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1、,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標題樣式,*,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,單擊此處編輯母版標題樣式,*,*,1,2024/11/23,人工智能導論,授課人：王天江,華中科技大學計算機學院,智能與分布式計算實驗室,2,2024/11/23,教材及主要參考書,人工智能技術(shù)導論,第三版 廉師友,編著，,2007,年，西安電子科技大學出版社,人工智能及其應用,（第二版），蔡自興 等，,1999,年，清華大學出版社,3,2024/11/23,第一章 人工智能概述,4,2024/11/23,人工智能的定義,人工智能至今尚無統(tǒng)一的

2、定義,我們給出的定義（狹義）：,能夠在各類環(huán)境中自主地或交互地執(zhí)行各種擬人任務的機器稱為智能機器,從學科的角度看，,人工智能是,計算機科學的一個分支，它研究、設計和應用智能機器，其目標是使,智能,行為自動化。,從能力的角度看，,人工智能是,智能機器所執(zhí)行的,與人的智能有關(guān)的功能，如判斷、推理、理解、學習和問題求解等思維活動,第一章 人工智能概述,5,2024/11/23,智能研究中一些難回答的問題,智能是一種獨立的才能，還是一系列獨一無二且不相關(guān)聯(lián)的能力的總稱？,多大程度上可以說智能是學到的而不是先天存在的？,學習時發(fā)生什么？,什么是創(chuàng)造力？,什么是直覺？,可以從觀察到的行為推斷出具有智能，還

3、是需要特定內(nèi)部機制的證據(jù)？,在生物體中，知識是如何表示的？,智能是否只存在于生物生存的過程中？,第一章 人工智能概述,6,2024/11/23,圖靈測試,最早專門論述機器智能與現(xiàn)代數(shù)字計算機關(guān)系的是圖靈的”計算機器與智能”,(1950),苦苦考慮是否能夠制造出真正可以思考的機器,思考這個問題本身的嚴重模糊性,阻礙了理性的思考,提出用實驗來描述智能問題,第一章 人工智能概述,7,2024/11/23,怎么去認定一臺計算機是具有,智能,的呢？,假設：這臺計算機能以一種和人類不能相區(qū)別的方式提供答案，則我們就認為它的確在思維（感覺、理解）,如何定義智能機器？,8,2024/11/23,圖靈測試的重要

4、特征,它提供了一個判斷智能的標準,避免了有關(guān)智能“真正”特征的爭論,因此,圖靈測試,成為許多現(xiàn)代,AI,程序評價方案的基礎,第一章 人工智能概述,9,2024/11/23,圖靈測試的反對意見,它偏向于純粹的符號問題求解任務,不適用于測試感知技能或要實現(xiàn)手工靈活性所需要的能力,沒有必要把機器智能強行套入人類智能的模具中，或許機器智能就是不同于人類智能，試圖按照人類的方式來評價它，可能根本就是一個錯誤。,也有人全面批評,圖靈測試，認為分散了我們的注意力，應研究通用理論，解釋人工智能，指導具體實踐問題,第一章 人工智能概述,10,2024/11/23,他假設他自己讀一段中文寫的故事,(,他不懂中文,

5、),他只能按照符號匹配、查找等計算機方法去讀這個字符串,他得到了正確答案，但他還是不理解故事,這個實驗稱為中文屋子,證明：即便一臺計算機通過了圖靈檢驗，它仍然完全不具備和理解有關(guān)的精神。,例如，美國哲學,西爾勒的反對意見,一個人進入餐館并要了一份漢堡包。當漢堡包端來后發(fā)現(xiàn)給烘脆了，此人暴怒地離開了餐館，沒有付賬或留下小費。,一個人進入餐館并要了一份漢堡包。當漢堡包端來后他非常喜歡它，而且在離開餐館付賬之前，給了服務生很多小費。,問題：在每一種情形下此人是否吃了漢堡包？,11,2024/11/23,AI,研究的目標與策略,研究目標：制造出智能機器和智能系統(tǒng)，實現(xiàn)智能化社會,研究策略：先部分或某種

6、程度地實現(xiàn)機器的智能，再逐步擴展和延伸機器的智能，逐步實現(xiàn)智能化,第一章 人工智能概述,12,2024/11/23,智能的生物和社會模型,西方哲學的傳統(tǒng)中，把邏輯作為知識表示的依賴性，把邏輯推理作為智能推理的首要機制,一些批評者開始探索新的智能模型，智能行為的社會模型。與基于邏輯的方法相反，連接主義通過對人類大腦結(jié)構(gòu)建模來實現(xiàn)智能,神經(jīng)模型,一種基于生物的智能模型,演化計算模型,，如遺傳算法等。應用生物進化原理來尋找困難問題的解,第一章 人工智能概述,13,2024/11/23,AI,研究的內(nèi)容,1,，搜索與求解,2,，學習與發(fā)現(xiàn),3,，知識與推理,4,，發(fā)明與創(chuàng)造,5,，感知與交流,6,，記

7、憶與聯(lián)想,7,，系統(tǒng)與制造,8,，應用與工程,第一章 人工智能概述,14,2024/11/23,AI,的研究途徑與方法,心理模擬，符號推演,生理模擬，神經(jīng)計算,行為模擬，控制進化,群體模擬，仿生計算,博采廣鑒，自然計算,原理分析，數(shù)學建模,第一章 人工智能概述,15,2024/11/23,人工智能是一門知識的科學。以知識為對象，研究知識的獲取、表示和使用。,數(shù)據(jù)處理,-,知識處理,符號表示知識而不是數(shù)值、數(shù)據(jù)。,有啟發(fā)，有推導。,人工智能是引起爭論最多的科學之一,焦點：當前人工智能的研究應該以人類的普遍思維規(guī)律為主，還是以特定知識的處理和運用為主？智能的本質(zhì)是什么？機器能達到人的水平嗎？,結(jié)論

8、：,人工智能研究是非常困難的,I,的研究特點（,1,）,第一章 人工智能概述,16,2024/11/23,I,的研究特點（,2,）,人工智能的研究是十分困難的。,McCarthy,：,人工智能的所有問題都是難解的。,Minsky,：,人工智能是有史以來最難的科學之一。難在：實現(xiàn)智能需要浩繁的知識，而最難對付的知識是常識（不是專業(yè)知識）。,Dreyfus,：,常識問題是實現(xiàn)人工智能的最大障礙。,第一章 人工智能概述,17,2024/11/23,I,的應用領域,第一章 人工智能概述,18,2024/11/23,博弈,跳棋、國際象棋、,15,格拼圖等,智能性,良好的已定義的競技規(guī)則,易于用計算機表示

9、的格式,測試簡單,第一章 人工智能概述,19,2024/11/23,自動推理和定理證明,“,可以把數(shù)學看成是從基本公理推導出定理的過程”（,Rusell and Whitehead,）,邏輯的嚴謹性和普遍性,低效性,謂詞演算,邏輯編程語言,啟發(fā)式算法,第一章 人工智能概述,20,2024/11/23,專家系統(tǒng),對特定領域知識的重視引發(fā)了對專家系統(tǒng)的研究,基于規(guī)則的知識表示,基于模型的知識表示,推理,第一章 人工智能概述,21,2024/11/23,自然語言理解和語義建模,可以理解并產(chǎn)生人類語言的程序,采集背景知識,以一種有助于領悟語言的方式組織知識,語義網(wǎng)絡,第一章 人工智能概述,22,202

10、4/11/23,其它,對人類表現(xiàn)建模,規(guī)劃和機器人,人工智能的語言和環(huán)境,機器學習,神經(jīng)網(wǎng)絡和遺傳算法,第一章 人工智能概述,23,2024/11/23,Natural Language Question Answering,http:/www.ai.mit.edu/projects/infolab/,24,2024/11/23,Search engines,Science,Medicine/,Diagnosis,Appliances,What else?,a,b,a,2,b,2,Can you prove theorems?,應用,25,2024/11/23,Dante,1994 Dante

11、 II(CMU)explored the Mt.Spurr(Aleutian Range,Alaska)volcano.High-temperature,fumarole gas samples are prized by volcanic science,yet their sampling poses significant challenge.In 1993,eight volcanologists were killed in two separate events while sampling and monitoring volcanoes,機器人被用來進行火山探險,26,2024

12、/11/23,如果蟲子可以學習會怎樣？,1988,年，麻省理工大學的,RodneyBrooks,實驗室創(chuàng)造出了這個六只腳的步行者，可以自學如何攀登和跨越障礙,27,2024/11/23,Sony AIBO,http:/,28,2024/11/23,思考一下：國際象棋、中國象棋與圍棋,為什么已經(jīng)有了可以戰(zhàn)勝國際大師的國際象棋程序，而中國象棋和圍棋的程序水平卻比較低呢？,力量投入問題？,計算機發(fā)展水平問題？,棋本身的復雜性問題？,其他別的問題？,第一章 人工智能概述,29,2024/11/23,歷史上的人工智能大師,下面介紹圖靈和幾位獲得圖靈獎的人工智能大師,30,2024/11/23,阿倫,圖靈

13、（,Alan Turing,）,計算機科學理論的創(chuàng)始人,31,2024/11/23,阿倫,圖靈（,Alan Turing,）,1912,年出生于英國倫敦，,1954,年去世,1936,年發(fā)表論文“論可計算數(shù)及其在判定問題中的應用”，提出圖靈機理論,1950,年發(fā)表論文“計算機與智能”，闡述了計算機可以具有智能的想法，提出圖靈測試,1966,年為紀念圖靈的杰出貢獻，,ACM,設立圖靈獎,32,2024/11/23,馬文,明斯基（,Marniv Lee Minsky,）,人工智能之父,框架理論的創(chuàng)立者,首位獲得圖靈獎的人工智能學者,33,2024/11/23,馬文,明斯基（,Marniv Lee

14、Minsky,）,1927,年出生于美國紐約,1951,年提出思維如何萌發(fā)并形成的基本理論,1956,年達特茅斯會議的發(fā)起人之一,1958,年在,MIT,創(chuàng)建世界上第一個,AI,實驗室,1969,年獲得圖靈獎,1975,年首創(chuàng)框架理論,34,2024/11/23,約翰,麥卡錫（,John McCarthy,）,人工智能之父,LISP,語言的發(fā)明人,首次提出,AI,的概念,35,2024/11/23,約翰,麥卡錫（,John McCarthy,）,1927,年出生于美國波士頓,1956,年發(fā)起達特茅斯會議，并提出“人工智能”的概念,1958,年與明斯基一起創(chuàng)建世界上第一個人工智能實驗室,發(fā)明,剪

15、枝算法,1959,年開發(fā),LISP,語言,開創(chuàng)邏輯程序研究，用于程序驗證和自動程序設計,1971,年獲得圖靈獎,36,2024/11/23,赫伯特,西蒙（,Herbert A.Simon,）,符號主義學派的創(chuàng)始人,愛好廣泛的全能科學家,中國科學院外籍院士,37,2024/11/23,赫伯特,西蒙,(Herbert A.Simon,）,1916,年出生于美國的威斯康辛州,1943,年在匹茲堡大學獲政治學博士學位,1969,年因心理學方面的貢獻獲得杰出科學貢獻獎,1975,年和他的學生艾倫,紐厄爾共同獲得圖靈獎,1978,年獲得諾貝爾經(jīng)濟學獎,1986,年因行為學方面的成就獲得美國全國科學家獎章,

16、38,2024/11/23,50,年代至,60,年代初開發(fā)了世界上最早的啟發(fā)式程序“邏輯理論家”,LT,，證明了,數(shù)學原理,第二章中的全部,52,個定理，開創(chuàng)了機器定理證明這一新的學科領域,57,年開發(fā)了,IPL(Information Processing Language),語言，是最早的,AI,語言。,60,年開發(fā)了“通用問題求解系統(tǒng)”,GPS,66,年開發(fā)了最早的下棋程序之一,MATER,70,年發(fā)展與完善了語義網(wǎng)絡的概念和方法,70,年代提出了“物理符號系統(tǒng)假說”,70,年代提出決策過程模型，成為,DSS,的核心內(nèi)容,39,2024/11/23,查理德,卡普（,Richard M.Karp,）,發(fā)明“分枝界限法”的三棲學者,40,2024/11/23,查理德,卡普（,Richard M.Karp,）,1935,年出生于美國波士頓,是加州大學伯克利分校三個系的教授：,電氣工程和計算機系,數(shù)學系,工業(yè)工程和運籌學系,60,年代提出“分枝界限法”，成功求解含有,65,個城市的推銷員問題，創(chuàng)當時的記錄,1985,年獲得圖靈獎,41,2024/11/23,愛德華,費根鮑姆（,Edwar