第1章(1)讲：人工智能的诞生40

智能科学与技术系人工智能ArtificialIntelligence主讲黄芳[e-mail]2015.3智能科学与技术系人工智能课程教学主要内容:人工智能的研究与发展知识表示方法确定性推理智能计算专家系统智能科学与技术系课程要求教学方式：理论(26)+实践(6)考核方式：考试(70%)+作业和实验(30%)课程学分：2教材及参考书：[1]《人工智能及其应用》，第四版，蔡自兴，徐光祐．本科生用书．清华大学出版社，2010[2]《ArtificialIntelligence:ANewSynthesis》.N.J.Nilsson.MorganKaufmann,1998;机械工业出社，1999[3]《人工智能及其在决策系统中的应用》．蔡自兴．国防科技大学出版社，2006[4]《专家系统》，蔡自兴，JohnDurkin，龚涛．原理、设计与应用．科学出版社，2005智能科学与技术系人工智能PK人类智能第一讲：人工智能的诞生主讲黄芳[e-mail]2015.3智能科学与技术系美梦能否成真？人类梦想发明各种机械工具和动力机器，协助甚至代替人们从事各种体力劳动。18世纪第一次工业革命中，瓦特发明的蒸汽机开辟了利用机器动力代替人力和畜力的新纪元。此后，显著减轻体力劳动和实现生产过程自动化才成为可能。智能科学与技术系美梦能否成真？人类同样梦想发明各种智能工具和智能机器，协助甚至代替人们从事各种脑力劳动。20世纪40年代计算机的发明和50年代人工智能的出现开辟了利用智能机器代替人类从事脑力劳动的新纪元。此后，显著减轻脑力劳动和实现生产过程智能化才成为可能。智能科学与技术系人工智能与人类智能你认为人工智能是否能够超过人类智能？智能科学与技术系人工智能与人类智能由于人类对机器人“不信任感”担心使用机器人带来失业的恐惧，担心“机器人的智能将要超过人类，从而反客为主，要统治人类”，给人类造成心理威胁。机器智能不是生命现象，而是一种人为的机械模仿。未来的高智能机器人的某些功能，很可能会超过人，但从总体上看，机器人智不能超过人类智能。智能科学与技术系主要内容1.什么是人工智能?2.人工智能是如何发展起来的？3.人类智能与人工智能的关系如何？智能科学与技术系智能？什么是智能？智能科学与技术系自然智能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之甚少人脑结构：含有1011-12个（千亿-万亿个）神经元，而且呈现并行分布大脑功能：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进一步揭示与认识智能科学与技术系人工（man-made）制品相对于天然河流，人类开凿了运河；相对于天然卫星（如地球的卫星—月亮），人类制造了人造卫星；相对于天然纤维（如棉花、蚕丝和羊毛），人类发明了维呢绒和涤绒等人造纤维；相对于天然心脏、自然受精和自然四肢等，人类创造了人工心脏、人工受精（试管婴儿）、和假肢等人造物品……2009年7月，英国宣布成功利用人类干细胞培育出成熟精子（人工精子）。智能科学与技术系人工制品人工，即人造的，不是自然的。例子：人工湖，人工河（运河），人工纤维，人造卫星，人工肢腿（假肢假腿），人工脑，人工心脏，人工鱼（转基因鱼），克隆羊、克隆牛，各种转基因食品……智能科学与技术系人工智能—机器人？星球大战木牛流马铜壶漏刻—铙神报时智能科学与技术系1.什么是人工智能?人工智能—ArtificialIntelligence(AI)众说纷纭目前还没有统一的定义AI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因此，应当首先研究人类的自然智能一般解释：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、计算机智能。智能科学与技术系知识与智能知识人们通过体验、学习或联想而知晓的对客观世界规律性的认识，包括事实、条件、过程、规则、关系和规律等。智能一种应用知识对一定环境或问题进行处理的能力或者进行抽象思考的能力。智能机器能够在各类环境中自主地或交互地执行各种拟人任务的机器。智能科学与技术系人工智能的不同定义AI(能力)智能机器所执行的通常与人类智能有关的智能行为，如判断、推理、证明、识别、感知、理解、通信、设计、思考、规划、学习和问题求解等思维活动。AI(学科)计算机科学中涉及研究、设计和应用智能机器的一个分支。它的近期目标在于研究用机器来模仿和执行人脑的某些功能，并开发相关理论和技术。智能科学与技术系2.人工智能是如何发展的？孕育期（1956年前）形成期（1956－1970年）暗淡期（1966－1974年）知识应用期（1970－1988年）集成发展期（1986年至今）智能科学与技术系2.人工智能的起源与发展—孕育期孕育期（1956以前）亚里斯多德（公元前384—322）：古希腊伟大的哲学家和思想家，创立了演绎法。他提出的三段论至今仍然是演绎推理的最基本出发点。莱布尼茨(1646—1716)：德国数学家和哲学家，把形式逻辑符号化，奠定了数理逻辑的基础。智能科学与技术系2.人工智能的起源与发展—孕育期图灵(1912—1954)：英国数学家，1936年创立了自动机理论亦称图灵机，1950年在其著作《计算机器与智能》中首次提出“机器也能思维”，被誉为“人工智能之父”。莫克(1907—1980)：美国数学家、电子数字计算机的先驱，1946年研制成功了世界上第一台通用电子数字计算机ENIAC。智能科学与技术系2.人工智能的起源与发展—孕育期麦克洛奇和皮兹：美国神经生理学家，1943年建成第一个神经网络模型(MP模型)。维纳(1874—1956)：美国著名数学家、控制论创始人。1948年创立了控制论。控制论对人工智能的影响，形成了行为主义学派。智能科学与技术系2.人工智能的起源与发展—形成期形成期（1956-1970）AI诞生于一次历史性的聚会—达特茅斯会议1956年夏季，年轻的美国学者麦卡锡、明斯基、朗彻斯特和香农共同发起，邀请莫尔、塞缪尔、纽厄尔和西蒙等参加在美国达特茅斯大学举办了一次长达2个多月的研讨会，热烈地讨论用机器模拟人类智能的问题。会上，首次使用了“人工智能”这一术语。这是人类历史上第一次人工智能研讨会，标志着人工智能学科的诞生，具有十分重要的历史意义。智能科学与技术系2.人工智能的起源与发展—形成期形成期（1956-1970）迅速发展，过于乐观1956年，塞缪尔在IBM计算机上研制成功了具有自学习、自组织和自适应能力的西洋跳棋程序。1957年，纽厄尔、肖(Shaw)和西蒙等研制了一个称为逻辑理论机（LT)的数学定理证明程序。1958年，麦卡锡建立了行动规划咨询系统。1960年纽厄尔等研制了通用问题求解(GPS)程序。麦卡锡研制了人工智能语言LISP。1961年，明斯基发表了“走向人工智能的步骤”的论文，推动了人工智能的发展。1965年，鲁宾逊提出了归结（消解）原理。智能科学与技术系2.人工智能的起源与发展—暗淡期暗淡期（1966－1974）过高预言的失败，给AI的声誉造成重大伤害。“20年内，机器将能做人所能做的一切。”——西蒙，1965“在3～8年时间里，我们将研制出具有普通人智力的计算机。这样的机器能读懂莎士比亚的著作，会给汽车上润滑油，会玩弄政治权术，能讲笑话，会争吵。……它的智力将无以伦比。”——明斯基，1977智能科学与技术系2.人工智能的起源与发展—暗淡期塞缪尔的下棋程序在与世界冠军对弈时，以1比4告负。归结法的能力有限。当用归结原理证明“两连续函数之和仍然是连续函数”时，推了10万步也没证明出结果来。把“心有余而力不足”(Thespiritiswillingbutthefleshisweak)的英语句子翻译成俄语，再翻译回来时竟变成了“酒是好的，肉变质了”英国剑桥大学数学家詹姆士按照英国政府的旨意，发表一份关于人工智能的综合报告，声称人工智能即使不是骗局也是庸人自扰。智能科学与技术系2.人工智能的起源与发展—知识应用期知识应用期（1970－1988年）专家系统实现了人工智能从理论研究走向专门知识应用，是AI发展史上的一次重要突破与转折。1972-1976年，费根鲍姆研制MYCIN专家系统，用于协助内科医生诊断细菌感染疾病，并提供最佳处方。1976年，斯坦福大学的杜达等人研制地质勘探专家系统PROSPECTOR。计算机视觉、机器人、自然语言理解、机器翻译等AI应用研究获得发展。同时也出现新的问题智能科学与技术系2.人工智能的起源与发展—集成发展期集成发展时期（1986-）专家系统的不足：应用领域狭窄、缺乏常识性知识、知识获取困难、推理方法单一、没有分布式功能、不能访问现存数据库等，促进专家系统的改进与发展。机器学习、人工神经网络、智能机器人和行为主义研究趋向热烈和深入。智能计算(CI）弥补了人工智能中在数学理论和计算上的不足，更新和丰富了人工智能理论框架，使人工智能进入一个新的发展时期。智能科学与技术系人工智能的时代已经到来•“尤金”在2012年图灵诞辰100周年的比赛上，以29.2%的成绩，险些通过图灵测试。•库兹韦尔预言,在2045年跨越人工智能超过人类智能的“奇点”。•苹果于2011年正式推出人工智能计划CALO的Siri语音助理，推广到亿万人的手机上。•2012年，多伦多大学的GeofferyHinton宣布在机器深度学习领域（DeepLearning）达成重大突破，模拟人类神经元的重要发明忆阻器，和高通的神经网络芯片也相继诞生，人工智能研究的软硬件条件，都已基本具备。智能科学与技术系人工智能的时代已经到来Hinton与库兹韦尔一起加入Google的X实验室，谷歌的战略则开始疯狂向人工智能倾斜。IBM推出超级计算机Watson，并在电视智力竞赛中战胜人类对手，该公司将语音识别的精度提高了30%，并推出类Siri功能“Cortana个人助理”。中国的玩家百度深度学习研究院，公布了“百度大脑”项目，宣布该项目已能模拟人脑的200亿个神经元，达到两三岁孩童的智力水平——这意味着百度的进度已经是谷歌此前10亿个神经元的20倍，在不声不响中做到了全球领先。智能科学与技术系2.人工智能的起源与发展—进入新世纪1956年夏出席达特茅斯会议的部分代表于50年后重逢2006，AI50周年会议（美国）莫尔，麦卡锡，明斯基，塞尔夫里奇，索罗蒙夫智能科学与技术系2.人工智能的起源与发展—中国人工智能在中国的发展1981年中国人工智能学会在长沙艰难成立，其后长期得不到国内科技界的认同，只能挂靠中国社会科学院哲学研究所，直到2004年，才得以“返祖归宗”，挂靠到中国科学技术协会。1985年前，人工智能在西方国家得到重视和发展，而在苏联却受到批判；我国人工智能也与“特异功能”一起受到质疑，人工智能学科群专著不能公开出版。智能科学与技术系2.人工智能的起源与发展—中国希望的曙光1986年清华大学校务委员会经过长期和三次讨论后，决定同意在清华大学出版社出版人工智能著作。我国首部人工智能、机器人学和智能控制著作分别于1987年、1988年和1990年在清华大学出版社、中南工业大学出版社和电子工业出版社问世。智能科学与技术系2.人工智能的起源与发展—中国破土而出据不完全统计，现在全国已编著出版了50多部人工智能、40多部智能控制和近50部机器人学的教材/专著。从1987年到1999年智能科学与技术系2.人工智能的起源与发展—中国从2000年到2006年智能科学与技术系从2007年到2010年智能科学与技术系2.人工智能的起源与发展—中国人工智能研究起步较晚1978年把“智能模拟”纳入国家研究计划。1984年召开了智能计算机及其系统学术讨论会。1986年起把智能计算机系统、智能机器人和智能信息处理等重大项目列入国家高技术研究计划。1993年起，把智能控制和智能自动化等项目列入国家科技攀登计划。进入21世纪后，已有更多的人工智能与智能系统研究获得各种基金计划支持，并与国家国民经济和科技发展的重大需求相结合，力求做出更大贡献。智能科学与技术系2.人工智