高级人工智能课件.ppt
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1、2022-11-6史忠植 高级人工智能1高级人工智能 第第一一章章 绪绪论论 史史忠忠植植 中中国国科科学学院院计计算算技技术术研研究究所所 2022-11-6史忠植 高级人工智能2第一章 绪 论1.1 1.1 人工智能的发展概况人工智能的发展概况1.2 1.2 人工智能的认知问题人工智能的认知问题1.3 1.3 思维的层次模型思维的层次模型1.4 1.4 符号智能符号智能 1.5 1.5 人工智能的研究方法人工智能的研究方法 1.6 1.6 自动推理自动推理 1.7 1.7 机器学习机器学习 1.8 1.8 分布式人工智能分布式人工智能1.9 1.9 人工思维模型人工思维模型1.101.10
2、知识系统知识系统2022-11-6史忠植 高级人工智能3 Computer:Computer:High performance Low intelligenceCite fromScientific American,2005(3)重大挑战2022-11-6史忠植 高级人工智能4智能机器5thc B.C.Aristotelian logic invented1642 Pascal built an adding machine1694 Leibnitz reckoning machine2022-11-6史忠植 高级人工智能5智能机器1834 Charles Babbages Analytic
3、al Engine Ada writes of the engine,“The Analytical Engine has no pretensions whatever to originate anything.It can do whatever we know how to order it to perform.”The picture is of a model built in the late 1800s by Babbages son from Babbages drawings.2022-11-6史忠植 高级人工智能6布尔逻辑1848 George Boole The Ca
4、lculus of Logicchocolate nutsmintchocolate and nuts and mint2022-11-6史忠植 高级人工智能720世纪初的数学基础1900 Hilberts program and the effort to formalize mathematics1931 Kurt Gdels paper,On Formally Undecidable Propositions 1936 Alan Turings paper,On Computable Numbers with an application to the Entscheidungs pro
5、blem 2022-11-6史忠植 高级人工智能8图灵测试图灵测试The Turing Test1950:1950:Alan Turing的文章“Computing Machinery and Intelligence.”Mind,Vol.59,No.236,pp.433-460提出图灵测试 2022-11-6史忠植 高级人工智能9人工智能的诞生人工智能的诞生1956:1956:世界上第一次正式的AI会议美国的Dartmouth College,为期2月John McCarthy 正式提出“Artificial Intelligence”这一术语 著名参加者:J.McCarthy、C.Shan
6、non、M.Minsky、N.Wiener、W.McCulloch、S.Papert2022-11-6史忠植 高级人工智能10人工智能的发展人工智能的发展1958:Newell和Simon的四个预测十年内,计算机将成为世界象棋冠军十年内,计算机将发现或证明有意义的数学定理十年内,计算机将能谱写优美的乐曲十年内,计算机将能实现大多数的心理学理论1959:1959:Frank Rosenblatt提出感知器模型(Perceptron Model)1959:1959:MIT AI Lab正式成立(Minsky和McCarthy)2022-11-6史忠植 高级人工智能11人工智能的发展人工智能的发展
7、专家系统时期专家系统时期1962:1962:McCarthy调到Stanford,1963年创建Stanford AI Lab1963:1963:M.Ross Quillian开创语义网络(Semantic Nets)1965:1965:Feigenbaum 掌管 Stanford AI Lab;Noftsker 掌管 MIT AI Lab1965:1965:MIT的Joseph Weizenbaum研制出ELIZA用英语进行交互回答任何问题1965-83:1965-83:Feigenbaum和Lederberg启动DENDRAL工程1966:1966:ALPAC的负面报告造成 美国政府取消对
8、机器翻译的资助1969:1969:Minsky 和 Papert的感知机报告造成美国政府取消对神经网络研究的资助。结论:有限阶感知机仅能识别出Euler数,不能识别其他的拓扑不变性1969:1969:SRI研制出机器人Shakey具有运动、感知和问题求解能力2022-11-6史忠植 高级人工智能12人工智能的发展人工智能的发展 自然语言处理1970:1970:Stanford的Terry Winograd等研制出(ETAOIN)SHRDLU接受自然语言命令操作积木块1970:1970:Colmerauer研制出PROLOG语言的解释系统不久,爱丁堡大学的Warren实现了编译系统1972:19
9、72:DARPA取消Stanford大学机器人研究(Shakey)的资助。1972:1972:Mycin工程启动1973:1973:James Lighthill爵士的负面报告使得英国政府取消对AI研究的资助“人工智能研究是不成功的,不值得政府资助。”英政府接受了此报告的观点。从那时起至今,英国AI研究一蹶不振。1976:1976:DARPA 取消对语音识别研究的资助1976:1976:Greenblatt研制出第一台LISP机CONS2022-11-6史忠植 高级人工智能13人工智能的发展人工智能的发展1976:1976:Doug Lenat的数学积分系统AM(Automated Mathe
10、matician)1977:1977:SRI启动 PROSPECTOR 工程帮助地质专家探测和解释矿物1978年发现钼矿脉(molybdenum vein)1977:1977:Edward Feigenbaum正式提出知识工程作为一门学科在1977年IJCAI会议上 1979:1979:Stanford研制出第一台计算机控制的汽车(Stanford Cart)1980:1980:第一届美国AI协会会议(AAAI)在Stanford召开。1980:1980:John McDermott的XCON专家系统用于配置 VAX 机器系统2022-11-6史忠植 高级人工智能14人工智能的发展人工智能的发
11、展 知识工程时期知识工程时期1981:1981:日本政府宣布日本五代机(first-generation computer)计划(即智能计算机)1982:1982:John Hopfield 掀起神经网络的研究1983:1983:MCC(Microelectronics and Computer Technology Corporation)成立(Bobby Inman 任主任)1984:1984:Doug Lenat在Bobby Ray Inman的劝说下在MCC开始Cyc的研究1986:1986:Thinking Machines Inc 研制联结机器(Connection Machine
12、)1987:1987:LISP机器市场开始暗淡1988:1988:386芯片使得PC机速度可以与LISP机器媲美2022-11-6史忠植 高级人工智能15人工智能的发展人工智能的发展 分布智能和机器学习1992:1992:日本政府宣布五代机计划失败。随后启动日本政府宣布五代机计划失败。随后启动RWCRWC计划(计划(Real Real World Computing ProjectWorld Computing Project)1993:1993:ShohamShoham提出提出AOP,AgentAOP,Agent-Oriented Programming-Oriented Programmi
13、ng1995:1995:VapnikVapnik提出提出SVMSVM1996:1996:中科院计算所多主体系统中科院计算所多主体系统MAPEMAPE19961996:DARPADARPA启动启动HPKBHPKB计划计划军事上的军事上的“Grand Challenge”Grand Challenge”问题分析和求解问题分析和求解1997:1997:IBM IBM 深蓝深蓝II(Deep Blue)II(Deep Blue)击败击败Garry KasparovGarry Kasparov2000:2000:中科院计算所多主体环境中科院计算所多主体环境MAGE,MAGE,知识发现系统知识发现系统MS
14、MinerMSMiner2022-11-6史忠植 高级人工智能16人工智能的发展人工智能的发展 智能科学智能科学 http:/http:/ Hawkins,Sandra Blakeslee.On Intelligence.On Intelligence.Times Books,Henry Holt and Company,New York,2004 2022-11-6史忠植 高级人工智能17人工智能的基础人工智能的基础 认知科学认知科学 脑科学脑科学 逻辑逻辑2022-11-6史忠植 高级人工智能18认知科学认知科学认知科学研究是认知科学研究是“国际人类前沿科学计划国际人类前沿科学计划”的重的
15、重点。认知科学及其信息处理方面的研究被列为整点。认知科学及其信息处理方面的研究被列为整个计划的三大部分之一个计划的三大部分之一(其余两部分是其余两部分是“物质和能物质和能量的转换量的转换”、“支撑技术支撑技术”);“知觉和认知知觉和认知”、“运动和行为运动和行为”、“记忆和学习记忆和学习”和和“语言和思语言和思考考”被列为人类前沿科学的被列为人类前沿科学的1212大焦点问题中的大焦点问题中的4 4个。个。近年来,美国和欧共体分别推出近年来,美国和欧共体分别推出“脑的十年脑的十年”计计划和划和“ECEC脑的十年计划脑的十年计划”。日本则推出雄心勃勃。日本则推出雄心勃勃的的“脑科学时代脑科学时代”
16、计划,总预算高达计划,总预算高达200200亿美元。亿美元。在在“脑科学时代脑科学时代”计划中,脑的认知功能及其信计划中,脑的认知功能及其信息处理的研究是重中之重。息处理的研究是重中之重。2022-11-6史忠植 高级人工智能19认认 知知 认知是和情感、动机、意志等相对的理智或认识过程。美国心理学家Houston等人将对“认知”的看法归纳为如下五种主要类型:(1)认知是信息的处理过程;(2)认知是心理上的符号运算;(3)认知是问题求解;(4)认知是思维;(5)认知是一组相关的活动,如知觉、记忆、思维、判断、推理、问题求解、学习、想象、概念形成、语言使用等。2022-11-6史忠植 高级人工智
17、能20认认 知知 认知心理学家Dodd等则认为,认知应包括三个方面,即 适应 结构 过程。也就是说,认知是为了一定的目的,在一定的心理结构中进行的信息加工过程。2022-11-6史忠植 高级人工智能21认知科学认知科学认知科学探索人类的智力如何由物质产生和人脑信息处理的过程。具体地说,认知科学是研究人类的认知和智力的本质和规律的前沿科学。认知科学研究的范围包括知觉、注意、记忆、动作、语言、推理、思考、意识乃至情感动机在内的各个层面的认知活动。2022-11-6史忠植 高级人工智能22认知科学认知科学认知科学是研究人类感知和思维信息处理过程的科学,包括从感觉的输入到复杂问题求解,从人类个体到人类
18、社会的智能活动,以及人类智能和机器智能的性质。认知科学是现代心理学、信息科学、神经科学、数学、科学语言学、人类学乃至自然哲学等学科交叉发展的结果。它是人工智能重要的理论基础。2022-11-6史忠植 高级人工智能23人工智能的人工智能的五个基本问题五个基本问题 (1)(1)知识与概念化是否是人工智能的核心?知识与概念化是否是人工智能的核心?(2)(2)认知能力能否与载体分开来研究?认知能力能否与载体分开来研究?(3)(3)认知的轨迹是否可用类自然语言来描述?认知的轨迹是否可用类自然语言来描述?(4)(4)学习能力能否与认知分开来研究?学习能力能否与认知分开来研究?(5)(5)所有的认知是否有一
19、种统一的结构?所有的认知是否有一种统一的结构?2022-11-6史忠植 高级人工智能24思维的层次模型思维的层次模型 思维是客观现实的反映过程,是具有意识的人脑对于客观现实的本质属性、内部规律性的自觉的、间接的和概括的反映。人类思维的形态主要有 感知思维 形象思维 抽象思维 灵感思维 2022-11-6史忠植 高级人工智能25感知思维是一种初级的思维形态。在人们开始认识世界时,只是把感性材料组织起来,使之构成有条理的知识,所能认识到的仅是现象。在此基础上形成的思维形态即是感知思维。人们在实践过程中,通过眼、耳、鼻、舌、身等感官直接接触客观外界而获得的各种事物的表面现象的初步认识,它的来源和内容
20、都是客观的、丰富的。2022-11-6史忠植 高级人工智能26形象思维形象思维主要是用典型化的方法进行概括,并用形象材料来思维,是一切高等生物所共有的。形象思维是与神经机制的连接论相适应的。模式识别、图象处理、视觉信息加工都属于这个范畴。2022-11-6史忠植 高级人工智能27抽象思维抽象思维是一种基于抽象概念的思维形式,通过符号信息处理进行思维。只有语言的出现,抽象思维才成为可能,语言和思维互相促进,互相推动。可以认为物理符号系统是抽象思维的基础。2022-11-6史忠植 高级人工智能28灵感思维对灵感思维至今研究甚少。有人认为,灵感思维是形象思维扩大到潜意识,人脑有一部分对信息进行加工,
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