanjingUniversityArtificialIntelligenceSpring什么是AI？什么是智能？（自然智能）自然智能指人类和一些动物所具有的智力和行为能力人类的自然智能（简称智能）指人类在认识客观世界中，由思维过程和脑力活动所表现出的综合能力。人类大脑是如何实现智能的两大难题之一：宇宙起源、人脑奥秘对人脑奥秘知道什么结构：1011-12量级的神经元，分布并行功能：记忆、思维、观察、分析等对智能的严格定义有待于人脑奥秘的揭示，进一步认识11DepartmentofComputerScience&Technology,NanjingUniversityArtificialIntelligenceSpring自然智能：人类和一些动物所具有的智力和行为能力“智力”包括解决问题、进行多种运算、学习和处理各种新情况的能力。“智力”与“具体能力”有区别：“智力”是指学会某种技能的能力、而不是指技能本身。最重要的能力是指诸如判断、洞察力和创造力等与计算机没有关系的元素。什么是AI？什么是智能？（自然智能）12DepartmentofComputerScience&Technology,NanjingUniversityArtificialIntelligenceSpring认识智能的观点思维理论智能来源于思维活动，智能的核心是思维，人的一切知识都是思维的产物。可望通过对思维规律和思维方法的研究，来揭示智能的本质。知识阈值理论智能取决于知识的数量及其可运用程度。一个系统所具有的可运用知识越多，其智能就会越高。进化理论是美国MIT的Brooks在对人造机器虫研究的基础上提出来的。智能取决于感知和行为，取决于对外界复杂环境的适应，智能不需要知识、不需要表示、不需要推理，智能可由逐步进化来实现。什么是AI？13DepartmentofComputerScience&Technology,NanjingUniversityArtificialIntelligenceSpring智能的层次结构高层智能以大脑皮层（抑制中枢）为主，主要完成记忆、思维等活动。中层智能以丘脑（感觉中枢）为主，主要完成感知活动。低层智能以小脑、脊髓为主，主要完成动作反应活动。不同观点在层次结构中的对应关系思维理论知识阈值理论进化理论中层智能和低层智能高层智能什么是AI？14DepartmentofComputerScience&Technology,NanjingUniversityArtificialIntelligenceSpring智能包含的能力感知能力通过感知器官感知外界的能力。是人类获得外界信息的基本途径，其处理方式有以下两种：感知--动作方式：对简单、紧急信息感知--思维--动作方式：对复杂信息记忆和思维能力记忆：对感知到的外界信息和由思维产生的内部知识的存储过程思维：对已存储信息或知识的本质属性、内部知识的认识过程思维方式：抽象思维（逻辑思维）：形象思维（直感思维）：灵感思维（顿悟思维）：什么是AI？15DepartmentofComputerScience&Technology,NanjingUniversityArtificialIntelligenceSpring学习和自适应能力学习：是一个具有特定目的的知识获取过程是人的一种本能。不同人的学习方法、能力不同自适应：是一种通过自我调节适应外界环境的过程是人的一种本能。不同人的适应能力不同行为能力含义：是人们对感知到的外界信息作出动作反应的能力信息来源：由感知直接获得的外界信息经过思维加工后的信息实现过程：通过脊髓来控制由语言、表情、体姿等来实现智能包含的能力什么是AI？16DepartmentofComputerScience&Technology,NanjingUniversityArtificialIntelligenceSpring能力方面人工智能就是用人工的方法在机器（计算机）上实现的智能，或称机器智能学科方面是一门研究如何构造智能机器或智能系统，以模拟、延伸和扩展人类智能的学科什么是AI？17DepartmentofComputerScience&Technology,NanjingUniversityArtificialIntelligenceSpring什么是AI？人类大脑的认识模型是基于信息处理的思想早期人类大脑的信息处理模型短期记忆器工作记忆器反应感觉接受器长期记忆器短期感觉记忆器成组技术刺激技术编码关于智能18DepartmentofComputerScience&Technology,NanjingUniversityArtificialIntelligenceSpring人工智能最感兴趣的问题是试图复制“普通人的智能”，如视觉和自然语言能力等等。1950年英国数学家AlanTuring在思想（mind）杂志上发表了“ComputerMachineryandIntelligence”一文，提出了Turing测试、机器学习、遗传算法和增量学习。什么是AI？智能的测量19DepartmentofComputerScience&Technology,NanjingUniversityArtificialIntelligenceSpring图灵测试受试者人B受试者机器C测试者人A界面控制20DepartmentofComputerScience&Technology,NanjingUniversityArtificialIntelligenceSpringELIZA(*)(第一个计算机精神病医生的会话系统）**Menareallalike.*INWHATWAYS•**Theyarealwaysbuggingusaboutsomethingorother.•*CANYOUTHINKOFASPECISLEXAMPLE.•**Well,myboyfriendmademecomehere.•*YOURBOYFRIENDMADEYOUCOMEHERE.•**HesaysI’mdepressedmuchofthetime.•*IAMSORRYTOHEARETHATYOUAREDEPREDDED.•**It’strue.I’munhappy.•*DOYOUTHINKCOMINGHEREWILLHELPYOUNOTTOBEUNHAPPY.•…21DepartmentofComputerScience&Technology,NanjingUniversityArtificialIntelligenceSpringwww.alicebot.org22DepartmentofComputerScience&Technology,NanjingUniversityArtificialIntelligenceSpring不同的教科书有不同的定义主要在两个方面存在差异：----思维过程和推理----行为所谓人工智能，是指人类的各种智能行为和各类脑力劳动，诸如感知、记忆、情感、判断、推理、证明、识别、理解、通信、设计、学习等思维活动，可用某种物化了的机器予以人工地实现什么是AI？23DepartmentofComputerScience&Technology,NanjingUniversityArtificialIntelligenceSpring自然语言处理知识表示自动推理机器学习计算机视觉机器人技术…什么是AI？AI的主要研究内容:24DepartmentofComputerScience&Technology,NanjingUniversityArtificialIntelligenceSpring人工智能的研究目标远期目标揭示人类智能的根本机理，用智能机器去模拟、延伸和扩展人类的智能涉及到脑科学、认知科学、计算机科学、系统科学、控制论等多种学科，并依赖于它们的共同发展近期目标研究如何使现有的计算机更聪明，即使它能够运用知识去处理问题，能够模拟人类的智能行为。相互关系远期目标为近期目标指明了方向近期目标则为远期目标奠定了理论和技术基础什么是AI？25DepartmentofComputerScience&Technology,NanjingUniversityArtificialIntelligenceSpringAI的基础哲学（公元前428年—现在）数