人工智能概论.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,计算机科学学院 夏定纯,wistdcx126.c,om,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,计算机科学学院 夏定纯,wistdcx126.c,om,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1,人 工 智 能,计算机科学与技术系,夏 定 纯,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第1页,参考资料,Principle of Artificial Intelligence,.,Nilson N.J.1980.,Artificial Intelligence,.,Winston P.H.1984.,人工智能导论,.,林尧瑞,马少平.1989.清华大学出版社.,人工智能原理,.,石纯一,黄昌宁,王家.1993.清华大学出版社.,计算智能,.,夏定纯,徐涛.科学出版社.,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第2页,第,1,章,绪论,什么是人工智能(,AI),；,AI,几个主要发展阶段；,AI,研究与应用；,AI,相关资料。,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第3页,1.1.,人机之战,时间,：1997,年,5,月,11,日；,方式,：国际象棋比赛；,对手,：,Garry Kimovich Kasparov,1963,was born in Baku,Azerbaijan,USSR,At 16,won the World Junior Championship,achieve the title of Grandmaster on his 17th birthday,1985,at the age of 22 years,the youngest World Champion.,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第4页,1.1.,人机之战,Garry Kimovich Kasparov,IBM,企业超级电脑,重,1270,Kg,，,32,个,CPUs,微处理器，每秒钟算,2,亿步,输入一百多年来优异棋手对局两百多万棋局,冷冰冰 机器,时间,：1997,年,5,月,11,日；,方式,：国际象棋比赛；,对手,：,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第5页,1.1.,人机之战,G.K.Kasparov,1 2 3 4 5 6 total,1 0 1/2 1/2 1/2 0 2.5,0 1 1/2 1/2 1/2 1 3.5,对手,：,时间,：1997,年,5,月,11,日；,方式,：国际象棋比赛；,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第6页,问题,：,下棋：高智力活动,下棋：斗智、斗策过程,棋手：非凡记忆能力、丰富下棋经验,、,极强思维能力、,快速反应能力与应变能力,（人）,智能,（机器）,？,机器是否会有类似人智能?,机器是否能够真正含有智能？,机器是否会超出人类？,1.1.,人机之战,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第7页,智能是什么，它到底代表什么含义？,机器是否能够和人一样，含有智能？,我们是否能够在机器上复制出智能？,制造出来机器人智力，是否能够超出人类？,，,？,几个问题：,1.1.,人机之战,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第8页,1.2.,关于智能,智能,个体有目标行为、合理思维、适应环境,综合能力,。,综合能力,1.2.,关于智能,感知与认识事物、客观世界与自我能力；,经过学习取得经验、积累知识能力；,联想、推理、判断、决议能力；,发觉、创造、创造、创新能力；,实时、快速、合理地应付复杂环境地能力；,预测、洞察事物发展改变能力；,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第9页,1.2.,关于智能,几个关于智能观点,思维理论,智能关键是,思维,；,智能来自于大脑思维活动；,知识是思维产物；,经过对思维规律与方法研究可望揭示智能本质。,1.2.,关于智能,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第10页,1.2.,关于智能,几个关于智能观点,知识理论,智能就是在巨大,知识空间,中找到满意解能力。,智能行为取决于知识数量及可利用程度。,在,AI,中有着主要影响，知识工程、教授系统等都是在其影响下发展起来。,1.2.,关于智能,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第11页,1.2.,关于智能,几个关于智能观点,进化理论,(美)麻省理工学院,MIT,Prof.R.Brook,提出,“,没有表示智能,”,(1991)没有推理智能,”,(1992)；,智能取决于,感知,和,行为,、对外界复杂环境适应；,智能不需知识、不需表示、不需推理；,智能能够由逐步进化实现；,这一观点还未形成完整理论体系，反对者大有些人在。,1.2.,关于智能,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第12页,智能,知识,智力,一切智能行为基础,获取知识并利用知识能力,智能是一个综合能力,感知能力,记忆与思维能力,学习与适应能力,行为能力,，,1.2.,关于智能,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第13页,1.3.,人工智能,(,Artificial Intelligence),1.3.,人工智能,几个观点,在机器上模拟智能人智能，又称,机器智能,。,用机器模仿和执行一些,智力功效,、开发相关理论和技术。,使机器在各类环境中能,自主,地或,交互式,地执行各种,拟人任务,。,结构智能机器(或系统)，模拟、延伸、扩展,人类智能,。,机器能够听、说、看、写、思维、学习，能适应环境改变、能处理各种实际问题，等等。,什么是人工智能(,AI)？,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第14页,怎样评价机器智能,分别让人与机器位于两个房间里；,他们能够通话但彼此都看不到对方；,经过对话，作为人一方不能分辫对方是人还是机器，那么就可认为对方(机器)到达了人类智能水平。,图灵测试,(,Turing Test,),1.3.,人工智能,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第15页,1.4.,AI,发展,1.4.,AI,发展,AI,是一门综合性交叉学科。,包括：,计算机科学,控制论,信息论,神经心理学,哲学,语言学,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第16页,早期阶段,形成阶段,发展阶段,发展阶段,1.4.,AI,发展,1.4.,AI,发展,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第17页,Aristotle,(,公元前,384,322)：,在工具论中提出,形式逻辑,；,Bacon,(1561,1626)：,在新工具论中提出,归纳法,；,(德),Leibnitz,(1646,1716)：,在研制四则计算器时，提出,通用符号,和,推理计算,，使形式逻辑符号化，奠定数理逻辑基础；,(英),Boole,(1815,1864)：,创建,布尔代数,，首次用符号语言描述思维活动基本推理规则；,(英),Turning,(1912-1954)：提出理想计算模型-,图灵机,，,创建自动机理论；,(美),W.McCuLoch,与,W.Pitts(,1943年)：提出,神经元模型,，开创人工神经网络研究；,(美),N.Wiener(,1948年)：,控制论,(,揭示人与机器之间共性,),萌芽阶段(1956年),1.4.,AI,发展,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第18页,现实世界中相当多问题求解是复杂，常无算法可循；,有些问题即使有计算方法，也是,NP,难问题；,为此，人们经常其它方法进行问题求解；,启发式方法：,把复杂问题加以简化；,利用专门领域知识经验知识，在搜索空间中快速找到解答；,经常会取得相关问题满意解，而非数学上最优解。,形成阶段(19561970),导因,1.4.,AI,发展,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第19页,时 间,：,1956,年夏；,地 点,：(美),Dartmouth,大学；,事 件,：两个月夏季学术讨论班，讨论机器智能问题。,发起人,：年青数学助教,J.McCarthy,；,与会者,：,M.L.Minsky,(,MIT,)、,N.Lochester,(,IBM,),C.E.Shannon,(,Bell,)、,T.Moore,和,A.L.Samuel,(,IBM,),O.Selfridge,和,R.Solomonff,(,MIT,),A.Newell,和,H.A.Simon(,Carnage,大学,),。,形成阶段(19561970),提出,1.4.,AI,发展,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第20页,此次会议之后，形成三个,AI,研究小组：,心理学小组,：,A.Newell,，,J.Shaw,，,H.A.SimonIBM,小组,：,A.L.Samuel,MIT,小组,：,J.McCarthy,1.4.,AI,发展,会上经麦卡锡提议，正式采取,A,rtificial,I,ntelligence,术语，从而开创了人工智能作为一门独立学科研究方向。,这是一次含有历史意义主要会议，它标志着人工智能作为一门新兴学科正式诞生。,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第21页,机器学习方面,：,1956,年,Samuel,研制出跳棋程序，有学习与适应能力。,1959,年战胜设计者本人，,1962,年击败美国州冠军。,这是机器模拟人类学习过程一次极有意义探索。,AI,研究应用结果：,1.4.,AI,发展,定理证实方面,：,1956,年,Newell,、,J.Shaw,和,Simon,编制逻辑理论程序,LT,，,证实数学原理第二章中,38,条定理,这是计算机模拟人高级思维活动一个重大结果。,1957,年，,Newell,、,Shaw,和,Simon,总结人们求解问题思维规律，于,1960,年编制了通用问题求解程序,(,G,enera1,P,roblem,S,olver,),，,不依赖于详细领域,，,能求解,11,种不一样类型问题。,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第22页,语言方面,：,1958,年,，,McMathy,创造,LISP,(,表处理语言),，,用于建造智能系统，能够方便处理符号，并很快成为,AI,智能程序设计主要语言。,模式识别方面,：,1959,年，,Selfridge,推出了一个模式识别程序。,1965,年,Robert,编制出了可分辨积木结构程序。,教授系统方面,：,E.A.Feigenbaum,于,1968,年研制成功教授系统(,ES)，,可分析推理化合物分子结构。这是对知识表示、存放、获取、推理及利用等技术是一次非常有益探索，对,AI,发展产生深刻影响，其意义远远超出系统本身所创造价值。,1.4.,AI,发展,其它,：1969年，成立国际人工智能联合会议,IJCAI,(,I,nternational,J,oint,C,onferences on,A,rtificial,I,ntelligent,)，,它标志着,AI,这门新兴学科得到世界必定与公认。,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第23页,发展阶段(1970),1972,年法国马赛大学科麦瑞尔,(,A.Colmerauer),实现逻辑程序设计语言,PROLOG,，,这是以逻辑为基础程序设计语言，最先由,R.Kowalski,提出。,1970,年创刊国际性杂志,Artificial Intelligent,，,它对推进,AI,发展，促进研究者们交流起到了主要作用。,1.4.,AI,发展,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第24页,AI,一连串结果，使人们作出了乐观预言。,1958年，,Newell,和,Simon,充满自信地说：,内，计算机将成为世界象棋冠军；,内，计算机将要发觉和证实主要数学定理；,内，计算机将能谱写含有优异作曲家水平乐曲；,内，大多数心理学理论将在计算机上形成。,1.4.,AI,发展,有些人甚至断言：,80年代，全方面实现AI；,年，机器智能将超出人类。,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第25页,现实情况：,Samuel,下棋程序在当了州冠军之后再也没有当上全国冠军；,定理证实方面，消解法能力很有限，在证实两个连续函数之和还是连续函数时，推理,10,万步还没有推出来。,自然语言机器翻译方面文字阴差阳错。,著名例子是：,The spirit is willing,but the flesh is weak,(,心有余而力不足,),翻成俄语后，再翻回来则变成：,The wine is good but the meat is spoiled,(,酒是好，肉变质了),M-P,神经元模型离实际智能模拟还很远，设计一个少于,1000,神经元蚂蚁神经系统，已超出当初技术条件。,1.4.,AI,发展,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第26页,反思,AI,指导思想：用计算机,模拟,人类思维普遍规律；,模拟重心：建立通用万能符号逻辑运算体系(,GPS)；,问题关键忽略现实世界复杂性和问题多样性。,1.4.,AI,发展,总结过去经验及教训，,E.A.Feigenbaum,提出以,知识,为中心人工智能，此观点被大多数人接收。,1965,年,Feigenbaum,研制成功教授系统,(,E,xpert,S,ystem),，,开创了,AI,研究新领域。,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第27页,ES：,专注于相对狭小,专业领域,，建立基于知识,AI,系统。,1977,年第五届国际人工智能联合会议，,Feigenbaum,提出了,知识工程,(,K,nowledge,E,ngineering),概念，对以知识为基础智能系统研究与建造起到主要作用，并所以取得,Turning,奖。,1.4.,AI,发展,GPS：,寻求一个通用,逻辑推理系统,，能处理全部类型问题。,GPS,vs.,ES,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第28页,1.5.,AI,研究与应用,定理证实,：模拟人类证实定理方法，实现非数值演算过程；,语言了解,：使计算机能够了解和生成自然语言；,程序设计,：使计算机能够将自然语言自动转换成可执行程序；,教授系统,：基于知识智能系统，用于特定专业领域；,决议支持,：在传统决议支持系统中添加智能部件(如,ES,技术)；,1.5.,AI,研究应用,机器学习,：使计算机能够模拟或实现人学习功效；,神经网络,：,并行连接网络结构模拟或实现人智能；,模式识别,：使计算机能够对给定事物进行判别，并归入到模式中；,机器视觉,：使计算机能够模拟或实现人类视觉功效学科；,智能控制,：使计算机能够自主实现目标自动控制。,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第29页,AI,研究方法,(1).符号主义,Symbolicism,逻辑主义,Logicism/,心理学派,Psychologism/,计算机学派,Computerism,方法：,基于符号推理系统,智能行为等价于一个符号系统,利用启发式搜索求解。,观点：,功效模拟,1.5.,AI,研究应用,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第30页,1.5.,AI,研究应用,AI,研究方法,(2).,联结主义,Connectionism,仿生学派,Bionicsism/,生理学派,Physiologism,方法：,基于人类大脑神经网络联结机制,神经网络学习算法,信息分布存放、并行处理,观点：,结构模拟,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第31页,1.5.,AI,研究应用,AI,研究方法,(3).,行为主义,Actionism,进化学派,Evolutionism/,控制论学派,Cyberneticsism,方法：,基于控制论(感知-动作),智能取决于感知和行为，取决于对环境适应，而不是表示和推理,不一样行为表现出不一样功效和控制结构,观点：,行为模拟,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第32页,1.Symbolic,Classical AI,Physical symbol system hypothesis,Logical,top-down,designed behavior,2.Subsymbolic,Modern AI,neural networks,evolutionary machines,Intelligent behavior is the result of subsymbolic processing,Biological,bottom-up,learning-based,方法对比,symbolic,vs.,subsymbolic,computer,vs.,brain,Computer:serial processing,binary logic,Brain:parallel processing,fuzzy logic,1.5.,AI,研究应用,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第33页,Symbolic AI,1943:Production rules,1956:“Artificial Intelligence”,1958:LISP AI language,1965:Resolution theorem,proving,1970PROLOG language,1971:STRIPS planner,1973:MYCIN expert system,1982-92:Fifth generation computer systems project,1994:Intelligent agents,Biological AI,1943:McCulloch-Pitts neurons,1959:Perceptron,1965:Cybernetics,1966:Simulated evolution,1975:Genetic algorithm,1982:Neural networks,1986:Connectionism,1987:Artificial life,1992:Genetic programming,1994:DNA computing,1997:PSO,、ANTs,1.5.,AI,研究应用,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第34页,(1).,博弈,跳棋、国际象棋、五子棋、围棋；,1.6.,AI,研究内容,1.6.,AI,研究内容,(2).,机器定理证实,Logic Theorist,一阶谓词逻辑,(3).,自动程序设计,(4).,通用问题求解,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第35页,(5).,感知,视觉,语音,(6).,自然语言了解与生成,计算语言学,7).,自动推理,1.6.,AI,研究内容,机器定理证实,归结原理,非单调推理,定性推理,不确定性推理：概率论、,Bayes,理论、证据理论、,Fuzzy,理论,1.6.,AI,研究内容,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第36页,(8).,机器学习,无知识学习：,ANN,、,基于决议论方法,归纳学习：,AQ,算法、,ID3,算法,分析学习(实例学习)：基于解释学习、知识块(,Chunking),学习；,发觉学习：依据试验数据或模型重新发觉定律方法；,遗传学习：自然选择、变异；,连接学习：神经网络学习,知识发觉：数据挖掘、分类规则、特征规划、关联规则、差异规则、演化规则、异常规则；,1.6.,AI,研究内容,1.6.,AI,研究内容,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第37页,(9).,分布式人工智能,DAI,1980年第一届,DAI,会议；,研究：逻辑上或物理上分散智能动作者怎样协调其智能行为，如知识、技能和规划；,求解单目标和多目标问题；,大型复杂智能系统和计算机协同工作,分布式问题求解,DPS；,多,Agnet,系统,MAS,1.6.,AI,研究内容,(10).,知识系统,教授系统,知识库系统,智能决议系统,知识科学,1.6.,AI,研究内容,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第38页,图灵（,Alan Turing,）,19生于英国伦敦，1954年死于英国曼彻斯特。,计算机逻辑奠基者，许多人工智能主要方法也源自于这位伟大科学家。,主要贡献在于他提出有限状态自动机，即图灵机概念。,对于人工智能，他提出了主要衡量标准“图灵测试”。,出色贡献使他成为计算机界第一人，现在人们为了纪念这位伟大科学家，将计算机界最高奖定名为“图灵奖”。,1.7.影响人物,1.6.,影响人物,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第39页,1894,年,11,月,26,日生于美国哥伦比亚市,1964,年,3,月,18,日死于斯德哥尔摩。,数学家、控制论之父。,1.6.,影响人物,维纳,（,Norbert Wiener,）,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第40页,1912月28日生于匈牙利，1957年2月8日死于美国。,计算机之父。,计算机内采取体系结构就是以他命名冯,诺依曼结构。,1.6.,影响人物,冯诺依曼,（,von Neuman,n,）,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第41页,1927年9月4日生于波士顿。,关心人类可连续发展技术乐观主义者。,首次提出人工智能（,AI,）,概念，被誉为,AI,之父。,创造,Lisp,语言。,研究不寻常常识推理，创造,“,情景演算,”,。,1.6.,影响人物,麦卡锡,（,John McCarthy）,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第42页,小 结：,智能与人工智能,图灵测试；,知识工程与教授系统；,AI,研究路径,AI,应用领域。,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第43页,练习,什么是人工智能,(AI),？,你知道有哪些,AI,实例,?,并给出分析和说明。,在哪里能够利用,AI?,请进行分析和讨论,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第44页,Thanks!,计算机科学学院 夏定纯 wistdcx,人工智能概论,第45页,2).,有哪些,AI,应用示例,工业炼钢温度等环境自动调整,笔记本人脸识别,(,开机解锁,),QQ,现在有语音识别：说话可显示对应汉字,电脑、手机、智能,GPS,导航,智能机器人、工控设备,下棋,远程卫星遥控、机器人足球,智能家电：电视机、冰箱、洗衣机,作业,-,学生作业聚集,人工智能概论,第46页,2).,有哪些,AI,应用示例,(,续,),智能玩具,智能手机,无人飞机,游戏面像数据、游戏,AI,模式,苹果智能语言软件：语言识别、发出对应操作,智能导航仪,装配生产线机械手臂,同声翻译,作业,-,学生作业聚集,人工智能概论,第47页,2).,有哪些,AI,应用示例,(,续,),火箭发射,智能小车寻路,导弹识别并跟踪追击,机器人保姆,人造眼球,机器人擦窗、拖地,智能泊车,智能灾难搜救,作业,-,学生作业聚集,人工智能概论,第48页,3).,有哪些地方能够利用,AI,防盗门经过视频识别开门,智能家电：全方位住宅自动控制,(,自动调整温度、湿度、空气质量等,),家电智能化,通信、交通指挥,人机交流,商业、军事,(,无人飞机,),、外太空,(,火星探测,),微型医疗机器人,作业,-,学生作业聚集,人工智能概论,第49页,3).,有哪些地方能够利用,AI(,续,),工厂生产线：智能机器,机器人领域、游戏方面,语言识别、图像识别,自然语言了解,教授系统,电话领域：代替人工服务,家庭：智能清洁,军事领域,作业,-,学生作业聚集,人工智能概论,第50页,3).,有哪些地方能够利用,AI(,续,),自动售货机,无人驾驶汽车,恶劣环境劳开工作,太空站、高温高压领域,智能做饭机,地形考查,国防方面：智能机器人守卫边疆,煤矿井下工作,作业,-,学生作业聚集,人工智能概论,第51页,3).,有哪些地方能够利用,AI(,续,),机器人导游,灾难救援机器人：寻路带出困境,简单、重复工作：讲课,心理学：依据对方表情、情绪等作出及时反应,安防识别控制,医疗机器人,农业：播种、浇灌、收割,指纹识别、打假、食品安全检测,作业,-,学生作业聚集,人工智能概论,第52页,3).,有哪些地方能够利用,AI(,续,),家庭事务助理、智能家用电器,变频空调,车载报警控制系统：车祸防止,医学领域：药品分子智能导向到病患处,医学领域：微机器人送入人体监护、诊疗、手术,教育：远程视频教程,淘宝商城：,AI,代替人工客服,交通十字路灯,作业,-,学生作业聚集,人工智能概论,第53页,