华工人工智能老师上课课件第〇章.ppt
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1、1绪绪 论论 很早人类就有制造机器人的幻想 黄帝的“指南车” 诸葛亮的“木牛流马” 亚里士多德的形式逻辑 布莱尼茨的关于数理逻辑的思想 “机器人”一词的来源2现代人工智能的兴起现代人工智能的兴起 现代人工智能(Artificial Intelligence,简称AI),一般认为起源于美国1956年的一次夏季讨论(达特茅斯会议),在这次会议上,第一次提出了“Artificial Intelligence”这个词。3什么是人工智能?什么是人工智能? 至今没有统一的定义 从“计算”到“算计”4像人一样思考的系统理性地思考的系统“要使计算机能够思考.意思就是:有头脑的机器”(Haugeland, 19
2、85)“与人类的思维相关的活动,诸如决策、问题求解、学习等活动”(Bellman, 1978)“通过利用计算模型来进行心智能力的研究” (Chamiak和McDermott, 1985)“对使得知觉、推理和行为成为可能的计算的研究” (Winston, 1992)像人一样行动的系统理性地行动的系统“一种技艺,创造机器来执行人需要智能才能完成的功能” (Kurzweil, 1990)“研究如何让计算机能够做到那些目前人比计算机做得更好的事情”(Rich和Knight, 1991)“计算智能是对设计智能化智能体的研究” (Poole等,1998)“AI.关心的是人工制品中的智能行为” (Nilss
3、on, 1998)5图灵测试图灵测试 如何知道一个系统是否具有智能呢? 1950年,计算机科学家图灵提出了著名的“图灵测试”。6希尔勒的中文屋子希尔勒的中文屋子 罗杰施安克的故事理解程序(举例) 机器是否真的理解了呢? 希尔勒的中文屋子 问题:通过了图灵测试就具有了智能吗? 思考题:如何理解希尔勒的中文屋子?7故事理解程序举例故事理解程序举例 “一个人进入餐馆并订了一份汉堡包。当汉堡包端来时发现被烘脆了,此人暴怒地离开餐馆,没有付帐或留下小费。” “一个人进入餐馆并订了一份汉堡包。当汉堡包端来后他非常喜欢它,而且在离开餐馆付帐之前,给了女服务员很多小费。” 作为对“理解”故事的检验,可以向计算
4、机询问,在每一种情况下,此人是否吃了汉堡包。返回8AI的本质问题的本质问题研究如何制造出人造的智能机器或系统,来模拟人类智能活动的能力,以延伸人们智能的科学。9AI的历史回顾的历史回顾 第一阶段(40年代中50年代末) 神经元网络时代 双层网络 M-P模型 、感知器模型等 问题:XOR问题不能解决 10AI的历史回顾(续的历史回顾(续1) XOR问题(异或问题)输入1输入2输出000011101110(0, 0)(1, 1)(0, 1)(1, 0)11AI的历史回顾(续的历史回顾(续2) Minsky的著作:Perceptions(感知器) 从理论上证明了二层神经元网络不可能解决XOR问题 如
5、果要求解XOR问题,神经元网络必须是3层或3层以上的结构 对于3层或3层以上的神经元网络,难于找到一个通用的学习算法12AI的历史回顾(续的历史回顾(续3) 第二阶段(50年代中60年代中) 通用方法时代 物理符号系统 主要研究的问题:GPS、游戏、翻译等 对问题的难度估计不足,陷入困境13AI的历史回顾(续的历史回顾(续4) 一个笑话(英俄翻译):The spirit is willing but the flesh is week.(心有余而力不足)The vodka is strong but meat is rotten.(伏特加酒虽然很浓,但肉是腐烂的)14AI的历史回顾(续的历史回
6、顾(续5) 出现这样的错误的原因:Spirit:1)精神 2)烈性酒 结论:必须理解才能翻译,而理解需要知识15AI的历史回顾(续的历史回顾(续6) 知识就是力量培根 知识蕴涵着力量费根鲍姆16AI的历史回顾(续的历史回顾(续7) 第三阶段(60年代中80年代初) 知识工程时代 专家系统 知识工程 知识工程席卷全球 各国发展计划: 美国星球大战计划 英国ALVEY计划 法国UNIKA 计划 日本五代机计划 中国“863”计划17AI的历史回顾(续的历史回顾(续8) 遇到的困难: 知识获取的瓶颈问题18AI的历史回顾(续的历史回顾(续9) 第四阶段(80年代中90年代初) 新的神经元网络时代 B
7、P网(算法),解决了多层网的学习问题 Hopfield网,成功求解了旅行商问题 存在问题: 理论依据 解决大规模问题的能力 新的动向构造化方法19AI的历史回顾(续的历史回顾(续10) 第五阶段(90年代初现在) 海量数据处理与网络时代 网络给AI带来无限的机会 知识发现与数据挖掘 AI走向实用化20AI的研究内容的研究内容 搜索技术 知识表示 规划方法 机器学习 认知科学21AI的研究内容(续的研究内容(续1) 自然语言理解与机器翻译 专家系统与知识工程 定理证明 博弈 机器人 数据挖掘与知识发现22AI的研究内容(续的研究内容(续2) 多Agent系统 复杂系统 足球机器人 人机交互技术2
8、3人工智能取得的一些成果人工智能取得的一些成果 四十多年来,人工智能的研究虽然步履艰难,但也取得了一些很突出的成绩。下面列举一些实例。24定理证明定理证明 50年代中期,世界上最早的启发式程序“逻辑理论家”,证明了数学名著数学原理中的38个定理。经改进后,62年证明了该书中全部的52个定理。被认为是用计算机探讨人类智力活动的第一个真正的成果。25四色定理的证明四色定理的证明 四色定理 从1852年发现四色问题,世界上很多著名的科学家试图证明,当一直未能完成。 1976年6月,哈肯在美国伊利诺斯大学的两台不同的电子计算机上,用了1200个小时,作了100亿次判断,终于完成了四色定理的证明,从而解
9、决了一个历时100多年的问题,轰动了世界。26定理证明的定理证明的“吴方法吴方法” 2000年我国最高科学技术奖获得者吴文俊教授,提出了“数学机器化”。 1977年,吴文俊关于平面几何定理的机械化证明首次取得成功。 创立了定理机器证明的 “吴方法”。27通用问题求解器(通用问题求解器(GPS) 从1957年开始,Newell等人开始研究一种不依赖于具体领域的通用解题程序,这个程序的设计是从模仿人类问题求解的规程开始的。在它能处理的有限类别的问题中,它显示出程序决定的子目标及可能采取的行动的次序,与人类求解同样问题是类似的。因此,GPS很可能是第一个实现了“像人一样思考”方法的程序。 28专家系
10、统专家系统 人类之所以能求解问题,是因为人类具有知识。 专家系统就是把有关领域专家的知识整理出来,让计算机利用这些知识求解专门领域的问题。 1968年世界上第一个专家系统DENDRAL问世。 MYCIN,一个著名的医疗诊断专家系统29第一个商用专家系统:第一个商用专家系统:R1 世界上第一个成功的商用专家系统,1982年开始正式在DEC公司使用。该程序帮助为新计算机系统配置订单;到1986年为止,估计它为公司每年节省了4千万美元。 30海湾战争中的专家系统海湾战争中的专家系统 在1991年的海湾危机中,美国军队使用专家系统用于自动的后勤规划和运输日程安排。这项工作同时涉及到50000个车辆、货
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