人工智能基础 第一章 人工智能概述
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人工智能chapter1((人工智能基础)
人工智能发展概要人工智能定义从1956年正式提出人工智能学科算起，40多年来，取得长足的发展，成为一门广泛的交叉和当计算机出现后，人类开始真正有了一个可以模拟人类思维的工具，在以后的岁月中，无数科学家为这个目标人工智能理论进入21世纪，正酝酿着新的突破-人工生命的提出，不仅意味着人类试图从传统的什么是人工智能?定义1 智能机器(intelligent machine)能够在各类环境中自主地或交互地执行各种拟人任务人工智能是那些与人的思维、决•Schalkoff, 1990 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。
•Rick和Knight,1991 人工智能研究如何使计算机做事，而让人过得更好。
•Winston, 1992 人工智能是研究那些使理解、推理和行为成为可能的计算。
•Luger和Stubblefield,1993 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。
1956年夏季，由麦卡锡(J. McCarthy)等美国年轻学者发起的首次人工智能研讨会标志着人工1. 形成期1956年到1961年可以说是AI研究的形成时2. 成长期•1961年以后进入AI研究成长期。
然而在成长期的早期（60年代），由于不适当地过分强调和依赖于符号逻辑和形式推理（AI形成期为AI建立的研究基础），导致了AI研究陷入基于弱法（weak methods）的纯学术研究的困境。
•所谓弱法就是通用问题求解策略，由于片面强调相应算法的通用性，忽视问题域特别信息的指导作用，容易引起所谓的组合爆炸问题。
•组合爆炸意指，复杂的问题涉及大量因素，由这些因素的适当组合而构成的可能解答的数目相当庞大，以至于再高速的计算机已无法在合理的时间内通过穷尽的枚举来找出正确答案。
•结果，弱法只能解决智力游戏（过河，九宫图）、玩具问题（积木块世界动作规划）等十分简单的问题。
60年代中期到70年代初，斯坦福大学研制的DENDRAL（用化学专业知识从质谱议数据推断有机化合物的结构）和MYCIN（人血液疾病诊断咨询系统）以及随之涌现的大批专家系统和建造工具的研制，使AI从纯弱法的研究困境中解脱出来，赋予新的生命力，以至引起八十年代初的AI大发展。
第一章 人工智能概述
一 基于脑功能的领域划分
机器联想：建立事物之间的联系 传统的方法：指针、函数、链表，地
址存取。 人脑的功能：不完全信息的捕捉；相 关内容的记忆。 联想存储
一 基于脑功能的领域划分
机器推理：计算机推理（自动推理）将人的推
理功能赋予机器。（最基本的和最重要的） 推理：前提推出结论（演绎推理、归纳推理、 类比推理） 方法：符号演算、数值计算 可靠性：确定性推理、不确定性推理（基于 概率和基于模糊的）
人工智能难重点
学习人工智能最大的难点就在于突破传统思想 的藩篱，从智能、知识、推理的角度出发去思 考问题，解决问题。另一个难点在于人工智能 的内容非常浩繁，深入地了解人工智能的各个 方向是非常困难的。因此应当在掌握人工智能 思想，对人工智能的各个领域有一 定了解的 同时，有重点地研究人工智能的相关领域，跟 踪人工智能的研究热点，做到点面结合，既扩 大了知识面，又能够抓住研究重点。
第三节 人工智能的分支领域
本节主要内容： 基于脑功能的领域划分 基于研究途径与实现技术的领域划分 基于应用领域的领域划分 基于应用系统的领域划分 基于计算机系统的领域划分 基于实现工具与环境的领域划分
一 基于脑功能的领域划分
机器感知：计算机直接感觉周围世界。
（配置感觉器官；图象、声音等信息的 识别） 计算机视觉的任务可以分成下列几个方面： 图像的获取、特征抽取、识别与分类、 三维信息理解、景物描述和图像解释。 （图像处理：羊绒/羊毛）
人工智能的表现形式（应用形式）
智能软件：智能软件系统：专家系统 智能的程序模块：WORD 智能设备：具有一定智能的设备 智能网络：智能化的信息网络 智能计算机：拟人化的智能机器 Agent：智能体，具有智能的实体，软件 开发的重要突破口。智能体是智能体程 序结构的结合。
第一章人工智能概述195
人工智能技术导论
计算机科学技术的发展方向
1、计算机网络 2、并行化 3、智能化（以知识为中心） 4、人性化
教材及主要参考书
《人工智能技术导论》（第三版），廉师友 等， 2007年，西安电子科技大学出版社 。（主要教材）
参考书： 《人工智能》
马少平、朱小燕编著，清华大学出版社 《人工智能及其应用》
第14章 智能计算机与智能化网络 第15章 智能机器人 第16章 智能程序设计语言
5
第1章 人工智能概述
1.1 什么是人工智能 1.2 人工智能的研究意义、目标和策略 1.3 人工智能的学科范畴 1.4 人工智能的研究内容 1.5 人工智能的研究途径与方法 1.6 人工智能的基本技术 1.7 人工智能的应用 1.8 人工智能的分支领域与研究方向 1.9 人工智能的发展概况
10、 阅 读 一 切 好书 如同和 过去最 杰出的 人谈话 。08:52:1708:52:1708:526/28/2021 8:52:17 AM
11、 一 个 好 的 教师 ，是一 个懂得 心理学 和教育 学的人 。21.6.2808:52:1708:52Jun-2128-Jun-21
12、 要 记 住 ， 你不 仅是教 课的教 师，也 是学生 的教育 者，生 活的导 师和道 德的引 路人。 08:52:1708:52:1708:52Monday, June 28, 2021
4、All that you do, do with your might; things done by halves are never done right. ----R.H. Stoddard, American poet做一切事都应尽力而为，半途而废永远不行
5.26.20215.26.202108:3008:3008:30:5708:30:57
计算机科学技术的发展方向
1、计算机网络 2、并行化 3、智能化（以知识为中心） 4、人性化
教材及主要参考书
《人工智能技术导论》（第三版），廉师友 等， 2007年，西安电子科技大学出版社 。（主要教材）
参考书： 《人工智能》
马少平、朱小燕编著，清华大学出版社 《人工智能及其应用》
第14章 智能计算机与智能化网络 第15章 智能机器人 第16章 智能程序设计语言
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第1章 人工智能概述
1.1 什么是人工智能 1.2 人工智能的研究意义、目标和策略 1.3 人工智能的学科范畴 1.4 人工智能的研究内容 1.5 人工智能的研究途径与方法 1.6 人工智能的基本技术 1.7 人工智能的应用 1.8 人工智能的分支领域与研究方向 1.9 人工智能的发展概况
10、 阅 读 一 切 好书 如同和 过去最 杰出的 人谈话 。08:52:1708:52:1708:526/28/2021 8:52:17 AM
11、 一 个 好 的 教师 ，是一 个懂得 心理学 和教育 学的人 。21.6.2808:52:1708:52Jun-2128-Jun-21
12、 要 记 住 ， 你不 仅是教 课的教 师，也 是学生 的教育 者，生 活的导 师和道 德的引 路人。 08:52:1708:52:1708:52Monday, June 28, 2021
4、All that you do, do with your might; things done by halves are never done right. ----R.H. Stoddard, American poet做一切事都应尽力而为，半途而废永远不行
5.26.20215.26.202108:3008:3008:30:5708:30:57
第一章 人工智能概述
§３ 行为主义—行为模拟，控制进化
❖行为模拟法基于感知-行为模型，模拟人 在控制过程中的智能活动和行为特性， 如自寻优、自适应、自学习、自组织等 来研究和实现人工智能。
❖行为主义强调智能系统与环境的交互， 认为智能取决于感知和行动，人的智能、 机器智能可以逐步进化，但只能在现实 世界中与周围环境的交互中体现出来。 智能只能放在环境中才是真正的智能， 智能的高低主要表现在对环境的适应性 上。
❖ 智能管理研究如何提高计算机管理系统 的智能水平，以及智能管理信息系统的 设计理论、方法与实现技术。
❖ 智能管理是现代管理科学技术发展的新 动向。
７ 智能决策
❖ 智能决策就是把人工智能技术引入决策过程， 建立智能决策支持系统。
❖ 智能决策支持系统是在20世纪80年代初提出来 的。它是决策支持系统与人工智能，特别是专 家系统相结合的产物。
人类智能： 人类所具有的智力和行为能力。 包括感知能力、记忆能力、思维能力、归纳 与演绎能力、学习能力、行为能力。
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（智能计算机）的一个分支。即 研究如何使机器（计算机） 具有智能的科学和技 术，或者说使机器模拟和执行人脑的的某些智力 功能，并探索相关的理论和技术。
远期目标：是要制造智能机器。具体来说就是要 使计算机具有听、说、写等感知和交互功能，具 有联想、推理、理解、学习等高级思维能力，还 要有分析问题、解决问题和发明创造的能力。简 单地说就是使计算机象人类一样具有自动发现规 律的能力，或具有自动获取知识并利用知识的能 力，从而扩展和延伸人类的智能。
近期目标：是实现机器智能。即先部分地或 某种程度地实现机器的智能，从而使现有的 计算机更灵活，更好用和 更有用，成为人 类的智能化信息的处理工具。
人工智能原理第1章人工智能概述.ppt课件
第1章 人工智能概述
本章内容
1.1 关于人工智能的定义 1.2 人工智能的基础 1.3 人工智能简史 1.4 智能体与环境 1.5 智能体结构 小结
参考书目
附录 和人工智能相关的社会伦理问题
第1章 人工智能概述
1.1 关于人工智能的定义
智能体 对AI的4种不同定义 类人行动/类人思考/理性思维/理性行动
25
第1章 人工智能概述
数学的贡献(1)
• 数学(800~现在)贡献的思想:
• 什么是抽取合理结论的形式化规则? • 什么可以被计算? • 如何用不确定的知识进行推理?
• AI成为一门规范科学要求在三个基础领 域完成一定程度的数学形式化:
• 逻辑、计算、概率
26
第1章 人工智能概述
数学的贡献(2)
• Alfred Tarski(塔斯基)引入了一种参考理论, 可以把逻辑对象与现实世界对象联系起来
27
第1章 人工智能概述
数学的贡献(3)
• 问题1结论: 形式化规则=命题逻辑和一 阶谓词逻辑
• 问题2：什么可以计算？
• 可以被计算, 就是要找到一个算法 • 算法本身的研究可回溯至9世纪波斯数学家
控制论/语言学
第1章 人工智能概述
对人工智能有贡献的学科
• 哪些学科、哪些思想和哪些人物给予AI以贡献? • 哲学(BC428~现在) • 数学(800~现在) • 经济学(1776~现在) • 神经科学(1861~现在) • 心理学(1879~现在) • 计算机工程(1940~现在) • 控制论(1948~现在) • 语言学(1957~现在)
11
第1章 人工智能概述
4种不同定义的方法(5)
• 理性地行动: 理性智能体方法 • 计算机智能体应该有别于“简单的”程序: 具
本章内容
1.1 关于人工智能的定义 1.2 人工智能的基础 1.3 人工智能简史 1.4 智能体与环境 1.5 智能体结构 小结
参考书目
附录 和人工智能相关的社会伦理问题
第1章 人工智能概述
1.1 关于人工智能的定义
智能体 对AI的4种不同定义 类人行动/类人思考/理性思维/理性行动
25
第1章 人工智能概述
数学的贡献(1)
• 数学(800~现在)贡献的思想:
• 什么是抽取合理结论的形式化规则? • 什么可以被计算? • 如何用不确定的知识进行推理?
• AI成为一门规范科学要求在三个基础领 域完成一定程度的数学形式化:
• 逻辑、计算、概率
26
第1章 人工智能概述
数学的贡献(2)
• Alfred Tarski(塔斯基)引入了一种参考理论, 可以把逻辑对象与现实世界对象联系起来
27
第1章 人工智能概述
数学的贡献(3)
• 问题1结论: 形式化规则=命题逻辑和一 阶谓词逻辑
• 问题2：什么可以计算？
• 可以被计算, 就是要找到一个算法 • 算法本身的研究可回溯至9世纪波斯数学家
控制论/语言学
第1章 人工智能概述
对人工智能有贡献的学科
• 哪些学科、哪些思想和哪些人物给予AI以贡献? • 哲学(BC428~现在) • 数学(800~现在) • 经济学(1776~现在) • 神经科学(1861~现在) • 心理学(1879~现在) • 计算机工程(1940~现在) • 控制论(1948~现在) • 语言学(1957~现在)
11
第1章 人工智能概述
4种不同定义的方法(5)
• 理性地行动: 理性智能体方法 • 计算机智能体应该有别于“简单的”程序: 具
人工智能概论第1章-绪论
1956年的达特茅斯会议是由麦卡锡、明斯基、罗彻斯特和香农等一批有远 见卓识的青年科学家共同研究和讨论用机器来模拟智能的一系列相关问题，并 首次提出了“人工智能”这一术语。
该术语标志“人工智能”新学科的正式诞生。此外会议给了“人工智能” 的第一个准确的描述。
2006年，达特茅斯会议50年后，当事人重聚(左起：摩尔、麦卡锡、明斯基、 塞弗里奇、所罗门诺夫)
22
➢人工智能的应用发展期
20世纪80年代机器学习取代逻辑计算，“知识处理”成为了主流AI研究的焦点。
卡内基·梅隆大学为数字设备公司设计了一个名为 XCON 的专家系统
B
人工智能的应用发展 期
（1980-1989）
D c
A
人工智能的诞生 （1943-1956）
人工智能的第一个 低谷
（1974-1980）
E
人工智能的第二个 低谷
(1989-1993)
人工智能的稳步发 展期
（1993-2006）
F
人工智能的蓬勃 发展期
（2006-至今）
G
14
➢人工智能的诞生
在20世纪40年代到20世纪50年代，一群来自不同领域（数学，心理学，工 程学，经济学和政治学）的科学家开始探索如何实现用生命体外的东西模拟人 类的智慧。
12
➢人工智能的发展现状
从人工智能的应用场景来看，目前的人工智能仍是以具体应用领域为主的弱人工 智能。 其内容和相关领域包括机器视觉，专家系统，智能工厂，智能控制，智能搜索， 机器人，自动规划，无人驾驶，定理证明，棋类博弈，遗传编程，语言识别，自然 语言处理等。 1997年，打败了世界围棋冠军的IBM公司“深蓝”超级计算机也是IA，不是AI。 尽管这一事件被一些被戏称为“人工智能的历史上的里程碑事件”。
第一章人工智能概述
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第一章人工智能概述
第一章 人工智能概述
▪ 人工智能的概念 ▪ 人工智能的研究途径与方法 ▪ 人工智能的分支领域 ▪ 人工智能的基本技术 ▪ 人工智能的发展概况
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第一章人工智能概述
一 人工智能的概念
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第一章人工智能概述
§１ 什么是人工智能
人工智能：即人造智能，英文表示Artificial Intelligence，简称ＡI，指用机器（计算机） 模拟或实现人类的智能。
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第一章人工智能概述
❖基于功能模拟的符号推演是人工智能研 究中最早使用也是现在还在使用的主要方 法。这种方法一般是利用显式的知识和推 理来解决问题的。
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第一章人工智能概述
§2 联结主义—结构模拟，神经计算
❖结构模拟就是根据人脑的生理结构和工作机理， 实现计算机的智能。
中可以推出许多定理，如待证的定理恰在其中， 则定理得到证明。
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第一章人工智能概述
②判定法：即对一类问题找出统一的计算机上可 实现的算法解。
③定理证明器：研究一切可判定问题的证明方法。 ④计算机辅助证明：指以计算机为辅助工具，利用
机器的高速度和大容量，帮助人完成手工证明 中难以完成的大量计算、推理和穷举。
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第一章人工智能概述
图形识别：主要是研究各种图形（如文 字、符号、图 形、图像和照片等）的分类， 这方面的技术已经进入到使用阶段。
语音识别：主要是研究各种语音的分类。 近年来发展很快，已经有商品化的产品面 市。
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第一章人工智能概述
模式识别的大体过程： ①将摄像机、送话器或其他传感器接受到
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四 当前发展趋势
两者相结合 新思想、新技术、新理论的出现 AGENT技术和分布式人工智能技术（DAI） 应用研究愈加深入而广泛。
五 我国人工智能研究概况
起步较晚（70年代） 学术团体纷纷成立（80年代） 自主研究开始
人工智能研究的发展
John McCarthy
1956年夏季，由麦卡锡(McCarthy) 等美国年轻学者发起的首次人工智 能研讨会标志着人工智能作为新兴 学科的诞生。就在这次会议上，第 一次使用了人工智能这一术语。自 此以后，人工智能作为计算机学科 的一个重要分支，获得了快速的发 展。这一发展历程大致可划分为形 成、成长、快速发展和稳步增长四 个阶段。
人工智能（Artificial Intelligence，简称 AI）是 一门正在发展中的综合性前沿学科，又是交叉学 科与边缘学科，其由计算机科学、控制论、信息 论、神经生理学、心理学、语言学等多种学科相 互渗透而发展起来。
尽管建立关于智能的理论和让智能机器达到人类 的智力水平是人工智能的最终目标，但人工智能 的生命力却在于能作为工程技术而得到实际应用。
了很多可以证明人工智能技术进步的成就。但不是当今的热点话 题。
专家系统：七十年来开始的人工智能领域的古老话
题，有一些系统做得比较好，如下棋、探矿等。
机器博弈：主要问题是机器学习和搜索。
三 行为模拟，控制进化
基于感知行为模型的研究途径和方法，模拟人 在控制过程中的智能活动和行为特性。 关键词：自适应
三 基于应用领域的领域划分
自动程序设计：给出高级描述，让计算 机自动设计程序。（人工智能和软件工 程相结合的课题） 自动翻译：用计算机做两种语言之间的 翻译。（依靠自然语言的理解） 智能控制：把人工智能技术引入控制领 域