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1、人工智能,Artificial Intelligence,教材： 蔡自興，徐光祐. 人工智能及其應(yīng)用研究生用書 第三版，清華大學(xué)出版社,2020/8/25,安徽大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,2,第一章 緒論,1.1 人工智能的定義和發(fā)展 1.2 人類智能和人工智能 1.3 人工智能的各種認(rèn)知觀 1.4 人工智能的研究與應(yīng)用領(lǐng)域 1.5 課程概要,2020/8/25,安徽大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,3,1.1.1 人工智能的定義,幾種定義 智能機(jī)器（intelligent machine） 人工智能（學(xué)科2） 人工智能（能力3） 人工智能（擬人思維、行為 4,5,8,9） 人工智能（理性思維、行為

2、6,7,10,11）,1.1 定義和發(fā)展,2020/8/25,安徽大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,4,1.1.2 人工智能的起源與發(fā)展,孕育期（1956年前） 數(shù)理邏輯學(xué)科（弗雷治、維納等 ） 計算的新思想（丘奇、圖靈 等） 形成期（1956-1970年） 1956年，第一次人工智能的研討會 1969年，第一屆國際人工智能聯(lián)合會議IJCAI 1970年，人工智能國際雜志創(chuàng)刊,1.1 定義和發(fā)展,2020/8/25,安徽大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,5,1.1.2 人工智能的起源與發(fā)展,發(fā)展期（1970年） 進(jìn)一步研究AI基本原理方法和技術(shù) 進(jìn)行實用化研究 專家系統(tǒng)與知識工程 智能機(jī)器人 智能控制等

3、從“一枝獨秀”到“百花齊放”,1.1 定義和發(fā)展,2020/8/25,安徽大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,6,1.2 人類智能和人工智能,1.2.1 智能信息處理系統(tǒng)的假設(shè) (P6-7) 人是一種智能信息處理系統(tǒng) 物理符號系統(tǒng)的六種基本功能 物理符號系統(tǒng)的假設(shè) 推論一：人具有智能人是物理符號系統(tǒng) 推論二：計算機(jī)是物理符號系統(tǒng)具有智能 推論三：計算機(jī)與人都是物理符號系統(tǒng) 計算機(jī)能夠模擬人的智能活動,2020/8/25,安徽大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,7,1.2.1 智能信息處理系統(tǒng)的假設(shè),人類的認(rèn)知行為具有不同層次 認(rèn)知生理學(xué)：人的神經(jīng)系統(tǒng) 認(rèn)知心理學(xué)：人的思維策略 認(rèn)知信息學(xué)：生理活動心理活動 認(rèn)

4、知工程學(xué)：認(rèn)知行為的加工處理,1.2 人類智能和人工智能,2020/8/25,安徽大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,8,1.2.2 人類智能的計算機(jī)模擬,機(jī)器智能可以模擬人類智能 智能計算機(jī) 下棋(1997年5月，IBM公司的Deep Blue智能計算機(jī)以2勝1負(fù)3平的結(jié)果，戰(zhàn)勝國際大師Kasparov。32CPU，200萬棋局，估價函數(shù)有8000個參數(shù)) 定理證明 語言翻譯 新型智能計算機(jī) 神經(jīng)計算機(jī) 量子計算機(jī),1.2 人類智能和人工智能,2020/8/25,安徽大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,9,1.2.3 人工智能的研究目標(biāo),近期目標(biāo) 建造智能計算機(jī)代替人類的部分智力勞動 遠(yuǎn)期目標(biāo) 用自動機(jī)模仿

5、人類的思維過程和智能行為,1.2 人類智能和人工智能,2020/8/25,安徽大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,10,1.3 人工智能的各種認(rèn)知觀,符號主義（Symbolicism）主流派別 基于物理符號系統(tǒng)假設(shè)和有限合理性原理 連接主義（Connectionism） 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其間的連接機(jī)制與學(xué)習(xí)算法 行為主義（Actionism） 基于控制論及感知動作型控制系統(tǒng),2020/8/25,安徽大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,11,1.4 人工智能的研究及應(yīng)用領(lǐng)域,人工智能的基本技術(shù) 知識表示（Knowledge Representation） 狀態(tài)空間法、問題歸約法、謂詞邏輯法 推理搜索（Search

6、ing & Reasoning） 啟發(fā)式搜索、消解原理、不確定性推理 計算智能（Computational Intelligence） 模糊計算、神經(jīng)計算、進(jìn)化計算 構(gòu)成技術(shù)（系統(tǒng)與語言） 產(chǎn)生式系統(tǒng)、LISP語言、Prolog語言,2020/8/25,安徽大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,12,1.4.1 問題求解,問題的表示、分解、搜索、歸約等 進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式符號運算求解 1.4.2 邏輯推理與定理證明 通過對事實數(shù)據(jù)庫的操作來證明定理 多種證明方法 幾何定理證明的“吳氏方法”,1.4 研究及應(yīng)用,2020/8/25,安徽大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,13,1.4.3 自然語言理解,語言 自然

7、語言、人造語言、機(jī)器語言 “理解”的難度 Context 1.4.4 自動程序設(shè)計 根據(jù)不同目的描述來編寫的計算機(jī)程序 促進(jìn)人工智能系統(tǒng)的發(fā)展(語言的發(fā)展),1.4 研究及應(yīng)用,2020/8/25,安徽大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,14,1.4.5 專家系統(tǒng),是一個智能化的計算機(jī)程序系統(tǒng) 和傳統(tǒng)的計算機(jī)程序之間有本質(zhì)區(qū)別 1.4.6 機(jī)器學(xué)習(xí) 是機(jī)器獲取智能的途徑 學(xué)習(xí)是一個有特定目的的知識獲取過程 學(xué)習(xí)的本質(zhì)是對信息的理解與應(yīng)用 有多種學(xué)習(xí)方法,1.4 研究及應(yīng)用,2020/8/25,安徽大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,15,1.4.7 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),神經(jīng)計算機(jī) 在其它領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用 1.4.8 機(jī)

8、器人學(xué) 操作機(jī)器人 智能機(jī)器人 機(jī)器人的廣泛應(yīng)用 促進(jìn)人工智能的發(fā)展,1.4 研究及應(yīng)用,2020/8/25,安徽大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,16,1.4.9 模式識別,是計算機(jī)對環(huán)境識別的需要 是對人類環(huán)境的感知模擬 1.4.10 機(jī)器視覺 人類80以上的外部信息來自視覺 低層視覺(圖象處理)與高層視覺(理解) 前沿研究領(lǐng)域 廣泛應(yīng)用,1.4 研究及應(yīng)用,2020/8/25,安徽大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,17,1.4.11 智能控制,驅(qū)動智能機(jī)器自主地實現(xiàn)其目標(biāo)的過程 是一個定性和定量的混合控制過程 是當(dāng)今自動控制的最高水平 1.4.12 智能檢索 是信息時代來臨的需要 智能檢索系統(tǒng)所面臨

9、的三大問題,1.4 研究及應(yīng)用,2020/8/25,安徽大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,18,1.4.13 智能調(diào)度與指揮,尋找最佳調(diào)度和組合 NP完全類問題的求解 軍事指揮系統(tǒng)等領(lǐng)域 1.4.14 分布式人工智能與Agent 是傳統(tǒng)人工智能的延伸和擴(kuò)展 研究目標(biāo)是創(chuàng)建一種能描述自然系統(tǒng)和社會系統(tǒng)的精確概念模型,1.4 研究及應(yīng)用,2020/8/25,安徽大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,19,1.4.15 計算智能與進(jìn)化計算,計算智能 包括神經(jīng)計算、模糊計算、進(jìn)化計算等 進(jìn)化計算的理論基礎(chǔ)是生物進(jìn)化論 1.4.16 數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn) 知識獲取 數(shù)據(jù)庫知識挖掘 數(shù)據(jù)庫中知識發(fā)現(xiàn)的四個特征P22,1.4

10、 研究及應(yīng)用,2020/8/25,安徽大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,20,1.4.17 人工生命,人工生命概念的提出 理論基礎(chǔ)與研究方法 研究內(nèi)容 1.4.18 系統(tǒng)與語言工具 LISP語言、Prolog語言 計算機(jī)系統(tǒng)的一些概念得到發(fā)展 新的編程語言與專用開發(fā)工具,1.4 研究及應(yīng)用,2020/8/25,安徽大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,21,1.5 課程概要,簡述人工智能的起源與發(fā)展 概括地論述知識表示的各種主要方法 研究常用的搜索原理和推理求解技術(shù) 介紹近期人工智能技術(shù)和方法的熱點 比較詳細(xì)地分析人工智能的主要應(yīng)用領(lǐng)域 討論人工智能的爭議與展望,2020/8/25,安徽大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,22,人工智能的誕生,三個重要標(biāo)志： 1、Newell、Simon等合作研制了Logic Theory Machine程序系統(tǒng)，證明了名著數(shù)學(xué)原理第二章的38條定理，1958年美籍華人王浩證明了數(shù)學(xué)原理有關(guān)命題演算的全部定理(220條)，謂詞演算的85%的定理(150條) 2、Samuel研制了具有自學(xué)習(xí)、自組織、自適應(yīng)能力的跳棋程序。1959擊敗了自己，1962戰(zhàn)勝了州的冠軍。 3、McCarthy研制成功了面向人工智能的語言LISP。符號處理語言，獨領(lǐng)風(fēng)騷幾十年。1972年P(guān)ROLOG語言誕生