人工智能概述59

人工智能导论福州大学软件学院陈家瑞[e-mail]一、课程的性质，内容人工智能是一门涉及面较宽的综合性学科，与数学、计算机科学、思维科学、神经生理学、心理学等多种学科都有密切的联系，需要多方面的知识。人工智能是一门不断有新理论、新思想涌现的前沿性学科。通过学习掌握人工智能的基本理论知识、了解人工智能各个领域内容及其的发展状况；掌握各种推理策略和方法、人工智能的知识表示方法；了解并掌握智能计算主要观点与算法；掌握机器学习概念及其算法、了解数据挖掘的基本概念和内容。二、参考资料《人工智能导论》马少平，朱小燕著清华大学出版社《人工智能:一种现代的方法(第二版)》罗素，诺维格著清华大学出版社《人工智能－复杂问题求解的结构和策略》（第四版）GeorgeF.Luger机械工业出版社《人工智能及其应用》（第三版）蔡自兴等清华大学出版社《知识发现》史忠植清华大学出版社《游戏开发中的人工智能》DavidM.Bourg&GlennSeemann著东南大学出版社云松銮仙玉骨寒，松虬雪友繁。大千收眼底，斯调不同凡。（无题）家住闽山东复东,其中岁岁有莺啼。如今不在莺啼处,莺在旧时啼处啼。（无题）白沙平舟夜涛声，春日晓露路相逢。朱楼寒雨离歌泪，不堪肠断雨乘风。BetrayalDaveStriverlovedtheuniversity.Heloveditsivy-coveredclocktowers,itsancientandsturdybrick,anditssun-splashedverdantgreensandeageryouth.Healsolovedthefactthattheuniversityisfreeofthestarkunforgivingtrialsofthebusinessworld-onlythisisn'tafact:Academiahasitsowntests,andsomeareasmercilessasanyinthemarketplace.Aprimeexampleisthedissertationdefense:ToearnthePhD,tobecomeadoctor,onemustpassanoralexaminationonone'sdissertation.ThiswasatestProfessorEdwardHartenjoyedgiving.Davewanteddesperatelytobeadoctor.Butheneededthesignaturesofthreepeopleonthefirstpageofhisdissertation,thepricelessinscriptionsthat,together,wouldcertifythathehadpassedhisdefense.OneofthesignatureshadtocomefromProfessorHart,andHarthadoftensaid-toothersandtohimself-thathewashonoredtohelpDavesecurehiswell-earneddream.Wellbeforethedefense,StrivergaveHartapenultimatecopyofhisthesis.HartreaditandtoldDavethatitwasabsolutelyfirstrate,andthathewouldgladlysignitatthedefense.TheyevenshookhandsinHart'sbook-linedoffice.DavenoticedthatHart'seyeswerebrightandtrustful,andhisbearingpaternal.Atthedefense,Davethoughtthatheeloquentlysummarizedchapter3ofhisdissertation.Thereweretwoquestions,onefromProfessorRodmanandonefromDr.Teer;Daveansweredboth,apparentlytoeveryone'ssatisfaction.Therewerenofurtherobjections.ProfessorRodmansigned.HeslidthetometoTeer;shetoosigned,andthensliditinfrontofHart.Hartdidn'tmove.Ed?Rodmansaid.Hartstillsatmotionless.Davefeltslightlydizzy.Edward,areyougoingtosign?Later,Hartsataloneinhisofficeinhisbigleatherchair,saddenedbyDave'sfailure.HetriedtothinkofwayshecouldhelpDaveachievehisdream.背叛戴夫·斯特赖维尔喜爱这所大学。他喜爱校园里爬满常青藤的钟楼，那古色古香而又坚固的砖块，还有那洒满阳光的碧绿草坪和热情的年轻人。使他感到欣慰的还有这样一件事，即大学里完全没有商场上那些冷酷无情的考验——但事实恰恰并非如此：做学问也要通过考试，而且有的考试与市场上的考验一样不留情面。最好的例子就是论文答辩：为了取得博士学位，为了成为博士，博士生必须通过论文的口试，爱德华·哈特教授就喜欢主持这样的答辩考试。戴夫迫切希望成为一名博士。但他需要让３个人在他论文的第一页上签上他们的名字，这３个千金难买的签名能够证明他通过了答辩。其中一个签名是哈特教授的。哈特常常对戴夫本人和其他人说，对于帮助戴夫实现他应该有的梦想，他感到很荣幸。答辩之前，斯特赖维尔早早给哈特送去了他论文的倒数第二稿。哈特阅读后告诉戴夫，论文水平绝对一流，答辩时他会很高兴地在论文上签名。在哈特那四壁摆满书橱的办公室里，两人甚至还握了手。戴夫注意到，哈特两眼放光，充满信任，神情宛如慈父一般。在答辩时，戴夫觉得自己流利地概括了论文的第三章。评审者提了两个问题，一个是罗德曼教授提的，另一个是蒂尔博士提的。戴夫分别做了回答，并且显然让每个人都心悦诚服，再没有人提出异议。罗德曼教授签了名。他把论文推给蒂尔，她也签上了名字，接着便把本子推到了哈特跟前。哈特没有动。“爱德华？”罗德曼问道。哈特仍然坐在那儿，毫无表情。戴夫感到有点眩晕。“爱德华，你打算签名吗？”过后，哈特一个人呆在办公室里，坐在那张宽大的皮椅里，他为戴夫未能通过答辩感到难过。他试图想出帮助戴夫实现他梦想的办法。IBM的“深蓝”北京时间1997年5月12日凌晨4点50分，美国纽约公平大厦，当IBM公司的“深蓝”超级电脑将棋盘上的一个兵走到C4的位置上时，国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫对“深蓝”的人机大战落下帷幕，“深蓝”以3.5：2.5的总比分战胜卡斯帕罗夫。正在与深蓝下棋的卡斯帕罗夫IBM的“深蓝”（续1）96年2月第一次比赛结果：“深蓝”：胜、负、平、平、负、负97年5月第二次比赛结果：“深蓝”：负、胜、平、平、平、胜IBM的“深蓝”（续2）“深蓝”的技术指标：32个CPU每个CPU有16个协处理器每个CPU有256M内存每个CPU的处理速度为200万步/秒智能汽车智能技术与系统国家重点实验室研制的智能汽车在高速公路上，该汽车可以自动识别道路，自动躲避障碍物在最近的实验中，平均速度为100公里，最高速度达到了150公里，达到了世界先进水平。智能交通图像识别系统四色定理的证明四色定理从1852年发现四色问题，世界上很多著名的科学家试图证明，当一直未能完成。1976年6月，哈肯在美国伊利诺斯大学的两台不同的电子计算机上，用了1200个小时，作了100亿次判断，终于完成了四色定理的证明，从而解决了一个历时100多年的问题，轰动了世界。第一章绪论1.1人工智能的定义1.2人工智能的研究目标1.3人工智能的发展简史1.4人工智能研究的课题人类智能人类在认识世界和改造世界的活动中表现出来的能力直觉思维——通过视觉、听觉、触觉等感官活动，接受并理解文字、图象、声音和语言等各种外界信息，即认识和理解外界环境的能力。理性思维——通过人脑的生理和心理活动以及有关的信息处理过程，将感性知识抽象为理性知识，并能对事物运行的规律进行分析、判断和推理，这就是提出概念、建立方法，进行演绎和归纳推理、作出决策。学习能力——通过教育、训练和学习过程，日益丰富自身的知识和技能。适应能力——对不断变化的外界环境能灵活地作出适当的反应。早期的AI传说与幻想黄帝的“指南车”诸葛亮的“木牛流马”850B.C古希腊的会劳动的机器人；12-13世纪西班牙的神学家试图制造能解决各种问题的通用逻辑机；尝试与成果17世纪法国物理学家B.Pascal制成的机械加法器；在其基础上，德国数学家Leibniz制成了四则运算的计算器。1920年KarelCapek的科幻剧中的机器人Roborta；1936年英国数学家Turning提出了图灵机模型；1938年德国工程师Zuse研制成了第一台累计数字计算机；1946年美国诞生了第一台电子数字计算机ENIAC；现代人工智能的兴起现代人工智能（ArtificialIntelligence，简称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。什么是人工智能◆部分学者对人工智能概念的描述：——人工智能是那些与人的思维相关的活动，诸如决策、问题求解和学习等的自动化（Bellman,1978）；——人工智能是一种计算机能够思维，使机器具有智力的激动人心的新尝试（Haugeland,1985）；——人工智能是研究如何让计算机做现阶段只有人才能做得好的事情（RichKnight,1991）；——人工智能是那些使知觉、推理和行为成为可能的计算的研究（Winston,1992）；——广义地讲，人工智能是关于人造物的智能行为，而智能行为包括知觉、推理、学习、交流和在复杂环境中的行为（Nilsson，1998）。——StuartRussell和PeterNorvig则把已有的一些人工智能定义分为4类：像人一样思考的系统、像人一样行动的系统、理性地思考的系统、理性地行动的系统（2003）。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”。希尔勒的中文屋子通过了图灵测试就具有了智能吗？机器是否真的理解了呢？希尔勒的中文屋子人类和计算机各有所长计算机难以模拟的语音识别自然语言理解计算机的强项复杂的数值计算大规模数据库管理网络信息检索太空飞行器的自动控制等等人工智能的研究目标最终目标理解人类的智能有效的自动化有效的智能拓展超人的智力通用问题求解连贯性交谈自治学习存储信息远期目标：制造智能机器。近期目标：实现机器智能。人工智能发展简史萌芽时期（1956年以前）形成时期（1956-1961年）发展时期（1961年以后）萌芽时期（1956年以前）850B.C古希腊的会劳动的机器人；900B.C中国古代的歌舞机器人；12-13世纪西班牙的神学家试图制造能解决各种问题的通用逻辑机；17世纪法国物理学家B.Pascal制成的机械加法器；在其基础上，德国数学家Leibniz制成了四则运算的计算器。1920年KarelCapek的科幻剧中的机器人Roborta；1936年英国数学家Turning提出了图灵机模型；1938年德国工程师Zuse研制成了第一台累计数字计算机；1946年美国诞生了第一台电子数字计算机ENIAC；形成时期（1956-1961年）1956年，在美国Dartmouth大学的一次历史性聚会是人工智能学科正式诞生的标志。有