人工智能與專家系統(tǒng)(上海交大)

人工智能與專家系統(tǒng)1.1人工智能的概念1.2人工智能的研討學(xué)派1.3人工智能的研討目的1.4人工智能的研討領(lǐng)域1.5人工智能的開展簡史1.1人工智能的概念幾種定義智能機(jī)器〔intelligentmachine〕人工智能〔學(xué)科〕人工智能〔才干〕人工智能〔擬人思想、行為〕人工智能〔理性思想、行為人工智能顧名思義，人工智能就是人造智能，其英文表示是“ArtificialIntelligence〞，簡稱AI。當(dāng)然，這只是人工智能的字面解釋或廣義解釋。目前的“人工智能〞一詞是指用計(jì)算機(jī)模擬或?qū)崿F(xiàn)的智能，同時(shí)，人工智能又是一個(gè)學(xué)科稱號(hào)。1.1.2智能、智力和才干之間的區(qū)別與聯(lián)絡(luò)智能：從覺得到記憶到思想這一過程，稱為“智慧〞，智慧的結(jié)果就產(chǎn)生了行為和言語，將行為和言語的表達(dá)過程稱為“才干〞，兩者合稱“智能〞，將覺得、去記、回想、思想、言語、行為的整個(gè)過程稱為智能過程，它是智力和才干的表現(xiàn)。智力：智力〔Intelligence)是指生物普通性的精神才干。指人認(rèn)識(shí)、了解客觀事物并運(yùn)用知識(shí)、閱歷等處理問題的才干，包括記憶、察看、想象、思索、判別等。“智力〞的定義也可以概括為：經(jīng)過改動(dòng)本身、改動(dòng)環(huán)境或找到一個(gè)新的環(huán)境去有效地順應(yīng)環(huán)境的才干智商：智商就是智力商數(shù)，智力的高低通常用智力商數(shù)來表示，是用以標(biāo)示智力開展程度。構(gòu)成智商的五種因數(shù)：察看力、留意力、記憶力、思想力、想象力才干：普通才干是指察看，記憶，思想，想象等才干,通常也叫智力。特殊才干是指人們從事特殊職業(yè)或?qū)I(yè)需求的才干1.1.3如何判別智能1.圖靈實(shí)驗(yàn)2.中文屋子問題圖靈實(shí)驗(yàn)一種確定計(jì)算機(jī)能否會(huì)思索的實(shí)驗(yàn)。一個(gè)人向計(jì)算機(jī)發(fā)問，另一個(gè)不知情的人試圖從回答中區(qū)分是人還是計(jì)算機(jī)。假設(shè)計(jì)算機(jī)沒有被識(shí)別出，便經(jīng)過了圖靈實(shí)驗(yàn)．到目前為止，沒有一臺(tái)機(jī)器經(jīng)過實(shí)驗(yàn)。中文屋子〔假設(shè)有一臺(tái)計(jì)算機(jī)經(jīng)過了圖靈實(shí)驗(yàn)〕希爾勒假設(shè)：希爾勒博士在一個(gè)封鎖的房子里，有輸入和輸出縫隙與外部一樣。輸入的是中文問題，而他對(duì)中文一竅不通。房子內(nèi)有一本英語的指令手冊(cè)，從中可以找到相應(yīng)的規(guī)那么。他按照規(guī)那么辦事，把作為答案的中文符號(hào)寫在紙上，并輸出到屋子外面。這樣，看起來他能處置輸入的中文問題，并給出正確答案。但是，他對(duì)那些問題毫無了解，不了解其中的任何一個(gè)詞！1.2人工智能的研討學(xué)派1.2.1符號(hào)主義1.2.2結(jié)合主義1.2.3行為主義左腦左腦就像個(gè)雄辯家，擅長言語和邏輯分析；又像一個(gè)科學(xué)家，長于籠統(tǒng)思想和復(fù)雜計(jì)算，但刻板，短少幽默和豐富的情感。右腦右腦就像個(gè)藝術(shù)家，長于非言語的籠統(tǒng)思想和直覺，對(duì)音樂、美術(shù)、舞蹈等藝術(shù)活動(dòng)有超凡的感悟力，空間想像力極強(qiáng)。不擅言辭，但充溢熱情與發(fā)明力，感情豐富、幽默、有人情味。符號(hào)主義〔Symbolism〕1.一種基于邏輯推理的智能模擬方法。2.物理符號(hào)系統(tǒng)假設(shè)3.模擬人的左腦籠統(tǒng)邏輯思想，經(jīng)過研討人類認(rèn)知系統(tǒng)的功能機(jī)理，用某種符號(hào)來描畫人類的認(rèn)知過程，并把這種符號(hào)輸入到能處置符號(hào)的計(jì)算機(jī)中，就可以模擬人類的認(rèn)知過程。結(jié)合主義〔Connectionism〕1.一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)間的銜接機(jī)制與學(xué)習(xí)算法的智能模擬方法。2.經(jīng)過大量的非線性并行處置器來模擬人腦中眾多的神經(jīng)細(xì)胞〔神經(jīng)元〕，用途置器的復(fù)雜銜接關(guān)系來模擬人腦中眾多神經(jīng)元之間的突觸行為。行為主義〔Evolutionism〕1.一種基于“感知——行動(dòng)〞的行為智能模擬方法。2.維納和麥洛克等人提出的控制論和自組織系統(tǒng)?？刂普摪焉窠?jīng)系統(tǒng)的任務(wù)原理與信息實(shí)際、控制實(shí)際、邏輯以及計(jì)算機(jī)聯(lián)絡(luò)起來。1.3人工智能的研討目的〔1〕經(jīng)過視覺、聽覺、觸覺等感官活動(dòng)，接受并了解文字、圖象、聲音、言語等各種外界的“自然信息〞，這就是認(rèn)識(shí)和了解世界環(huán)境的才干?！?〕經(jīng)過人腦的生理與心思活動(dòng)以及有關(guān)的信息處置過程，將感性知識(shí)籠統(tǒng)為理性知識(shí)，并能對(duì)事物運(yùn)動(dòng)的規(guī)律進(jìn)展分析、判別和推理，這就是提出概念、建立方法，進(jìn)展演繹和歸納推理、作出決策的才干?！?〕經(jīng)過教育、訓(xùn)練和學(xué)習(xí)過程，日益豐富本身的知識(shí)和技藝，這就是學(xué)習(xí)的才干?！?〕對(duì)變化多端的外界環(huán)境條件，如干擾、刺激等作用能靈敏地作出反響，這就是自我順應(yīng)的才干。1.4人工智能的研討領(lǐng)域1.4.1方式識(shí)別1.4.2自動(dòng)定理證明1.4.3機(jī)器視覺1.4.4專家系統(tǒng)1.4.5機(jī)器人1.4.6自然言語處置1.4.7博弈1.4.8人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)1.4.9問題求解1.4.10機(jī)器學(xué)習(xí)1.4.11基于Agent的人工智能1.4.1方式識(shí)別指對(duì)表征事物或景象的各種方式的〔數(shù)值的、文字的和邏輯關(guān)系的〕信息進(jìn)展處置和分析，以對(duì)事物或景象進(jìn)展描畫、識(shí)別、分類和解釋的過程，是信息科學(xué)和人工智能的重要組成部分。詳細(xì)的說：我們所指的方式識(shí)別主要是對(duì)語音波形、地震波、心電圖、腦電圖、圖片、照片、文字、符號(hào)、生物傳感器等對(duì)象的詳細(xì)方式進(jìn)展辨識(shí)和分類。1.4.2自動(dòng)定理證明〔ATP〕目前是自動(dòng)推理(AR)體系中開展最好的部分，它的目的是為運(yùn)用電子計(jì)算機(jī)程序來進(jìn)展數(shù)學(xué)定理的證明。對(duì)于不同的數(shù)學(xué)邏輯，它可以推論出一個(gè)定理是正確的，還是不可證明的，或者錯(cuò)誤的。

1.4.3機(jī)器視覺機(jī)器視覺就是用機(jī)器替代人眼來做丈量和判別。機(jī)器視覺系統(tǒng)是指經(jīng)過機(jī)器視覺產(chǎn)品將被攝取目的轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給公用的圖像處置系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)；圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)展各種運(yùn)算來抽取目的的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。1.4.4專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)是一個(gè)智能計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，其內(nèi)部含有大量的某個(gè)領(lǐng)域?qū)＜页潭鹊闹R(shí)與閱歷，可以利用人類專家的知識(shí)和處理問題的方法來處置該領(lǐng)域問題。1.4.5機(jī)器人機(jī)器人〔Robot〕是自動(dòng)執(zhí)行任務(wù)的機(jī)器安裝。它既可以接受人類指揮，又可以運(yùn)轉(zhuǎn)預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原那么綱領(lǐng)行動(dòng)。它的義務(wù)是協(xié)助或取代人類任務(wù)的任務(wù)，例如消費(fèi)業(yè)、建筑業(yè)，或是危險(xiǎn)的任務(wù)。1.4.6自然言語處置自然言語處置是計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域與人工智能領(lǐng)域中的一個(gè)重要方向。它研討能實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)之間用自然言語進(jìn)展有效通訊的各種實(shí)際和方法。自然言語處置是一門融言語學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)于一體的科學(xué)。1.4.7博弈博弈，詞語解釋是局戲、圍棋、賭博。博弈分為靜態(tài)博弈和動(dòng)態(tài)博弈。靜態(tài)博弈是指在博弈中，兩個(gè)參與人同時(shí)選擇或兩人不同時(shí)選擇，但后行動(dòng)者并不知道先行動(dòng)者采取什么樣的詳細(xì)行動(dòng)。動(dòng)態(tài)博弈是指在博弈中，兩個(gè)參與人有行動(dòng)的先后順序，且后行動(dòng)者可以察看到先行動(dòng)者所選擇的行動(dòng)。1.4.8人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一種模擬動(dòng)物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)行為特征，進(jìn)展分布式并行信息處置的算法數(shù)學(xué)模型。這種網(wǎng)絡(luò)依托系統(tǒng)的復(fù)雜程度，經(jīng)過調(diào)整內(nèi)部大量節(jié)點(diǎn)之間相互銜接的關(guān)系，從而到達(dá)處置信息的目的。1.4.9問題求解通常是指處理管理活動(dòng)中由于不測(cè)引起的非預(yù)期效應(yīng)或與預(yù)期效應(yīng)之間的偏向。經(jīng)過搜索的方法尋覓問題求解操作的一個(gè)適宜序列，以滿足問題的要求。1.4.10機(jī)器學(xué)習(xí)是研討計(jì)算機(jī)怎樣模擬或?qū)崿F(xiàn)人類的學(xué)習(xí)行為，以獲取新的知識(shí)或技藝，重新組織已有的知識(shí)構(gòu)造使之不斷改善本身的性能。機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能的中心。1.4.11基于Agent的人工智能

Agent：人工智能里的術(shù)語，指能自主活動(dòng)的軟件或者硬件實(shí)體。這是一種基于感知行為模型的研討途徑和方法。1.5人工智能的開展簡史1.5.1孕育期1.5.2AI的根底技術(shù)的構(gòu)成時(shí)期1.5.3AI的開展和適用階段1.5.4知識(shí)工程與機(jī)器學(xué)習(xí)開展階段1.5.5智能綜合集成階段1.5.1孕育期孕育期〔1956年前〕數(shù)理邏輯學(xué)科〔弗雷治、維納等〕計(jì)算的新思想〔丘奇、圖靈等〕1.5.2AI的根底技術(shù)的構(gòu)成時(shí)期構(gòu)成期〔1956--1970年〕1956年，第一次人工智能的研討會(huì)1969年，第一屆國際