人工智能ArtificialIntelligenceAI2006级研究生.ppt
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1、2019/8/6,人 工 智 能 Artificial Intelligence (AI) (2006级研究生),许建华 南京师范大学计算机科学系 2006年9-12月,2019/8/6,人工智能成果的例子:,智能天线 国际象棋的人机大战 单机或者网上棋类游戏(中国象棋、围棋、五子棋、跳棋等),2019/8/6,例1:智能天线 在军事上,称为自适应天线阵列(Adaptive Antenna Array);在移动通信上,则称为智能天线(smart antenna or intelligent antenna) 在不增加系统复杂度的情况下,智能天线可以提高服务质量和扩大网络的容量;第三代移动通信
2、的各种后选方案中,已经将将智能天线作为可选技术;中国的TD-SCDMA已经将其作为主要技术,2019/8/6,例2:国际象棋人机大战,热身赛(1996年2月) 计算机:深蓝(DeepBlue),AS/6000 SP大规模多用途并行处理机,含 32 个处理器,每秒能分析 2 亿步棋 比赛结果:4(人): 2(机),前苏联国际象棋世界冠军卡斯帕洛夫,IBM 超级计算机,2019/8/6,正式交锋(1997年2月) 比赛结果:2.5(人): 3.5(机),正式交锋(2003年2月) 计算机:小深蓝 比赛结果:3 : 3,2019/8/6,例3:国际象棋人机大战,比赛时间:2003年11月 比赛结果:
3、2(人): 2(机),前苏联国际象棋世界冠军卡斯帕洛夫,德国 X3D-弗里茨,人机大战其实是展示人工智能的研究水平与成果,2019/8/6,例4:各种下棋程序(人机对垒),计算机方就是一个人工智能程序,中国象棋,五子棋,2019/8/6,第 1 章 绪论 1.1 人工智能的定义与发展 1.1.1 人工智能的定义 1.1.2 人工智能的起源与发展(发展历史) 1.2 人类智能与人工智能(符号主义的观点) 1.2.1 智能信息处理系统的假设 1.2.2 人类智能的计算机模拟 1.3 人工智能各学派的认知观 1.4 人工智能的研究与应用领域 1.5 本课程讲授的主要内容及课程要求 1.6 人工智能课
4、程中的一些常用例子,2019/8/6,1.1 人工智能的定义与发展 1.1.1 人工智能的定义 人工智能 (Artificial Intelligence) ,又称机器智能 (Machine Intelligence) 是计算机科学中的一门边缘学科 人工智能诞生于1956年 成果多、应用广、波折多、争议大,2019/8/6,自然智能:人类所具有的智力和行为能力,具体包括判断、理解、推断、学习、适应性等等 如果机器(计算机)能够执行这样的任务,就可以认为机器已具有某种性质的“人工智能”,2019/8/6,智能机器:能够在各种环境下自主地或交互地执行各种“拟人”任务的机器 例:各种机器人、机器手
5、IBM公司的深篮超级计算机(下象棋) 装有棋类游戏软件的计算机,2019/8/6,人工智能(学科):是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智能功能,并开发相关的理论和技术,2019/8/6,人工智能(能力):是智能机器所执行的通常与人类智能有关的智能行为,例如推断、推理、证明、识别、感知、理解、设计、思考、规划、学习和问题求解等等思维活动,2019/8/6,盲人摸象的故事,身子:墙,尾巴:绳子,象牙:萝卜,大腿:柱子,反映出人工智能的研究水平与现状,2019/8/6,从拟人思维角度的定义: 人工智能是一种使计算机能够思维、使机器具
6、有智力的激动人心的新尝试(Hangeland, 1985) 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),2019/8/6,从理性思维角度的定义: 人工智能是用计算模型进行研究的智能行为(Charniak & McDermott, 1985) 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),2019/8/6,从拟人行为角度的定义: 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) 人工智能研究如何通过使计算机做事而让人过得更好(Rich & Knight, 1991),201
7、9/8/6,从拟人理性行为角度的定义: 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) 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 & Stubblefield, 1993),2019/8/6,1.1.2 人工智能的起源与发展(发展历史) 不同学科背景的学者对人工智能有不同的观点,目前主要分成三大学派: 符号主义:逻辑学派,主要来自于数理逻辑 连接主义:仿生学派,主要来源于仿生学 行为主义:控制论学派,主要来源于控制论,2019/8/6,人工智能的历史从某一种程度上来说就是计算机科学的历史 我们简要地介绍符号主义与连接主义两大学
8、派的发展历史,2019/8/6,1.1.2.1 符号主义的发展历史 符号主义的发展历史大致分成四个阶段: 1、1956年前(起源) 2、19561970年(基本理论的研究与形成) 3、19701980年(发展与实用化) 4、1980以后(知识工程与专家系统),2019/8/6,1、1956年前(起源阶段) 在1956年前,下列成果对人工智能的起源起到至关重要的作用: 第一、电子计算机的发明(1946) 第二、十九世纪末数理逻辑的发展 第三、1948年Wiener提出了控制论 第四、Turing的一系列工作 第五、Shannon(香侬)发表了计算机能够下棋的文章点,2019/8/6,1946年由
9、美国人Mauchly(毛奇莱)和Eckert(艾克特)在宾夕法尼亚大学莫尔电工学院成功地研制出世界上第一台电子计算机 ENIC (Electronic Numerical Integrator and Computer),2019/8/6,十九世纪末迅速发展的数理逻辑中,Frege(弗雷治)、Whitehead(怀特赫德)、Russell(罗素)和Tarski(塔斯基)等人的研究成果表明:推理的某一些方面可以用比较简单的结构加以形式化。,2019/8/6,1948年Wiener(维纳)提出了控制论,它分析和模拟自控制的生物和人工系统,从而建立根据动物心理学和行为来研究和分析具体的计算机系统的基
10、础。,N. Wiener (1894-1964),2019/8/6,Turing (1912-1954),Turing被称作为人工智能之父,第一个认识到计算机能够实现智能行为。,2019/8/6,图灵测试(Turing Test ) Turing提出的一个智能实验,参加者是计算机、被实验的人以及主持实验的人。由主持人提出问题,计算机和被实验的人来回答。被实验的人在回答问题时尽可能地向主持人表示他才是“真正”的人,计算机也尽可能逼真地模仿人地思维。如果主持人通过听取对问题的回答分辨不出那一个是人回答时,就可以认为被实验的计算机是有智能的。,2019/8/6,Bell Labs Claude Sh
11、annon, creator of modern information theory Died February 24,2001 at the age of 84,1950,计算机能够下棋,2019/8/6,1956年夏季在美国的Dartmouth大学举办了长达两个月的研讨会。,会议的发起人有: McCarthy(麦卡锡) Minsky(明斯基) Lochester(朗彻斯特) Shannon(香侬),应邀出席会议有: More(莫尔) Sarmuel(塞缪尔) Newell(纽尼尔) Simon(西蒙),2019/8/6,McCarthy正式提出了“人工智能”的术语(Artificial
12、Intelligence),又称“机器智能”(Machine Intelligence) 标志着一门新的学科的正式诞生,人工智能,2019/8/6,2、1956年1970年(基本技术的研究与形成阶段),Newell和Simon等1956年研制成功“逻辑理论机LT (The Logic Theory Machine)” 它是第一个处理符号而不是处理数字的计算机程序,是机器证明数学定理的最早尝试。,最有影响的成果:,2019/8/6,该系统模拟人类用数理逻辑证明定理的思想,采用分解、代入和替换等规则证明了罗素和怀特海的名著数学原理第二章的52条定理中的38条。 从此,计算机的一般应用与人工智能的界
13、限第一次被清楚地划分出来。学者们认为这是第一个实用的人工智能程序,象征着人工智能研究的真正开始。,2019/8/6,1956年IBM公司Sarmuel研制成功的跳棋程序 这一程序具有自学习、自适应、可以积累经验和学习等能力,这也是模拟人类学习和智能的一次卓有成效的突破。1959年该程序击败设计者,1962年又击败美国一个州的跳棋冠军,此事曾引起世界性的大轰动。,2019/8/6,1960年Newell和Simon又成功编写“通用问题求解程序GPS(General Problem Solving)” 它用于解决不定积分、三角函数、代数方程等十几种性质不同的问题。,2019/8/6,1960年Mc
14、Carthy提出并成功地研制出“表处理语言Lisp(List Processing)” 它不仅能够处理数值而且能够更方便地处理符号,适用于符号积分计算、数学定理证明、数理逻辑中的命题演算、博弈、图像识别等领域,成为人工智能程序设计语言的一个里程碑 。,2019/8/6,3、19701980年(发展和实用化阶段),人工智能系统要解决现实世界中的很多复杂问题,不能只有一般的问题求解方法,还需要解决问题的有关领域的专门知识。缺少知识去处理一个无限制的领域是非常困难的。要使计算机像人类专家那样出色工作,必须给它提供人类专家所具备的专业知识 。,2019/8/6,具有代表性的专家系统有: 1965年Fe
15、igenbaum等人的化学专家系统DENRAL 数学专家系统MACSYMA (MIT, 1971年) 1972-1974年绍特里夫研制出医疗专家系统MYCIN,2019/8/6, 地质勘探专家系统PROSPECTOR(Duda, 1976) 诊断和治疗青光眼疾病专家系统CAS-NET 诊断VAX计算机故障的实验专家系统XCONRL和XSEL,2019/8/6,其它方面的进展: 卡内基梅隆大学的L. D. Erman设计出语言理解系统HEARSYS(1971-77) 60年美国生产出第一批商用机器人 知识表达方面。1968年Quillian提出了语义网络知识表达法。1974年Minsky提出了框
16、架理论,2019/8/6, 非精确性推理方面也取得一些突破性进展 60年代后期机器定理证明取得了重大突破(王浩、鲁宾生、吴文俊等) 1965年Robinson提出了消解原理。Kowalski提出了以逻辑为基础的程序设计语言(PROLOG)的思想。1972年法国马赛大学的Colmerrauer等人实现第一个Prolog系统,2019/8/6,4、1980年至今(知识工程与专家系统阶段),1977年Feigenbaum发表特约文章:“人工智能的艺术:知识课题及实例研究” ,系统地阐述了专家系统的思想,并提出了“知识工程”的概念,2019/8/6,有影响的应用成果: RI专家系统用于VAX计算机的组
17、装,为DEC公司每年节省二千万美元 自然语言处理系统开始商业化 数百家公司开始投入计算机视觉的研究 构造知识库和建立专家系统的软件工具已经商品化,2019/8/6,当今人工智能的逻辑主义学派有三个主要研究领域: 自然语言理解 计算机视觉和机器人学 知识工程,2019/8/6,1.1.2.2 连接主义的发展历史 人工神经网络是由大量处理单元组成的非线性、大规模、自适应的动力系统 它是在现代神经科学研究成果的基础上提出的,试图通过模拟大脑神经网络处理、记忆信息的方式,设计出一种新的机器使之具有像人脑那样的信息处理能力,2019/8/6,1、起源与第一次研究高潮 主要的研究成果: 第一、1943年心
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