人工智能技術(shù)基礎(chǔ) 課件 第1章 人工智能概述

人工智能概述第1章主講人：***人工智能技術(shù)基礎(chǔ)1.11.2CONTENTS人工智的概念人工智能發(fā)展與應(yīng)用1.3人工智能與Python1.1人工智能的概念人工智能人工智能（ArtificialIntelligence,AI）是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)，從圖靈測(cè)試開始逐步進(jìn)入研究領(lǐng)域。賽前李世石與AlphaGo之父哈薩比斯握手1.1人工智能的概念1.1.1圖靈測(cè)試與新圖靈測(cè)試新的圖靈測(cè)試會(huì)包括更加復(fù)雜的挑戰(zhàn)，像是由加拿大多倫多大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)家赫克托·萊維斯克所建議的“威諾格拉德模式挑戰(zhàn)”。這個(gè)挑戰(zhàn)要求人工智能回答關(guān)于語句理解的一些常識(shí)性問題。1950年，圖靈在其論文《計(jì)算機(jī)器與智能》中預(yù)言了創(chuàng)造出具有真正智能的機(jī)器的可能性。他提出了著名的圖靈測(cè)試：如果一臺(tái)機(jī)器能夠（通過電傳設(shè)備）在5分鐘內(nèi)回答由人類測(cè)試者提出的一系列問題，且被超過30%的測(cè)試者不能確定出被測(cè)試者是人還是機(jī)器，那么這臺(tái)機(jī)器就通過了測(cè)試，稱這臺(tái)機(jī)器具有智能。1.1人工智能的概念1.1.2人工智能的定義人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，是一門自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)和技術(shù)科學(xué)交叉的邊緣學(xué)科它涉及的學(xué)科內(nèi)容包括哲學(xué)和認(rèn)知科學(xué)、數(shù)學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息論、控制論、不定性論、仿生學(xué)、社會(huì)結(jié)構(gòu)學(xué)與科學(xué)發(fā)展觀等。1.1人工智能的概念1.1.2人工智能的定義人工智能的定義可以分為兩部分，即“人工”和“智能”。所謂“人工”，是考慮人力或人的智力所能制造的，而“智能”則涉及到諸如意識(shí)、自我、思維等問題。但事實(shí)上，人對(duì)于人類自身智能的理解，對(duì)構(gòu)成人的智能的必要元素也了解有限，很難準(zhǔn)確定義出什么是“人工”制造的“智能”。人工智能是對(duì)人的意識(shí)、思維的信息過程的模擬。人工智能不是人的智能，但能像人那樣思考，甚至也可能超過人的智能。人工智能企圖了解智能的實(shí)質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器。1.1人工智能的概念1.1.3強(qiáng)人工智能與弱人工智能弱人工智能，其觀點(diǎn)認(rèn)為不可能制造出能真正地推理和解決問題的智能機(jī)器，這些機(jī)器只不過看起來像是智能的，但是并不真正擁有智能，也不會(huì)有自主意識(shí)。如今，主流的研究活動(dòng)都集中在弱人工智能上，并且已經(jīng)取得可觀的成就，而強(qiáng)人工智能的研究則是小有進(jìn)展。強(qiáng)人工智能，又稱多元智能。研究人員希望人工智能最終能成為多元智能并且超越大部分人類的能力。有些人認(rèn)為要達(dá)成以上目標(biāo)，可能需要擬人化的特性，如人工意識(shí)或人工大腦。強(qiáng)人工智能可以有兩類：（1）類人的人工智能，即機(jī)器的思考和推理就像人的思維一樣；（2）非類人的人工智能，即機(jī)器產(chǎn)生了和人完全不一樣的知覺和意識(shí)，使用和人完全不一樣的推理方式。1.2人工智能發(fā)展與應(yīng)用人工智能的研究范疇包括自然語言學(xué)習(xí)與處理、知識(shí)表現(xiàn)、智能搜索、推理、規(guī)劃、機(jī)器學(xué)習(xí)、知識(shí)獲取、組合調(diào)度、感知、模式識(shí)別、邏輯程序設(shè)計(jì)、軟計(jì)算、不精確和不確定的管理、人工生命、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜系統(tǒng)、遺傳算法、人類思維方式等。一般認(rèn)為，人工智能最關(guān)鍵的難題還是機(jī)器自主創(chuàng)造性思維能力的塑造與提升。1.2人工智能發(fā)展與應(yīng)用1.2.1人工智能發(fā)展歷史1.大師與通用機(jī)器艾倫·麥席森·圖靈，出生于英國(guó)倫敦帕丁頓，畢業(yè)于普林斯頓大學(xué)，是數(shù)學(xué)家、邏輯學(xué)家，被譽(yù)為“計(jì)算機(jī)科學(xué)之父”、“人工智能之父”，他是計(jì)算機(jī)邏輯的奠基者。1950年，圖靈在其論文《計(jì)算機(jī)器與智能》中提出了著名的“圖靈機(jī)”和“圖靈測(cè)試”等重要概念。約翰·馮·諾依曼，出生于匈牙利，畢業(yè)于蘇黎世聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)，是數(shù)學(xué)家、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、博弈論、核武器和生化武器等領(lǐng)域內(nèi)的科學(xué)全才，被后人稱為“現(xiàn)代計(jì)算機(jī)之父”和“博弈論之父”。他在泛函分析、遍歷理論、幾何學(xué)、拓?fù)鋵W(xué)和數(shù)值分析等眾多數(shù)學(xué)領(lǐng)域及計(jì)算機(jī)學(xué)、量子力學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)中都有重大成就，也為第一顆原子彈和第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的研制做出了巨大貢獻(xiàn)。圖靈馮·諾依曼1.2人工智能發(fā)展與應(yīng)用1.2.1人工智能發(fā)展歷史2.人工智能學(xué)科的誕生1956年夏季，以麥卡賽、明斯基、羅切斯特和申農(nóng)等為首的一批有遠(yuǎn)見卓識(shí)的年輕科學(xué)家在達(dá)特茅斯學(xué)會(huì)上聚會(huì)（見圖1-15），共同研究和探討用機(jī)器模擬智能的一系列有關(guān)問題，首次提出了“人工智能（AI）”這一術(shù)語，標(biāo)志著“人工智能”這門新興學(xué)科的正式誕生。1997年5月，IBM公司研制的深藍(lán)計(jì)算機(jī)戰(zhàn)勝了國(guó)際象棋大師卡斯帕洛夫，這是人工智能技術(shù)的一次完美表現(xiàn)。達(dá)特茅斯聚會(huì)卡斯帕羅夫與深藍(lán)對(duì)弈當(dāng)中1.2人工智能發(fā)展與應(yīng)用1.2.1人工智能發(fā)展歷史3.人工智能的發(fā)展歷程人工智能60余年的發(fā)展歷程還是頗具周折的，大致可以劃分為以下6個(gè)階段：一是起步發(fā)展期：1956年~20世紀(jì)60年代初。二是反思發(fā)展期：60~70年代初。三是應(yīng)用發(fā)展期：70年代初~80年代中。四是低迷發(fā)展期：80年代中~90年代中。五是穩(wěn)步發(fā)展期：90年代中~2010年。六是蓬勃發(fā)展期：2011年至今。人工智能發(fā)展歷程1.2人工智能發(fā)展與應(yīng)用1.2.1人工智能發(fā)展歷史4.人工智能的社會(huì)必然性從總體上看，人工智能當(dāng)前的發(fā)展具有“四新”特征：（1）以深度學(xué)習(xí)為代表的人工智能核心技術(shù)取得新突破；（2）“智能+”模式的普適應(yīng)用為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展注入新動(dòng)能；（3）人工智能成為世界各國(guó)競(jìng)相戰(zhàn)略布局的新高地；（4）人工智能的廣泛應(yīng)用給人類社會(huì)帶來法律法規(guī)、道德倫理、社會(huì)治理等一系列新挑戰(zhàn)。人工智能技術(shù)的發(fā)展反映了生產(chǎn)力發(fā)展的要求，它的產(chǎn)生有其必要性。（1）人工智能是工具進(jìn)化的結(jié)果。（2）人工智能響應(yīng)生產(chǎn)力發(fā)展要求。1.2人工智能發(fā)展與應(yīng)用1.2.2人工智能的研究領(lǐng)域用來研究人工智能的主要物質(zhì)基礎(chǔ)以及能夠?qū)崿F(xiàn)人工智能技術(shù)平臺(tái)的機(jī)器就是計(jì)算機(jī)，人工智能的發(fā)展是和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)以及其他很多科學(xué)的發(fā)展聯(lián)系在一起的（見圖1-21）。人工智能學(xué)科研究的主要內(nèi)容包括：知識(shí)表示、自動(dòng)推理和搜索方法、機(jī)器學(xué)習(xí)（深度學(xué)習(xí)）和知識(shí)獲取、知識(shí)處理系統(tǒng)、自然語言處理、計(jì)算機(jī)視覺、智能機(jī)器人、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)挖掘等方面。人工智能技術(shù)的三大結(jié)合領(lǐng)域分別是大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和邊緣計(jì)算（云計(jì)算）。人工智能的相關(guān)領(lǐng)域1.3人工智能與Python人工智能在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)時(shí)有兩種不同的方式，為了得到相同智能效果，兩種方式通常都可使用。一種是采用傳統(tǒng)編程技術(shù)，使系統(tǒng)呈現(xiàn)智能的效果，而不考慮該方法是否與人或動(dòng)物機(jī)體所用方法相同。這種方法叫工程學(xué)方法，已在一些領(lǐng)域內(nèi)有了成果，如文字識(shí)別、電腦下棋等。另一種是模擬法，它不僅要看效果，還要求實(shí)現(xiàn)方法也和人類或生物機(jī)體所用的方法相同或相類似。遺傳算法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)均屬