9ArtificialIntelligence(第11章人工智能)

Chapter11ArtificialIntelligence人工智能刘志明SoftwareEngineeringLabE-Mail:[e-mail]中英术语表Agent：智能体,对环境的刺激作出响应的装置Perception：感知Imitation：模仿Robots：机器人Game：博弈Eight-puzzle:八数码游戏Turingtest：图灵测试Imageprocessing：图像处理Informationretrieval：信息检索Expertsystem：专家系统SymbolicComputation：符号计算LanguageProcessing：语言处理Artificialneuralnetworks：人工神经网络人工智能剧情介绍CybertronicsManufacturing公司制造了第一个具有感情的机器人：大卫David作为第一个被输入情感程序的机器男孩，大卫是这个公司的员工和他的妻子的一个试验品，他们夫妻俩收养了大卫。而他们自己的孩子却最终因病被冷冻起来，以期待有朝一日，有一种能治疗这种病的方法会出现。尽管大卫逐渐成了他们的孩子，拥有了所有的爱，成为了家庭的一员。但是，一系列意想不到的事件的发生，使得大卫的生活无法进行下去。人类与机器最终都无法接受他，大卫只有唯一的一个伙伴机器泰迪(Teddy)----他的超级玩具泰迪熊，也是他的保护者。大卫开始踏上了旅程，去寻找真正属于自己的地方。他发现在那个世界中，机器人和机器之间的差距是那么的巨大，又是那么的脆弱。他要找寻自我、探索人性，成为一个真正意义上的人…….人工智能（AI）的应用之一（1）机器人（Robots）“木牛流马”三国诸葛亮指南车东汉张衡机器人定义与分类机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。分类：工业机器人、服务机器人、水下机器人、机器人警察、军用机器人、娱乐机器人、航天机器人…..焊接机器人弧焊机器人120公斤点焊机器人:以红旗车身焊装生产线为应用背景流水线机器人CR-02：1995年8月，中科院沈阳自动化所、哈工大等单位联合研制，对洋底微地形地貌进行探测和对洋底地形的跟踪能力和爬坡。项目组研制了“CR-02”半物理数字虚拟仿真平台，测深侧扫声纳系统等。水下6000米无缆自治机器人嫦娥一号登月车模型航天机器人：月球车美国阿波罗退役治理中的γ辐射强度数据采集及现场环境三维重建通过装载有γ像机（或γ测试仪）和数字像机的自主机器人，测量退役核设施γ剂量分布，采集核设施实景图像，记录采集点的世界坐标，构建核设施辐射强度分布图和现场三维图。中国智能机器人网：“Asimo”智能机器人（2）Game博弈（IBM沃森）2011年2月14日，IBM的“沃森”超级计算机将正式登上美国最受欢迎的智力问答节目《危险边缘》(Jeopardy)，挑战该节目的两名总冠军肯-詹宁斯和布拉德-鲁特尔，实现有史以来首次人机智力问答对决，并赢取高达100万美元的奖金。“沃森”是按IBM的创始人托马斯·沃森”(Watson)的名字命名的，它利用一个庞大的并联网络，与2000到3000个Power7计算核心相连，这些计算核心被放置在7个冰箱大小的容器里。IBM已经为“沃森”上传了所有得到许可和公开的知识内容，以便打造一个巨大的语义索。深度问答项目（DeepQA）：问：“当(哥伦比亚广播公司)《60分钟》节目首次播出时，当时的美国总统是谁？对于计算机来说，这是一个相当复杂的问题。它首先必须要理解‘首次播出’是什么意思，以及与‘首次播出’相关的日期。其次，它必须要弄清楚具体的《60分钟》节目首次播出的日期。然后，它才能搜索到当时的美国总统是谁。简而言之，它需要大量的上下文联系，然后交由两个不同的搜索模块，一是搜索日期，一是搜索总统。当‘沃森’得到一个可能答案的列表时，它必须要计算出哪一个最有信心符合标准。所有这些步骤都发生于3秒之内。”（2）Game博弈国际象棋、跳棋、五子棋、中国象棋…IBM的“深蓝”和“小深”VS国际象棋世界冠军卡斯派罗夫1997年5月12日2胜1负3平，总比分3.5:2.52003年1月26日1胜1负4平，平局深蓝技术指标:32个CPU，每个CPU有12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。“在某些类型的局面里，电脑看得如此之深以致它弈得象上帝。”——加里·卡斯帕罗夫AI成功的标志之一，计算机可以有智能；计算机要完全战胜人类象棋大师并非易事。问题求解：搜索解答空间，寻找较优解答。计算机博弈：（3）人工生命（ArtificialLife）“晓媛的鱼”：1996年获国际计算学会ACM最佳博士论文奖，论文题目“人工动物的计算机动画”(artificialanimalsforcomputeranimation:biomechanics,locomotion,perceptionandbehavior)。ACM（AssociationofComputingMachinery）：计算机科学领域的国际性权威学术机构，颁发“图灵奖”、“最佳博士论文奖”等奖励。涂晓媛，1989年毕业于清华大学自动化系，1996年：加拿大多伦多大学获博士学位，目前是intel公司的图形研究小组的专家，出版《人工鱼计算机动画的人工生命方法》。（4）信息检索（Informationretrieval）网络爬虫（Spider）：WebCrawler，是一个沿着链接漫游Web文档集合的程序。原理：假定从一家门户网站的首页出发，先下载这个网页，然后分析这个网页，找到所有超链接，也就知道了这家网站首页所直接连接的全部网页，诸如雅虎邮件、雅虎财经、雅虎新闻等。接下来，访问、下载并分析这家网站的邮件等网页，又能找到其他相连的网页。如此循环，就下载整个互联网。在网络爬虫中，使用一个称为“哈希表”(HashTable)的列表而不是一个记事本纪录网页是否下载过的信息。何谓人工智能:Turing测试测试主持人被测机器被测人小于50%？Turing测试能分辨出人和机器的概率小于50%，图灵预测，2000年之前计算机有30%的概率蒙骗一个普通人达5分钟。图灵测试对计算机的要求自然语言处理知识表示自动推理机器学习完全图灵测试–计算机视觉–机器人技术阿伦.图灵(AlanM.Turing)图灵是英国著名的数学家和逻辑学家，被称为计算机科学之父、人工智能之父，是计算机逻辑的奠基者，提出了“图灵机”和“图灵测试”等重要概念。ACM在1966年纪念计算机诞生20周年(世界第一台电子计算机ENIAC)的时候,决定设立一个奖项,称为”图灵奖”,以纪念奠定了现代计算机理论和模型的伟大科学家,这个奖被认为是计算机学科的诺贝尔奖.图灵奖获得者（AI）年份姓名贡献领域1966年AlanJ.Perlis高级程序设计技巧，编译器构造1969年MarvinMinsky人工智能1971年JohnMcCarthy人工智能1975年AllenNewellHerbertA.Simon人工智能，人类认知心理学和列表处理(listprocessing)1976年MichaelO.RabinDanaS.Scott非确定性自动机1985年RichardM.Karp算法理论，尤其是NP-完全性理论1994年EdwardFeigenbaumRajReddy大规模人工智能系统2000年姚期智计算理论，包括伪随机数生成，密码学与通信复杂度2009年CharlesThacker帮助设计、制造第一款现代PC华裔图灵奖得主：姚期智姚期智，1946年出生，2000年图灵奖得主，是目前唯一一位获得此奖项的华人及亚洲人。目前是清华大学理论计算机科学研究中心教授及香港中文大学博文讲座教授。曾获得美国工业与应用数学学会波利亞奖（PólyaPrize），美国计算机协会算法与计算理论分会（ACMSIGACT）高德纳奖（DonaldE.KnuthPrize）等荣誉。2000年，因为姚期智对计算理论，包括伪随机数生成，密码学与通信复杂度的诸多贡献，美国计算机协会（ACM）授予他该年度的图灵奖。2007年3月29日，姚期智领导成立了清华大学理论计算机科学研究中心。主页：人工智能是一门广泛的交叉和前沿科学，从1956年正式提出人工智能学科算起，已有40多年历史。目前人工智能在发展过程中既有突破但也面临很大的困难研究目标：计算机VS人脑人脑可以通过自学习、自组织、自适应来不断提高信息处理能力；而存储程序式计算机的所有能力都是人们通过编制程序赋予它的，与人脑相比是机械的、死板的和无法自我提高的。AI学科位置AI是一门新兴的边缘学科，是自然科学与社会科学的交叉学科AI的交叉包括：逻辑、思维、生理、心理、计算机、电子、语言、自动化、光、声等AI的核心是思维与智能，构成了自己独特的学科体系AI的基础学科包括：数学（离散、模糊）、思维科学（认知心理、逻辑思维学、形象思维学）和计算机（硬件、软件）等自然科学社会科学哲学数学交叉学科系统科学思维科学人体科学人工智能基础学科指导学科AIRelatedFieldsPhilosophyArtificialIntelligenceComputerScienceLinguisticsPsychologyBiologyMathematics语言学哲学心理学智能科学与技术本科专业专业智能科学技术专业是一个多学科交叉的跨应用领域的新专业。国内智能科学与技术本科教育的现状自2004年北京大学申报的“智能科学与技术”本科专业经教育部正式批准以来，截至2007年底，国内已有北京大学、北京邮电大学、南开大学、西安电子科技大学、首都师范大学、武汉工程大学、西安邮电学院、北京信息工程学院、北京科技大学、厦门大学、湖南大学、河北工业大学，桂林电子科技大学共13所院校经教育部批准，正式设立“智能科学与技术”本科专业。人工智能基本内容人工智能基本概念、方法和技术基本技术：知识表示、推理、搜索、规划人工智能的主要研究、应用领域机器感知：机器视觉；机器听觉；自然语言理解；机器翻译机器思维：机器推理机器学习：符号学习；连接学习机器行为：智能控制智能机器：智能机器人；机器智能智能应用：博弈；自动定理证明；自动程序设计；专家系统；智能决策；智能检索；智能CAD；智能CAI；智能交通；智能电力；智能产品；智能建筑等人工智能新技术计算智能：神经计算；模糊计算；进化计算；自然计算人工生命：人工脑；细胞自动机分布智能：多Agent,群体智能数据挖掘：知识发现；数据挖掘人工智能应用1SymbolicComputation符号计算符号计算：又称代数运算,是一种智能化的计算,处理的是符号。符号可以代表整数、有理数、实数和复数,也可以代表多项式,函数,集合等。可以进行符号计算的计算机软件系统,计算机代数系统软件：Mathematica和Maple。计算机代数系统能进行大规模的代数运算。通常用笔和纸进行代数运算只能处理符号较少的算式,当算式的符号上升到百位数后,手工计算就很困难了,这时用计算机代数系统进行运算就可以做到准确,快捷,有效。2PatternRecognition模式识别模式识别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,把环境与客体统称为“模式”，用计算机实现模式（文字、声音、人物、物体等）的自动识别。常用的有光学信息（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。代表性产品：光学字符识别系统(OpticalCharacterR