AI-1人工智能課件

2023/11/81人工智能2023/11/82課程安排

一、教學(xué)目的

從工程應(yīng)用角度，系統(tǒng)介紹AI的基本原理、方法和應(yīng)用技術(shù)，為將來(lái)使用AI技術(shù)提高計(jì)算機(jī)應(yīng)用的研究和開發(fā)水平奠定基礎(chǔ)。

二、教學(xué)內(nèi)容緒論——第一章：AI研究的發(fā)展和基本原則基礎(chǔ)篇——第二～五章第二、三章：AI的基本概念、方法和技術(shù)搜索、歸約和邏輯推理等問(wèn)題求解的基本方法知識(shí)表示的理論和方法第四、五、六章：AI技術(shù)的主要應(yīng)用基于知識(shí)的系統(tǒng)，自動(dòng)規(guī)劃和配置，機(jī)器學(xué)習(xí)和知識(shí)發(fā)現(xiàn)

提高篇——第七章：拓廣AI的研究和應(yīng)用非單調(diào)推理、不確定推理、模糊推理等新型問(wèn)題求解技術(shù)，Agent技術(shù)和信息基礎(chǔ)的智能化2023/11/83課程安排三、教學(xué)要求

重點(diǎn)掌握：?jiǎn)栴}求解的基本方法知識(shí)表示方法

課程難點(diǎn)搜索算法、演繹推理的實(shí)現(xiàn)方法結(jié)構(gòu)化知識(shí)表示

2023/11/84課程安排四、教材

《人工智能基礎(chǔ)》高濟(jì)等，高等教育出版社，2008年10月第2版。

參考資料：

《人工智能基礎(chǔ)》蔡自興，高等教育出版社，2005年5月第1版。

《人工智能》NilsJ.Nilsson，鄭扣根等譯，機(jī)械工業(yè)出版社，

2000年9月第1版。

五、考試卷面80%，平時(shí)20%（課堂與作業(yè)）六、習(xí)題

思考題——幫助理解講課內(nèi)容

解析題——體會(huì)人工智能方法和技術(shù)的應(yīng)用

作業(yè)每1～2小節(jié)交1次，習(xí)題課2023/11/85什么是人工智能？ArtificialIntelligence(AI)關(guān)于人造物的智能行為智能行為知覺(jué)、推理、學(xué)習(xí)、交流、在復(fù)雜環(huán)境中的行為AI的長(zhǎng)期目標(biāo)發(fā)明出可像人類一樣或能更好地完成以上行為的機(jī)器理解智能行為是否存在于機(jī)器、動(dòng)物2023/11/86機(jī)器能否思考？機(jī)器能否思考?(AlanTuring)-取決于人們?nèi)绾味x“機(jī)器”、“能”、“思考”“機(jī)器”蒸汽機(jī)－計(jì)算機(jī)－生物機(jī)制

-E6抗菌素:由蛋白質(zhì)構(gòu)成的機(jī)器?有機(jī)物包含人類的基因組排序工作蛋白質(zhì)構(gòu)成的機(jī)器能思考？硅片構(gòu)成的機(jī)器能思考？洛伯納獎(jiǎng)?wù)?023/11/87E6抗菌素的示意圖含過(guò)濾性病毒DNA注入細(xì)菌大量復(fù)制自動(dòng)集合形成新病毒離開細(xì)菌機(jī)器能否思考？2023/11/88“思考”圖靈測(cè)試:判斷某一特定機(jī)器是否智能機(jī)器Room1男

A:盡力使

C判斷錯(cuò)誤女

B:幫助詢問(wèn)者Room2詢問(wèn)者

C:分辨兩人的性別電傳打字機(jī)機(jī)器能否思考？2023/11/89圖靈測(cè)試TheTuringTest1950:AlanTuring的文章“ComputingMachineryandIntelligence.”Mind,Vol.59,No.236,pp.433-460提出圖靈測(cè)試大海呀都是水…我認(rèn)輸，我從來(lái)不會(huì)寫詩(shī)…請(qǐng)以大海為主題寫一首詩(shī)洛伯納獎(jiǎng)?wù)?023/11/810第一章人工智能研究的發(fā)展和基本原則

什么是人工智能1.2人工智能研究的發(fā)展1.3人工智能研究的成果1.1人工智能的研究和應(yīng)用1.4人工智能研究的基本原則1.5存在的問(wèn)題和發(fā)展前景課程簡(jiǎn)介2023/11/811人工智能研究的發(fā)展智能機(jī)器4thcB.C.Aristotelian演繹推理公理系統(tǒng)，二值邏輯1642 Pascal構(gòu)造加法器1694 Leibnitz微積分原理機(jī)2023/11/812人工智能研究的發(fā)展世界上第一臺(tái)可編程計(jì)算機(jī)CharlesBabbages設(shè)計(jì)差分機(jī)，19世紀(jì)2023/11/813布爾邏輯1848GeorgeBooleTheCalculusofLogicchocolatenutsmintchocolateandnutsandmint無(wú)果仁的薄荷巧克力19世紀(jì)末期，F(xiàn)rege

符號(hào)表示系統(tǒng)謂詞演算

知識(shí)表示布爾定律布爾操作集

^V

2023/11/814人工智能的誕生1956年夏:世界上第一次正式的AI會(huì)議美國(guó)的DartmouthCollege，為期2月JohnMcCarthy(麥卡錫)-ArtificialIntelligence重點(diǎn)－>建立實(shí)用的能夠自行解決問(wèn)題的、有自學(xué)習(xí)能力的系統(tǒng)

M.Minsky

C.Shannon2023/11/815人工智能研究的發(fā)展－形成期1958:Newell和Simon的四個(gè)預(yù)測(cè)十年內(nèi)，計(jì)算機(jī)將成為世界象棋冠軍十年內(nèi)，計(jì)算機(jī)將發(fā)現(xiàn)或證明有意義的數(shù)學(xué)定理十年內(nèi)，計(jì)算機(jī)將能譜寫優(yōu)美的樂(lè)曲十年內(nèi)，計(jì)算機(jī)將能實(shí)現(xiàn)大多數(shù)的心理學(xué)理論1959:

FrankRosenblatt提出感知器模型（PerceptronModel)

1959:

MITAILab正式成立（Minsky和McCarthy）成果：數(shù)學(xué)邏輯、形式推理－>定理證明程序、GSP、下棋程序、LISP語(yǔ)言、模式識(shí)別系統(tǒng)HerbertSimonandAllenNewell

2023/11/816人工智能研究的發(fā)展－Lisp語(yǔ)言實(shí)例：Lisp的條件表達(dá)式(cond(p1e1)...(pnen))的意義

ifp1thene1

elseifp2thene2

...

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elseno_value2023/11/817人工智能研究的發(fā)展－成長(zhǎng)期

專家系統(tǒng)時(shí)期1962:McCarthy調(diào)到Stanford,1963年創(chuàng)建StanfordAILab1963:M.RossQuillian開創(chuàng)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)（SemanticNets)1965:Feigenbaum

掌管StanfordAILab;Noftsker

掌管MITAILab1965:MIT的JosephWeizenbaum研制出ELIZA用英語(yǔ)進(jìn)行交互回答任何問(wèn)題1965-83:Feigenbaum和Lederberg啟動(dòng)DENDRAL工程

幫助化學(xué)家判斷某待定物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)1966:ALPAC負(fù)面報(bào)告造成美國(guó)政府取消對(duì)機(jī)器翻譯的資助1969:

Minsky

和Papert的感知機(jī)報(bào)告造成美國(guó)政府取消對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究的資助。－結(jié)論：有限階感知機(jī)僅能識(shí)別出Euler數(shù)，不能識(shí)別其他的拓?fù)洳蛔冃?969:SRI研制出機(jī)器人Shakey－具有運(yùn)動(dòng)、感知和問(wèn)題求解能力太依賴符號(hào)邏輯、形式推理，強(qiáng)調(diào)算法通用性－>GSP弱法－>引入專業(yè)領(lǐng)域信息2023/11/818人工智能研究的發(fā)展－成長(zhǎng)期

自然語(yǔ)言處理1970:Stanford的TerryWinograd等研制出（ETAOIN）SHRDLU接受自然語(yǔ)言命令操作積木塊1970:Colmerauer研制出PROLOG語(yǔ)言的解釋系統(tǒng)不久，愛(ài)丁堡大學(xué)的Warren實(shí)現(xiàn)了編譯系統(tǒng)1972:DARPA取消Stanford大學(xué)機(jī)器人研究(Shakey)的資助。1972:

Mycin工程啟動(dòng)(醫(yī)療方面的專家系統(tǒng))1973:JamesLighthill爵士的負(fù)面報(bào)告使得英國(guó)政府取消對(duì)AI研究的資助“人工智能研究是不成功的，不值得政府資助?！庇⒄邮芰舜藞?bào)告的觀點(diǎn)。從那時(shí)起至今，英國(guó)AI研究一蹶不振。1976:DARPA取消對(duì)語(yǔ)音識(shí)別研究的資助1976:

Greenblatt研制出第一臺(tái)LISP機(jī)CONS2023/11/819人工智能研究的發(fā)展－Prolog程序

Prolog程序?qū)嵗?TurboProlog2.0環(huán)境)

誰(shuí)是john的朋友？

目標(biāo)段2023/11/820人工智能研究的發(fā)展－成長(zhǎng)期1976:DougLenat的數(shù)學(xué)積分系統(tǒng)AM(AutomatedMathematician)1977:SRI啟動(dòng)PROSPECTOR工程幫助地質(zhì)專家探測(cè)和解釋礦物1978年發(fā)現(xiàn)鉬礦脈(molybdenumvein)1977:EdwardFeigenbaum正式提出知識(shí)工程作為一門學(xué)科在1977年IJCAI會(huì)議上1979:Stanford研制出第一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制的汽車(StanfordCart）1980:

第一屆美國(guó)AI協(xié)會(huì)會(huì)議（AAAI）在Stanford召開。1980:JohnMcDermott的XCON專家系統(tǒng)用于配置VAX機(jī)器系統(tǒng)成果：?jiǎn)栴}表示，搜索技術(shù)，general啟發(fā)式。簡(jiǎn)單模糊求解，博弈，信息檢索。國(guó)際象棋，平面幾何定理證明，通用問(wèn)題求解等2023/11/821人工智能研究的發(fā)展－快速發(fā)展期

知識(shí)工程時(shí)期1981:日本政府宣布日本五代機(jī)計(jì)劃（即智能計(jì)算機(jī)）1982:JohnHopfield掀起神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究1983:MCC（MicroelectronicsandComputerTechnologyCorporation）成立（BobbyInman任主任）1984:DougLenat在MCC開始Cyc常識(shí)知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)的研究1986:ThinkingMachinesInc研制聯(lián)結(jié)機(jī)器(ConnectionMachine)1987:LISP機(jī)器市場(chǎng)開始暗淡1988:386芯片使得PC機(jī)速度可以與LISP機(jī)器媲美2023/11/822人工智能研究的發(fā)展－穩(wěn)步增長(zhǎng)期

分布智能和機(jī)器學(xué)習(xí)1992:日本政府宣布五代機(jī)計(jì)劃失敗。隨后啟動(dòng)RWC計(jì)劃（RealWorldComputingProject）1993:Shoham提出AOP,Agent-OrientedProgramming1995:Vapnik提出SVM1996:中科院計(jì)算所多主體系統(tǒng)MAPE1996:DARPA啟動(dòng)HPKB計(jì)劃軍事上的“GrandChallenge”問(wèn)題分析和求解1997:IBM深藍(lán)II(DeepBlue)擊敗GarryKasparov2000:中科院計(jì)算所多主體環(huán)境MAGE,知識(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)MSMiner2023/11/823人工智能研究的發(fā)展

JeffHawkins,SandraBlakeslee.

《OnIntelligence.》

中譯版《人工智能的未來(lái)》，陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2006.1繁體《創(chuàng)智慧》2023/11/824人工智能的研究和應(yīng)用AI研究的成果國(guó)際象棋－>問(wèn)題求解技術(shù)(狀態(tài)空間搜索方法)口語(yǔ)識(shí)別機(jī)器視覺(jué)專家系統(tǒng)

…游戲－下棋：規(guī)則嚴(yán)格、環(huán)境簡(jiǎn)單、結(jié)果可預(yù)測(cè)2023/11/825人工智能研究的成果－游戲競(jìng)賽

1951:阿蘭.圖靈編寫世界上第一個(gè)與人類對(duì)弈的國(guó)際象棋程序亞瑟.薩繆爾設(shè)計(jì)了一個(gè)西洋跳棋程序1965:該程序打敗一位國(guó)際跳棋冠軍

人工智能體的能力不一定受設(shè)計(jì)者能力的限制游戲的內(nèi)部表示：游戲樹

野蠻搜索2023/11/826人工智能研究的成果－游戲競(jìng)賽

無(wú)限的象棋空間卡斯帕洛夫-國(guó)際象棋的走法比宇宙中的原子還要多，是無(wú)法計(jì)算的野蠻搜索－>啟發(fā)式算法

考慮對(duì)弈策略，用評(píng)估函數(shù)給棋盤上的每個(gè)位置打分排序，選最佳一個(gè)2023/11/827人工智能研究的成果－游戲競(jìng)賽

1997:IBM深藍(lán)II(DeepBlue)擊敗GarryKasparov

卡斯帕羅夫在與“深藍(lán)”對(duì)弈(右為“深藍(lán)”現(xiàn)場(chǎng)操作者)

認(rèn)知？機(jī)器每分鐘思考數(shù)千萬(wàn)步棋的走法：人三步深藍(lán)在解決象棋問(wèn)題上表現(xiàn)驚人，但還是沒(méi)有最愚蠢的人聰明－深藍(lán)網(wǎng)站給機(jī)器灌輸知識(shí)2023/11/828人工智能的研究和應(yīng)用AI研究的活躍領(lǐng)域機(jī)器感知

計(jì)算機(jī)視覺(jué)、自然語(yǔ)言理解…規(guī)劃、配置設(shè)計(jì)活動(dòng)序列、部件組合結(jié)構(gòu)基于知識(shí)的系統(tǒng)(KB)

專家系統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)、知識(shí)發(fā)現(xiàn)Agent技術(shù)、分布式協(xié)同工作網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境2023/11/829感知－語(yǔ)言處理翻譯程序?

形式化的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言翻譯>機(jī)器語(yǔ)言王義和老師在討論問(wèn)題。你知道幾點(diǎn)了嗎？自然語(yǔ)言處理句子篇章2023/11/830感知－語(yǔ)言處理自然語(yǔ)言處理句子語(yǔ)法分析MarygaveJohnabirthdaycard.

JohngotabirthdaycardfromMary.語(yǔ)義分析：標(biāo)識(shí)描述的動(dòng)作、主體、對(duì)象上下文分析Thebatfelltotheground.篇章信息檢索信息提?。耗０?、語(yǔ)義網(wǎng)2023/11/831人工智能研究的基本原則兩類研究方法符號(hào)主義(經(jīng)典AI)基于物理符號(hào)系統(tǒng)的假說(shuō)[Newell&Simon]將邏輯操作應(yīng)用于說(shuō)明性知識(shí)庫(kù)，基于知識(shí)的方法自上而下的設(shè)計(jì)方法知識(shí)階段－說(shuō)明機(jī)器所需知識(shí)符號(hào)階段－將知識(shí)以符號(hào)組織表示并說(shuō)明其操作實(shí)施階段－進(jìn)行符號(hào)處理聯(lián)結(jié)主義(現(xiàn)代AI)自下而上的方式為了制造出真正的智能機(jī)器，必須沿著生物進(jìn)化的步驟走神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，模仿生物神經(jīng)元的一些特性，通過(guò)改變其行為來(lái)使其符合一組訓(xùn)練實(shí)例

符號(hào)是智能的基本單元，智能行為是符號(hào)運(yùn)算的結(jié)果。簡(jiǎn)單元素的相互聯(lián)結(jié)是智能的基本單元，智能行為是聯(lián)結(jié)計(jì)算的結(jié)果2023/11/832例：(1)likes(bell,sports)(2)likes(mary,smith)(3)likes(mary,sports)(4)likes(jones,smith)(5)friend(john,X):—likes(X,sports),likes(X,smith)(規(guī)則)(6)?—friends(john,Y) (問(wèn)題)(事實(shí))(7)?—likes(X,sports),likes(X,smith)(8)?—

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