人工智能培训课件10.ppt

1、1参参考考2主主要要3绪绪n黄黄帝帝的的“指指南南车车”n诸诸葛葛亮亮的的“木木牛牛流流马马”n亚亚里里士士多多德德的的形形式式逻逻辑辑n布布莱莱尼尼茨茨的的关关于于数数理理逻逻辑辑的的思思想想n“机机器器人人”一一词词的的来来源源4 人工智能技术离我们有多远？我们已经在享受哪些人工智能的成果？智能家电（冰箱、空调、微波炉、洗衣机）智能天线 国际象棋的人机大战 单机或者网上棋类游戏（中国象棋、围棋、五子棋、跳棋等）5例1：智能洗衣机MerLoni公司推出一款能利用移动电话和Internet来控制的智能洗衣机：玛格莉特如果内部的监视器发现洗衣机的零件即将损坏，会自动通知客户服务中心及时前往修理安

2、装在底盘的监视器能够测量洗衣机的水流量，只要清洗完毕，玛格莉特就会终止清洗程序。其内置的芯片，可以分辨衣服衣料，判断洗衣粉的用量6例2：智能微波炉松下(Panasonic)推出了一种变频微波炉，具有“智能感应功能”，不需人为设定时间和火力，炉内感应器根据食物的实际烹调状况，自动选择食物最佳的烹调时间和火力7例3：智能天线在军事上，称为自适应天线阵列（Adaptive Antenna Array）；在移动通信上，则称为智能天线（smart antenna or intelligent antenna）在不增加系统复杂度的情况下，智能天线可以提高服务质量和扩大网络的容量；第三代移动通信的各种后选方

3、案中，已经将将智能天线作为可选技术；中国的TD-SCDMA已经将其作为主要技术8例4：国际象棋人机大战热身赛（1996年2月）计算机：深蓝(DeepBlue)，AS/6000 SP大规模多用途并行处理机，含 32 个处理器，每秒能分析 2 亿步棋比赛结果：4（人）:2（机）前苏联国际象棋世界冠军卡斯帕洛夫IBM超级计算机9正式交锋（1997年2月）比赛结果：2.5（人）：3.5（机）正式交锋（2003年2月）计算机：小深蓝比赛结果：3:310例5：国际象棋人机大战比赛时间：2003年11月比赛结果：2（人）:2（机）前苏联国际象棋世界冠军卡斯帕洛夫德国X3D-弗里茨人机大战其实是展示人工智能的

4、研究水平与成果11例6：各种下棋程序（人机对垒），计算机方就是一个人工智能程序中国象棋五子棋12现现代代人人工工13McCarthy（麦卡锡）正式提出了“人工智能”的术语（Artificial Intelligence，AI），又称“机器智能”（Machine Intelligence），标志着一门新的学科的正式诞生。人工智能它是计算机科学中的一门边缘学科:计算机技术神经科学脑科学.14什什么么是是的的研研究究领领域域n和和人人类类智智能能活活动动的的所所有有范范畴畴都都潜潜在在相相关关n人人vs.理理性性n人：人：经经验验科科学，学，涉涉及及许许多多假假设设和和实实验验证证实实n理理性：性：

5、数数学学和和工工程程相相结结合。合。一一个个系系统统如如果果能能够够在在它它所所知知的的范范围围内内“正正确确行行事事”，它它就就是是理理性性的。的。1516人人工工智智能能各各171.1.符符号号符符号号操操作作来来实实现现,以以Robinson提提出出的的归归结结原原理理为为基基础，础，以以LISP和和Prolog语语言言为为代代表；表；n着着重重问问题题求求解解中中启启发发式式搜搜索索和和推推理理过过程，程，在在逻逻辑辑思思维维的的模模拟拟方方面面取取得得成成功，功，如如自自动动定定理理证证明明和和专专家家系系统。统。181920212.2.连连接接理理解解为为相相互互联联结结的的神神经

6、经元元竞竞争争与与协协作作的的结结果。果。以以人人工工神神经经网网络络为为代代表，表，其其中中反反向向传传播播网网络络模模型型（BP）和和Hopfield网网络络模模型型更更为为突突出；出；着着重重结结构构模模拟，拟，研研究究神神经经元元特特征、征、神神经经元元网网络络拓拓朴、朴、学学习习规规则、则、网网络络的的非非线线性性动动力力学学性性质质和和自自适适应应的的协协同同行行为。为。22对对人人脑脑模模型型的的研研究。究。它它的的代代表表性性成成果果是是1943年年由由生生理理学学家家McCulloch和和数数理理逻逻辑辑学学家家Pitts创创立立的的脑脑模模型，型，即即MP模模型，型，开开创

7、创了了用用电电子子装装置置模模仿仿人人脑脑结结构构和和功功能能的的新新途途径。径。它它从从神神经经元元开开始始进进而而研研究究神神经经网网络络模模型型和和脑脑模模型，型，开开辟辟了了人人工工智智能能的的又又一一发发展展道道路。路。23243.3.行行为为经经系系统统的的工工作作原原理理与与信信息息理理论、论、控控制制理理论、论、逻逻辑辑以以及及计计算算机机联联系系起起来。来。n早早期期的的研研究究工工作作重重点点是是模模拟拟人人在在控控制制过过程程中中的的智智能能行行为为和和作作用，用，如如对对自自寻寻优、优、自自适适应、应、自自校校正、正、自自镇镇定、定、自自组组织织和和自自学学习习等等控控

8、制制论论系系统统的的研研究，究，并并进进行行“控控制制论论动动物物”的的研研制。制。2526图图灵灵27图图灵灵图图灵灵提提出出的的一一个个关关于于机机器器人人的的著著名名判判断断原原则，则，是是为为了了检检验验一一台台机机器器是是否否能能合合情情理理地地被被说说成成存存在在思思想想的的方方法。法。n所所谓谓图图灵灵测测试试是是一一种种测测试试机机器器是是不不是是具具备备人人类类智智能能的的方方法。法。被被测测试试的的有有一一个个人，人，另另一一个个是是声声称称自自己己有有人人类类智智力力的的机机器。器。28Turi测试主持人被测机器被测人小于50%？能分辨出人和机器的概率小于50%29图图灵

9、灵试试人人只只有有通通过过一一些些装装置置（如如键键盘）盘）向向被被测测试试人人问问一一些些问问题，题，这这些些问问题题随随便便是是什什么么问问题题都都可可以。以。问问过过一一些些问问题题后，后，如如果果测测试试人人能能够够正正确确地地分分出出谁谁是是人人谁谁是是机机器，器，那那机机器器就就没没有有通通过过图图灵灵测测试，试，如如果果测测试试人人没没有有分分出出谁谁是是机机器器谁谁是是人，人，那那这这个个机机器器就就是是有有人人类类智智能能的。的。目目前前还还没没有有一一台台机机器器能能够够通通过过图图灵灵测测试，试，也也就就是是说，说，计计算算机机的的智智力力与与人人类类相相比比还还差差得得

10、远远呢。呢。30Turi反反映映了了结结果果的的比比较，较，无无涉涉及及思思维维过过程程n没没指指出出是是什什么么人人n如如果果一一个个机机器器具具备备了了“类类智智能能”运运算算能能力，力，那那么么通通过过图图灵灵试试验验的的时时间间会会延延长，长，那那么么多多长长时时间间合合适适呢？呢？31323334返回35AI的的36AI的的末）末）神神经经元元网网络络时时代代n双双层层网网络络nM-P模模型型、感感知知器器模模型型等等n问问题：题：XOR问问题题不不能能解解决决37AI的的历历史史1(0,0)(1,1)(0,1)(1,0)38AI的的历历史史239AI的的历历史史3中）中）通通用用方

11、方法法时时代代n物物理理符符号号系系统统n主主要要研研究究的的问问题：题：GPS、游游戏、戏、翻翻译译等等n对对问问题题的的难难度度估估计计不不足，足，陷陷入入困困境境40AI的的历历史史44142AI的的历历史史64344AI的的历历史史84546AI的的历历史史0量量数数据据处处理理与与网网络络时时代代n网网络络给给AI带带来来无无限限的的机机会会n知知识识发发现现与与数数据据挖挖掘掘nAI走走向向实实用用化化47AI的的48AI的的研研究究149AI的的研研究究250人人工工智智能能取取履履艰艰难，难，但但也也取取得得了了一一些些很很突突出出的的成成绩。绩。下下面面列列举举一一些些实实例

12、。例。51定定理理式式程程序序“逻逻辑辑理理论论家家”，证证明明了了数数学学名名著著数数学学原原理理中中的的38个个定定理。理。经经改改进进后，后，62年年证证明明了了该该书书中中全全部部的的52个个定定理。理。被被认认为为是是用用计计算算机机探探讨讨人人类类智智力力活活动动的的第第一一个个真真正正的的成成果。果。52四四色色定定53四四色色定定世世界界上上很很多多著著名名的的科科学学家家试试图图证证明，明，当当一一直直未未能能完完成。成。n1976年年6月，月，哈哈肯肯在在美美国国伊伊利利诺诺斯斯大大学学的的两两台台不不同同的的电电子子计计算算机机上，上，用用了了1200个个小小时，时，作作

13、了了100亿亿次次判判断，断，终终于于完完成成了了四四色色定定理理的的证证明，明，从从而而解解决决了了一一个个历历时时100多多年年的的问问题，题，轰轰动动了了世世界。界。54定定理理证证明明获获得得者者吴吴文文俊俊教教授，授，提提出出了了“数数学学机机器器化化”。n1977年，年，吴吴文文俊俊关关于于平平面面几几何何定定理理的的机机械械化化证证明明首首次次取取得得成成功。功。n创创立立了了定定理理机机器器证证明明的的“吴吴方方法法”。55通通用用问问题题求求S开开始始研研究究一一种种不不依依赖赖于于具具体体领领域域的的通通用用解解题题程程序，序，这这个个程程序序的的设设计计是是从从模模仿仿人

14、人类类问问题题求求解解的的规规程程开开始始的。的。在在它它能能处处理理的的有有限限类类别别的的问问题题中，中，它它显显示示出出程程序序决决定定的的子子目目标标及及可可能能采采取取的的行行动动的的次次序，序，与与人人类类求求解解同同样样问问题题是是类类似似的。的。因因此，此，GPS很很可可能能是是第第一一个个实实现现了了“像像人人一一样样思思考考”方方法法的的程程序。序。56专专家家n人类之所以能求解问题，是因为人类具有知识。人类之所以能求解问题，是因为人类具有知识。n专家系统就是把有关领域专家的知识整理出来，让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。计

15、算机利用这些知识求解专门领域的问题。n1968年世界上第一个专家系统年世界上第一个专家系统DENDRAL问世。问世。nMYCIN：一个著名的医疗诊断专家系统，：一个著名的医疗诊断专家系统，70年代年代初由美国初由美国斯坦福大学斯坦福大学研制，用研制，用LISP语言语言写成，它写成，它的知识是由的知识是由600多条规则组成的，其推理规则是不多条规则组成的，其推理规则是不确定的，而且确定的，而且MYCIN能够解释自己的推理过程。能够解释自己的推理过程。该系统以患者的病史、症状和化验结果等为原始数该系统以患者的病史、症状和化验结果等为原始数据，运用医疗专家的知识进行推理，找出导致感染据，运用医疗专家

16、的知识进行推理，找出导致感染的细菌。若是多种细菌，则用的细菌。若是多种细菌，则用 0 到到1的数字给出每的数字给出每种细菌的可能性。种细菌的可能性。57第第一一个个商商用用58海海湾湾战战争争中中军军队队使使用用专专家家系系统统用用于于自自动动的的后后勤勤规规划划和和运运输输日日程程安安排。排。这这项项工工作作同同时时涉涉及及到到50000个个车车辆、辆、货货物物和和人，人，而而且且必必须须考考虑虑到到起起点、点、目目的的地、地、路路径径以以及及解解决决所所有有参参数数之之间间的的冲冲突。突。AI规规划划技技术术使使得得一一个个计计划划可可以以在在几几小小时时内内产产生，生，而而用用旧旧的的方

17、方法法需需要要花花费费几几个个星星期。期。59数数字字点点实实验验室室采采用用神神经经元元网网络络方方法法研研制制的的数数字字识识别别系系统，统，用用于于2000年年我我国国人人口口普普查。查。对对普普查查数数据据进进行行自自动动识识别，别，错错误误率率达达到到了了万万分分之之一一以以下下的的高高水水平。平。60IBM日日凌凌晨晨4点点50分，分，美美国国纽纽约约公公平平大大厦，厦，当当IBM公公司司的的“深深蓝蓝”超超级级电电脑脑将将棋棋盘盘上上的的一一个个兵兵走走到到C4的的位位置置上上时，时，国国际际象象棋棋世世界界冠冠军军卡卡斯斯帕帕罗罗夫夫对对“深深蓝蓝”的的人人机机大大战战落落下下

18、帷帷幕，幕，“深深蓝蓝”以以3.5：2.5的的总总比比分分战战胜胜卡卡斯斯帕帕罗罗夫。夫。61IBM的的“1深深蓝蓝”：胜、胜、负、负、平、平、平、平、负、负、负负n97年年5月月第第二二次次比比赛赛结结果：果：“深深蓝蓝”：负、负、胜、胜、平、平、平、平、平、平、胜胜62IBM的的“2n每每个个CPU有有16个个协协处处理理器器n每每个个CPU有有256M内内存存n每每个个CPU的的处处理理速速度度为为200万万步步/秒秒636465666768697071历历史史上上的的人人的的人人工工智智能能大大师师7273阿阿伦伦图图灵灵（Alg年年去去世世n1936年年发发表表论论文文“论论可可计计

19、算算数数及及其其在在判判定定问问题题中中的的应应用用”，提提出出图图灵灵机机理理论论n1950年年发发表表论论文文“计计算算机机与与智智能能”，阐阐述述了了计计算算机机可可以以具具有有智智能能的的想想法，法，提提出出图图灵灵测测试试n1966年年为为纪纪念念图图灵灵的的杰杰出出贡贡献，献，ACM设设立立图图灵灵奖奖7475767778798081 828384858687 8889909192人人工工智智能能93人工智能课程中的一些常用例子1、八数码在一个33的方格盘上，放有1-8个数码，空格四周上下左右的数码可以移到空格，问题是：从某一个初始布局开始，通过移动数码（空格），最后到达一个目标布

20、局 2315 84671238 4765 942、十五数码问题在一个44的方格盘上，放有1 15个数码，空格四周上下左右的数码可以移到空格，问题是：从某一个初始布局开始，通过移动数码（空格），最后到达一个目标布局 119415131275861321014123456789101112131415 953、梵塔（Hanoi）问题有三个柱子和若干不同大小的园盘，在每一个园盘中间有一个孔，所有园盘可以叠放在柱子上问题：开始所有园盘放在一个柱子上，并且大盘在下小盘在上；要求将园盘移到另一个柱子上，同样要求大盘在下小盘在上；在移动的过程中，每一次只能移动一个盘，并且不允许大的盘放在小的盘上面964、迷

21、宫问题 有一个入口和一个出口，有若干间房子，邻近的房子有连通也有不连通的，墙壁是不透明的而且高度大于人的身高，但是至少会有一条从入口到出口的通路问题：从入口进去，从出口出来975、传教士与野人问题设有三个传教士和三个野人来到河边，打算乘一条船从河的右岸到左岸去。该船的负载能力为两人。在任何时候，如果野人的人数超过传教士的人数，则野人就将传教士吃掉问题：他们怎样才能用这条船安全地把所有人都度过河去？986、推销员（旅行商）问题（TSP）现在有若干个城市，任何两个城市之间都有相应的道路相连，并且路程不等问题：一个推销员要走遍所有城市最后回到出发城市，总路程最短，而且不重复997、猴子和香蕉问题在一间房子里有一只猴子、一只箱子和一串香蕉。香蕉挂在天花板下面，猴子的高度不能直接摘到香蕉，但是可以利用箱子问题：猴子如何才能摘到香蕉？1008、一字棋问题一字棋是两人在33的方形棋盘上对垒，从空棋盘开始，双方轮流在棋盘上摆各自的棋子（黑与白，和O），谁先成三子一线（横的、竖的、对角）者获胜1019、四皇后问题与八皇后问题在44的棋盘上放四个皇后，使得没有任意两个皇后在同一条直线上（包括斜线上）。102智智能能103智智能能