《人工智能》基礎(chǔ)知識(shí)

《人工智能》需要掌握的基本知識(shí)和基本辦法第一章：1.人工智能的定義：P5人工智能是一門研究如何構(gòu)造智能機(jī)器（智能計(jì)算機(jī)）或智能系統(tǒng)，使它能模擬、延伸、擴(kuò)展人類智能的學(xué)科。2、人工智能研究的基本內(nèi)容：P10-P11知識(shí)表達(dá)機(jī)器感知機(jī)器思維機(jī)器學(xué)習(xí)機(jī)器行為.現(xiàn)在人工智能有哪些學(xué)派？（自己查資料）答：現(xiàn)在人工智能的重要學(xué)派有下面三家：

(1)符號(hào)主義(symbolicism)，又稱為邏輯主義(logicism)、心理學(xué)派(psychologism)或計(jì)算機(jī)學(xué)派(computerism)，其原理重要為物理符號(hào)系統(tǒng)(即符號(hào)操作系統(tǒng))假設(shè)和有限合理性原理。

(2)連接主義(connectionism)，又稱為仿生學(xué)派(bionicsism)或生理學(xué)派(physiologism)，其重要原理為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)間的連接機(jī)制與學(xué)習(xí)算法。

(3)行為主義(actionism)，又稱為進(jìn)化主義(evolutionism)或控制論學(xué)派(cyberneticsism)，其原理為控制論及感知-動(dòng)作型控制系統(tǒng)。4、他們對(duì)人工智能在理論上有何不同觀？（自己查資料）答：（1）認(rèn)為人工智能源于數(shù)理邏輯認(rèn)為人工智能源于仿生學(xué)認(rèn)為人工智能源于控制論第二章掌握一階邏輯謂詞的表達(dá)辦法：用于求解將謂詞公式化為子句集產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本構(gòu)造，各部分的功效以及重要工作過(guò)程。P38-P39規(guī)則庫(kù)規(guī)則庫(kù)是產(chǎn)生式系統(tǒng)求解問(wèn)題的基礎(chǔ)，其知識(shí)與否完整、一致， 體現(xiàn)與否精確、靈活，對(duì)知識(shí)的組織與否合理等，將直接到系統(tǒng)的性能。（2）綜合數(shù)據(jù)庫(kù)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)又稱為事實(shí)庫(kù)、上下文、黑板等。它是一種 用于寄存問(wèn)題求解過(guò)程中多個(gè)現(xiàn)在信息的數(shù)據(jù)構(gòu)造。（3）控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)又稱為推理機(jī)構(gòu)，由一組程序構(gòu)成，負(fù)責(zé)整個(gè)產(chǎn)生 式系統(tǒng)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)問(wèn)題的求解。工作過(guò)程：(a)從規(guī)則庫(kù)中選擇與綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中的已知事實(shí)進(jìn)行匹配。（b）匹配成功的規(guī)則可能不止一條，進(jìn)行沖突消解。（c）執(zhí)行某一規(guī)則時(shí)，如果其右部是一種或多個(gè)結(jié)論，則把這些結(jié)論加入到綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中：如果其右部是一種或多個(gè)操作，則執(zhí)行這些操作。（d）對(duì)于不擬定性知識(shí)，在執(zhí)行每一條規(guī)則時(shí)還要按一定的算法計(jì)算結(jié)論的不擬定性。（e）檢查綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中與否包含了最后結(jié)論，決定與否停止系統(tǒng)的運(yùn)行?？蚣鼙磉_(dá)的構(gòu)造構(gòu)成（1）框架（frame）：一種描述所論對(duì)象（一種事物、事件或概念）屬性的數(shù)據(jù)構(gòu)造。（2）一種框架由若干個(gè)被稱為“槽”（slot）的構(gòu)造構(gòu)成，每一種槽又可根據(jù)實(shí)際狀況劃分為若干個(gè)“側(cè)面”（faced）。（3）一種槽用于描述所論對(duì)象某首先的屬性。（4）一種側(cè)面用于描述對(duì)應(yīng)屬性的一種方面。（5）槽和側(cè)面所含有的屬性值分別被稱為槽值和側(cè)面值。語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)造構(gòu)成課件里的全部例題第一題：5個(gè)不同顏色的房間，每間有個(gè)不同國(guó)籍的人，每人有自己喜歡的飲料，香煙和寵物，已知信息：1.英國(guó)人住在紅房間里；2.西班牙人有一條狗；3.挪威人住在左邊第一種房間里；4.黃房間的人在抽庫(kù)爾斯牌香煙；5.抽切斯菲爾德牌香煙的人是養(yǎng)了一只狐貍的人的鄰居；6.挪威人住在藍(lán)房間隔壁；7.抽溫斯頓牌香煙的人有一只蝸牛；8.抽幸運(yùn)牌香煙的人喝橘子汁；9.烏克蘭人喝茶；10.日本人抽國(guó)會(huì)牌香煙；11.抽庫(kù)爾斯牌香煙的人的房間在有匹馬的房間隔壁；12.綠房間的人喝咖啡；13.中間房間的人喝牛奶14.綠房間的人在白房間的隔壁問(wèn)題：哪個(gè)房間的人喝水？斑馬在哪個(gè)房間？第二題：例1已知事實(shí)：（1）但凡容易的課程小王(Wang)都喜歡；（2）C班的課程都是容易的；（3）ds是C班的一門課程。求證：小王喜歡ds這門課程。證明：定義謂詞：EASY(x)：x是容易的LIKE(x,y)：x喜歡yC(x)：x是C班的一門課程已知事實(shí)和結(jié)論用謂詞公式表達(dá)：(x)(EASY(x)→LIKE(Wang,x))(x)(C(x)→EASY(x))C(ds)LIKE(Wang,ds)第三題：將謂詞公式化為子句集消去謂詞公式中的“—>”和“<-->”符號(hào)把否認(rèn)符號(hào)””移到緊靠謂詞的位置上變量原則化換元消去存在量詞a.存在量詞不出現(xiàn)在全稱量詞的轄域內(nèi) 換元就可b.存在量詞出現(xiàn)在一種或者多個(gè)全稱量詞的轄域內(nèi) 化為前束形前束形=（前綴）{母式}（前綴）：全稱量詞串。{母式}：不含量詞的謂詞公式?；癁镾kolem原則形Skolem原則形：M：子句的合取式，稱為Skolem原則形的母式。略去全稱量詞由于公式中全部變量都是全稱量詞量化的變量，因此，能夠省略全稱量詞消去合取詞，把母子用子句集表達(dá)子句變量原則化，即使每個(gè)子句中的變量符號(hào)不同句子中變量要有所區(qū)別第四章1.主觀Bayes辦法的重要優(yōu)缺點(diǎn)（P109）主觀Bayes辦法的重要優(yōu)點(diǎn)：（1）含有較堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。（2）知識(shí)的靜態(tài)強(qiáng)度LS及LN是由領(lǐng)域?qū)＜腋鶕?jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)給出的，推出的結(jié)論有較精確的擬定性。（3）主觀Bayes辦法是一種比較實(shí)用且較靈活的不擬定性推理辦法。主觀Bayes辦法的重要缺點(diǎn)：（1）規(guī)定領(lǐng)域?qū)＜以诮o出知識(shí)時(shí)，同時(shí)給出H的先驗(yàn)概率。（2）Bayes定理中有關(guān)事件獨(dú)立性的規(guī)定使主觀Bayes辦法的應(yīng)用受到了限制。2.證據(jù)理論的概率分派函數(shù)的作用（P115）；信任函數(shù)和似然函數(shù)的關(guān)系（P118）（1）設(shè)樣本空間D中有n個(gè)元素，則D中子集的個(gè)數(shù)為2個(gè)。：D的全部子集。（2）概率分派函數(shù)：把D的任意一種子集A都映射為[0，1]上的一種數(shù)M（A）。3.含糊推理：給兩個(gè)含糊集合，會(huì)計(jì)算含糊關(guān)系（P129例4.11，例4.12）求A到B的含糊關(guān)系R第五章：1.搜索的方向正向搜索（數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)）：從初始狀態(tài)出發(fā)的正向搜索，也稱為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)逆向搜索（目的驅(qū)動(dòng)）：從目的狀態(tài)出發(fā)的逆向搜索，也稱為目的驅(qū)動(dòng)雙向搜索：綜合上述兩種方式的搜索為雙向搜索狀態(tài)空間表達(dá)法的四元組.深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索的關(guān)系和區(qū)別寬度優(yōu)先搜索：以靠近起始結(jié)點(diǎn)的程度為根據(jù)進(jìn)行逐級(jí)擴(kuò)展的搜索辦法。（用隊(duì)列 的存儲(chǔ)構(gòu)造，類似于樹的按層次遍歷的過(guò)程。特點(diǎn)：逐級(jí)搜索；高價(jià)搜索：若解存在，必能找到。深度優(yōu)先搜索：首先擴(kuò)展最新產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)，深度相等的節(jié)點(diǎn)能夠任意排列的搜索辦法。 （用堆棧的數(shù)據(jù)構(gòu)造）特點(diǎn)：搜索沿著狀態(tài)空間的某單一途徑沿著起始點(diǎn)向下進(jìn)行下去，僅當(dāng)搜索達(dá)成一種沒(méi) 有后裔的狀態(tài)時(shí)，才選擇另一條替代途徑。OPEN表和CLOSE表的變化；寬度優(yōu)先搜索open表（NPS表）：已經(jīng)生成出來(lái)但其子狀態(tài)未被搜索的狀態(tài)。closed表（PS表和NSS表的合并）：統(tǒng)計(jì)了已被生成擴(kuò)展過(guò)的狀態(tài)。例題：?jiǎn)l(fā)式搜索的A*算法的優(yōu)點(diǎn)。OPEN表和CLOSE表的變化OPEN表中的節(jié)點(diǎn)按著估價(jià)函數(shù)f（n）=g（n）+h（n）的值從小到大排序例：對(duì)于八數(shù)碼難題按下式定義估價(jià)函數(shù)： f(x)=d(x)+h(x) 其中，d(x)為節(jié)點(diǎn)x的深度；h(x)是全部棋子偏離目的位置的曼哈頓距離（棋子偏離目的位置的水平距離和垂直距離和），例以下圖所示的初始狀態(tài)S0：8的曼哈頓距離為2；2的曼哈頓距離為1；1的曼哈頓距離為1；6的曼哈頓距離為1；h(S0)=5。 初始狀態(tài)（S0）： 目的狀態(tài)：用A*搜索法搜索目的，列出頭三步搜索中的OPEN、CLOSED表的內(nèi)容和現(xiàn)在擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)的f值。（2）畫出搜索樹和現(xiàn)在擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)的f值。第六章專家系統(tǒng)涉及那些基本部份?P（181-183）知識(shí)庫(kù)推理機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)獲取機(jī)構(gòu)人機(jī)接口解釋機(jī)構(gòu)每一部分的重要功效是什么? （1）知識(shí)庫(kù)：重要用來(lái)寄存領(lǐng)域?qū)＜姨峁┑膶ｉT知識(shí) （2）推理機(jī)：模擬領(lǐng)域?qū)＜业乃季S過(guò)程，控制并執(zhí)行對(duì)問(wèn)題的求解。 （3）數(shù)據(jù)庫(kù)：重要用于寄存初始事實(shí)、問(wèn)題描述及系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中得到的中間成果、最后成果等信息。 （4）知識(shí)獲取機(jī)構(gòu)：基本任務(wù)是為專家系統(tǒng)獲取知識(shí)，建立起健全、完善、有效的知識(shí)庫(kù)，以滿足求解領(lǐng)域問(wèn)題的需要。 （5）人機(jī)接口：專家系統(tǒng)與領(lǐng)域?qū)＜摇⒅R(shí)工程師、普通顧客之間進(jìn)行交互的界面，由一組程序及對(duì)應(yīng)的硬件構(gòu)成，用于完畢輸入輸出工作。 （6）解釋機(jī)構(gòu)：回答顧客提出的問(wèn)題，解釋系統(tǒng)的推理過(guò)程。（解釋機(jī)構(gòu)由一組程序構(gòu)成）最后：你認(rèn)為《人工智能》課程的哪一部分內(nèi)容對(duì)您的畢業(yè)設(shè)計(jì)或者您后來(lái)的工作特別有用？如果有，請(qǐng)敘述其原理；如果沒(méi)有，請(qǐng)談?wù)勅斯ぶ悄艿陌l(fā)展對(duì)人類有哪些的影響？（自己查資料）答：人工智能對(duì)人類的影響人工智能的發(fā)展已對(duì)人類及其將來(lái)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，這些影響涉及人類的經(jīng)濟(jì)利益、社會(huì)作用和文化生活等方面。人工智能對(duì)經(jīng)濟(jì)的影響人工智能系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用，已為人類發(fā)明出可觀的經(jīng)濟(jì)效益，專家系統(tǒng)就是一種例子。隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)價(jià)格的繼續(xù)下降，人工智能技術(shù)必將得到更大的推廣，產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益。專家系統(tǒng)的效益成功的專家系統(tǒng)能為它的建造者、擁有者和顧客帶來(lái)明顯的經(jīng)濟(jì)效益。用比較經(jīng)濟(jì)的辦法執(zhí)行任務(wù)而不需要有經(jīng)驗(yàn)的專家，能夠極大地減少勞務(wù)開支和培養(yǎng)費(fèi)用。由于軟件易于復(fù)制，因此專家系統(tǒng)能夠廣泛傳輸專家知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，推廣應(yīng)用數(shù)量有限的和昂貴的專業(yè)人員及其知識(shí)。

如果保護(hù)得當(dāng)，軟件能被長(zhǎng)久地和完整地保存。

領(lǐng)域?qū)I(yè)人員(如醫(yī)生)難以同時(shí)保持最新的實(shí)際建議(如治療方案和辦法)，而專家系統(tǒng)卻能快速地更新和保存這類建議，使終端顧客(如病人)從中受益。人工智能推動(dòng)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展人工智能研究已經(jīng)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的各個(gè)方面產(chǎn)生并將繼續(xù)產(chǎn)生較大影響。人工智能應(yīng)用規(guī)定繁重的計(jì)算，增進(jìn)了并行解決和專用集成片的開發(fā)。算法發(fā)生器和機(jī)靈的數(shù)據(jù)構(gòu)造獲得應(yīng)用，自動(dòng)程序設(shè)計(jì)技術(shù)將開始對(duì)軟件開發(fā)產(chǎn)生主動(dòng)影響。全部這些在研究人工智能時(shí)開發(fā)出來(lái)的新技術(shù)，推動(dòng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)而使計(jì)算機(jī)為人類發(fā)明更大的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。人工智能對(duì)社會(huì)的影響（1）勞務(wù)就業(yè)問(wèn)題

由于人工智能能夠替代人類進(jìn)行多個(gè)腦力勞動(dòng)，將會(huì)使一部分人不得不變化他們的工種，甚至造成失業(yè)。人工智能在科技和工程中的應(yīng)用，會(huì)使某些人失去介入信息解決活動(dòng)(如規(guī)劃、診療、理解和決策等)的機(jī)會(huì)，甚至不得不變化自己的工作方式。

（2）.社會(huì)構(gòu)造變化

人們首先但愿人工智能和智能機(jī)器能夠替代人類從事多個(gè)勞動(dòng)，另首先又緊張它們的發(fā)展會(huì)引發(fā)新的社會(huì)問(wèn)題。事實(shí)上，近十?dāng)?shù)年來(lái)，社會(huì)構(gòu)造正在發(fā)生一種靜悄悄的變化。"人-機(jī)器"的社會(huì)構(gòu)造，終將為"人-智能機(jī)器-機(jī)器"的社會(huì)構(gòu)造所取代。智能機(jī)器人就是智能機(jī)器之一。現(xiàn)在和將來(lái)的諸多原來(lái)是由人承當(dāng)?shù)墓ぷ鲗⒂蓹C(jī)器人來(lái)?yè)?dān)任，因此，人們將不得不學(xué)會(huì)與有智能的機(jī)器相處，并適應(yīng)這種變化了的社會(huì)構(gòu)造。

（3）.思維方式與觀念的變化

人工智能的發(fā)展與推廣應(yīng)用，將影響到人類的思維方式和傳統(tǒng)觀念，并使它們發(fā)生變化。例如，傳統(tǒng)知識(shí)普通印在課本報(bào)刊或雜志上，因而是固定不變的，而人工智能系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)的知識(shí)卻是能夠不停修改、擴(kuò)充和更新的。又如，一旦專家系統(tǒng)的顧客開始相信系統(tǒng)(智能機(jī)器)的判斷和決定，那么他們就可能不肯多動(dòng)腦筋，變得懶惰，并失去對(duì)許多問(wèn)題及其求解任務(wù)的責(zé)任感和敏感性。那些過(guò)分依賴計(jì)算器的學(xué)生，他們的主動(dòng)思維能力和計(jì)算能力也會(huì)明顯下降。過(guò)分地依賴計(jì)算機(jī)的建議而不加分析地接受，將會(huì)使智能機(jī)器顧客的認(rèn)知能力下降，并增加誤解。在設(shè)計(jì)和研制智能系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮到上述問(wèn)題，盡量激勵(lì)顧客在問(wèn)題求解中的主動(dòng)性，讓他們的智力主動(dòng)參加問(wèn)題求解過(guò)程。

（4）.心理上的威脅

人工智能還使一部分社會(huì)組員感到心理上的威脅，或叫做精神威脅。人們普通認(rèn)為，只有人類才含有感知精神，并且以此與機(jī)器相別。如果有一天，這些人開始相信機(jī)器也能夠思維和創(chuàng)作，那么他們可能會(huì)感到失望，甚至感到威脅。他們緊張：有朝一日，智能機(jī)器的人工智能會(huì)超出人類的自然智能，使人類淪為智能機(jī)器和智能系統(tǒng)的奴隸。對(duì)于人的觀念(更具體地指人的精神)和機(jī)器的觀念(更具體地指人工智能)之間的關(guān)系問(wèn)題，哲學(xué)家、神學(xué)家和其它人們之間始終存在著爭(zhēng)論。按照人工智能的觀點(diǎn)，人類有可能用機(jī)器來(lái)規(guī)劃自己的將來(lái)，甚至能夠把這個(gè)規(guī)劃問(wèn)題想象為一類狀態(tài)空間搜索。當(dāng)社會(huì)上一部分人歡迎這種新觀念時(shí)，另一部分人則發(fā)現(xiàn)這些新觀念是惹人煩惱的和無(wú)法接受的，特別是當(dāng)這些觀念與他們鐘愛的信仰和觀念背道而馳時(shí)。

（5）.技術(shù)失控的危險(xiǎn)

任何新技術(shù)最大危險(xiǎn)莫過(guò)于人類對(duì)它失去了控制，或者是它落入那些企圖運(yùn)用新技術(shù)反對(duì)人類的人手中。有人緊張機(jī)器人和人工智能的其它制品威脅人類的安全。為此，出名的美國(guó)科幻作家阿西莫夫(I.Asimov)提出了"機(jī)器人三守則"：

(1)機(jī)器人必須不危害人類，也不允許它眼看人類受害而袖手旁觀。

(2)機(jī)器人必須絕對(duì)服從人類，除非這種服從有害于人類。

(3)機(jī)器人必須保護(hù)本身不受傷害，除非為了保護(hù)人類或者是人類命令它作出犧牲。

我們認(rèn)為，如果把這個(gè)"機(jī)器人三守則"推廣到整個(gè)智能機(jī)器，成為"智能機(jī)器三守則"，那么，人類社會(huì)就會(huì)更容易接受智能機(jī)器和人工智能。

人工智能技術(shù)是一種信息技術(shù)，能夠極快地傳遞。我們必須保持高度警惕,避免人工智能技術(shù)被用于反對(duì)人類和危害社會(huì)的犯罪(有的人稱之為"智能犯罪")。同時(shí)，人類有足夠的智慧和信心，能夠研制出防備、檢測(cè)和偵破多個(gè)智能犯罪活動(dòng)的智能手段。

（6）.引發(fā)的法律問(wèn)題

人工智能的應(yīng)用技術(shù)不僅替代了人的某些體力勞動(dòng)，也替代了人的某些腦力勞動(dòng)，有時(shí)甚至行使著本應(yīng)由人擔(dān)任的職能，免不了引發(fā)法律糾紛。例如醫(yī)療診療專家系統(tǒng)萬(wàn)一出現(xiàn)失誤，造成醫(yī)療事故，怎么樣來(lái)解決，開發(fā)專家系統(tǒng)者與否要負(fù)責(zé)任，使用專家系統(tǒng)者應(yīng)負(fù)什么責(zé)任，等等。

人工智能的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越普及，正在逐步進(jìn)入家庭，使用"機(jī)頂盒"技術(shù)的智能化電器已問(wèn)世。能夠預(yù)料，將會(huì)出現(xiàn)更多的與人工智能的應(yīng)用有關(guān)的法律問(wèn)題，需要社會(huì)在實(shí)踐的基礎(chǔ)上從法律角度作出對(duì)這些問(wèn)題的解決方案。

要通過(guò)法律手段，對(duì)運(yùn)用人工智能