人工智能—课程论文

1xxx大学人工智能概论课程论文学院核自院专业机械工程及自动化班级机械x班姓名xxx学号xxx导师朱x课题人工智能原理与应用201x年1x月2x日2人工智能的原理与应用摘要：人工智能(AI)一直都处于计算机技术的最前沿，长久以来，人工智能对于普通人来说是那样的可望而不可及，然而它却吸引了无数研究人员为之奉献才智，从美国的麻省理工学院(MIT)、卡内基-梅隆大学(CMU)到IBM公司，再到日本的本田公司、SONY公司以及国内的清华大学、中科院等科研院所，全世界的实验室都在进行着AI技术的实验。不久前，著名导演斯蒂文斯皮尔伯格还将这一主题搬上了银幕，科幻片《人工智能》(A.I.)对许多人的头脑又一次产生了震动，引起了一些人士了解并探索人工智能领域的兴趣。关键词：人工智能；专家系统；模式识别引言：人工智能的发展已达到很高水平，电子计算机将更接近大脑的功能了，虽然计算机解决问题的能力从技术角度看目前还有很大局限性，计算机万能论者的理论依据也是有问题的。计算机暂时不能代替人我相信他预见的会成为现实，目前也有了很多技术突破,这就是人类-机器的结合体，他预见这是人类进化史上的一个飞跃。在这样一个结合体形式下，肯定超出目前的人的智能和人工智能，这个结合体中，人类的大脑将植入能和机器直接沟通的芯片，这个芯片是人机的桥梁，而人类-机器结合体将发挥出人与机器的各自优势。一、什么是人工智能由于人工智能是一个边缘学科，是哲学、数学、电子工程、计算机科学、心理学等众多学科的混血儿。它的研究队伍由未自不同领域的学者组成，各自从事着自己感兴趣的工作，他们对人工智能是什么有不同的认识。如果仅从技术的角度来看，人工智能要解决的问题是如何使电脑表现智能化，使电脑能支灵活方效地为人类服务。只要电脑能够表现出与人类相似的智能3行为、就算是达到了目的，而不在乎在这过程中电脑是依靠某种算法还是真正理解了，这样，人工智能就是计算机科学中涉及研究、设计和应用智能机器的—个分支，人工智能的目标就是研究怎样用电脑来模仿和执行人脑的某些智力功能，并开发相关的技术产品，建立有关的理论。除了上述的观点以外，人工智能领域中的心理学家、语言学家倾向于将重点放在用电脑去再现人脑思维的内部状态上．也就是要使电脑程产真正理解它所他的事情，就好保人脑一样去“思考问题”。由于大家研究的内容与侧重点各不相同，因此对人工智能的认识也有一定的差异。但是，他们的认识又相互补充、相辅相成、共同构成了人工智能丰富多彩的研究层次与多样化的研究队伍。（一）人工智能的理论于实践人工智能不仅仅是一个工程科目，同样也是一个科研主题，研究人员创立人工智能理论（人工智能程序能够做什么）并用数学分析和实验来验证。理论是可以通过数学抽象和定理证明来分析验证的，也可以通过开发程序、运行试验、分析结果进行经验性研究，这很像心理学家对接受实验者所做的实验，但复杂人工智能系统的行为是很难预测的。人工智能的应用范围非常广泛。人们已经创建了人工智能程序，用于通过预测股市趋势来产生投资策略，诊断病人并给出治疗建议，以及控制工厂中的装配机器人。火星探测机器人的控制就采用了人工智能系统。（二）人工智能概念著名的美国斯坦福大学人工智能研究中心尼尔逊教授对人工智能下了这样一个定义：“人工智能是关于知识的学科――怎样表示知识以及怎样获得知识并使用知识的科学。”而另一个美国麻省理工学院的温斯顿教授认为：“人工智能就是研究如何使计算机去做过去只有人才能做的智能工作。”这些说法反映了人工智能学科的基本思想和基本内容。即人工智能是研究人类智能活动的规律，构造具有一定智能的人工系统，研究如何让计算机去完成以往需要人的智力才能胜任的工作，也就是研究如何应用计算机的软硬件来模拟人类某些智能行为的基本理4论、方法和技术。人工智能（ArtificialIntelligence，简称AI）是计算机学科的一个分支，二十世纪七十年代以来被称为世界三大尖端技术之一（空间技术、能源技术、人工智能）。也被认为是二十一世纪（基因工程、纳米科学、人工智能）三大尖端技术之一。这是因为近三十年来它获得了迅速的发展，在很多学科领域都获得了广泛应用，并取得了丰硕的成果，人工智能已逐步成为一个独立的分支，无论在理论和实践上都已自成一个系统。人工智能是研究使计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为（如学习、推理、思考、规划等）的学科，主要包括计算机实现智能的原理、制造类似于人脑智能的计算机，使计算机能实现更高层次的应用。（三）人工智能的基础人类是通过自然语言来表达思想、知识、学习、交流等，为实现AI用机器模拟人的智能行为，显然，必须有适合于AI的知识获取、知识表示、知识推理的语言，编写相应的智能程序，以构成AI系统，即知识信息处理系统。自AI发展以来，由于AI应用领域的广泛性，已有十几种语言被应用，它们都是根据适用于所研究问题领域知识描述和处理而提出的。二、人工智能原理（一）介绍人工智能的实现技术人工智能是实现具有智能的机器，尤其是具有智能的计算机程序的科学和工程技术。人工智能与用计算机理解人的智力的目标有一些关系，但它并不一定要使用生物学上的方法。（二）人工智能的原理人工智能的科学研究要研究人的智慧的内部结构，相当于研究心理学的原理，这是一般人不大会去做的。大部分的人工智能研究集中在后者——工程实现5上。知识：人的智能活动本质上就是获得和运用知识。知识是智能的基础，为了实现人工智能使机器具有智能就必须使它具有知识。表达：要采用适当的手段表达人的知识，然后才能存储到机器中去，这就是用知识表达要解决的问题。对知识进行表达就是把知识表示成便于计算机存储和利用的某种数据结构，知识表达方法又称为知识表示技术，其表示形式称为知识表示模式。三、人工智能应用（一）人工智能的应用范围人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式作出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。人工智能的发展历史是和计算机科学与技术的发展史联系在一起的，人工智能学科研究的主要内容包括：知识表示、自动推理和搜索方法、机器学习和知识获取、知识处理系统、自然语言理解、计算机视觉、智能机器人、自动程序设计等方面。（二）人工智能中的机器翻译机器翻译是利用计算机把一种自然语言转变成另一种自然语言的过程，用以完成这一过程的软件系统叫做机器翻译系统。虽然至今还没有一个实用、全面、高质量的自动翻译系统出现，不过也取得了很大的进展，特别是作为人们的辅助翻译工具，机器翻译已经得到大多数人的认可。目前，国内的机器翻译软件不下百种，根据这些软件的翻译特点，大致可以分为三大类：词典翻译类、汉化翻译类和专业翻译类。在目前的情况下，计算机辅助翻译应该是一个比较好的实际选择。事实上，在很多领域中，计算机辅助人类工作的方式已经得到了广泛的应用，例如CAD软件。机器翻译研究归根结底是一个知识处理问题，它涉及到有关语言内的知识、语言间的知识、以及语言外的世界知识，其中包括常识和相关领域的专门知识。随着因特网的普及与发展，机器翻译的应用前景十分广阔。作为人类探索自己智6能和操作知识的机制的窗口，机器翻译的研究与应用将更加诱人。（三）人工智能中的专家系统专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。专家系统内部含有大量的某个领域的专家水平的知识与经验，能够运用人类专家的知识和解决问题的方法进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，来解决该领域的复杂问题。为了实现专家系统，必须要存储有该专门领域中经过事先总结、分析并按某种模式表示的专家知识(组成知识库)，以及拥有类似于领域专家解决实际问题的推理机制(构成推理机)。开发专家系统的关键是表示和运用专家知识，即来自领域专家的己被证明对解决有关领域内的典型问题有用的事实和过程。目前，专家系统主要采用基于规则的知识表示和推理技术。由于领域的知识更多是不精确或不确定的，因此，不确定的知识表示与知识推理是专家系统开发与研究的重要课题。（四）人工智能模式识别模式识别就是通过计算机用数学技术方法来研究模式的自动处理和判读。这里,我们把环境与客体统称为“模式”,随着计算机技术的发展，人类有可能研究复杂的信息处理过程。用计算机实现模式（文字、声音、人物、物体等）的自动识别，是开发智能机器的一个最关键的突破口，也为人类认识自身智能提供线索。信息处理过程的一个重要形式是生命体对环境及客体的识别。对人类来说，特别重要的是对光学信息（通过视觉器官来获得）和声学信息（通过听觉器官来获得）的识别。这是模式识别的两个重要方面。市场上可见到的代表性产品有光学字符识别系统(OCR)、语音识别系统等。计算机识别的显著特点是速度快、准确性和效率高。识别过程与人类的学习过程相似。一个综合应用的例子，一汽集团公司与国防科技大学最近合作研制成功“红旗轿车自主驾驶系统”（即无人驾驶系统），它标志着我国研制高速智能汽车的能力已达到当今世界先进水平。汽车自主驾驶技术是集模式识别、智能控制、计算机学和汽车操纵动力学等多门学科于一体的综合性技术，代表着一个国家控制技7术的水平。红旗车自主驾驶系统采用计算机视觉导航方式，并采用仿人控制，实现了对红旗车的操纵控制。首先，摄像机将车前方的道路和车辆行驶情况输入到图像处理和图像识别系统。该系统识别出道路状况、前方车辆的相对距离和相对车速。接着，路径规划系统根据这些信息规划出一条合适路径，即决定如何开车。然后，路径跟踪系统根据需跟踪的路径，结合车辆行驶状态参数和车辆驾驶动力学约束，形成控制命令，控制方向盘和油门开启机构产生相应动作，使汽车按照规划好的路径前进，即按自主驾驶系统的规划路径前进。四、发展方向能够造出这样的具有人类智能的机器，是科学家们一直的理想。人工智能这个科学就是研究和模拟人类的思维，最终做出一台能够像人类一样思考的机器。人工智能科学中有一个很著名的标准，叫做“图灵测试”。用这个标准能够非常简单准确地测定一台机器是否具有人一样的智能。这个测试大概就是通过几个人与一台待测试的机器之间进行对话。当然人与人之间是不能互相看到对方的，人也不能看到哪个是人哪个是机器，之间只有通过对话来交流。然后人与机器之间互相进行对话，对话内容主要是随便问一些问题。到最后，如果对话的人，还分不清与他对话的几个人与机器当中，哪个是机器，哪个是人，那么就可以断定这台机器具备人一样的智能。然而，直到今天，还没有任何一台机器可以通过这个测试。而且，离通过测试的差距还非常之大。这个测试对于机器，真正的困难就难在要像人一样回答问题。例如随便问一个问题：“12乘以7再加821等于多少”。这个问题就很容易让机器“中计”。因为对于机器来说，这种数学计算只需要花一秒不到的时间就能得出正确的结果。但是如果你发现对方可以这样快且准确地得出结果，你会相信他是人么？人毕竟有人特有的思维水平，人有感情，有各种各样的性格，这个就很难在机器上实现。诚然，能够做出这样的机器，的确是人工智能的目标。不过人工智能的研究单纯就是为了这个么？我个人认为，能够做出像人一样聪明的机器是件好事，不过如果要求机器做到人的某些不好的特性，例如，懒惰、贪婪、罪恶等等，就不8必了，做了也是自掘坟墓。人工智能应该可以为人类而服务，能够帮助人解决各种问题。其实做到像人类一样思考的机器，这个只是人工智能科学的其中一个部分，绝不是全部。通过人工智能的研究，领略到智能科学的真谛，解决各种科学难题，促进其它学科的发展，这个才算人工智能的精华！例如，人工智能的子学科专家系统，就曾帮助过医学、采矿等等多个学科，帮助这些学科解决了很多难题。这个时候，人工智能就在某一领域表现出比一般人更加卓越的能力。据我所知，人工智能还有许多十分有趣的子学科，例如神经网络、进化计算等等。这些科学也是以模仿人类的思维为初衷发展起来。但是这些科学在发展过程中，却收获了很多其它的成果。神经网络、进化计算都曾经解决过许多数学上的难题，它们与专家系统一样，为其它各个学科起了很大的促进作用。神经网络还帮助过人类解决指纹识别、面相识别、汉字识别等的难题。