pr-lzh5-人工智能课件1-绪论.ppt
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- pr lzh5 人工智能 课件 绪论
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1、第五章 人工智能概述2Outlinen主要参考书目主要参考书目nAI的基础及萌芽的基础及萌芽nAI的创立及发展的创立及发展 nAI的主要研究范围的主要研究范围nAI在中国在中国nAI的最新动态的最新动态nAI领域的著名期刊及会议领域的著名期刊及会议35.1 主要参考书目n 蔡自兴,徐光佑蔡自兴,徐光佑. 人工智能及其应用人工智能及其应用(第三第三版)版)). 北京:清华大学出版社,北京:清华大学出版社,2004. 【考考博用书博用书】nTom M. Mitchell. Machine Learning. China Machine Press, 2003. 4主要参考书目(续1)nStuart
2、 Russell, Peter Norvig. “Artificial Intelligence: A Modern Approach”. Pearson Education, 2002. 重点推荐重点推荐nAI领域集大成的杰作领域集大成的杰作n中译本:中译本:人工智能人工智能一种现代方法一种现代方法(第二版第二版), 姜哲姜哲 等译等译, 人民邮电出版社人民邮电出版社, 2004nhttp:/aima.cs.berkeley.edu上有很好的课件上有很好的课件55.2.1 AI的基础的基础 哲学(哲学(428 B. C. 现在)现在) 意识、思维的理性部分的形式化 数学(数学(800 现在)
3、现在) 逻辑、计算、概率 经济学(经济学(1776 现在)现在) 决策、博弈、运筹学 神经科学(神经科学(1861 现在)现在) 简单细胞的集合能够导致思维、意识和行动5.2 AI的基础和萌芽6 心理学(心理学(1879 现在)现在)n 认知心理学认知心理学:大脑当作信息处理装置n 实验心理学实验心理学: 1879年Wundt在莱比锡大学首创 控制论(控制论(1948 现在):现在):1948年年Viener 语言学语言学(1957 现在现在):Shinner,乔姆斯基理论,乔姆斯基理论AI的基础(续的基础(续1)7 计算机工程(计算机工程(1940 现在)现在)n 电动机械式计算机电动机械式
4、计算机Heath Robinson :1940年图灵研究组,用于破译德军情报n 真空电子管通用机器真空电子管通用机器Colossus:1943年图灵研究组n 可编程计算机可编程计算机Z-3:1941年德国的Konrad Zuse AI的基础(续的基础(续2)85.2.2 AI的萌芽的萌芽nAristotle (亚里士多德亚里士多德) (公元前384322)n古希腊伟大的哲学家、思想家,Plato(柏拉图)的学生n代表作工具论工具论n对AI的主要贡献:为形式逻辑形式逻辑奠定了基础,而形式逻辑是一切推理活动的最基本的出发点。9AI的萌芽(续的萌芽(续1)nAristotle对对AI的主要贡献的主要
5、贡献 (续续) n“三段论三段论”n“演绎法演绎法”n“模态逻辑模态逻辑”n【说明说明】:古希腊文化是人类民主、科学的:古希腊文化是人类民主、科学的启蒙,对整个人类做出了十分巨大的贡献!启蒙,对整个人类做出了十分巨大的贡献!【名言名言】:“吾爱吾师,吾更爱真理!吾爱吾师,吾更爱真理!”10 AI的萌芽(续的萌芽(续2)nBacon (培根)(培根)(15611626)n英国哲学家、自然科学家n著名口号:“知识就是力量知识就是力量”n代表作:新工具新工具n对AI的主要贡献:系统地提出了“归纳法归纳法”,成为和Aristotle演绎法相辅相成的思维法则。n20世纪70年代末,Stanford大学F
6、eigenbaum提出专家系统专家系统时,以Bacon的口号为重要依据。n11 AI的萌芽(续的萌芽(续3)nLeibnitz (莱布尼茨莱布尼茨) (16461716)n德国数学家、哲学家n对AI的主要贡献:关于“数理逻辑数理逻辑”的思想,把形式逻辑符号化形式逻辑符号化,从而能对人的思维进行运算和推理。 n提出的计划:建立一种通用的符号语言,以建立一种通用的符号语言,以及一种在此基础上进行推理的演算。及一种在此基础上进行推理的演算。 n12 AI的萌芽(续的萌芽(续4)nGodel (哥德尔哥德尔) (19061978)n美籍奥地利数理逻辑学家n对AI的主要贡献:研究数理逻辑中的一些根本性问
7、题,即“形式系统的完备性和可判定形式系统的完备性和可判定性性” 。 n1930年证明:一阶谓词演算的完备性定理。一阶谓词演算的完备性定理。n1931年证明了两条不完备性定理:两条不完备性定理:提出了把人的思维形式化和机械化的某些极限,在理论上在理论上证明了有些事情是做不到的证明了有些事情是做不到的。n13 AI的萌芽(续的萌芽(续5)nTuring (图灵图灵) (19121954)n英国数学家n1936年提出一种理想计算机的数学模型“图灵机图灵机” 。n对AI的主要贡献: 1950年提出著名的“图灵图灵实验实验” 。n给出智能标准智能标准的明确定义:把人和计算机分处两个不同的房间,并且互相对
8、话,如果作为人的一方不能判断对方是人还是计算机,则那台计算机就达到了人的智能。n14 AI的萌芽(续的萌芽(续6)nVon Neumann (冯冯.诺依曼诺依曼) n1946年研制成功世界上第一台电子计算机 “ENIAC” n对AI的主要贡献:为人工智能研究奠定了物为人工智能研究奠定了物质基础质基础 nMcCulloch & Pittsn1943年建立第一个“神经网络数学模型神经网络数学模型” n开创开创微观微观AI 通过模拟人脑来实现智能通过模拟人脑来实现智能15 AI的萌芽(续的萌芽(续7)nShannon (香农香农)n美国数学家n1948年创立“信息论信息论” n对AI的主要贡献:信息
9、论认为人的心理活动人的心理活动可通过信息的形式加以研究可通过信息的形式加以研究,并提出了描述人的心理活动的数学模型。n信息论和心理学的结合构成了当代AI研究的一个重要潮流宏观人工智能研究宏观人工智能研究n165.3.1 AI的诞生的诞生 1956年夏天年夏天 Boston,Dartmouth(达特茅斯达特茅斯)学院学院 McCarthy(美国(美国AI之父)召集之父)召集 与会人员与会人员 数学家数学家McCarthy、信息学家信息学家Shannon、心理学心理学家家和神经生理学家神经生理学家Rochester, Moore, Solomonff,计算机科学家计算机科学家Simon, Newe
10、ll, Samuel, Minsky, Selfridge。(感慨:个个巨牛,仰慕呀!感慨:个个巨牛,仰慕呀! )5.3 AI的创立和发展17 McCarthy在此次会议上提议正式使用:在此次会议上提议正式使用: Artificial Intelligence(简称(简称AI),),标志着标志着“人工人工智能智能”作为一门作为一门独立学科独立学科正式诞生。正式诞生。AI的诞生地:的诞生地:Boston。上图为横穿波士顿市区的。上图为横穿波士顿市区的Charles River18What is AI?Systems that think like humans.类人思考:认知模型方法类人思考:认
11、知模型方法Systems that think rationally.理性地思考:理性地思考:“思维法则思维法则”方法方法Systems that act like humans.类人行为:图灵测试方法类人行为:图灵测试方法Systems that act rationally.理性地行动:理性理性地行动:理性Agent方法方法195.3.2 AI曲折的发展历程曲折的发展历程n早期的热情、巨大的期望(早期的热情、巨大的期望(1952-1969)n现实的困境(现实的困境(1966-1973)n基于知识的系统:力量的钥匙?基于知识的系统:力量的钥匙? (1969 1979)nAI成为工业成为工业
12、(1980 现在现在)n神经网络的回归神经网络的回归 (1986 现在现在)nAI 成为科学成为科学 (1987 现在现在)nIntelligent Agent的出现的出现 (1995 现在现在)n201. 早期的热情,巨大的期望早期的热情,巨大的期望 (19521969)n自然语言的机器翻译。自然语言的机器翻译。1953年,美国乔治大学,1954年IBM公司在701计算机上做俄译英的公开表演。此时,前苏联、中国也开展机器翻译的研究。n利用计算机证明数学定理。利用计算机证明数学定理。1956年,Newell和Simon,用程序Logic Theorist证明数学原理第二章中的38条定理,196
13、3年证明全部52条定理。n1956年,Samuel研制了第一个跳棋程序研制了第一个跳棋程序,具有学习功能,打败一个州冠军。21AI研究早期的热情(续研究早期的热情(续1)n1956年,Selfridge研制第一个字符识别程序。研制第一个字符识别程序。1959年,又提出功能更强的模式识别模式识别。n1957年, Newell,Shaw和Simon研究不依赖具体具体领域的通用解题程序领域的通用解题程序GPS(General Problem Solving)n1965年,Robinson提出消解法(即归结原理)提出消解法(即归结原理),掀起研究计算机定理证明的又一次高潮。22AI牛人牛人Newell
14、, Simon等早期所吹的等早期所吹的“牛皮牛皮”n不出10年,计算机将成为世界象棋冠军世界象棋冠军。n不出10年,计算机将发现和证明重要的数学定理发现和证明重要的数学定理。n不出10年,计算机将能谱写具有优秀作曲家水平谱写具有优秀作曲家水平的乐曲的乐曲。n不出10年,大多数心理学理论将在计算机上形成心理学理论将在计算机上形成。n有人甚至断言,20世纪世纪80年代将全面实现年代将全面实现AI,2000年机器智能超过人。年机器智能超过人。 232. 现实的困境现实的困境 (19661973)n消解法(归结原理)能力有限消解法(归结原理)能力有限 例如:证明两个连续函数之和仍是连续函数,推了10万
15、步还没有推出来。 nSauel的下棋程序,1965年,世界冠军世界冠军Helmann获得获得四连胜四连胜。n机器翻译闹出不少笑话机器翻译闹出不少笑话 ( (举例见下页举例见下页) ) 有人挖苦说,美国花了2000万美元为机器翻译机器翻译立了一块“墓碑墓碑”。24机器翻译闹出的笑话举例:机器翻译闹出的笑话举例:n“The spirit is willing but the flesh is weak”,意思是“心心有余而力不足有余而力不足”。n机器翻译过程:英语英语 俄语俄语 英语英语n结果被译为: “The vodka is good but the meat is spoiled”,意思是“
16、伏特加是好的,肉变质了伏特加是好的,肉变质了”。n“Out of sight, out of mind”,意思是“眼不见心不烦眼不见心不烦”。n将其翻译成俄语,竟成了:“ 又瞎又疯又瞎又疯”。n25现实的困境现实的困境 (续续)n从神经生理学角度研究AI,存在不可逾越的困难。人脑有1010以上个神经元,能否将1010个机器组成一个联合运行的网络?n1973年,英国发表了Lighthill report,认为AI的研究即使不是骗局,至少也是庸人自扰。终止了英国的AI研究。 nIBM公司也取消了本公司范围内的AI研究活动。263. KBS: 力量的钥匙?力量的钥匙? (1969 1979)nNew
17、ell, Simon等老一辈AI专家,关心的是“通用的、通用的、万能的符号逻辑运算体系万能的符号逻辑运算体系”物理符号系统假设物理符号系统假设。 nNilsson更进一步提出,物理符合体系的核心方法是逻辑演绎方法逻辑演绎方法。他的口号“命题主义命题主义” ,主张一切AI研究应在一个类似逻辑的形式框架内进行。n1968年,Stanford年轻教授Feigenbaum主持的专家系统DENDRAL问世,开创了AI的一个重要应用领域,以知识为基础的专家咨询系统(以知识为基础的专家咨询系统(KBS)。)。27Feigenbaum及其提出的及其提出的KBS的主要贡献的主要贡献n在IJCAI-1977上,F
18、eigenbaum提出知识工程、专家知识工程、专家系统及其开发工具系统及其开发工具nFeigenbaum认为,万能的逻辑体系从根本上说是万能的逻辑体系从根本上说是不可能的,其最大弱点就是缺乏知识,缺乏人类不可能的,其最大弱点就是缺乏知识,缺乏人类在几千年的文明史上积累起来的知识在几千年的文明史上积累起来的知识。nFeigenbaum的主要贡献:n知识工程知识工程是1977-1987AI中最有成就的分支之一n在恢复和推进AI的社会形象社会形象方面起了很大作用284. AI成为工业成为工业 (1980 现在现在)n专家系统及其开发工具专家系统及其开发工具 n1981年,日本的年,日本的“第五代计算
19、机第五代计算机”计划计划n英国的英国的Alvey Report建议恢复投资建议恢复投资AI 提出提出“基于知识的智能系统基于知识的智能系统”(Intelligent Knowledge Based System, IKBS) 295. 神经网络的回归神经网络的回归 (1986 现在现在)n1969年,年,Bryson & Ho提出反向传播算法提出反向传播算法 n1982年,年,Hopfield神经元网络神经元网络n1986年,年,Rumelhart & McClelland:主编论文:主编论文集集 Parallel Distributed Processingn 形成形成“联接主义联接主义”方
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