2019人工智慧与软体工程之应用.ppt
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1、人工智慧與軟體工程之應用,Outline,軟體工程 (Software Engineering) 人工智慧 (Artificial Intelligence) 人工智慧的應用 人工智慧的執行 應用人工智慧技術於軟體工程 結論,軟體工程 (Software Engineering),軟體工程 以標準的工程方法分多個階段一步步來開發軟體,系統設計,系統分析,需求規劃分析,系統上線維護,系統測試,程式編碼,結構化系統分析,問題分解 / 功能分解 將大而複雜的問題(或功能)分解到較小而簡化的問題(或功能),直到成為容易理解的問題(或可直接實作的功能)為止,物件導向系統分析,將資料與功能封裝於物件中,1
2、,N,1,1,N,N,N,N,人工智慧(Artificial Intelligence),電腦聰明?有智慧? 電腦會下棋、算命、解數學難題、玩電腦遊戲、看病、問題診斷等 智慧功能由軟體程式所提供 軟體程式所提供的功能,電腦才會具有此能力,電腦並不會自己發展新功能 一般常用來撰寫人工智慧軟體之語言 人工智慧程式語言 Prolog、Lisp、CLIPS 等 一般用途程式語言 VB、C、JAVA 等,人工智慧 (AI) 的意義,Using methods based on the intelligent behavior of humans and other animals to solve co
3、mplex problems - Ben Coppin 人類的智慧行為有哪些? 理解能力 圖形識別(視覺)、聲音識別(聽覺)、語言理解 學習能力 從經驗中學習、從範例中學習、從教導中學習 推理能力 邏輯推理、知識推理 判斷能力 診斷、解釋、預測 求解能力 下棋、問題規劃,人工智慧的應用: 圖形識別(電腦視覺),以文字辨別為例,需三個步驟 方格切割 骨架化 資料庫比對,A B C,ABC,人工智慧的應用: 下棋,兩人輪流下棋,可以用遊戲樹(game tree)來計算對自己最有利的走法 訂出評估函數:計算各種走法的評估值,以選擇對自己最有利的走法 MinMax search:由於為兩人輪流下棋,自
4、己會選擇下層評估值的最大值(對自己最有利),而對方會選擇最小值(對自己最不利),-3,2,-1,3,-,-,2,4,2,4,1,3,5,5,-2,3,-4,3,:自己走,取最大值,:對方走,取最小值,此遊戲樹只計算到第三步,第一步,第二步,第三步,以圈叉棋為例:假設只計算兩步 自己贏(連成一線)則評估值=,對方贏則評估值= 否則 評估值=自己還有可能連線的總數對方還有可能連線的總數,1,1,-1,-2,O,O,O,1,O,X,6-5=1,0,O,X,5-5=0,-1,O,X,4-5=-1,1,O,X,6-5=1,0,O,X,5-5=0,-1,O,X,5-6=-1,0,O,X,6-6=0,-1,
5、O,X,5-6=-1,-2,O,X,4-6=-2,0,O,X,6-6=0,1,O,X,5-4=1,2,O,X,6-4=2,第一步,第二步,人工智慧的應用: 模糊邏輯 (Fuzzy Logic),一般日常的用語或需求經常都是模糊的而非明確絕對的,例如 冷氣再冷一點 電子鍋煮的飯稍微硬一點 身材高一點、年紀輕一點、快、慢、多、少、輕、重、冷、熱 等等 傳統邏輯的真值只有“真”(1)或“假”(0),模糊邏輯允許真值介於 0 與 1 之間,而非絕對 模糊邏輯可以使用成員函數(membership function)來表達模糊的意義 例如,某人找工作的條件為錢多、事少、離家近,其成員函數,1,0,0.2
6、,0.4,0.6,0.8,20K,30K,40K,50K,60K,70K,1,0,0.2,0.4,0.6,0.8,30,35,40,45,50,薪水多一點的成員函數,每週工作時數少一點的成員函數,55,人工智慧的應用: 專家系統 (Expert Systems),利用專家知識來診斷、解釋、預測、或求解答 以醫生診斷系統為例: 將醫生的專家知識電腦化,儲存在知識庫(Knowledge Base)中 若出現頭痛與鼻塞症狀,則為 A 型感冒症狀 若出現咳嗽、流鼻水、與打噴嚏症狀,則為 B 型感冒症狀 若出現發燒與喉嚨痛症狀,則為 C 型感冒症狀 若為 A 型感冒症狀需吃阿司匹靈 若有胃痛症狀需吃胃藥
7、 病人可以輸入其身體狀況到此醫生診斷系統中 假設輸入頭痛、鼻塞、與胃痛三種症狀 專家系統可以根據所輸入的事實來比對(match)專家知識,以自動推理出診斷結果與藥方 診斷結果: A 型感冒症狀 藥方:阿司匹靈與胃藥,人工智慧的執行,使用人工智慧方法求得問題解答的過程中,需要執行兩個重要工作 知識的表示 知識的推理 數學邏輯為最常用的知識表示法 將知識表示成數學邏輯後,可利用數學推演的證明,從舊有知識中推理出新知識,述語邏輯(Predicate Logic)之例子,假設我們有下列五項知識與事實,請問 Mary 與 Peter 的關係 若 x 是 y 的父親, y 是 z 的父親,則 x 是 z
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