人工智能课件绪论75

西安电子科技大学ArtificialIntelligence(AI)人工智能主讲：戚玉涛Email：[e-mail]第一章：绪论西安电子科技大学关于课程课程类型：必修课，计算机类学科基础课课时：46学分：3先修课程：离散数学、程序设计基础、数据结构教材蔡自兴,徐光祐主编.《人工智能及其应用》.北京：清华大学出版社，2010年5月第四版.参考书籍史忠植主编.《高级人工智能》.北京：科学出版社，2011.西安电子科技大学关于课程考核方式成绩评定方法：期末考试＋平时成绩考试方式：闭卷各教学环节占总分的比例期末考试占考试成绩的80%平时成绩占20%。西安电子科技大学内容提要第一章：绪论1.人工智能的定义与发展2.人工智能的各种认知观3.人类智能与人工智能4.人工智能的研究与应用领域5.课程概要西安电子科技大学内容提要第一章：绪论1.人工智能的定义与发展2.人工智能的各种认知观3.人类智能与人工智能4.人工智能的研究与应用领域5.课程概要西安电子科技大学人工智能的定义与发展工业革命：体力解放机械化自动化现代工业（计算机化）信息革命：脑力解放？信息化过度信息化？脑力劳动的自动化？……人工智能西安电子科技大学人工智能的定义与发展重大挑战Computer:HighperformanceLowintelligence《ScientificAmerican》，2005虹鳉鱼西安电子科技大学人工智能的定义与发展人工智能的定义与发展什么是智能？智能的特征？什么是人工智能？图灵测试人工智能的起源与发展西安电子科技大学什么是智能？智能的本质是什么？模仿，理解，学习，思维，推理，行为……三种关于智能的观点思维理论：思维是智能的核心。通过对思维规律与思维方法的研究可望揭示智能的本质。知识阈值理论：智能行为取决于知识的数量及其一般化的程度。智能就是在巨大的知识空间中迅速找到一个满意解的能力进化理论：MIT布鲁克（R.A.Brook）教授认为对外界事物的感知能力、对动态环境的适应能力是智能的重要基础和组成部分。西安电子科技大学什么是智能？智能（Intelligence）：智能是知识与智力的总和知识是智能行为的基础智能是获取知识、运用知识的能力，它来自于人脑的思维活动对外界事物的感知能力是智能的重要基础及组成部分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目前对人脑奥秘知之甚少西安电子科技大学智能的特征？智能有哪些具体特征？具有感知能力（系统输入）:机器视觉，机器听觉，图像语音识别……具有记忆与思维能力：思维是智能的根本原因，思维是一个动态的过程。思维分为：逻辑思维，形象思维和顿悟思维。具有学习能力及自适应能力：适应环境的变换、积累经验的能力具有行为能力（系统输出）：对外界的智能化反应西安电子科技大学什么是人工智能？人工智能（AI）的定义形式化定义：目前还没有。因为人工智能的严格定义依赖于对智能的定义，而智能本身也还无严格定义。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人工智能学科：从学科的角度来说，人工智能是一门研究如何构造智能机器或智能系统，使之能模拟、延伸、扩展人类智能的学科人工智能能力：从智能能力的角度来说，人工智能是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。西安电子科技大学什么是人工智能？人工智能（AI）的定义人工智能是那些与人的思维、决策、问题求解和学习等有关活动的自动化（Bellman,1978）人工智能是一种使计算机能够思维，使机器具有智力的激动人心的新尝试（Haugeland,1985）人工智能是用计算模型研究智力行为（Charniak和McDermott,1985）人工智能是一种能够执行需要人的智能的创造性机器的技术（Kurzwell,1990）人工智能是一门通过计算过程力图理解和模仿智能行为的学科（Schalkoff,1990）西安电子科技大学什么是人工智能？人工智能（AI）的定义人工智能研究如何使计算机做事让人过得更好（Rick和Knight,1991）人工智能是研究那些使理解、推理和行为成为可能的计算（Winston,1992）人工智能是计算机科学中与智能行为的自动化有关的一个分支（Luger和Stubblefield,1993）……西安电子科技大学图灵测试Turing测试：1950年图灵提出了著名的“图灵测试”，一种测试机器是不是具备人类智能的方法。图灵测试的问题：问：你会下国际象棋吗？答：是的。问：你会下国际象棋吗？答：是的。问：请再次回答，你会下国际象棋吗？答：是的。测试主持人被测机器被测人30%成功欺骗？笨机器！西安电子科技大学图灵测试图灵测试的问题：问：你会下国际象棋吗？答：是的。问：你会下国际象棋吗？答：是的，我不是已经说过了吗？问：请再次回答，你会下国际象棋吗？答：你烦不烦，干嘛老提同样的问题。测试主持人被测机器被测人30%成功欺骗？西安电子科技大学图灵测试Turing测试存在的问题“图灵测试”没有规定问题的范围和提问的标准仅反映了结果的比较，无涉及思维过程没指出是什么人争论：通过了图灵检验的电脑就具备思维能力了么？希尔勒的中文屋子：若问题是用中文而不是用英文？测试主持人被测机器被测人30%成功欺骗？西安电子科技大学人工智能的起源与发展50多年来，人工智能走过了一条起伏和曲折的发展道路。回顾历史，可以按照不同时期的主要特征，将其产生与发展过程分为5个阶段。1.孕育期（1956年以前）2.形成期（1956----1970年）3.暗淡期（1966----1974年）4.知识应用期（1970----1988年）5.集成发展期（1986年以来）西安电子科技大学1.孕育期（1956年以前）我国古代先人对智能机器的遐想和创造三千多年前的古代机器人：据《列子·汤问》记载，传说周穆王在西巡途中，遇到一位名叫偃师的能工巧匠。偃师献上一个会歌舞表演的“假倡”，“钡（抑）其颐则歌合律，捧其手则舞应节，千变万化，惟意所适”。两千多年前的侦察机：据《墨子·鲁问》记载，“公输子（鲁班）削竹木以为鹊”，“三日不下”。他还造了能载人的大木鸢，在战争中担任侦查的任务。指南车：东汉张衡木牛流马：鲁班？诸葛亮？西安电子科技大学人工智能的起源与发展1.孕育期（1956年以前）亚里士多德（Aristotle，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。弗兰西斯·培根（F.Bacon1561-1626）：英国哲学家、作家和科学家，系统地提出了归納法，成为和亚里士多德的演绎法相辅相成的思维法则。莱布尼茨(G.W.Leibnitz，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。从而能够对人的思维进行运算和推理。布尔（Boole,1815-1864）:英国数学家、逻辑学家。实现了莱布尼茨的思维符号化和数学化的思想，提出了一种崭新的代数系统——布尔代数。西安电子科技大学人工智能的起源与发展1.孕育期（1956年以前）图灵(A.M.Turing，1912-1954)：英国数学家，1936年创立了自动机理论，自动机理论亦称图灵机，是一个理论计算机模型。莫克利(J.W.Mauchly，1907-1980)：美国数学家、电子数字计算机的先驱，与他的研究生埃克特(J.P.Eckert)合作，1946年研制成功了世界上第一台通用电子计算机ENIAC。麦克洛奇(W.McCulloch)和皮兹(W.Pitts)：美国神经生理学家，于1943年建成了第一个神经网络模型(MP模型)，还提出适当的网络能够学习。香侬(C.E.Shannon，1916-2001):美国数学家，1948年发表了《通讯的数学理论》，代表信息论的诞生维纳(N.Wiener，1874-1956)：美国著名数学家、控制论创始人。1948年创立了控制论。控制论研究系统的信息变换和控制过程，为人工智能的行为主义学派的形成奠定了基础。西安电子科技大学人工智能的起源与发展1.孕育期（1956年以前）在人工智能诞生之前，一些著名科学家就已经创立了为人工智能的诞生奠定重要的思想、理论基础和技术条件的学科和研究成果：•数理逻辑•控制论•计算理论•神经网络模型•电子数字计算机西安电子科技大学人工智能的起源与发展2.形成期（1956----1970年）AI诞生于一次历史性的聚会：麦卡锡正式使用“AI”的术语时间地点：1956年夏，美国达特莫斯(Dartmouth)大学，历时两个月发起人：•麦卡锡(J.McCarthy):数学家、计算机专家•明斯基(M.L.Minsky):哈佛大学数学家、神经学家•洛切斯特(N.Lochester):IBM公司信息中心负责人•香农(C.E.Shannon):贝尔实验室信息部数学家和信息学家邀请参加：•莫尔(T.more)、塞缪尔(A.L.Samuel):IBM公司•塞尔夫里奇(O.Selfridge)、索罗蒙夫(R.Solomonff):MIT•纽厄尔(A.Newell):兰德(RAND)公司，美国•西蒙(H.A.Simon):卡内基梅隆（CMU）大学西安电子科技大学AI的创始人们阿伦•图灵（AlanTuring）计算机科学理论的创始人1912年出生于英国伦敦，1954年去世，享年42岁1936年发表论文“论可计算数及其在判定问题中的应用”，提出图灵机理论1950年发表论文“计算机与智能”，阐述了计算机可以具有智能的想法，提出图灵测试1966年为纪念图灵的杰出贡献，ACM设立图灵奖图灵（AlanTuring）西安电子科技大学AI的创始人们麦卡锡(J.McCarthy)首次提出人工智能的概念发明α－β剪枝算法提出人工智能语言Lisp提出情景演算理论明斯基(M.L.Minsky)提出思维如何萌发并形成的基本理论建造第一个神经网络模拟器，学习如何穿过迷宫最早提出agent的概念提出知识表示的框架理论西蒙(H.A.Simon)符号主义学派的创始人之一开创了机器定理证明的学科领域最早的AI语言IPL开发了“通用问题求解系统”GPS纽厄尔(A.Newell)符号主义学派的创始人之一西蒙的学生与同事1975年与西蒙同获图灵奖西安电子科技大学人工智能的起源与发展2.形成期（1956----1970年）心理学小组•1957年，西蒙和纽厄尔等人的心理学小组研制了一个称为逻辑理论机(LogicTheoryMachine，简称LT)的数学定理证明程序。•1960年研制了通用问题求解(GeneralProblemSolving)程序。该程序的设计是从模仿人类问题求解的规程开始的，不依赖于具体领域。在它能处理的有限类别的问题中，它显示出程序决定的子目标及可能采取的行动的次序，与人类求解同样问题是类似的。因此，GPS是第一个实现了“像人一样思考”方法的程序。西安电子科技大学人工智能的起源与发展2.形成期（1956----1970年）IBM工程小组•1956年，塞缪尔在IBM704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。–这个程序可以从棋谱中学习，也可以在下棋过程中积累经验、提高棋艺。–通过不断学习，该程序1959年击败了塞缪尔本人–1962年又击败了一个州的冠军。MIT小组•1960年，麦卡锡研制了人工智能语言LISP。西安电子科技大学人工智能的起源与发展2.形成期（1956----1970年）其他开创性贡献•1958年，美籍华人数理逻辑学家王浩在IBM-740计算机上仅用了3-5分钟就证明了《数学原理》命题演算全部220条定理。•1965年，鲁宾逊(J.A.Ro