人工智能课件1绪论62

华南理工大学研究生《人工智能》课件陈琼Email:[e-mail]eandEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou,P.R.China2008.9第一章人工智能概述(Chapter1OverviewofAI)2Outline主要参考书目AI的基础及萌芽AI的创立及发展AI的主要研究范围AI在中国AI的最新动态AI领域的著名期刊及会议31.1主要参考书目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.【考博用书】TomM.Mitchell.MachineLearning.ChinaMachinePress,2003.4主要参考书目（续1）StuartRussell,PeterNorvig.“ArtificialIntelligence:AModernApproach”.PearsonEducation,2002.[重点推荐]AI领域集大成的杰作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,2004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1.2AI的基础和萌芽6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AI的基础（续1）7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KonradZuseAI的基础（续2）81.2.2AI的萌芽Aristotle(亚里士多德)（公元前384－322）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。9AI的萌芽（续1）Aristotle对AI的主要贡献(续)“三段论”“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！【名言】：“吾爱吾师，吾更爱真理！”10AI的萌芽（续2）Bacon（培根）（1561－1626）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。……11AI的萌芽（续3）Leibnitz(莱布尼茨)（1646－1716）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。……12AI的萌芽（续4）Godel(哥德尔)（1906－1978）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：提出了把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。……13AI的萌芽（续5）Turing(图灵)（1912－1954）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。……14AI的萌芽（续6）VonNeumann(冯.诺依曼)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……McCulloch&Pitts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15AI的萌芽（续7）Shannon(香农)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……161.3.1AI的诞生1956年夏天Boston，Dartmouth(达特茅斯)学院McCarthy（美国AI之父）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Rochester,Moore,Solomonff，计算机科学家Simon,Newell,Samuel,Minsky,Selfridge。（感慨：个个巨牛，仰慕呀！）1.3AI的创立和发展17McCarthy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。AI的诞生地：Boston。上图为横穿波士顿市区的CharlesRiver18WhatisAI?Systemsthatthinklikehumans.类人思考：认知模型方法Systemsthatthinkrationally.理性地思考：“思维法则”方法Systemsthatactlikehumans.类人行为：图灵测试方法Systemsthatactrationally.理性地行动：理性Agent方法191.3.2AI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)……201.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。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。21AI研究早期的热情（续1）1956年，Selfridge研制第一个字符识别程序。1959年，又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。22AI牛人Newell,Simon等早期所吹的“牛皮”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。232.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10万步还没有推出来。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(举例见下页)有人挖苦说，美国花了2000万美元为机器翻译立了一块“墓碑”。24机器翻译闹出的笑话举例：“Thespiritiswillingbutthefleshisweak”，意思是“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”，意思是“伏特加是好的，肉变质了”。“Outofsight,outofmind”，意思是“眼不见心不烦”。将其翻译成俄语，竟成了：“又瞎又疯”。……25现实的困境(续)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。263.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，物理符合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框架内进行。1968年，Stanford年轻教授Feigenbaum主持的专家系统DENDRAL问世，开创了AI的一个重要应用领域，以知识为基础的专家咨询系统（KBS）。27Feigenbaum及其提出的KBS的主要贡献在IJCAI-1977上，Feigenbaum提出知识工程、专家系统及其开发工具Feigenbaum认为，万能的逻辑体系从根本上说是不可能的，其最大弱点就是缺乏知识，缺乏人类在几千年的文明史上积累起来的知识。Feigenbaum的主要贡献：知识工程是1977-1987AI中最有成就的分支之一在恢复和推进AI的社会形象方面起了很大作用284.AI成为工业(1980–现在)专家系统及其开发工具1981年，日本的“第五代计算机”计划英国的AlveyReport建议恢复投资AI提出——“基于知识的智能系统”（IntelligentKnowledgeBasedSystem,IKBS）295.神经网络的回归(1986–现在)1969年，Bryson&Ho提出反向传播算法1982年，Hopfield神经元网络1986年，Rumelhart&McClelland：主编论文集—ParallelDistributedProcessing形成“联接主义”方法，与“符号主义”方法形成互补306.AI成为科学（1987－现在）AI理论应建立在严密的数学基础上严格的定理、确凿的实验证据，不靠直觉与现实应用相关，而不是与玩具样例相关机器学习不应与信息论分离不确定性推理不应与随机模型分离搜索不应和经典的优化及控制分离自动推理不应和形式化方法分离在方法论上，AI已成为坚实的科学方法利用Internet和共享测试数据库及代码，AI系统的重复实验成为可能317.IntelligentAgent的出现（1995-现在）Internet：最重要的IntelligentAgent环境之一AI成为搜索引擎、推荐系统、商务智能系统的基本工具“Agent的观点”：将AI领域目前分离的子领域重新组织为一个有机整体Russell&Norvig.AI:AModernApproachPoolsetal.1998Nilsson,1998……321.3.3AI的主要研究流派Newell和Simon的“认知主义”，即基于“物理符号逻辑”Nilsson的“逻辑主义”McCarthy主张以非单调逻辑为中心的“常识推理”Brooks的“进化主义”，代表作“机器虫”McCulloch和Pitts的“联接主义”，基于他们提出的“神