计算思维与人工智能课件.pptx
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《计算思维与人工智能课件.pptx》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 计算 思维 人工智能 课件
- 资源描述:
-
1、人工智能的起源与发展人工智能各学派的认知观人类智能与人工智能人工智能的基本原理本章讲授0学时人工智能的研究与应用领域12022-11-16人工智能的安全问题人工智能的展望机器智能是人类制造机器智能是人类制造的智能,又称为机器智能的智能,又称为机器智能2022-11-162人类对人工智能人类对人工智能有有着无着无限美丽的想象和美好的限美丽的想象和美好的憧憬憧憬人类智能是人的智能人类智能是人的智能希望希望智能机器能够为人智能机器能够为人类完成任意指定类完成任意指定的的无论无论是简单还是复杂的是简单还是复杂的各种工作各种工作2022-11-163目前,人工智能目前,人工智能已已用于用于航天航天、航空
2、航空、探海探海、探月探月、军工军工等尖端领域,等尖端领域,已有已有下棋下棋、游戏游戏、指纹识别指纹识别、手写字识别手写字识别、专家系统专家系统、厂矿生产厂矿生产、机器人机器人踢足球踢足球、机器人机器人扫地扫地等等日常日常应用应用人工智能涵盖人工智能涵盖了计算思维的定义中明确指出的了计算思维的定义中明确指出的问题求解、系统设计问题求解、系统设计以及以及人类行为人类行为理解理解等等的的一一系列思维活动系列思维活动。2022-11-164可以说,人工智能的每一项应用,可以说,人工智能的每一项应用,都是将问题转化为计算机能够处理的形式,都是将问题转化为计算机能够处理的形式,都是应用计算思维的典范。都是
3、应用计算思维的典范。目前,人工智能目前,人工智能已已用于用于航天航天、航空航空、探海探海、探月探月、军工军工等尖端等尖端领域领域,已有已有下棋下棋、游戏游戏、指纹识别指纹识别、手写字识别手写字识别、专家系统专家系统、厂矿生产厂矿生产、机器人机器人踢足球踢足球、机器人机器人扫地扫地等等日常日常应用应用2022-11-165本章介绍人工智能的一系列问题本章介绍人工智能的一系列问题起源与发展起源与发展各各学派的认知观学派的认知观基本原理基本原理人类智能与人工智能人类智能与人工智能研究研究与应用领域与应用领域安全安全问题问题展望展望2022-11-166其共同的基本特点是让机器学会其共同的基本特点是让
4、机器学会“思考思考”,使机器能够胜任一些通常需要人类智能才使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂工作,成为能完成的复杂工作,成为智能机器智能机器。人工智能是计算机科学的一个分支人工智能是计算机科学的一个分支,开发开发出一种能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器出一种能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器。它它试图了解智能的实质试图了解智能的实质,模拟模拟人的意识、思维的人的意识、思维的信息信息处理处理过程,过程,人工智能不是人类智能,但能模拟人类智能,人工智能不是人类智能,但能模拟人类智能,在某些方面也有可能超过人类智能在某些方面也有可能超过人类智能。就像计算机的计算速度就像计算
5、机的计算速度,超过人的计算速度一样。超过人的计算速度一样。2022-11-167西周西周时期时期(约公元前约公元前1066前前771年年),能工巧匠偃师),能工巧匠偃师曾献给周穆王一个木制的歌舞机器人曾献给周穆王一个木制的歌舞机器人人工智能的起源可以追溯到三千多年前:人工智能的起源可以追溯到三千多年前:2022-11-168人工智能的起源可以追溯到三千多年前:人工智能的起源可以追溯到三千多年前:据据墨经墨经记载,鲁班曾造过一只木鸟,能在空中飞行记载,鲁班曾造过一只木鸟,能在空中飞行“三日不下三日不下”2022-11-169人工智能的起源可以追溯到三千多年前:人工智能的起源可以追溯到三千多年前:
6、公元前公元前2世纪,古希腊人世纪,古希腊人发明了最原始的机器发明了最原始的机器人人太罗斯,它是以太罗斯,它是以水、空气和蒸汽压力为水、空气和蒸汽压力为动力的会动的青铜雕像动力的会动的青铜雕像,它它可以自己开门,还可可以自己开门,还可以借助蒸汽唱歌以借助蒸汽唱歌想象略图想象略图2022-11-1610人工智能的起源可以追溯到三千多年前:人工智能的起源可以追溯到三千多年前:1800年前的年前的汉代汉代,大科学家张衡不仅发明了地动仪,大科学家张衡不仅发明了地动仪,而且而且发明了计里鼓车发明了计里鼓车,计计里鼓车每行一里,车上木人击鼓一下,每行十里击钟一下里鼓车每行一里,车上木人击鼓一下,每行十里击钟
7、一下2022-11-1611人工智能的起源可以追溯到三千多年前:人工智能的起源可以追溯到三千多年前:唐朝唐朝会会化缘化缘赚钱赚钱的的机器人机器人我国杭州有一个叫杨务廉的工匠,研制了一个僧人模样的机器人,它手端化缘铜钵,能学和尚化缘,等到钵中钱满,就自动收起钱。并且它还会向施主躬身行礼。杭州城中市民争着向此钵中投钱,来观看这种奇妙的表演。每日它竟能为主人捞到数千钱唐朝会捉鱼的机器人唐朝会捉鱼的机器人唐朝的柳州史王据,研制了一个类似水獭的机器人。它能沉在河湖的水中,捉到鱼以后,它的脑袋就露出水面。它为什么能捉鱼呢?如果在这个机器人的口中放上鱼饵,并安有发动的部件,用石头缒着它就能沉入水中了。当鱼吃
8、了鱼饵之后,这个部件就发动了,石头就从它的口中掉到水中,当它的口合起来时,它衔在口中的鱼就跑不了啦,它就从水中浮到水面。这是世界上最早用于生产的机器人。2022-11-1612当代,当代,维纳(维纳(Norbert Wiener)研制了具有反馈控制功能的自动)研制了具有反馈控制功能的自动调温调温器器它将收集到的房间温度它将收集到的房间温度与期望的温度进行比较,与期望的温度进行比较,并做出反应将加热器开并做出反应将加热器开大或关小大或关小,从而从而控制环境温度。控制环境温度。“人工智能人工智能”一一词最初是在词最初是在1956年达特矛年达特矛斯学会斯学会上提出的。上提出的。2022-11-161
9、3逻辑理论逻辑理论机机证明了数学原理证明了数学原理第二第二章章的的全部全部52条定理条定理跳棋程序跳棋程序战胜了设计者和战胜了设计者和美国某个州的跳棋冠军美国某个州的跳棋冠军通用解题通用解题机机解决解决11个比较普遍的常识问题个比较普遍的常识问题LISP语言语言人工智能语言人工智能语言解解几何定理的几何定理的程序程序专家系统专家系统机器视觉机器视觉遗传算法遗传算法证明四色定理证明四色定理神经网络神经网络深蓝深蓝获胜获胜图像识别图像识别等等等等2022-11-1614发展了启发式算法、发展了启发式算法、专家系统、知识工专家系统、知识工程理论与技术程理论与技术符号主义符号主义学派学派认为认知过程是
10、认为认知过程是符符号号操作过程操作过程连接连接主义学派主义学派认为人类智能的基认为人类智能的基本单元是神经元,本单元是神经元,认知过程是由神经认知过程是由神经元构成的网络的信元构成的网络的信息传递息传递代表性代表性成果成果:启发启发式式程序程序LT,证明了证明了52条数学定理条数学定理行为行为主义学派主义学派认为认为智能取决于感智能取决于感知和表现知和表现代表性代表性成果成果:六足行走机器人六足行走机器人功能模拟,功能模拟,模拟人的模拟人的认知系统的功能认知系统的功能代表性代表性成果成果:MT脑模型脑模型结构结构模拟,模拟,模拟人的模拟人的神经网络结构神经网络结构行为模拟,行为模拟,模拟人的模
11、拟人的行为。感知行为。感知动作模式动作模式2022-11-1615研究研究认知过程的主要任务认知过程的主要任务是是:探求探求高层次思维决策与初级信息处理的关系高层次思维决策与初级信息处理的关系,并用并用计算机程序来模拟人的思维策略水平计算机程序来模拟人的思维策略水平,而而用计算机语言模拟人的初级信息处理过程。用计算机语言模拟人的初级信息处理过程。2022-11-1616人工智能的近期研究目标人工智能的近期研究目标是是:制造制造智能计算机智能计算机,让让计算机功能更强计算机功能更强,用来用来代替人类从事部分脑力劳动。代替人类从事部分脑力劳动。人工智能的远期目标人工智能的远期目标是是:揭示揭示人类
12、智能的根本机理人类智能的根本机理,提出提出机器智能的基本原理机器智能的基本原理,制造制造智能机器智能机器,用用来来模拟模拟、延伸和扩展人类、延伸和扩展人类智能智能(思维过程思维过程和智能和智能行为行为),),甚至甚至反作用于人类智能、推动人类智能发展反作用于人类智能、推动人类智能发展,包括包括使计算机具有听、说、写等感知和交互能力,具有联想学习、推理使计算机具有听、说、写等感知和交互能力,具有联想学习、推理理解学习等高级思维能力,还要有分析问题、解决问题和发明创造的能理解学习等高级思维能力,还要有分析问题、解决问题和发明创造的能力等。力等。2022-11-1617人工智能实现的过程宏观上是人工
13、智能实现的过程宏观上是:将对象信将对象信息转换为计息转换为计算机内码算机内码(信息数字(信息数字化化)建立相关知建立相关知识库和知识应识库和知识应用模型(包括用模型(包括各种算法和知各种算法和知识推理的逻辑识推理的逻辑运算方法运算方法)通过计算机通过计算机程序语言实现程序语言实现对象信息的加对象信息的加工处理,实现工处理,实现人工智能人工智能这是一个复杂的、高级别的这是一个复杂的、高级别的计算计算思维过程思维过程难度很大!难度很大!2022-11-1618计算机模拟人工智能,就必须使计算机具有推理的计算机模拟人工智能,就必须使计算机具有推理的功能功能而要使计算机具有推理的功能,就必须用各种知识
14、表示而要使计算机具有推理的功能,就必须用各种知识表示法对知识进行法对知识进行表示表示将这些知识以机器能够感知和处理的形式输入计算机将这些知识以机器能够感知和处理的形式输入计算机2022-11-1619经常使用的表示经常使用的表示法法有有:一阶谓词逻辑表示一阶谓词逻辑表示法法状态空间表示法状态空间表示法产生式表示法产生式表示法AND-OR树(与或树)表示法树(与或树)表示法框架表示法框架表示法语义网络表示法语义网络表示法面向对象表示法面向对象表示法其他其他1.知识知识表示法表示法2022-11-1620一阶谓词逻辑表示一阶谓词逻辑表示法法表示表示“张乐是一名数学系的学生,他不喜欢学英语张乐是一名
15、数学系的学生,他不喜欢学英语。”(1)定义谓词及个体:)定义谓词及个体:MATHS(x):x是数学系的学生是数学系的学生LIKE(x,y):x喜欢喜欢y个体:张乐(个体:张乐(zhangle),学英语(),学英语(study-English)(2)将个体带入谓词中,得到:)将个体带入谓词中,得到:MATHS(zhangle),LIKE(zhangle,study-English)(3)根据语义,用逻辑连接词将它们连接起来,得到谓词公式)根据语义,用逻辑连接词将它们连接起来,得到谓词公式:MATHS(zhangle)LIKE(zhangle,study-English)2022-11-1621规
16、则演绎推理规则演绎推理2.确定性确定性推理推理从一组已知为真的事实出发从一组已知为真的事实出发,直接直接运用命题逻辑或谓词逻辑中的推理运用命题逻辑或谓词逻辑中的推理规则规则推出结论推出结论2022-11-1622产生式系统产生式系统2.确定性确定性推理推理对符号串对符号串作替换作替换运算运算。与与人类人类求解问题的思维过程很相似,因此可以用它求解问题的思维过程很相似,因此可以用它来模拟人类求解问题时的思维过程。来模拟人类求解问题时的思维过程。2022-11-1623从从不确定性的初始证据出发,通过运用不确定性的知识,不确定性的初始证据出发,通过运用不确定性的知识,最终推出具有一定程度的最终推出
17、具有一定程度的不确定性不确定性但但却是合理或者近乎合理的结论的思维过程却是合理或者近乎合理的结论的思维过程3.不不确定性推理确定性推理证据的证据的不确定性不确定性:例如例如,当观察某个动物的颜色时,观察者可能会,当观察某个动物的颜色时,观察者可能会说说是是白色的,但也可能是灰白色的白色的,但也可能是灰白色的。知识知识的不确定性的不确定性:例如,如果例如,如果“某人流泪某人流泪”则则“此人有伤心事此人有伤心事”,这,这条规则的可靠性有多大条规则的可靠性有多大?二者的不确定性二者的不确定性导致结论的导致结论的不确不确定性定性:例如,例如,“某人似乎流泪了某人似乎流泪了”,那么在多大程度上认,那么在
18、多大程度上认为为“此人有伤心事此人有伤心事”?要给出要给出不确定性不确定性度量。度量。2022-11-1624搜索是人工智能的基本问题之一,已广泛渗透于人工智能的各个领域中,搜索是人工智能的基本问题之一,已广泛渗透于人工智能的各个领域中,例如例如专家系统专家系统、自然语言理解自然语言理解、自动程序设计自动程序设计、模式识别模式识别、机器人学机器人学、信息检索信息检索和和博弈博弈等领域,几乎没有哪个人工智能领域不使用搜索。等领域,几乎没有哪个人工智能领域不使用搜索。4.搜索策略搜索策略又又称为无信息搜索,一般称为无信息搜索,一般只适合于求解比较简单的只适合于求解比较简单的问题,问题,且运行时间且
19、运行时间长长、占占内存空间内存空间大大盲目搜索盲目搜索策略策略有有深度优先搜索深度优先搜索、广度优、广度优先搜索先搜索等等启发式启发式搜索策略搜索策略利用启发信息的搜索策略。利用启发信息的搜索策略。(例如,(例如,从从一个最有希望的一个最有希望的结结点开始搜索点开始搜索)有有最佳优先搜索策略最佳优先搜索策略、双人博双人博弈弈搜索、爬山搜索、爬山搜索搜索等等2022-11-1625机器学习是计算机自动获取机器学习是计算机自动获取知识。知识。5.机器学习机器学习 随着随着数据库和因特网的普及,出现了数据库和因特网的普及,出现了“数据爆炸但知识贫乏数据爆炸但知识贫乏”的的现象,为从现象,为从“数据海
展开阅读全文