第一章人工智能概述课件.ppt

1、第一章人工智能概述2023-2-7人工智能2第一章第一章 人工智能概述人工智能概述n人工智能的概念人工智能的概念n人工智能的研究途径与方法人工智能的研究途径与方法 n人工智能的分支领域人工智能的分支领域n人工智能的基本技术人工智能的基本技术n人工智能的发展概况人工智能的发展概况2023-2-7人工智能3第一章第一章 人工智能概述人工智能概述n人工智能的概念人工智能的概念n人工智能的研究途径与方法人工智能的研究途径与方法 n人工智能的分支领域人工智能的分支领域n人工智能的基本技术人工智能的基本技术n人工智能的发展概况人工智能的发展概况2023-2-7人工智能4人工智能的概念人工智能的概念n什么是

2、人工智能什么是人工智能n为什么研究人工智能为什么研究人工智能n人工智能的目标人工智能的目标n人工智能的表现形式人工智能的表现形式2023-2-7人工智能5什么是人工智能什么是人工智能n人工智能人工智能 人工智能（人工智能（Artificial IntelligenceArtificial Intelligence）简称）简称AIAI，主要研究如何用人工的方法和技术，使用各种自动化主要研究如何用人工的方法和技术，使用各种自动化机器或智能机器（主要指计算机）模仿、延伸和扩展机器或智能机器（主要指计算机）模仿、延伸和扩展人的智能，实现某些机器思维或脑力劳动自动化。人的智能，实现某些机器思维或脑力劳动

3、自动化。n智能智能 基于人脑的智能从内涵上讲，应该是基于人脑的智能从内涵上讲，应该是知识思维知识思维。从外延上讲，就是从外延上讲，就是发现规律发现规律、运用规律运用规律的能力和的能力和分析问题分析问题、解决问题解决问题的能力的能力(或者说获取知识、处理知或者说获取知识、处理知识、运用知识的能力识、运用知识的能力)。n学科结构学科结构 2023-2-7人工智能6学科结构学科结构常常识识性性推推理理演演绎绎、问问题题求求解解逻逻辑辑心心理理学学知知识识的的模模型型化化和和表表示示认认识识论论心心理理学学A AI I系系统统和和语语言言系系统统程程序序设设计计计计算算机机语语言言启启发发式式搜搜索索

4、现现代代控控制制理理论论图图论论运运筹筹学学基基本本方方法法和和技技术术近近期期主主要要应应用用领领域域近近期期主主要要应应用用领领域域信信息息处处理理心心理理学学逻逻辑辑控控制制理理论论心心理理学学语语言言学学自自然然语语言言系系统统声声学学语语音音学学机机器器视视觉觉光光学学模模式式识识别别心心理理学学 图图示示学学机机器器人人工工业业自自动动化化控控制制理理论论 空空间间研研究究自自动动程程序序设设计计系系统统程程序序设设计计算算法法分分析析计计算算原原理理逻逻辑辑自自动动定定理理证证明明数数学学逻逻辑辑学学教教学学、科科学学和和工工程程辅辅助助博博弈弈管管理理科科学学有有关关学学科科符

5、符号号操操作作图图示示学学2023-2-7人工智能7为什么研究人工智能为什么研究人工智能n普通计算机智能低下，不能满足社会需求。普通计算机智能低下，不能满足社会需求。n研究人工智能也是当前信息化社会的迫切需研究人工智能也是当前信息化社会的迫切需求。求。n智能化是自动化发展的必然趋势。智能化是自动化发展的必然趋势。n研究人工智能，对人类自身智能的奥秘也提研究人工智能，对人类自身智能的奥秘也提供有益帮助供有益帮助2023-2-7人工智能8人工智能的目标人工智能的目标n远期目标远期目标 人工智能的远期目标是要制造智能机器。具人工智能的远期目标是要制造智能机器。具体讲就是使计算机具有看听说写等感知和交

6、互能体讲就是使计算机具有看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力。，还要有分析问题解决问题和发明创造的能力。n近期目标近期目标 人工智能的近期目标是实现机器智能。即先人工智能的近期目标是实现机器智能。即先部分地或某种程度地实现机器智能，从而使现有部分地或某种程度地实现机器智能，从而使现有的计算机更灵活好用和更聪明有用。的计算机更灵活好用和更聪明有用。2023-2-7人工智能9人工智能的表现形式人工智能的表现形式n智能软件智能软件n智能设备智能设备n智能网络智能网络n智能计算机智能计算机n智

7、能机器人智能机器人nAgentAgent2023-2-7人工智能10第一章第一章 人工智能概述人工智能概述n人工智能的概念人工智能的概念n人工智能的研究途径与方法人工智能的研究途径与方法 n人工智能的分支领域人工智能的分支领域n人工智能的基本技术人工智能的基本技术n人工智能的发展概况人工智能的发展概况2023-2-7人工智能11人工智能的研究途径与方法人工智能的研究途径与方法n结构模拟，神经计算结构模拟，神经计算n功能模拟，符号推演功能模拟，符号推演n行为模拟控制进化行为模拟控制进化2023-2-7人工智能12结构模拟，神经计算结构模拟，神经计算 结构模拟结构模拟就是用人工神经元（神经细胞就是

8、用人工神经元（神经细胞）组成的人工神经网络来作为信息和知识的）组成的人工神经网络来作为信息和知识的载体，用所谓载体，用所谓神经计算神经计算的方法实现学习联想的方法实现学习联想识别和推理等功能，从而来模拟人脑的智能识别和推理等功能，从而来模拟人脑的智能行为，使计算机表现出某种智能。行为，使计算机表现出某种智能。采用结构模拟，用神经网络和神经计算采用结构模拟，用神经网络和神经计算的方法研究人工智能者，被称为的方法研究人工智能者，被称为生理学派生理学派、连接主义连接主义。2023-2-7人工智能13功能模拟，符号推演功能模拟，符号推演 功能模拟功能模拟法就是以人脑的心理模型，将法就是以人脑的心理模型

9、，将问题或知识表示成某种逻辑网络，采用问题或知识表示成某种逻辑网络，采用符号符号推演推演的方法，实现搜索、推理、学习等功能的方法，实现搜索、推理、学习等功能，从宏观上来模拟人脑的思维，实现机器智，从宏观上来模拟人脑的思维，实现机器智能。能。以功能模拟和符号推演研究人工智能者以功能模拟和符号推演研究人工智能者，被称为，被称为心理学派、逻辑学派、符号主义心理学派、逻辑学派、符号主义。2023-2-7人工智能14行为模拟，控制进化行为模拟，控制进化 行为模拟行为模拟是一种基于是一种基于感知行为感知行为模型模型的研究途径和方法，它是在模拟人在控制的研究途径和方法，它是在模拟人在控制过程中的智能活动和行

10、为特性，如自适应过程中的智能活动和行为特性，如自适应，自寻优、自学习、自组织等，来研究和，自寻优、自学习、自组织等，来研究和实现人工智能。实现人工智能。以行为模拟方法研究人工智能者，被以行为模拟方法研究人工智能者，被称为称为行为主义、进化主义、控制论学派行为主义、进化主义、控制论学派。2023-2-7人工智能15第一章第一章 人工智能概述人工智能概述n人工智能的概念人工智能的概念n人工智能的研究途径与方法人工智能的研究途径与方法 n人工智能的分支领域人工智能的分支领域n人工智能的基本技术人工智能的基本技术n人工智能的发展概况人工智能的发展概况2023-2-7人工智能16人工智能的分支领域人工智

11、能的分支领域n基于脑功能模拟的领域划分基于脑功能模拟的领域划分n基于研究途径与实现技术的领域划分基于研究途径与实现技术的领域划分n基于应用领域的领域划分基于应用领域的领域划分n基于应用系统的领域划分基于应用系统的领域划分n基于计算机系统结构的领域划分基于计算机系统结构的领域划分n基于实现工具与环境的领域划分基于实现工具与环境的领域划分n基于体系结构的领域划分基于体系结构的领域划分2023-2-7人工智能17基于脑功能模拟的领域划分基于脑功能模拟的领域划分n机器感知机器感知n机器联想机器联想n机器推理机器推理n机器学习机器学习n机器理解机器理解n机器行为机器行为2023-2-7人工智能18机器感

12、知机器感知机器感知机器感知 计算机象人一样通过计算机象人一样通过“感觉器官感觉器官”直接从外界获取直接从外界获取信息。信息。n模式识别模式识别 先将摄像机、送话器或其它传感器接受的外界信息先将摄像机、送话器或其它传感器接受的外界信息转换为电信号序列，计算机再进一步对这个电信号序列转换为电信号序列，计算机再进一步对这个电信号序列进行各种预处理，从中抽出有意义的特征，得到输入信进行各种预处理，从中抽出有意义的特征，得到输入信号的模式然后与机器中原有的各个标准模式进行比较，号的模式然后与机器中原有的各个标准模式进行比较，完成对输入信息的分类识别工作。完成对输入信息的分类识别工作。2023-2-7人工

13、智能19基于脑功能模拟的领域划分基于脑功能模拟的领域划分n机器感知机器感知n机器联想机器联想n机器推理机器推理n机器学习机器学习n机器理解机器理解n机器行为机器行为2023-2-7人工智能20机器联想机器联想n人类联想人类联想 人类的联想是建立事物之间的联系。人类的联想功人类的联想是建立事物之间的联系。人类的联想功能是基于神经网络、按内容记忆方式进行的。能是基于神经网络、按内容记忆方式进行的。n机器联想机器联想 机器的联想就是有关数据、信息或知识之间的联系机器的联想就是有关数据、信息或知识之间的联系。机器联想利用人类按内容记忆原理，采用。机器联想利用人类按内容记忆原理，采用“联想存储联想存储”

14、的技术实现联想功能。的技术实现联想功能。2023-2-7人工智能21基于脑功能模拟的领域划分基于脑功能模拟的领域划分n机器感知机器感知n机器联想机器联想n机器推理机器推理n机器学习机器学习n机器理解机器理解n机器行为机器行为2023-2-7人工智能22机器推理机器推理n推理推理 推理是从一些已知判断（前提）推出一个新判断推理是从一些已知判断（前提）推出一个新判断（结论）的思维过程。（结论）的思维过程。n机器推理机器推理 机器推理主要包括形式逻辑中的机器推理主要包括形式逻辑中的演绎推理演绎推理、归纳、归纳推理、类比推理和非逻辑的基于指令性规则的操作变推理、类比推理和非逻辑的基于指令性规则的操作变

15、换式的换式的“推理推理”。n机器推理的分类机器推理的分类n机器推理的形式机器推理的形式 机器推理包括串行推理（传统的机器推理）和并机器推理包括串行推理（传统的机器推理）和并行推理（神经网络推理）。行推理（神经网络推理）。2023-2-7人工智能23基于脑功能模拟的领域划分基于脑功能模拟的领域划分n机器感知机器感知n机器联想机器联想n机器推理机器推理n机器学习机器学习n机器理解机器理解n机器行为机器行为2023-2-7人工智能24机器学习机器学习n机器学习机器学习 机器自己获取知识。包括机器自己获取知识。包括 对人类已有知识的对人类已有知识的获取；获取；对客观规律的发现；对客观规律的发现；对自身

16、行为的修正。对自身行为的修正。n按实现途径分类按实现途径分类n符号学习符号学习包括机械学习，指导学习，解释学习，类包括机械学习，指导学习，解释学习，类比学习，示例学习，发现学习比学习，示例学习，发现学习n连接学习连接学习神经网络学习神经网络学习n发展方向发展方向 将符号学习与连接学习二者结合起来。将符号学习与连接学习二者结合起来。2023-2-7人工智能25基于脑功能模拟的领域划分基于脑功能模拟的领域划分n机器感知机器感知n机器联想机器联想n机器推理机器推理n机器学习机器学习n机器理解机器理解n机器行为机器行为2023-2-7人工智能26机器理解机器理解n自然语言理解自然语言理解 是计算机理解

17、人类的语言。但由于人类语言的二义是计算机理解人类的语言。但由于人类语言的二义性，自然语言理解是一个困难的课题。性，自然语言理解是一个困难的课题。n图形理解图形理解 是计算机识别的组成部分。主要是物景分析，目前是计算机识别的组成部分。主要是物景分析，目前主要是研究在复杂的背景中寻找目标以及室外物景分析。主要是研究在复杂的背景中寻找目标以及室外物景分析。n理解是感知的延伸，是对本质和意义的感知理解是感知的延伸，是对本质和意义的感知 2023-2-7人工智能27基于脑功能模拟的领域划分基于脑功能模拟的领域划分n机器感知机器感知n机器联想机器联想n机器推理机器推理n机器学习机器学习n机器理解机器理解n

18、机器行为机器行为2023-2-7人工智能28机器行为机器行为n机器行为机器行为 机器行为主要指机器人行动规划。是智能机器人机器行为主要指机器人行动规划。是智能机器人的核心技术，规划功能的强弱反映了智能机器人的智的核心技术，规划功能的强弱反映了智能机器人的智能水平。能水平。n机器人规划的基本任务机器人规划的基本任务 在一个特定的工作区域中自动地生成从初始状态在一个特定的工作区域中自动地生成从初始状态到目标状态的动作序列、运动路径和轨迹的控制程序。到目标状态的动作序列、运动路径和轨迹的控制程序。2023-2-7人工智能29基于研究途径与实现技术的领域划分基于研究途径与实现技术的领域划分n符号智能符

19、号智能 就是以符号知识为基础，通过符号推理进行问题就是以符号知识为基础，通过符号推理进行问题求解而实现的智能。研究主要内容是知识工程和符号求解而实现的智能。研究主要内容是知识工程和符号处理技术。处理技术。n计算智能计算智能 计算智能是以数据为基础，通过数值计算进行问计算智能是以数据为基础，通过数值计算进行问题求解而实现的智能。研究主要内容包括人工神经网题求解而实现的智能。研究主要内容包括人工神经网络、进化计算（包括遗传算法、遗传程序设计、进化络、进化计算（包括遗传算法、遗传程序设计、进化规划、进化策略等）模糊技术及人工生命。规划、进化策略等）模糊技术及人工生命。2023-2-7人工智能30基于

20、应用领域的领域划分基于应用领域的领域划分n难题求解难题求解n自动定理证明自动定理证明n自动程序设计自动程序设计n自动翻译自动翻译n智能控制智能控制n智能管理智能管理n智能决策智能决策n智能通信智能通信n智能仿真智能仿真n智能智能CADn智能智能CAI2023-2-7人工智能31难题求解难题求解n难题难题 没有算法解或或虽有算法解但在现有机器上无法没有算法解或或虽有算法解但在现有机器上无法实施或无法完成的问题。实施或无法完成的问题。nNP NP Nondeterministic Polynomial,Nondeterministic Polynomial,非确定性多项非确定性多项式。不能证明算法

21、复杂度超出多项式边界，但又未找式。不能证明算法复杂度超出多项式边界，但又未找到有效算法的问题。到有效算法的问题。NPCNPC：NP CompleteNP Complete，NPNP中一类中一类最困难的问题。最困难的问题。n研究意义研究意义 a.a.找到解决难题的途径。找到解决难题的途径。b.b.由解决这些难题而发由解决这些难题而发展起来得一些技术和方法可用于人工智能其它领域。展起来得一些技术和方法可用于人工智能其它领域。2023-2-7人工智能32基于应用领域的领域划分基于应用领域的领域划分n难题求解难题求解n自动定理证明自动定理证明n自动程序设计自动程序设计n自动翻译自动翻译n智能控制智能控

22、制n智能管理智能管理n智能决策智能决策n智能通信智能通信n智能仿真智能仿真n智能智能CADn智能智能CAI2023-2-7人工智能33自动定理证明自动定理证明n自然演绎法自然演绎法 依据推理规则，从前提和公理中推出许多定理，若待证明的依据推理规则，从前提和公理中推出许多定理，若待证明的定理恰在其中，则定理得证。定理恰在其中，则定理得证。n判定法判定法 对一类问题找出统一的计算机上可实现的算法解。对一类问题找出统一的计算机上可实现的算法解。n定理证明器定理证明器 研究一切可判定问题的解法。研究一切可判定问题的解法。19651965年鲁滨逊提出的年鲁滨逊提出的消解原理消解原理是这类工作的基础，是这

23、类工作的基础，n计算机辅助证明计算机辅助证明 以计算机为辅助工具，利用机器的高速和大容量，帮助人完以计算机为辅助工具，利用机器的高速和大容量，帮助人完成手工证明中无法完成的大量计算、推理和穷举。成手工证明中无法完成的大量计算、推理和穷举。2023-2-7人工智能34基于应用领域的领域划分基于应用领域的领域划分n难题求解难题求解n自动定理证明自动定理证明n自动程序设计自动程序设计n自动翻译自动翻译n智能控制智能控制n智能管理智能管理n智能决策智能决策n智能通信智能通信n智能仿真智能仿真n智能智能CADn智能智能CAI2023-2-7人工智能35自动程序设计自动程序设计n自动程序设计自动程序设计

24、自动程序设计就是人只要给出关于某程序要求的自动程序设计就是人只要给出关于某程序要求的非常高级的描述，计算机就会自动生成一个能完成这非常高级的描述，计算机就会自动生成一个能完成这个要求目标的具体程序。个要求目标的具体程序。n自动程序设计过程自动程序设计过程 自动程序设计相当于给机器配置了一个自动程序设计相当于给机器配置了一个“超级编超级编译系统译系统”，它能够对高级描述进行处理，通过规划过，它能够对高级描述进行处理，通过规划过程，生成所需的程序。这是自动程序设计的主要内容程，生成所需的程序。这是自动程序设计的主要内容，它实际是程序的自动综合。自动程序设计还包括程，它实际是程序的自动综合。自动程序

25、设计还包括程序自动验证。序自动验证。2023-2-7人工智能36基于应用领域的领域划分基于应用领域的领域划分n难题求解难题求解n自动定理证明自动定理证明n自动程序设计自动程序设计n自动翻译自动翻译n智能控制智能控制n智能管理智能管理n智能决策智能决策n智能通信智能通信n智能仿真智能仿真n智能智能CADn智能智能CAI2023-2-7人工智能37自动翻译自动翻译 自动翻译即是机器翻译，用计算机作为两自动翻译即是机器翻译，用计算机作为两种语言之间的翻译。由于自然语言理解方面的种语言之间的翻译。由于自然语言理解方面的困难，所以到目前为止自动翻译问题还没有完困难，所以到目前为止自动翻译问题还没有完全解

26、决。全解决。2023-2-7人工智能38基于应用领域的领域划分基于应用领域的领域划分n难题求解难题求解n自动定理证明自动定理证明n自动程序设计自动程序设计n自动翻译自动翻译n智能控制智能控制n智能管理智能管理n智能决策智能决策n智能通信智能通信n智能仿真智能仿真n智能智能CADn智能智能CAI2023-2-7人工智能39智能控制智能控制n产生产生 19651965年，傅京孙（年，傅京孙（KS.FuKS.Fu）提出，）提出，19871987年正式作为一年正式作为一门独立的学科。门独立的学科。n特点特点n智能控制中的智能智能控制中的智能 先验智能；反应性智能；优化智能；组织与协调智先验智能；反应性

27、智能；优化智能；组织与协调智能。能。n智能控制开发途径智能控制开发途径 基于专家系统的专家智能控制；基于模糊推理和计基于专家系统的专家智能控制；基于模糊推理和计算的模糊控制：算的模糊控制：基于人工神经网络的神经网络控制；基于人工神经网络的神经网络控制；综合以上三种方法的综合型智能控制。综合以上三种方法的综合型智能控制。2023-2-7人工智能40基于应用领域的领域划分基于应用领域的领域划分n难题求解难题求解n自动定理证明自动定理证明n自动程序设计自动程序设计n自动翻译自动翻译n智能控制智能控制n智能管理智能管理n智能决策智能决策n智能通信智能通信n智能仿真智能仿真n智能智能CADn智能智能CA

28、I2023-2-7人工智能41智能管理智能管理 智能管理是人工智能与管理科学、系统工程、计智能管理是人工智能与管理科学、系统工程、计算机技术及通信技术等多学科、多技术相结合、互相算机技术及通信技术等多学科、多技术相结合、互相渗透而产生的一门新技术、新学科。它研究如何提高渗透而产生的一门新技术、新学科。它研究如何提高计算机管理系统的智能水平以及智能管理系统的设计计算机管理系统的智能水平以及智能管理系统的设计理论、方法与实现技术。理论、方法与实现技术。2023-2-7人工智能42基于应用领域的领域划分基于应用领域的领域划分n难题求解难题求解n自动定理证明自动定理证明n自动程序设计自动程序设计n自动

29、翻译自动翻译n智能控制智能控制n智能管理智能管理n智能决策智能决策n智能通信智能通信n智能仿真智能仿真n智能智能CADn智能智能CAI2023-2-7人工智能43智能决策智能决策n智能决策支持系统智能决策支持系统 将人工智能技术引入决策过程，建立决策支持系统，将人工智能技术引入决策过程，建立决策支持系统，充分发挥传统决策支持系统中数值分析的优势，也充分充分发挥传统决策支持系统中数值分析的优势，也充分发挥专家系统中知识给知识处理的特长。发挥专家系统中知识给知识处理的特长。n智能决策支持系统构成智能决策支持系统构成 智能决策支持系统是在传统决策支持系统的基础上智能决策支持系统是在传统决策支持系统的

30、基础上加上相应的智能部件构成的。包括模型库、方法库、数加上相应的智能部件构成的。包括模型库、方法库、数据库、知识库四部分构成。据库、知识库四部分构成。2023-2-7人工智能44基于应用领域的领域划分基于应用领域的领域划分n难题求解难题求解n自动定理证明自动定理证明n自动程序设计自动程序设计n自动翻译自动翻译n智能控制智能控制n智能管理智能管理n智能决策智能决策n智能通信智能通信n智能仿真智能仿真n智能智能CADn智能智能CAI2023-2-7人工智能45智能通信智能通信 智能通信就是在通信系统的各个层次和智能通信就是在通信系统的各个层次和环节上实现智能化，使网络运行在最佳状态环节上实现智能化

31、，使网络运行在最佳状态，使网络具有自适应、自组织、自学习、自，使网络具有自适应、自组织、自学习、自修复等功能。修复等功能。2023-2-7人工智能46基于应用领域的领域划分基于应用领域的领域划分n难题求解难题求解n自动定理证明自动定理证明n自动程序设计自动程序设计n自动翻译自动翻译n智能控制智能控制n智能管理智能管理n智能决策智能决策n智能通信智能通信n智能仿真智能仿真n智能智能CADn智能智能CAI2023-2-7人工智能47智能仿真智能仿真n仿真仿真 仿真是在三种类型知识仿真是在三种类型知识描述性知识、目的性知描述性知识、目的性知识及处理的基础上产生结论性知识。仿真可以看作一个识及处理的基

32、础上产生结论性知识。仿真可以看作一个特殊的知识变换器。特殊的知识变换器。n智能仿真智能仿真 利用人工智能对仿真的建模、实验运行及结果分析利用人工智能对仿真的建模、实验运行及结果分析进行指导，能改善模型的描述能力，在仿真模型中引进进行指导，能改善模型的描述能力，在仿真模型中引进知识表示将为研究面向目标的建模语言打下基础，提高知识表示将为研究面向目标的建模语言打下基础，提高仿真工具面向用户、面向问题的能力。同时仿真与人工仿真工具面向用户、面向问题的能力。同时仿真与人工智能结合能更有效地用于决策。智能结合能更有效地用于决策。2023-2-7人工智能48基于应用领域的领域划分基于应用领域的领域划分n难

33、题求解难题求解n自动定理证明自动定理证明n自动程序设计自动程序设计n自动翻译自动翻译n智能控制智能控制n智能管理智能管理n智能决策智能决策n智能通信智能通信n智能仿真智能仿真n智能智能CADn智能智能CAI2023-2-7人工智能49智能智能CADCADn发展趋势发展趋势 设计自动化；智能交互；智能图形学；自动数据采设计自动化；智能交互；智能图形学；自动数据采集。集。n技术技术 规则生成法；约束满足方法；搜索法；知识工程方规则生成法；约束满足方法；搜索法；知识工程方法；形象思维方法。法；形象思维方法。2023-2-7人工智能50基于应用领域的领域划分基于应用领域的领域划分n难题求解难题求解n自

34、动定理证明自动定理证明n自动程序设计自动程序设计n自动翻译自动翻译n智能控制智能控制n智能管理智能管理n智能决策智能决策n智能通信智能通信n智能仿真智能仿真n智能智能CADn智能智能CAI2023-2-7人工智能51智能智能CAICAInICAIICAI ICAI ICAI就是把人工智能技术引入到计算机辅助教学领域，就是把人工智能技术引入到计算机辅助教学领域，建立智能建立智能CAICAI系统。系统。nICAIICAI特征特征 （1 1）自动生成各种问题与练习。）自动生成各种问题与练习。（2 2）根据学生的水平和学习情况自动调整教学内容和进）根据学生的水平和学习情况自动调整教学内容和进度。度。（

35、3 3）在理解教学内容的基础上自动解决问题生成解答。）在理解教学内容的基础上自动解决问题生成解答。（4 4）具有自然语言的生成和理解能力。）具有自然语言的生成和理解能力。（5 5）对教学内容有解释咨询能力。）对教学内容有解释咨询能力。（6 6）能诊断学生的错误，分析原因并采取纠正措施。）能诊断学生的错误，分析原因并采取纠正措施。（7 7）能评价学生的学习行为。）能评价学生的学习行为。（8 8）能改善教学策略。）能改善教学策略。2023-2-7人工智能52基于应用系统的领域划分基于应用系统的领域划分n专家系统专家系统 拥有大量的专家知识，能模拟专家的思维方式，对拥有大量的专家知识，能模拟专家的思

36、维方式，对领域内复杂的实际问题，能作出专家级决策，象专家一领域内复杂的实际问题，能作出专家级决策，象专家一样解决问题。样解决问题。n知识库系统知识库系统n智能数据库系统智能数据库系统 对传统数据库加上智能成分。对传统数据库加上智能成分。n智能机器人系统智能机器人系统 智能机器人就是能认识工作环境、工作对象及状态，智能机器人就是能认识工作环境、工作对象及状态，能根据人给予的指令和能根据人给予的指令和“自身自身”认识外界的结果来独立认识外界的结果来独立地决定工作方法，实现任务目标，并能适应环境变化。地决定工作方法，实现任务目标，并能适应环境变化。2023-2-7人工智能53基于计算机系统结构的领域

37、划分基于计算机系统结构的领域划分n智能操作系统智能操作系统 智能操作系统的基本模型是以智能机为基础，并能智能操作系统的基本模型是以智能机为基础，并能支撑外层的支撑外层的AIAI应用程序，实现多用户知识处理和并行处应用程序，实现多用户知识处理和并行处理。理。n智能多媒体系统智能多媒体系统 智能多媒体实际是人工智能与多媒体技术的有机结智能多媒体实际是人工智能与多媒体技术的有机结合，人工智能的计算机视听觉、语音识别与理解、语音合，人工智能的计算机视听觉、语音识别与理解、语音对译、信息智能压缩等技术运用于多媒体系统，将会使对译、信息智能压缩等技术运用于多媒体系统，将会使现在的多媒体系统产生质的飞跃。现

38、在的多媒体系统产生质的飞跃。n智能计算机系统智能计算机系统n智能网络系统智能网络系统 将人工智能技术引入到网络构建、网络管理与控制、将人工智能技术引入到网络构建、网络管理与控制、信息检索与转换、人机接口等环节。信息检索与转换、人机接口等环节。2023-2-7人工智能54基于实现工具和环境的领域划分基于实现工具和环境的领域划分n智能软件工具智能软件工具 包括开发建造智能系统的程序语言和工具环境。如函包括开发建造智能系统的程序语言和工具环境。如函数程序设计语言（数程序设计语言（LISPLISP）、逻辑程序设计语言（）、逻辑程序设计语言（PROLOGPROLOG）、）、对象程序设计语言（对象程序设计

39、语言（smalltalksmalltalk、C C、JavaJava）、框架表）、框架表示语言（示语言（FRLFRL）产生式语言（）产生式语言（OPS5OPS5）神经网络设计语言）神经网络设计语言（AXONAXON）、智能体程序设计语言。）、智能体程序设计语言。n智能硬件平台智能硬件平台 指直接支持智能系统开发和运行的机器硬件。如指直接支持智能系统开发和运行的机器硬件。如LISPLISP机、机、PROLOGPROLOG机、神经网络计算机、知识信息处理机、模糊机、神经网络计算机、知识信息处理机、模糊推理计算机、面向对象计算机、智能计算机等。推理计算机、面向对象计算机、智能计算机等。2023-2-

40、7人工智能55基于体系结构的领域划分基于体系结构的领域划分n集中式人工智能集中式人工智能 研究个体智能，指研究个体的推理、学习、理解研究个体智能，指研究个体的推理、学习、理解等智能行为。等智能行为。n分布式人工智能分布式人工智能 研究在逻辑上或物理上分散的智能个体或智能系研究在逻辑上或物理上分散的智能个体或智能系统如何并行地、相互协作地实现大型复杂问题求解。统如何并行地、相互协作地实现大型复杂问题求解。分布式人工智能分为两个主要研究方向：分布式分布式人工智能分为两个主要研究方向：分布式问题求解（问题求解（Distribution Problem SolvingDistribution Prob

41、lem Solving，DPSDPS）和）和多多AgentAgent系统（系统（MultiMultiAgent SystemAgent System，MASMAS）。）。2023-2-7人工智能56第一章第一章 人工智能概述人工智能概述n人工智能的概念人工智能的概念n人工智能的研究途径与方法人工智能的研究途径与方法 n人工智能的分支领域人工智能的分支领域n人工智能的基本技术人工智能的基本技术n人工智能的发展概况人工智能的发展概况2023-2-7人工智能57人工智能的基本技术人工智能的基本技术n推理技术推理技术n搜索技术搜索技术n知识表示与数据库技术知识表示与数据库技术n归纳技术归纳技术n联想技

42、术联想技术2023-2-7人工智能58推理技术推理技术逻辑是推理的理论基础，推理为逻辑提出课题。逻辑是推理的理论基础，推理为逻辑提出课题。谓词逻辑谓词逻辑 多值逻辑多值逻辑 机器推理中的逻辑机器推理中的逻辑 多类逻辑多类逻辑 模糊逻辑模糊逻辑 非经典逻辑非经典逻辑 模态逻辑模态逻辑 时态逻辑时态逻辑 动态逻辑动态逻辑 非单调逻辑非单调逻辑 2023-2-7人工智能59搜索技术搜索技术 搜索搜索就是为了达到某一就是为了达到某一“目标目标”而连续进而连续进行推理的过程。搜索技术就是对推理进行引导行推理的过程。搜索技术就是对推理进行引导和控制的技术，它是人工智能的基本技术之一和控制的技术，它是人工智

43、能的基本技术之一。人工智能初期，人工智能初期，启发式搜索方法启发式搜索方法是人工智是人工智能的核心课题。著名的能的核心课题。著名的A A*算法和算法和AOAO*算法就是算法就是两个重要的启发式搜索算法。两个重要的启发式搜索算法。传统的搜索技术都是基于符号推演方式进传统的搜索技术都是基于符号推演方式进行的。近年来，神经网络技术开辟了问题求解行的。近年来，神经网络技术开辟了问题求解与搜索技术研究的新途径。与搜索技术研究的新途径。2023-2-7人工智能60知识表示与知识库技术知识表示与知识库技术 知识表示知识表示指知识在计算机中的表示方法和指知识在计算机中的表示方法和表示形式，它涉及知识的逻辑结构

44、和物理结构。表示形式，它涉及知识的逻辑结构和物理结构。知识库技术包括知识的组织、管理、维护、优化知识库技术包括知识的组织、管理、维护、优化等技术。等技术。智能就是发现规律、运用规律的能力，而规智能就是发现规律、运用规律的能力，而规律就是知识。同时发现知识和运用知识本身还需律就是知识。同时发现知识和运用知识本身还需要知识。因此知识时智能的基础和源泉。要知识。因此知识时智能的基础和源泉。2023-2-7人工智能61归纳技术归纳技术 归纳技术归纳技术指机器自动提取概念、抽取知识、寻找指机器自动提取概念、抽取知识、寻找规律的技术。规律的技术。归纳分为基于符号处理的归纳和基于神经网络的归纳分为基于符号处

45、理的归纳和基于神经网络的归纳。基于符号处理的归纳技术，除了已开发出的归归纳。基于符号处理的归纳技术，除了已开发出的归纳学习方法之外，基于数据库的数据开采（纳学习方法之外，基于数据库的数据开采（Data Data MiningMining，简称，简称DMDM）及知识发现（）及知识发现（Knowledge Knowledge DiscoveringDiscovering，简称，简称KDKD）技术为归纳技术的发展和应用）技术为归纳技术的发展和应用注入新的活力。注入新的活力。归纳时需要分析、综合、比较，还需要反馈、修归纳时需要分析、综合、比较，还需要反馈、修正、调整和优化等步骤，所以广义讲归纳技术也包

46、括正、调整和优化等步骤，所以广义讲归纳技术也包括类比、控制、适应甚至进化在内。类比、控制、适应甚至进化在内。2023-2-7人工智能62联想技术联想技术 联想是人工智能的一项基本技术，联想联想是人工智能的一项基本技术，联想的前提是联想记忆或联想存储。的前提是联想记忆或联想存储。2023-2-7人工智能63第一章第一章 人工智能概述人工智能概述n人工智能的概念人工智能的概念n人工智能的研究途径与方法人工智能的研究途径与方法 n人工智能的分支领域人工智能的分支领域n人工智能的基本技术人工智能的基本技术n人工智能的发展概况人工智能的发展概况2023-2-7人工智能64人工智能的发展概况人工智能的发展

47、概况n人工智能学科的产生人工智能学科的产生n符号主义途径发展概况符号主义途径发展概况n连接主义途径发展概况连接主义途径发展概况n当前发展趋势当前发展趋势n我国人工智能研究发展简况我国人工智能研究发展简况2023-2-7人工智能65人工智能学科的产生人工智能学科的产生n前提条件前提条件 19561956年之前，创立数理逻辑、自动机理论、控年之前，创立数理逻辑、自动机理论、控制论、信息论和系统论，并发明了通用电子数字计制论、信息论和系统论，并发明了通用电子数字计算机，这些成就为人工智能的诞生准备了充足的思算机，这些成就为人工智能的诞生准备了充足的思想、理论和物质技术条件。想、理论和物质技术条件。n

48、产生产生 19561956年夏季，十位来自数学、心理学、神经生年夏季，十位来自数学、心理学、神经生理学、信息论和计算机方面的专家在美国达特莫斯理学、信息论和计算机方面的专家在美国达特莫斯大学召开一次历时两个月的研究会，讨论了关于机大学召开一次历时两个月的研究会，讨论了关于机器智能的有关问题，会上麦卡锡提议正式采用了器智能的有关问题，会上麦卡锡提议正式采用了“人工智能人工智能”一词。这标志人工智能学科的正式诞生一词。这标志人工智能学科的正式诞生。2023-2-7人工智能66人工智能发展简史图人工智能发展简史图1956年提出AI60年代中期70年代初期8090年代形成第一个兴旺期形成第二个兴旺期萧

49、条期2023-2-7人工智能67符号主义途径发展概况（一）符号主义途径发展概况（一）n19561956年之后十年符号主义主要成就年之后十年符号主义主要成就（1 1）19561956年，美国的纽厄尔、肖和塞蒙合作编制了名年，美国的纽厄尔、肖和塞蒙合作编制了名为逻辑理论机（为逻辑理论机（Logic Theory MachineLogic Theory Machine，简称，简称LTLT）的）的计算机程序系统。该程序模拟人用数学逻辑证明定理计算机程序系统。该程序模拟人用数学逻辑证明定理时的思维规律。时的思维规律。（2 2）19561956年，赛谬尔研制成功了具有自学习、自组织年，赛谬尔研制成功了具有

50、自学习、自组织和自适应能力的跳棋程序。和自适应能力的跳棋程序。（3 3）19591959年，籍勒洛特发表了证明平面几何问题的程年，籍勒洛特发表了证明平面几何问题的程序，塞尔福里奇推出勒一个模式识别程序；序，塞尔福里奇推出勒一个模式识别程序；19651965年罗年罗伯特编制出了可以分辩积木构造的程序。伯特编制出了可以分辩积木构造的程序。2023-2-7人工智能68符号主义途径发展概况（二）符号主义途径发展概况（二）（4 4）19601960年，纽厄尔、肖和塞蒙等人通过心理年，纽厄尔、肖和塞蒙等人通过心理学试验总结出人们求解问题的思维规律，编制了学试验总结出人们求解问题的思维规律，编制了通用问题求