计算机科学与人工智能.ppt

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1、2023-4-4人工智能与专家系统1现代计算机的智能与人工智能未来发展现代计算机的智能与人工智能未来发展2023-4-4人工智能与专家系统21、人机大战（1）1991年8月在悉尼第12届国际人工智能联合会议上，IBM公司的“深思II”以1:1平澳大利亚国际象棋冠军约翰森时，人们对人工智能的水平还没引起足够的重视，（2）1997年5月IBM公司的“Deeper Blue”以3.5 : 2.5总比分胜国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫时，引起了世人片哗然。 “深蓝”5人研制小组的负责人是华裔科学家谭崇仁，主要研制人员还有许雄峰。2、为索尼公司大为露脸的智能机器狗“阿宝”，它能通过充满灵性的动作和声音表达出

2、自己的喜、怒、哀、乐和恐惧等多种感情，并且还能通过学习自我完善，形成与主人相适应的习性。2、人工智能的幻想（1）电影：人工智能（2）电影：我，机器人几个有趣的计算机智能例子几个有趣的计算机智能例子2023-4-4人工智能与专家系统3我们的问题我们的问题1、人工智能研究什么？2、人工智能能超越人类智能吗？3、我们的人工智能课程将要学些什么？2023-4-4人工智能与专家系统4一、什么是人工智能二、人工智能的起源和发展三、智能计算机能做什么四、人工智能的未来发展。主要内容主要内容2023-4-4人工智能与专家系统5一、什么是人工智能？一、什么是人工智能？1、什么是智能？ 智能是指人们在认识世界和改

3、造世界的行动中，由脑力劳动表现出来的能力。它包括： （1）通过视、听、触觉等感官活动，认识并理解文字、图像、声音、语言的能力；（感知）（感知） （2）通过人脑活动，将感性知识抽象为理性知识，并对事物运动规律进行分析、判断、推理和决策的能力；（解决问题）（解决问题） （3）通过教育、训练和学习过程，日益丰富自身的知识技能的学习能力；（学习）（学习）生命起源生命起源天体演化天体演化人脑思维人脑思维2023-4-4人工智能与专家系统62、什么是人工智能？ 人工智能(Artificial Intelligence，AI) 是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技

4、术科学。 它是是计算机科学的一个分支。 （1）企图了解智能的实质 （2）生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器 2023-4-4人工智能与专家系统73、强人工智能与弱人工智能、强人工智能与弱人工智能 强人工智能强人工智能强人工智能观点认为有可能制造出真正能推理（Reasoning）和解决问题（Problem_solving）的智能机器，并且，这样的机器能将被认为是有知觉的，有自我意识的。强人工智能可以有两类：类人的人工智能，即机器的思考和推理就像人的思维一样。非类人的人工智能，即机器产生了和人完全不一样的知觉和意识，使用和人完全不一样的推理方式。弱人工智能弱人工智能弱人工智能观

5、点认为不可能制造出能真正地推理（Reasoning）和解决问题（Problem_solving）的智能机器，这些机器只不过看起来像是智能的，但是并不真正拥有智能，也不会有自主意识。主流科研集中在弱人工智能上，并且一般认为这一研究领域已经取得可观的成就。强人工智能的研究则处于停滞不前的状态下。 2023-4-4人工智能与专家系统8知识工程知识工程专家系统专家系统自动程序设计自动程序设计机器翻译机器翻译自动定理证明自动定理证明自然语言理解自然语言理解机器人学机器人学计算机视觉计算机视觉模式识别模式识别人工智能程序人工智能程序设计语言设计语言数据库智能查询数据库智能查询机器学习机器学习博弈博弈4、人

6、工智能的研究领域、人工智能的研究领域核心技术核心技术知识表达知识表达 问题求解问题求解 2023-4-4人工智能与专家系统9二、人工智能的起源与发展二、人工智能的起源与发展1、人工智能的提出 1956年美国的年美国的Dartmouth 会议，会议，J.McCarthy等人倡等人倡议开展人类思维活动规律的研究，并为其命名为议开展人类思维活动规律的研究，并为其命名为“人工人工智能智能”。Minsky首创框架理论首创框架理论（人工智能之父）（人工智能之父）LISP语言的发明人语言的发明人首次提出首次提出AI的概念的概念Simon（政治学博士，心理学家，（政治学博士，心理学家，诺贝尔经济奖）诺贝尔经济

7、奖）“通用问题求解系统通用问题求解系统”GPS最早的下棋程序之一最早的下棋程序之一MATER2023-4-4人工智能与专家系统10 逻辑理论基础： 古希腊的Aristotle亚里士多德(前384-322) 的形式逻辑。 德国数学家、哲学家Leibnitz布莱尼茨(1646-1716)的数理逻辑的思想，把形式逻辑符号化，从而能对人的思维进行运算和推理。 计算机科学基础：计算思想 英国数学家Turing(图灵)(1912-1954),1936年提出了一种理想计算机的数学模型（图灵机），1950年提出了图灵试验，发表了“计算机与智能”的论文。1966年ACM设立图灵奖。2、史前研究，1956年之前T

8、uring(图灵)2023-4-4人工智能与专家系统113、人工智能的发展，1956年之后 60年代Simon叙述了智能系统的特点：智能表示、智能推理、智能搜索。 Nilson发表了A*算法（搜索方法） McCarthy发明人工智能程序设计语言Lisp 1965年Robinson提出了归结原理，（与传统的自然演绎法完全不同的消解法）。 1968年Quillian提出了语义网络的知识表示方法 1969年Minsky出了一本书“感知机”，给当时的神经网络研究结果判了死刑 1969年召开了第一届国际人工智能联合会议(International Joint Conference on AI, IJCA

9、I),此后每两年召开一次。 1970年人工智能国际杂志(International Journal of AI)创刊。这些对开展人工智能国际学术活动和交流、促进人工智能的研究和发展起到积极作用。2023-4-4人工智能与专家系统12智能行为支撑体与载体的研究 数字计算机研究取得突破性的进展 提出了AI研究的支持语言LISPAI 的普适理论时代的普适理论时代 3、人工智能的发展，1956年之后 常规说法: 1946年就由美国数学家莫希里（Mauchly）和埃柯特（Echert）研制出了世界上第一台电子计算机 历史真相: 保加利亚裔副教授 Atanasoff 和 他的学生Berry 在1939年造

10、出了一台电子计算机的样机(采用电子真空管，采用二进制),这台机器被称为ABC(Atanasoff Berry Computer)。 2023-4-4人工智能与专家系统13 智能行为基本规律的研究Simon 夫妇在心理学研究中对启发式信息在人类思维活动中作用的发现（1960年）Rosenblatt的感知机 在计算机上表现智能行为的理论与方法的研究Shannon 的下棋程序Newell，Shaw 和Simon的GPS, 王浩的机器定理证明（1960年）Robinson的归结原理（1965年）Nilsson的A搜索算法（1971年）Samuel的下棋研究（1967年）Selfbridge的地狱模型M

11、insky的语义信息处理（1968年）及感知机（1969年）AI 的普适理论时代的普适理论时代 2023-4-4人工智能与专家系统1419771977年，以年，以FeigenbaumFeigenbaum为首的一批年轻科学家提为首的一批年轻科学家提出了知识工程的概念，以知识为基础的出了知识工程的概念，以知识为基础的专家咨询专家咨询系统系统开始广泛的应用。开始广泛的应用。 著名的有：著名的有：DENDRAL化学分析专家系统（斯坦福大学1968）MACSYMA符号数学专家系统（麻省理工1971） MYCIN诊断和治疗细菌感染性血液病的专家咨询系统（斯坦福大学1973）CASNET(Causal AS

12、sciational Network)诊断和治疗青光眼的专家咨询系统（拉特格尔斯（Rutgers）大学70年代中）CADUCEUS(原名INTERNIST)医疗咨询系统（匹兹堡大学）；HEARSAY I 和II语音理解系统（卡内基-梅隆大学）PROSPECTOR地质勘探专家系统（斯坦福大学1976）XCON计算机配置专家系统（卡内基-梅隆大学1978）AI的个性设计时代的个性设计时代 Feigenbaum2023-4-4人工智能与专家系统15 巨型智能系统 多学科交叉 人机协作AI的综合集成时代的综合集成时代 人工智能人工智能逻辑学逻辑学代数几何代数几何神经生理学神经生理学非线性科学非线性科学

13、控制论控制论生物学生物学社会学社会学物理学物理学心理学心理学系统科学系统科学2023-4-4人工智能与专家系统16 符号主义符号主义 连接主义连接主义 行为主义行为主义4、人工智能的主要学派及其观点、人工智能的主要学派及其观点2023-4-4人工智能与专家系统17（1）符号主义(Symbolicism)，又称为逻辑主义(Logicism)、心理学派(Psychlogism)或计算机学派(Computerism)，其原理主要为物理符号系统(即符号操作系统)假设和有限合理性原理。这个学派的代表有纽厄尔、肖、西蒙和尼尔逊(Nilsson)等。主要特征主要特征:立足于逻辑运算和符号操作，适合于模拟人的

14、逻辑思维过程，解决需要逻辑推理的复杂问题。知识可用显式的符号表示。能与传统的数据库进行连接。可对推理结论进行解释。缺点缺点:可以解决逻辑思维，但对于形象思维难于模拟。信息表示成符号后，在处理和转换时有丢失的情况。2023-4-4人工智能与专家系统18（2）联结主义(Connectionism)，又称为仿生学派(Bionicsism)或生理学派(Physiologism)，其原理主要为神经网络及神经网络间的连接机制与学习算法。主要特征：主要特征：通过神经元实现信息处理，处理过程具有并行性，动态性和全局性。可以实现联想的功能，便于对有噪声的信息进行处理。可以通过对神经元之间连接强度的调整实现学习和

15、分类等。适合模拟人的形象思维过程。求解问题时，可以较快的得到一个近似解。缺点：缺点：不适合解决逻辑思维。2023-4-4人工智能与专家系统19（3）行为主义(Actionism)，又称进化主义(Evolutionism)或控制论学派(Cyberneticsism)，其原理为控制论及感知-动作型控制系统。这一学派的代表作首推布鲁克斯(Brooks)的六足行走机器人，它被看做新一代的“控制论动物”，是一个基于感知动作模式的模拟昆虫行为的控制系统。 2023-4-4人工智能与专家系统20 8080年代，人工智能发展达到阶段性的顶峰。年代，人工智能发展达到阶段性的顶峰。87,8987,89年世界大会有

16、千人参加。硬件公司有上千年世界大会有千人参加。硬件公司有上千个。并进行个。并进行LispLisp硬件、硬件、LispLisp机的研究。机的研究。在专家系统及其工具越来越商品化的过程中在专家系统及其工具越来越商品化的过程中, ,国际软件国际软件市场上形成了一门旨在生产和加工知识的新产业市场上形成了一门旨在生产和加工知识的新产业知识产业。应该说，知识工程和专家系统是近十余年知识产业。应该说，知识工程和专家系统是近十余年来人工智能研究中最有成就的分支之一。来人工智能研究中最有成就的分支之一。同年代，同年代，19861986年年RumlhartRumlhart领导的并行分布处理研究小领导的并行分布处理研究小组提出了神经元网络的反向传播学习算法，解决了神组提出了神经元网络的反向传播学习算法，解决了神经网络的根本问题之一。从此，神经网络的研究进入经网络的根本问题之一。从此，神经网络的研究进入新的高潮。新的高潮。 2023-4-4人工智能与专家系统21 9090年代，计算机发展趋势为小型化、并行化、网年代，计算机发展趋势为小型化、并行化、网络化、智能化。络化、智能化。 人工智能技术逐渐与数据库、多媒