人工智能概述

人工智能概述11.人工智能的定義與發(fā)展1.1

人工智能的定義人工智能(ArtificialIntelligence)，又稱機(jī)器智能(MachineIntelligence)

是計算機(jī)科學(xué)中的一門邊緣學(xué)科人工智能誕生于1956年成果多、應(yīng)用廣、波折多、爭議大2人工智能（學(xué)科）：是計算機(jī)科學(xué)中涉及研究、設(shè)計和應(yīng)用智能機(jī)器的一個分支。它的近期目標(biāo)在于研究用機(jī)器來模仿和執(zhí)行人腦的某些智能功能，并開發(fā)相關(guān)的理論和技術(shù)3人工智能（能力）：是智能機(jī)器所執(zhí)行的通常與人類智能有關(guān)的智能行為，例如推斷、推理、證明、識別、感知、理解、設(shè)計、思考、規(guī)劃、學(xué)習(xí)和問題求解等等思維活動4從擬人思維角度的定義：

人工智能是一種使計算機(jī)能夠思維、使機(jī)器具有智力的激動人心的新嘗試（Hangeland,1985）人工智能是那些與人的思維、決策、問題求解和學(xué)習(xí)等有關(guān)活動的自動化（Bellman,1978）5從理性思維角度的定義：

人工智能是用計算模型進(jìn)行研究的智能行為（Charniak&McDermott,1985）人工智能是研究那些使理解、推理和行為成為可能的計算（Winston,1992）6從擬人行為角度的定義：

人工智能是一種能夠執(zhí)行需要人的智能的創(chuàng)造性機(jī)器的技術(shù)（Kurzwell,1990）人工智能研究如何通過使計算機(jī)做事而讓人過得更好（Rich&Knight,1991）7從擬人理性行為角度的定義：人工智能是一門通過計算過程力圖理解和模仿智能行為的學(xué)科（Schalkoff,1990）人工智能是計算機(jī)科學(xué)中與智能行為的自動化有關(guān)的一個分支（Luger&Stubblefield,1993）81.2人工智能各學(xué)派的認(rèn)知觀目前人工智能主要有三大學(xué)派：

符號主義：邏輯主義、心理學(xué)派、計算機(jī)學(xué)派。其原理為物理符號系統(tǒng)假設(shè)和有限合理性原理連接主義：仿生學(xué)派、生理學(xué)派。其原理是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其連接機(jī)制和學(xué)習(xí)算法行為主義：進(jìn)化主義、控制論學(xué)派。其原理是控制論、感知-動作控制系統(tǒng)

9不同的學(xué)派對AI的基本問題，比如，定義、基礎(chǔ)、核心、要素、認(rèn)知過程、學(xué)科體系以及人工智能與人類智能的關(guān)系等，均有不同觀點(diǎn)。它們的研究方法也不同101、符號主義

在基本理論上，認(rèn)為人的認(rèn)知基元是符號，而認(rèn)知過程就是符號操作過程知識是信息的一種形式，是構(gòu)成智能的基礎(chǔ)人工智能的核心問題是知識表達(dá)、知識推理和知識運(yùn)用11在研究方法上，功能模擬方法。通過分析人類認(rèn)知系統(tǒng)所具備的功能和機(jī)能，然后用計算機(jī)模擬這些功能、實(shí)現(xiàn)人工智能122、連接主義

在基本理論上，認(rèn)為人的思維基元是神經(jīng)元，而不是符號處理過程提出了連接主義的大腦工作模式，來取代符號主義的大腦工作模式13在研究方法上，著重于結(jié)構(gòu)模擬，即模擬人的生理神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并認(rèn)為功能、結(jié)構(gòu)和智力行為是密切相關(guān)的，不同的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出不同的功能和行為143、行為主義

在基礎(chǔ)理論上，認(rèn)為智能取決于感知與行為，提出了智能行為的“感知－動作”模式。

在研究方法上，采用行為模擬方法，也認(rèn)為功能、結(jié)構(gòu)和智力行為是不可分開的。不同的行為表現(xiàn)出不同的功能和不同的結(jié)構(gòu)151.3人工智能的研究與應(yīng)用領(lǐng)域目前人工智能的主要研究與應(yīng)用領(lǐng)域有問題求解

邏輯推理與定理證明自然語言理解自動程序設(shè)計（人工描述自動轉(zhuǎn)化程序）專家系統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人學(xué)

16模式識別

機(jī)器視覺智能控制智能檢索智能調(diào)度與指揮分布式人工智能與Agent計算智能與進(jìn)化計算數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)人工生命系統(tǒng)與語言工具（用于支持AI研究與開發(fā)）

171.4人工智能課程中的一些常用例子1、八數(shù)碼在一個3×3的方格盤上，放有1-8個數(shù)碼，空格四周上下左右的數(shù)碼可以移到空格，問題是：從某一個初始布局開始，通過移動數(shù)碼（空格），最后到達(dá)一個目標(biāo)布局2315846712384765182、十五數(shù)碼問題在一個4×4的方格盤上，放有1~15個數(shù)碼，空格四周上下左右的數(shù)碼可以移到空格，問題是：從某一個初始布局開始，通過移動數(shù)碼（空格），最后到達(dá)一個目標(biāo)布局119415131275861321014123456789101112131415193、梵塔（Hanoi）問題有三個柱子和若干不同大小的園盤，在每一個園盤中間有一個孔，所有園盤可以疊放在柱子上問題：開始所有園盤放在一個柱子上，并且大盤在下小盤在上；要求將園盤移到另一個柱子上，同樣要求大盤在下小盤在上；在移動的過程中，每一次只能移動一個盤，并且不允許大的盤放在小的盤上面204、迷宮問題有一個入口和一個出口。由若干間房子構(gòu)成一個迷宮，鄰近的房子有連通也有不連通的，墻壁是不透明的而且高度大于人的身高，入口處不能直接看到出口處，但是至少會有一條從入口到出口的通路問題：從入口進(jìn)去，從出口出來215、傳教士與野人問題設(shè)有三個傳教士和三個野人來到河邊，打算乘一條船從河的右岸到左岸去。該船的負(fù)載能力為兩人。在任何時候，如果野人的人數(shù)超過傳教士的人數(shù)，則野人就將傳教士吃掉問題：他們怎樣才能用這條船安全地把所有人都度過河去？226、推銷員（旅行商）問題（TSP）現(xiàn)在有若干個城市，任何兩個城市之間都有相應(yīng)的道路相連，并且路程不等問題：一個推銷員要走遍所有城市最后回到出發(fā)城市，總路程最短，而且不重復(fù)237、猴子和香蕉問題在一間房子里有一只猴子、一只箱子和一串香蕉。香蕉掛在天花板下面，猴子的高度不能直接摘到香蕉，但是可以利用箱子問題：猴子如何才能摘到香蕉？248、一字棋問題一字棋是兩人在3×3的方形棋盤上對壘，從空棋盤開始，雙方輪流在棋盤上擺各自的棋子（黑與白，×和O），誰先成三子一線（橫的、豎的、對角）者獲勝259、四皇后問題與八皇后問題在4×4的棋盤上放四個皇后，使得沒有任意兩個皇后在同一條直線上（包括斜線上）。

2610、最優(yōu)化問題

尋找一個非線性函數(shù)的局部最大點(diǎn)、全局最大點(diǎn)271.5人工智能近期發(fā)展分析

多學(xué)派融合研究融合是一種必然趨勢：符號主義、聯(lián)結(jié)主義和行為主義三大學(xué)派各有所長、各有所短，它們各自經(jīng)過一段時間的分立研究之后，正逐步開始走向融合。多學(xué)派融合是人工智能發(fā)展的一種必然趨勢。融合需要解決的關(guān)鍵問題：(1)不同學(xué)派之間的共同機(jī)制是什么？(2)怎樣建立一個統(tǒng)一的智能理論體系？(3)如何真正實(shí)現(xiàn)它們之間的有機(jī)融合？等。28

雖然在通向人工智能最終目標(biāo)的道路上，還有不少困難、問題和挑戰(zhàn)，但前進(jìn)和發(fā)展畢竟是大勢所趨。

1.6人工智能的輝煌成果29智能交通30

圖像識別系統(tǒng)313233341.7對人工智能的展望

人工智能的近期研究目標(biāo)：在于建造智能計算機(jī)，用以代替人類從事腦力勞動，即使現(xiàn)有的計算機(jī)更聰明更有用。

人工智能的遠(yuǎn)期研究目標(biāo)：探究人類智能和機(jī)器智能的基本原理，研究用自動機(jī)(automata)模擬人類的思維過程和智能行為。

35更新的理論框架人工智能尚存在的問題：

宏觀與微觀隔離全局與局部割裂理論和實(shí)際脫節(jié)

36更好的技術(shù)集成

人工智能技術(shù)是其它信息處理技術(shù)及相關(guān)學(xué)科技術(shù)的集成。要集成的信息技術(shù)除數(shù)字技術(shù)外，還包括計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程通信、數(shù)據(jù)庫、計算機(jī)圖形學(xué)、語音與聽覺、機(jī)器人學(xué)、過程控制、并行計算、光計算、生物信息處理等。未來的智能系統(tǒng)還要集成認(rèn)知科學(xué)、心理學(xué)、社會學(xué)、語言學(xué)、系統(tǒng)學(xué)和哲學(xué)等。37科學(xué)