人工智能_第一章绪论

一.人工智能
“人工智能”至今没有统一的确定的定义，因为给它下一个定义 是很困难的，它无处不在，但那里也不完整。
广义上讲：用计算机模拟人类的智能行为就属于人工智 能的范畴
人类的智能行为主要表现在：
1.认识和理解世界环境的能力 2.分析、判断和推理的能力 3.学习的能力 4.自我适应的能力
狭义上讲：人工智能方法是人工智能研究的一些核心内 容，包括知识表示、搜索技术、推理技术、机器学习等
课程简介
三.开设人工智能课程的意义
1.人工智能将代表下一步计算机科学发展 的主流,并将在知识经济时代发挥重要作用， 掌握人工智能的知识可以让我们跟上时代发展 的步伐，为迎战新经济时代打下坚实基础。
2.有助于我们进一步理解人类智能的机制， 启发创新意识，科学有效地使用大脑。
课程简介
四.本课程的主要内容
§1.2人工智能学科的发展历程
一.诞生
追溯历史许多伟大的科学家和思想家为人工智能的产生做出了的 贡献
• 古希腊的Aristotle（亚里士多德）（前384-322），给出了形式逻 辑的基本规律。 • 英国的哲学家、自然科学家Bacon（培根）（1561-1626），系统 地给出了归纳法。“知识就是力量”

三.争议
3. 人工智能的研究范围
争议的原因：
边界不分明，与其它学科有交界
学科在进展，各分支内容在不断变化
随着研究工作的深入，一些传统念在发生变化 人工智能是否是一个独立的学科 演义推理 思维规律的研究
核心
智能系统
知识的研究 没有形成
§1.3人工智能的研究与应用领域
简要介绍人工智能学科： 定义、研究途径、发展历程、研究范畴等 介绍人工智能的基本原理与方法： 知识表示、搜索策略及推理技术等；
简要介绍人工智能的主要研究应用领域：
专家系统、机器学习等； 介绍人工智能当今热点技术： 计算智能、数据挖掘、多Agent技术等。
课能及其应用》第四版蔡自兴等，清华大学出版社
二.发展历程
2.萧条波折期（1967年-70年代初期）
当人们进行了比较深入的工作后，发现这里的困难比 原来想象的要严重的多。
65年发明的消解法(归结原理)曾给人们带来了希望， 可很快就发现了消解法的能力也有限,证明“连续函数 之和仍连续“是微积分中的简单事实，可是用消解法 (归结法)来证明时，推了十万步（归结出几十万个子句） 尚无结果；
McCarthy（麦卡锡）——人工智能之父 。
§1.2人工智能学科的发展历程及其争议
二.发展历程
60年代中期
通用方法时代
80年代~90年代 (发展与反思)
数据与网络时代
新的神经元 网络时代 知识工程时代
神经元网 络时代
1956年夏天 提出AI 形成和第一个兴旺期
70年代初期 萧条期
第二个兴旺期
二.发展历程
Spirit：1）精神 2）烈性酒 必须理解才能翻译，而理解需要知识
二.发展历程
2.萧条波折期（1967年-70年代初期）
问题求解中的组合爆炸问题，例如国际象棋走第一步有10120种 可能，用原有的计算机速度要1090年，而宇宙的年龄是1010年，
所以有人讲，计算机下棋走第一步要走到“世界的末日”，由此
计算机的数学模型（图灵机），1950年提出了图灵试验，发表了
“计算机与智能”的论文。图灵奖。 • 美国数学家Mauchly，1946发明了电子数字计算机ENIAC
• 美国神经生理学家McCulloch，建立了第一个神经网络数学模型。
• 美国数学家Shannon（香农）,1948年发表了《通讯的数学理论》， 代表了“信息论”的诞生。
二.发展历程
3. 第二个兴旺期(70年代中期-90年代)
第五阶段(90年代初～现在) 数据与网络时代
网络给AI带来无限的机会 知识发现与数据挖掘 AI走向实用化
人工智能技术逐渐与数据库、多媒体等主流技 术相结合，并融合在主流技术之中，旨在使计算 机更聪明、更有效、与人更接近。
三.争议
1.当前的人工智能的研究应该以人类的普遍思维规律为 主，还是以特定知识的处理和运用为主 我们认为两方面的研究不仅不是矛盾的，而且是相铺 相成的，反映了一般和特殊的关系, 一般存在于特殊之 中，没有特殊就没有一般，但特殊如不能上升到一般， 也就难以成为一门真正的科学。
参考书：
《人工智能基础》高济等 高等教育出版社 《人工智能》陆汝(金)今编著，科学出版社
《人工智能原理》石纯一等，清华大学出版社
《人工智能原理与应用》田盛丰等，北京理工大学出版社
第一章 绪论
§1.1人工智能及其研究途径
§1.2人工智能学科的发展历程及其争议
§1.3人工智能的研究与应用领域
§1.1人工智能及其研究途径
《人工智能及其应用》
计算机科学与技术学院
计算机科学教研室 杨莉萍
课程简介
一.学科性质
人工智能属于前沿交叉学科,是研究如何用计算 机来模拟人的智能行为,它将使计算机达到更高层次 的有效的应用。
相关的学科：计算机科学、控制论、信息论、心理学、 神经心理学、语言学、电子学、机械学等等… 人的智能行为：认识、理解、推理、学习、决策等等… 产业革命使人类从事的笨重的体力劳动由机器代替了----------体力被机器放大了 人工智能将使人类的智力活动由机器来实现，它将使-----------智力被机器放大
• 美籍奥地利数理逻辑学家Godel（哥德尔）（1906-1978），证明 了一阶谓词的完备性定理；任何包含初等数论的形式系统，如果 它是无矛盾的，那么一定是不完备的。意义在于，人的思维形式 化和机械化的某种极限，在理论上证明了有些事是做不到的。
§1.2人工智能学科的发展历程及其争议
一.诞生
• 英国数学家Turing(图灵)（1912-1954）,1936年提出了一种理想
80年代，以推理技术、知 识获取、自然语言理解和 机器视觉研究为主。
二.发展历程
3. 第二个兴旺期(70年代中期-90年代)
符号主义的局限性：知识表示、知识获取困难以及计算量巨大； 联接主义重新成为研究热点。
第四阶段(80年代中～90年代初) 新的神经元网络时代
BP网（算法），解决了多层网的学习问题 Hopfield网，成功求解了货郎担问题 存在问题： 理论依据 解决大规模问题的能力 神经网络虽然避开了知识表示带来的困难，但联接权值的计 算又变成新的困难。有人提出无须知识表示及无须理性的智能。 如：Brooks构造的机器虫。
1.形成及第一个兴旺期(1956-1966年)
第一阶段(40年代中～50年代末) 神经元网络时代
双层网络 M-P模型 、感知器模型等 问题：XOR问题不能解决 Minsky的著作：《Perceptions》（感知器）
第二阶段(50年代中～60年代中)通用方法时代
物理符号系统 主要研究的问题：GPS、游戏、翻译等
三.争议
2.智能的本质是什么？机器能达到甚至超过人 的智能水平吗？ 涉及到以下几个问题或几种不同的解释
计算机能不能完成一些迄今为止主要是靠人的大 脑的活动完成的工作？ 计算机能不能完成一切这种工作？ 计算机能不能象人的大脑那样完成这种工作？
三.争议
2.智能的本质是什么？机器能达到甚至超过人 的智能水平吗？
人工智能具有巨大的潜在能力
课程简介
二.研究现状
人工智能将使计算机能够解决那些至今人 们还不知道如何解决的问题，从而大大地扩充 其用途，它将带来计算机硬件和软件的革命； 人工智能正向各个领域渗透，带来这些领域的 更新换代，智能计算机管理、智能计算机辅助 设计、智能机器人等新的研究领域，由于人工 智能的发展而不断出现。
要计算机解决某个问题，有三个基本前提
必须把问题形式化 计算机要解决已形式化的问题，问题还必须是可 计算的，既一定要有算法 要用计算机实现一个算法以解决某个问题，这问 题必须有合理的复杂度
三.争议
人工智能的研究是十分困难的。
McCarthy： 人工智能的所有问题都是难解的。 Minsky： 人工智能是有史以来最难的科学之一。难在：实 现智能需要浩繁的知识，而最难对付的知识是常 识（不是专业知识）。 Dreyfus： 常识问题是实现人工智能的最大障碍。
课程简介
二.研究现状
基础研究难度大：如知识表示、推理方法、搜索 技术、机器学习等虽取得了一些成果，但还远未形 成完整的理论和体系。 应用研究方面：近十多年来成绩显著，专家系统 已广泛应用于各种领域，取得了不少实际成效，有 的还形成商品投入市场，正吸引各类专家加入人工 智能的队伍，有计算机学家、心理学家、语言学家、 数学家、哲学家及各部门的工程技术人员。
§1.2人工智能学科的发展历程及其争议
一.诞生
人们对“数据世界”的需求进而发展到对“知识世界”的需求
试探性的搜索，启发式的不精确的模糊的甚至允许出现错误的推 理方法更符合人类的思维过程
1956年，由McCarthy（麦卡锡）和Minsky （明斯基） 等人发起的关于机器模拟智能的学术讨论会上第一次提出 了“Artificial Intelligence（人工智能）” 这个术语，标 志着人工智能这一学科的诞生。
二.发展历程
2.萧条波折期（1967年-70年代初期）
最糟糕的还是机器翻译 ：
一个笑话（英俄翻译）
The spirit is willing but the flesh is week. (心有余而力不足) The vodka is strong but meat is rotten. (伏特加酒虽然很浓，但肉是腐烂的)
符号主义和连接主义两种研究的途径反映了人类思维 的两个层次（抽象思维、形象思维），彼此不能互相代替， 而应当互相结合。
§1.1人工智能及其研究途径
二.人工智能的研究途径