人工智能ArtificialIntelligence-课件.ppt
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1、Artificial Intelligence and Robotics 山东大学创新教育通识核心课程山东大学创新教育通识核心课程 人工智能与机器人 主讲:陈言俊主讲:陈言俊 刘甜甜刘甜甜 王立志王立志 Artificial Intelligence and Robotics 1Artificial Intelligence and Robotics 2.1 人工智能的基本概念人工智能的基本概念 o 2.2 人工智能的发展简史人工智能的发展简史 o 2.3 人工智能研究的基本内容人工智能研究的基本内容o 2.4 人工智能的主要研究领域人工智能的主要研究领域o 2.5 智能机器人智能机器人 o
2、2.6 人工智能之人工智能之-案例案例o 第第 二章二章 人人 工工 智智 能能 绪绪 论(上)论(上)Artificial Intelligence and Robotics 2Artificial Intelligence and Robotics o “智能”简单的讲就是智力和能力,它涉及到诸如意识、思维(包括无意识的思维)、记忆、行动等问题。o 这里的讲的“智能”是指人的智能,人唯一了解的智能是人本身的智能,但是我们对我们,对构成人的智能的必要元素也了解有限。32.1.1 智能的概念智能的概念Artificial Intelligence and Robotics 1.1.1 智能的概
3、念智能的概念 自然界四大奥秘:自然界四大奥秘:物质的本质物质的本质、宇宙的起源宇宙的起源、生命的本生命的本 质、质、智能的发生智能的发生。对智能还没有确切的定义,主要流派有:对智能还没有确切的定义,主要流派有:(1)思维理论:智能的)思维理论:智能的核心是思维核心是思维 (2)知识)知识阈值阈值理论:智能取决于理论:智能取决于知识的数量知识的数量及文化程度及文化程度 (3)进化理论:用)进化理论:用控制取代知识的表示控制取代知识的表示 智能是智能是知识知识与与智力智力的总和的总和知识是一切智能行为的基础知识是一切智能行为的基础获取知识并应用知识求解问题的能获取知识并应用知识求解问题的能力力 2
4、.1.1 智能的概念智能的概念在自动控制系统中能产生一个校正动作的最小输入值4Artificial Intelligence and Robotics o 智能几种不同观点智能几种不同观点o 根据对人脑已有的认识,结合智能的外在表现,从不同的角度、不同的侧面、用不同的方法对智能进行研究,提出了几种不同的观点,其中影响较大的观点有思维理论、知识阈值理论及进化理论等,o思维理论思维理论o 认为智能的核心是思维智能的核心是思维,人的一切智能都来自大脑的思维活动人的一切智能都来自大脑的思维活动,人类的一切知识都是人类思维的产物,因而通过对思维规律与方法的研究对思维规律与方法的研究可望揭示智能的本质智能
5、的本质。o知识阈值理论知识阈值理论o 认为智能行为智能行为取决于知识的数量知识的数量及其文化的程度,一个系统之所以有智能是因为它具有可运用的知识有智能是因为它具有可运用的知识。因此,知识阈值理论把智能定义为:智能就是在巨大的搜索空间中迅速找到一个满意解的能力。这一理论在人工智能的发展史中有着重要的影响,知识工程、专家系统等都是在这一理论的影响下发展起来的。2.1.1 智能的概念智能的概念5Artificial Intelligence and Robotics o 进化理论进化理论 o 人的本质能力有:在人的本质能力有:在动态环境中的动态环境中的行走能力行走能力、对外界事物的、对外界事物的感知
6、能感知能力力、维持生命、维持生命繁衍生息的能力繁衍生息的能力。o 该智能一般是后天形成的智能一般是后天形成的,其原因为对外界刺激做出反应。o 如将一婴儿置于黑屋子中,则一段时间以后,他的智力仍接近0,这说明智能的产生跟自己本身无关,而取决于自身对外界刺激的反应。取决于自身对外界刺激的反应。思维的产生是基于对复杂刺激所生成的复杂反应。智能的体现为感知自身的存在。2.1.1 智能的概念智能的概念6Artificial Intelligence and Robotics o 基本解释基本解释 智能智能intelligence and ability intelligence and ability
7、指人的智慧和指人的智慧和行为能力。指智谋与才能。行为能力。指智谋与才能。o 即认识世界和改造世界的智慧和能力,发现问题和即认识世界和改造世界的智慧和能力,发现问题和解决问题的理智与才能。解决问题的理智与才能。o 新华词典新华词典中提供的解释:智慧和能力。一个人的中提供的解释:智慧和能力。一个人的智能既有先天遗传因素,也有后天的学习和知识(智力)智能既有先天遗传因素,也有后天的学习和知识(智力)积累因素。如:智能超群。积累因素。如:智能超群。2.1.1 智能的概念智能的概念7Artificial Intelligence and Robotics o 从感觉(视觉、触觉、听觉等)到记忆到思维(梳
8、理、从感觉(视觉、触觉、听觉等)到记忆到思维(梳理、分析、归纳等)这一过程分析、归纳等)这一过程,称为称为“智慧智慧”(智力)智力)智慧的结果就会产生-行为和语言行为和语言 行为和语言的表达过程,称为称为“能力能力”;“智慧智慧”+“+“能力能力”,两者合称,两者合称“智能智能”。o 将感觉、记记、回忆、思维、语言、行为的整个过程称为智能过程,它是智力和能力的表现。2.1.1 智能的概念智能的概念 智能及智能的本质是古今中外许多哲学家、脑科学家一直在努力探索和研究的问题,但至今仍然没有完全了解,以致智能的发生与物质的本质、宇宙的起源、生命的本质一起被列为自然界四大奥秘。8Artificial
9、Intelligence and Robotics o 综上,可以认为智能是知识与智力的总和智能是知识与智力的总和。其中知识知识是一切智能行为的基础是一切智能行为的基础,而智力是获取知识并运用知识求解智力是获取知识并运用知识求解问题的能力问题的能力,是头脑中思维活动的具体体现。o 一般认为,智能是指个体对客观事物进行合理分析,判个体对客观事物进行合理分析,判断及有目的地行动断及有目的地行动和有效地处理周围环境事宜的综合能力有效地处理周围环境事宜的综合能力。有人认为智能是多种才能的总和。2.1.1 智能的概念智能的概念9Artificial Intelligence and Robotics 1
10、.感知能力:感知能力:通过视觉、听觉、触觉、嗅觉等感觉器官感知外部世界的能力。80%以上信息通过视觉得到,10%信息通过听觉得到。2.1.2 智能的特征智能的特征存储存储由感知器官由感知器官感知到感知到的的外部信息外部信息以及由以及由思维思维所产生的知识所产生的知识对记忆的对记忆的信息进行处理信息进行处理2.记忆记忆与与思维思维能力能力10Artificial Intelligence and Robotics(1)逻辑思维(抽象思维)逻辑思维(抽象思维)(借助于概念、判断、推理反映现实的思维)(借助于概念、判断、推理反映现实的思维)要遵循逻辑规律;有分析性;是人脑的一种理性活动;思维过程是串
11、行的;(一个步骤一个步骤的去实施)容易形式化;思维过程具有严密性、可靠性;社会实践是形成和发展的基础。2.1.2 智能的特征逻辑思维特点:逻辑思维特点:以抽象的概念、判断和推理作为思维的基本形式,以分析、综以抽象的概念、判断和推理作为思维的基本形式,以分析、综合、比较、抽象、概括和具体化作为思维的基本过程,从而揭露事合、比较、抽象、概括和具体化作为思维的基本过程,从而揭露事物的本质特征和规律性联系。物的本质特征和规律性联系。11Artificial Intelligence and Robotics(2)形象思维(直感思维)形象思维(直感思维)(是用直观形象和(是用直观形象和表象表象解决问题的
12、思解决问题的思维维)o 依据直觉。o 思维过程是并行协同式的。(“并排行走”或“同时实行或实施”)o 形式化困难。o 在信息变形或缺少的情况下仍有可能得到比较满意的结果。2.1.2 智能的特征(3)顿悟顿悟思维(灵感思维)思维(灵感思维)不定期的突发性。突发性。非线性的独创性及模糊性。穿插于形象思维与逻辑思维之中。12Artificial Intelligence and Robotics 4.行为能力(表达能力)行为能力(表达能力)2.1.2 智能的特征智能的特征3.学习能力学习能力 学习既可能是自觉的、有意识的,也可能是不自觉的、自觉的、有意识的,也可能是不自觉的、无意识的;既可以是有教师
13、指导的,也可以是通过自己无意识的;既可以是有教师指导的,也可以是通过自己实践的。实践的。人们的感知能力:用于信息的输入。行为能力:信息的输出。表达、行动表达、行动。13Artificial Intelligence and Robotics 4、智能的分类:、智能的分类:根据根据加德纳加德纳的多元智能理论,人类的智能可以分成八个的多元智能理论,人类的智能可以分成八个范畴范畴:1.语言智能语言智能(Verbal/Linguistic):政治家、律师、政治家、律师、编辑、编辑、记记者等。者等。2.逻辑智能逻辑智能(Logical/Mathematical):科学家、会计师、科学家、会计师、软体研发
14、等。软体研发等。3.空间智能空间智能(Visual/Spatial):建筑师、摄影师、画家、飞行员建筑师、摄影师、画家、飞行员等。等。4.身体运动智能身体运动智能(Bodily/Kinesthetic):运动员运动员、演员、演员、舞舞蹈家蹈家等。等。2.1.2 智能的特征智能的特征14Artificial Intelligence and Robotics 5.音乐智能音乐智能(Musical/Rhythmic):歌唱家歌唱家、作曲、作曲家、家、指挥家指挥家等。等。6.人际智能人际智能(Inter-personal/Social):外交家外交家、领、领导者、推销等。导者、推销等。7.自我认知智
15、能自我认知智能(Intrapersonal intelligence):哲:哲学家、政治家、思想家、学家、政治家、思想家、心理学家心理学家等。等。8.自然认知智能自然认知智能(Naturalist intelligence):天文):天文学家、学家、地质学家地质学家、考古学家等。、考古学家等。2.1.2 智能的特征智能的特征15Artificial Intelligence and Robotics o 1 1、什么是人工智能:、什么是人工智能:o 人工智能从字面上可理解为两部分,即人工智能从字面上可理解为两部分,即“人工人工”和和“智能智能”。o “人工人工”是是人力所能制造的。也是人力所能
16、制造的。也是“人工人工”制造制造的模拟人的的模拟人的“智能智能”。o 人工智能的研究往往涉及对人的智能本身的研究。人工智能的研究往往涉及对人的智能本身的研究。o 人自身的智能程度有没有高到可以创造人工智能人自身的智能程度有没有高到可以创造人工智能的地步。的地步。“人工系统人工系统”就是通常意义下的用人就是通常意义下的用人制造的制造的系统系统。2.1.3 人工智能的概念人工智能的概念16Artificial Intelligence and Robotics o 人唯一了解的智能人唯一了解的智能是人本身的智能是人本身的智能,这是普遍认同的,这是普遍认同的观点。但是我们观点。但是我们对我们自身智能
17、的理解都非常有限。对我们自身智能的理解都非常有限。对构对构成人的智能的必要元素也了解有限,所以就很难定义什么成人的智能的必要元素也了解有限,所以就很难定义什么是是“人工人工”制造的制造的“智能智能”了。了。o 因此因此人工人工智能的研究往往智能的研究往往涉及对人的智能本身的研究涉及对人的智能本身的研究。2.1.3 人工智能的概念人工智能的概念17Artificial Intelligence and Robotics o 人工智能是对人的意识、思维的信息过程的模是对人的意识、思维的信息过程的模拟。拟。人工智能不是人的智能,但能像人那样思考、也可能超过人的智能。o 人工智能研究的一个主要目标是使
18、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。2.1.3 人工智能的概念人工智能的概念18Artificial Intelligence and Robotics o 人工智能人工智能-思维模拟思维模拟o 人工智能就其本质而言,人工智能就其本质而言,是对人的思维的信息过程的是对人的思维的信息过程的模拟模拟。o 对于人的思维模拟可以从两条道路进行:对于人的思维模拟可以从两条道路进行:o 一是结构模拟,一是结构模拟,仿照人脑的结构机制仿照人脑的结构机制,制造出,制造出“类人脑类人脑”的机器;的机器;o 二是功能模拟,二是功能模拟,暂时撇开人脑的内部结构,而从其暂时撇开人脑的内部结构,而从其功
19、能功能过程进行模拟。过程进行模拟。2.1.3 人工智能的概念人工智能的概念19Artificial Intelligence and Robotics o 人工智能人工智能不是人的智能不是人的智能,更不会,更不会超过人的智能超过人的智能。o“机器思维机器思维”同人类思维的本质区别:同人类思维的本质区别:o 1.1.人工智能纯系无意识的机械的物理的过程,人工智能纯系无意识的机械的物理的过程,人类智能人类智能主要是生理和心理的过程。主要是生理和心理的过程。o 2.2.人工智能没有社会性。人工智能没有社会性。o 3.3.人工智能没有人类的意识所特有的能动的创造能力。人工智能没有人类的意识所特有的能动
20、的创造能力。o 4.4.两者总是人脑的思维在前,电脑的功能在后。两者总是人脑的思维在前,电脑的功能在后。2.1.3 人工智能的概念人工智能的概念20Artificial Intelligence and Robotics o 用来研究人工智能的主要物质基础以及能够实现人工智能技术平台的机器就是计算机。212.1.3 人工智能的概念人工智能的概念Artificial Intelligence and Robotics o 人工智能人工智能(Artificial Intelligence)o 英文缩写为英文缩写为AI。o 人工智能它是研究、开发用于模拟、延伸人工智能它是研究、开发用于模拟、延伸和扩
21、展和扩展人的智能人的智能的理论、方法、技术及应用系的理论、方法、技术及应用系统的一门新的统的一门新的技术科学。技术科学。Artificial Intelligence and Robotics 2.1.3 人工智能的概念人工智能的概念3 3、人工智能的研究目标和特点、人工智能的研究目标和特点22Artificial Intelligence and Robotics o 人工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜研究的一个主要目标是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任一些通常需要人类智能才能完成的复杂工作。o 目的就是让计算机这台机器能够像人一样思考。如果希望做出一台能够思考的
22、机器,那就必须知道什么是思考。o 目前能够用来研究人工智能的主要物质手段以能够用来研究人工智能的主要物质手段以及能够实现人工智能技术的机器就是计算机。及能够实现人工智能技术的机器就是计算机。2.1.3 人工智能的概念人工智能的概念23 人工智能研究的目标研究的目标Artificial Intelligence and Robotics o 2、人工智能的关键是什么、人工智能的关键是什么?o 人工智能涉及的方面太多了,有的人从软件方面想要去解决.但都失败。人工智能的关键是学习学习,记忆记忆,思考思考三大点。o 学习能力学习能力:可以说可以说,到现在为止到现在为止,没有能力解决没有能力解决.o 记
23、忆能力记忆能力:机械记忆机械记忆已经广泛应用已经广泛应用,但模糊记忆仍然没但模糊记忆仍然没有解决。有解决。思考能力思考能力:这是关键中的关键这是关键中的关键,首先,科学家到目前为止都没有一套另人信服的关于思考的理论.为什么产生思考,生物学家也是众说纷纭。本世纪能否解决人工智能,除非上面三条有重大突破.期待科学的发展。2.1.3 人工智能的概念人工智能的概念24Artificial Intelligence and Robotics 人工智能的特点人工智能的特点o 没有专业限制:没有专业限制:人工智能(人工智能(AI)属于计算机科学研究领域,)属于计算机科学研究领域,但但AI是研究机器智能,凡是
24、运用人脑的地方都可以运用是研究机器智能,凡是运用人脑的地方都可以运用AI,因此,因此,AI可应用于各专业领域。可应用于各专业领域。o 永远不过时:永远不过时:AI是研究机器智能,对人类智慧的不断逼近,是研究机器智能,对人类智慧的不断逼近,但永远不会超过人类智慧,因此,但永远不会超过人类智慧,因此,AI永远不会过时。永远不会过时。o 研究方法自然:研究方法自然:AI模拟人类解决问题,因此,模拟人类解决问题,因此,AI的研究方的研究方法非常自然,容易理解。法非常自然,容易理解。Artificial Intelligence and Robotics 2.1.3 人工智能的概念人工智能的概念25Ar
25、tificial Intelligence and Robotics o2020世纪七十年代以来世界三大尖端世纪七十年代以来世界三大尖端技术之一技术之一:空间技术空间技术 原子能技术原子能技术 人工智能人工智能Artificial Intelligence and Robotics 人工智能是计算机学科的一个分支。人工智能是计算机学科的一个分支。2.1.3 人工智能的概念人工智能的概念26Artificial Intelligence and Robotics 4、图灵测试:、图灵测试:2.1.3 人工智能人工智能的概念的概念图灵测试图灵测试:1950年图灵发表的计算机与智能中设计了一个测试,
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