第六章 人工智能基础

主要以视觉、听觉模式识别为主。
自然语言理解：研究使计算机理解人类的自然语
言，如语言翻译。
自动定理证明：证明前提和结论之间的永真性。
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四、人工智能的研究领域
6.
自动程序设计：
① 程序综合用于实现自动编程，即用户只需要告 诉计算机要“做什么”，无须说明“怎么做”， 计算机就可自动实现程序的设计。 ② 程序正确性验证：研究证明程序正确性的理论 和方法。
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三、人类基本思维形式
⑴ 逻辑思维：
是一种根据逻辑的规则对信息进行处理的理 性思维方式，反映了人们以抽象的、间接的、概 括的方式认识客观世界的过程。
逻辑思维过程：
从感性器官获得感性认识→初步概括、知觉 定势、信息存储→通过匹配选出相应的逻辑规则 →进行逻辑推理。 通常此推理比较复杂，需使用多条规则进行 推理。
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三、人工智能的诞生和发展
㈡ 人工智能发展的三个阶段
⒉形成（1956~1969）
在机器学习方面，塞缪尔1956年研制出跳棋程 序，能从棋谱中学习，也能从下棋实践中提高棋艺， 1959年它击败了塞缪尔本人，1962年又击败了一个 州冠军。 在定理证明方面，用计算机证明了举世闻名的数 学难题——四色问题（即在地图上只用四种颜色就能 区分不同的国家和地区)。 这个让数学家努力工作了近百年的猜想，仅花了 1200小时就用计算机证明出来了。
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三、人工智能的诞生和发展
㈡ 人工智能发展的三个阶段
⒉形成（1956~1969）
1960年麦卡锡研制出了人工智能语言LISP。 1969 1969年成立了国际人工智能联合会（International International Joint Conferences On Artificial Intelligence，简称 IJCAI）。
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人工智能（Artificial Intelligence, AI） ）
人工智能 是研究如何让计算机做现阶段
只有人才能做好的事情。
是关于知识的科学。 人工智能 是关于知识的科学。 怎样表示知识， 即 怎样表示知识，
怎样获取知识， 怎样获取知识，
的科学。 怎样使用知识 的科学。
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三、人工智能的诞生和发展
㈡ 人工智能发展的三个阶段
⒈孕育（1956年以前）
公 元 前 哲 学 家 亚 里 斯 多 德 (Aristotle ， 公 元 前 384~322)在《工具论》中提出了形式逻辑，其中三 段论至今仍是演绎推理的基本依据。 英国哲学家培根(F·Bacon,1561~1626)提出归纳 法。 德国数学家莱布尼茨(G·Leibniz,1646~1716)提 出万能符号和推理计算的思想，建立符号语言来进 行推理的演算。 英国逻辑学家布尔(G·Boole,1818~1864)创立布 尔代数，用符号语言描述思维活动。
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三、人工智能的诞生和发展
㈠ 诞生：
⒈麦克卡洛克(W·S·McCuloch)和比托斯(W·Pitts)对
神经逻辑计算的研究：1943年心理学家麦克卡洛克 和数学家比托斯从信息处理的观点，采用数理模型 的方法对神经细胞动作进行研究，提出了二值神经 元阈值模型，开创了对神经网络的计算模型研究。
⒉维纳(N·Wiener)的控制论：维纳控制论是基于最优
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四、人工智能的研究领域
1. 2.
专家系统：是一种基于知识的系统，它从人类专家
获取知识，用来解决只有专家才能解决的困难问题。
机器学习：使计算机自身具有学习能力，可向书本
学习、教师学习，也能在实践过程中学习，实现自身 的不断完善。
3. 4. 5.
模识识别：研究使机器具有感知能力的研究领域，
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三、人类基本思维形式
形象思维的特点：
主要是依据直觉； b. 思维过程是并行的，一个非线性过程； c. 形式化困难。 d. 在信息变形或缺少的情况下，仍有可能得到比较 满意的结果。
a.
在求解问题时，人们常常把两种思维方式 结合起来使用，首先用形象化给出假设，然后 再用逻辑思维进行论证。
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二、智能的特征
具有记忆和思维能力
记忆和思维是人类最重要的功能，是人类智 能最主要的表现形式。记忆是对感知到的外界 信息或由思维产生的内部知识的存储过程。思 维是对所存储的信息或知识的本质属性，内部 规律等的认识过程。
人类基本思维方式：
① ② ③
逻辑思维（抽象思维） 形象思维（直感思维） 灵感思维（顿悟思维）
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三、人类基本思维形式
推理的成功取决于两个因素： a. 用于推理规则是否完备 b. 已知的感性认识获得的初始信息是否完善，可 靠。 逻辑思维的特点： a. 依靠逻辑进行思维； b. 逻辑思维过程是串行的，一个线性过程； c. 容易形式化； d. 思维过程具有严密性、可靠性，能对事物未来的 发展给出逻辑上合理的预测。
预测的理论。
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三、人工智能的诞生和发展
㈠ 诞生：
⒊图灵的理想计算机模型：1936年英国数学家图灵
提出了一个理想计算机模型（即图灵机），创立了 自动机理论，将“思维”机器研究和计算机理论向 前推进了一大步。
⒋香农(Shannon)的信息论：美国数学家香农在
1948年发表《通讯的数学理论》标志着信息论的 诞生。
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“梵塔” 问题
传说在古代印度贝纳勒斯的圣庙中，主神梵 天作了一个“梵塔”，它是由3根插在黄铜板上 的宝石针，以及64片大小不同的金片所组成。开 始时，他将64片金片按大小为序，最大的放在最 下面，串在一根宝石针上。他让僧侣把全部金片 移到另一根宝石针上，但每次只能移动一片，而 且大金片不允许放在小金片上，他预言：
7.
机器人学：研究模拟人类行为的机器，被称为人
工智能理论、方法、技术的试验场地。
8.博弈：是一种智能性很强的竞争活动，如：下棋，
打牌，战争等。
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四、人工智能的研究领域
9.
问题求解：是指通过搜索的方法寻找问题求解操作
的一个合适序列，已满足问题求解的要求。
10.
机器视觉：研究的任务是理解一个图像。
研究智能机器去模拟、延伸和扩展人类智能，是人 工智能研究的根本目的和远期目标。
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二、人工智能研究的基本内容
认知模型：
认知是为了一定的目的，在一定的心理结构中进 行的信息加工过程。 主要研究目的: 是要说明和解释人类在完成认 知活动时是如何进行信息加工的。
机器感知
是使机器具有类似于人的感知能力，如：视觉、 听觉、触觉、嗅觉、味觉等。
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即将介绍： 即将介绍：知识表达方式
一 什么是人工智能
二 人工智能的研究目标和研究领域
三
知识表达方式
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第三节 知识表达方式
在问题求解过程中，无论是问题和系统 的任务描述，还是知识经验的表示以至推理 决策，都离不开知识。研究知识表达方式是 人工智能的中心内容之一，对于同一问题可 以有多种不同的表达方式。常用的知识表达 方法有：问题归约法、状态空间法、谓词逻 辑法、语义网络法等。
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二、智能的特征
具有感知能力
感知能力是人们通过感觉器官感知外部世 界的能力，是人类获取外界信息的基本途径。 人类大约80%以上的外界信息是通过视觉得 到的。 人类对传感到的外界信息，通常有两种 不同的处理方法：一种是对简单或者紧急情 况，可不经大脑思索，直接由低层智能做出 反应，如：人骑自行车遇到紧急情况时的急 刹车动作；另一种是对复杂情况，一定要经 过大脑的思维，然后才能做出反应，如： “三思而后行”。
主要是指计算机的表达能力，即“说”， “写”，“画”等，对于智能机器人还应具有 人的四肢功能，即能走路，能取物，能操作等。
智能系统及智能计算机的构造技术
为了实现人工智能的近期目标及远期目标，就 要建立智能系统及智能机器，为此需要开展对 模型，系统分析与构造技术，建造工具及语言 等的研究。
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三、人工智能的诞生和发展
㈠ 诞生：
1956年夏季，在美国达特马斯(Dartmath)大学， 由年轻的数学助教麦克锡(J·W·McCarthy)联合他的 三个朋友：明斯基、朗切斯基、香农，并邀请了多 位科学家一起探讨用机器模拟人类智能的问题。经 过历时2个月的研讨，在会上第一次正式使用人工 智能这一术语，此研讨会标志着人工智能这门新兴 学科的诞生。
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三、人类基本思维形式
⑶ 灵感思维：
是一种显意识与潜意识相互作用的思维形式。 当问题无法解决时，人的大脑处于活跃思维状态， “冥思苦想”，突然间“茅塞顿开”，有一个“想 法”从脑中涌现出来，它沟通了解决问题的有关知 识，使问题迫刃而解。这种沟通有关知识或信息的 “想法”通常称为灵感。
灵感思维的特点： a. 具有不定期的突发性； b. 具有非线性的独创性及模糊性； c. 它穿插于形象思维与逻辑思维之中，起着突
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三、人类基本思维形式
⑵ 形象思维：
是一种以客观现象为思维对象，以感性形 象认识为思维材料，以意象为主要思维工具， 以指导创造物化形象的实践为主要目的思维活 动。
形象思维活动过程中包括两次飞跃： a. 从感性形象认识→理性形象认识的飞跃; b. 从理性形象认识→实践的飞跃；