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智能科学与技术系人工智能PK人类智能第二讲：人工智能的学派及研究目标主讲黄芳hfang@mail.csu.edu.cn2011.9智能科学与技术系主要内容1.人工智能的学派及其争论2.人工智能对人类的影响3.人工智能的研究目标4.人工智能研究的基本内容和主要方法5.人类智能的研究和应用领域智能科学与技术系1.人工智能的学派三个学派符号主义（Symbolism）连接主义（Connectionism）行为主义（Actionism）符号主义连接主义行为主义智能科学与技术系1.人工智能的学派—符号主义12345678900010110010110001ABCDEFG…LMNOPQS…WXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz+－×÷／＝≤≥＜＞→∧∨∩∪符号主义又称：逻辑主义、心理学派或计算机学派原理：物理符号系统(即符号操作系统)假设和有限合理性原理起源：源于数理逻辑/逻辑推理学派代表：纽厄尔、西蒙和尼尔逊等智能科学与技术系1.人工智能的学派—连接主义连接主义又称：仿生学派或生理学派原理：神经网络及神经网络间的连接机制与学习算法。起源：源于仿生学，特别是人脑模型的研究。学派代表：麦克洛克、皮茨、霍普菲尔德、鲁梅尔哈特等。智能科学与技术系1.人工智能的学派—行为主义行为主义又称：进化主义或控制论学派原理：控制论及感知—动作型控制系统起源：源于控制论学派代表作：布鲁克斯的六足行走机器人，一个基于感知-动作模式的模拟昆虫行为的控制系统。智能科学与技术系对人工智能理论的争论对人工智能方法的争论对人工智能技术路线的争论1.人工智能的学派—争论智能科学与技术系符号主义认为人的认知基元是符号，认知过程即符号操作过程。认为人是一个物理符号系统，计算机也是一个物理符号系统，因此能够用计算机来模拟人的智能行为。人工智能的核心问题是知识表示、知识推理和知识运用。1.人工智能的学派—对人工智能理论的争论智能科学与技术系连接主义认为思维基元是神经元，而不是符号处理过程。认为人脑不同于电脑，并提出连接主义的大脑工作模式，用于取代符号操作的电脑工作模式。1.人工智能的学派—对人工智能理论的争论智能科学与技术系行为主义认为智能取决于感知和行动(所以被称为行为主义)，提出智能行为的“感知—动作”模式。认为智能不需要知识、不需要表示、不需要推理；人工智能可以象人类智能一样逐步进化(所以称为进化主义)；智能行为只能在现实世界中与周围环境交互作用而表现出来。1.人工智能的学派—对人工智能理论的争论智能科学与技术系符号主义：功能模拟方法模拟人类认知系统所具备的功能，通过数学逻辑方法来实现人工智能。连接主义：结构模拟方法模拟人的生理神经网络结构，不同的结构表现出不同的功能和行为。认为功能、结构和智能行为是不可分的。行为主义：行为模拟方法采用行为模拟方法，也认为功能、结构和智能行为是不可分的。不同行为表现出不同功能和不同控制结构。1.人工智能的学派—对人工智能方法的争论智能科学与技术系专用路线强调研制与开发专用智能计算机、人工智能软件、开发工具、人工智能语言和其它专用设备。通用路线认为通用计算机硬件和软件能够对人工智能开发提供有效支持，解决一般人工智能问题。硬件路线认为人工智能发展主要依靠硬件技术软件路线强调人工智能发展主要依靠软件技术1.人工智能的学派—对人工智能技术路线的争论AI各派争论到底谁胜谁负？智能科学与技术系人工智能对经济的影响成功的专家系统能为它的建造者、拥有者和用户带来明显的经济效益人工智能推动计算机技术发展2.人工智能对人类的影响–经济智能科学与技术系人工智能对社会的影响劳务就业问题2.人工智能对人类的影响–社会捡罐子机器人智能科学与技术系社会结构变化“人-机器”→“人-智能机器-机器”人们将不得不学会与智能机器相处，并适应这种变化了的社会结构。思维方式与观念的变化人们开始相信智能机器的判断和决定。失去对问题及其求解任务的责任感和敏感性。认知能力下降，变得懒惰。2.人工智能对人类的影响–社会智能科学与技术系心理或精神上的威胁引起的法律问题技术失控的危险2.人工智能对人类的影响–社会机器人三守则•机器人必须不危害人类，也不允许眼看人类受害而袖手旁观。•机器人必须绝对服从人类，除非这种服从有害于人类。•机器人必须保护自身不受伤害，除非为了保护人类或者是人类命令它作出牺牲。——阿西莫夫，《我是机器人》，1950人工智能技术失控有什么危险？智能科学与技术系人工智能对文化的影响改善人类知识改善人类语言改善文化生活2.人工智能对人类的影响–文化智能科学与技术系3.人工智能的研究目标人工智能的一般研究目标理解人类智能通过编写程序来模仿和检验人类智能的有关理论，更好地理解人类智能。实现人类智能创造有用的灵巧程序，执行一般需要人类专家才能实现的任务，实现人类智能。智能科学与技术系近期目标建造智能计算机代替人类的部分智力劳动。远期目标揭示人类智能的根本机理，用智能机器去模拟、延伸和扩展人类的智能。近期目标则为远期目标奠定了理论和技术基础，远期目标为近期目标指明了方向。3.人工智能的研究目标智能科学与技术系4.人工智能研究的基本内容和主要方法人工智能研究的基本内容知识表示状态空间法、问题归约法、谓词逻辑法…推理搜索启发式搜索、消解原理、不确定性推理…计算智能模糊计算、神经计算、进化计算…构成技术（系统与语言）产生式系统、LISP语言、Prolog语言…智能科学与技术系4.人工智能研究的基本内容和主要方法人工智能研究的主要方法功能模拟法结构模拟法行为模拟法集成模拟法上述前3种人工智能研究方法各有长短，各有长处，又有一定的局限性。各种模拟方法可以取长补短，建立集成模拟方法，实现优势互补。智能科学与技术系5.人工智能的研究与应用领域问题求解问题的表示、分解、搜索、归约等进行复杂的符号运算求解例子：博弈IBM深蓝vsKasparov(1997,2003)智能科学与技术系5.人工智能的研究与应用领域逻辑推理与自动定理证明通过对事实数据库的操作来证明定理多种证明方法例：四色定理；几何定理证明的“吴氏方法”智能科学与技术系计算智能涉及神经计算、模糊计算、进化计算、粒群计算、免疫计算和人工生命等领域。分布式人工智能与真体（Agent）分布式计算+人工智能不同的异构系统在快速变化的环境中具有交换信息和协同工作的能力。主要研究问题是各Agent间的合作与对话，包括分布式问题求解和多Agent系统。5.人工智能的研究与应用领域智能科学与技术系自动程序设计根据不同目的描述来编写的计算机程序。促进半自动软件开发系统的发展，而且也使通过修正自身数码进行学习的人工智能系统得到发展。专家系统是一个智能化的计算机程序系统，其内部具有大量专家水平的某个领域知识与经验。和传统的计算机程序有本质区别。专家系统可以解决的问题：解释、预测、诊断、设计、规划、监视、修理、指导和控制等。5.人工智能的研究与应用领域智能科学与技术系机器学习机器学习是智能机器基于大量知识和知识库系统来获取新的知识新的分支—数据挖掘、知识发现环境学习知识库执行器信息核实反馈机器学习模型5.人工智能的研究与应用领域智能科学与技术系5.人工智能的研究与应用领域自然语言理解语言：自然语言、人造语言、机器语言“理解”的标准机器人学机器人学是人工智能的重要应用研究领域。人工智能与机器人相互促进，机器人学发展需要人工智能的理论和技术指导，而机器人可以提供人工智能一个合适的实验平台。你们参加过哪些机器人研究？智能科学与技术系机器人学智能科学与技术系机器人学智能科学与技术系重大专项重点项目研究的最新进展由国防科大、中南大学、吉林大学共同承担国防科大的红旗车实现自主驾驶时间：2011年7月9日上午历时：2小时分路程：长沙-武汉并入车流：68次人工干预率：小于1%智能科学与技术系模式识别模式可以是一个对象、图形、声音、特性或光信号等。用计算机代替人类或帮助人类感知模式摄像头预处理模式的表示识别输出参考模式库模式识别过程5.人工智能的研究与应用领域智能科学与技术系机器视觉图像处理→图像理解→机器视觉低层视觉与高层视觉前沿研究领域5.人工智能的研究与应用领域带有视觉的月球自主车带有视觉的越野自主车智能科学与技术系人工神经网络神经计算机在其它领域中的广泛应用智能控制一类无需(或需要尽可能少的)人的干预就能够独立地驱动智能机器实现其目标的自动控制定量数学解析法+基于知识的定性方法5.人工智能的研究与应用领域智能科学与技术系其他研究与应用领域智能调度与指挥智能检索系统与语言工具5.人工智能的研究与应用领域智能科学与技术系小结任何新生事物的成长都不是一帆风顺的。在科学上，每当一门新科学或新学科诞生时或一种新思想问世时，也往往要遭到种种非议和反对。人工智能也不例外，从人工智能孕育于人类社会的母胎起，就引起人们的争议。人工智能各个学派只有携手合作，取长补短，寻找解决问题的集成理论和方法，才能使人工智能取得更好和更大的发展，迎来人工智能前所未有的春天！对于人工智能的未来发展，我们一向持乐观态度。我们相信人工智能有个更加美好的未来；尽管这一天的到来，需要付出辛勤劳动和昂贵代价，需要好几代人的持续奋斗。智能科学与技术系谢谢大家！