人工智能浅谈课件.ppt

1、人工人工智能智能浅谈浅谈“工业革命工业革命”开创了以机器代开创了以机器代替手工劳动的时替手工劳动的时代，机械化把人代，机械化把人们从繁重的体力们从繁重的体力劳动中解放出来。劳动中解放出来。1.人工智能的定义人工智能的定义莫克利和埃莫克利和埃克特克特于于1946年年2月月14日在宾夕法尼日在宾夕法尼亚大学研制成功亚大学研制成功了世界上第一台了世界上第一台通用电子计算机通用电子计算机ENIAC，电子计，电子计算机的发明将人算机的发明将人们从烦琐重复的们从烦琐重复的计算中解放出来。计算中解放出来。一个概念愈一个概念愈是普遍，它愈是是普遍，它愈是频繁地出现在我频繁地出现在我们的思维之们的思维之中，中，

2、我们要，我们要了解它的意义也了解它的意义也就愈困难。就愈困难。何谓智能？何谓智能？智能智能“智能智能”是指高级生物是指高级生物（主要是（主要是人类）人类）认知过程认知过程（包括：感觉、表征、（包括：感觉、表征、记忆、概念形成、意识、辨识、判断、记忆、概念形成、意识、辨识、判断、推理、决策、知识形成、问题解决）推理、决策、知识形成、问题解决）的能力。的能力。智能包含的能力智能包含的能力感知能力感知能力 通过感知器官感知外界的能力。通过感知器官感知外界的能力。记忆和思维能力记忆和思维能力 记忆：记忆：对感知到的外界信息和由思维产生的内部知对感知到的外界信息和由思维产生的内部知识的存储过程识的存储过

3、程 思维：思维：对已存储信息或知识的本质属性、内部知识对已存储信息或知识的本质属性、内部知识的认识过程的认识过程学习和自适应能力学习和自适应能力 学习：学习：是一个具有特定目的的知识获取过程是一个具有特定目的的知识获取过程 是人的一种本能。不同人的学习方法、能力是人的一种本能。不同人的学习方法、能力不同不同 自适应：自适应：是一种通过自我调节适应外界环境的过程是一种通过自我调节适应外界环境的过程 是人的一种本能。不同人的适应能力不同是人的一种本能。不同人的适应能力不同行为能力行为能力 是人们对感知到的外界信息作出动作反应是人们对感知到的外界信息作出动作反应的能力的能力智能或计算机智能；无论它取

4、什么名字，都表明它所包含的“智能”都是人为制造的或由机器和计算机表现出来的一种智能，以区别于自然智能，特别是人类智能，由此可见：l人工智能本质上有别于自然智能，人工智能本质上有别于自然智能，是一种由人工手段模仿的人造智能是一种由人工手段模仿的人造智能马文马文明斯基明斯基(Marvin Minsky)图灵测试（图灵测试（Turing TestTuring Test）测试主持人测试主持人被测机器被测机器被测人被测人问：你会下国际象棋吗？问：你会下国际象棋吗？答：是的。答：是的。问：你会下国际象棋吗？问：你会下国际象棋吗？答：是的。答：是的。问：请再次回答，你会下国际象棋吗？问：请再次回答，你会下国

5、际象棋吗？答：是的。答：是的。问：问：你会下国际象棋吗？你会下国际象棋吗？答：是的。答：是的。问：你会下国际象棋吗？问：你会下国际象棋吗？答：是的，我不是已经说过了吗？答：是的，我不是已经说过了吗？问：请再次回答，你会下国际象棋吗？问：请再次回答，你会下国际象棋吗？答：你烦不烦，干嘛老提同样的问题。答：你烦不烦，干嘛老提同样的问题。机器的回答机器的回答人的回答人的回答中文屋子中文屋子美国哲学家约翰美国哲学家约翰.西尔勒提出了一个中文屋子西尔勒提出了一个中文屋子的假设：的假设：n一台计算机阅读了一段故事并且能正确回一台计算机阅读了一段故事并且能正确回答相关问题，这样这台计算机就通过了图答相关问题

6、，这样这台计算机就通过了图灵测试；灵测试；n西尔勒设想将这段故事和问题改用中文描西尔勒设想将这段故事和问题改用中文描述，然后将自己封闭在一个屋子里。描述述，然后将自己封闭在一个屋子里。描述这段故事和问题的一连串中文符号只能通这段故事和问题的一连串中文符号只能通过一个很小的缝隙被传到屋子里。过一个很小的缝隙被传到屋子里。n西尔勒则完全按计算机程序的处理方式和西尔勒则完全按计算机程序的处理方式和过程对这些符号串进行处理；过程对这些符号串进行处理；n结果，西尔勒根本不懂中文也完成了问题结果，西尔勒根本不懂中文也完成了问题的回答的回答“我思故我在我思故我在”笛卡尔笛卡尔我我不能像人一样不能像人一样聪明

7、地聪明地做事做事l第二次低谷：第二次低谷：1987 1993l低调中遍地开花：低调中遍地开花：1993-孕育时期孕育时期孕育期孕育期(19(195656年前年前)主要成就主要成就:-创立了数理逻辑创立了数理逻辑,自动机理论自动机理论,系统论系统论,信息论和控制论信息论和控制论 -发明了电子数字计算机发明了电子数字计算机 主要贡献人物主要贡献人物:-布尔布尔:创立逻辑代数创立逻辑代数,用符号语言用符号语言描述了思维活动中推理的描述了思维活动中推理的基本法则基本法则 -图灵图灵:提出一种理想计算机的数提出一种理想计算机的数学模型学模型 -麦克洛奇：提出麦克洛奇：提出MPMP模型，人工神经网模型，人

8、工神经网络研究开端络研究开端.-香农：香农：创立了信息论创立了信息论 -维纳：维纳：创立了创立了控制论控制论 -莫克利莫克利:研制第一台计算机研制第一台计算机图灵机原型图灵机原型(1936)图灵机是图灵机是一条在两一条在两个方向上个方向上都为无限都为无限长的磁带，长的磁带，一个控制一个控制器和一个器和一个读写磁头读写磁头组成，磁组成，磁带被分成带被分成一个个独一个个独立的存储立的存储单元，且单元，且控制器的控制器的状态是有状态是有限的限的莫克利莫克利(J.W.Mauchly，19071980)于于1946年研年研制成功了世界上第一台通用电子数字计算机制成功了世界上第一台通用电子数字计算机ENI

9、AC AI的诞生地：的诞生地：Boston。上图为横穿波士顿市区。上图为横穿波士顿市区的的Charles River AI的诞生的诞生 1956年夏天年夏天 Boston，Dartmouth(达特茅斯达特茅斯)学学院院 McCarthy（AI之父）召集之父）召集 与会人员与会人员 数学家数学家McCarthy、信息学家信息学家Shannon、心理学心理学和神经生理学家神经生理学家Rochester,Moore,Solomonff，计算计算机科学家机科学家Simon,Newell,Samuel,Minsky,Selfridge。（感慨：个个巨牛，感慨：个个巨牛，仰慕呀！仰慕呀！）创立和形成时期创

10、立和形成时期早期的热情，巨大的期望早期的热情，巨大的期望(19521969)n 利用计算机证明数学定理。利用计算机证明数学定理。1956年，纽厄尔纽厄尔和西蒙西蒙，用程序Logic Theorist证明数学原理第二章中的38条定理，1963年证明全部52条定理。n 1956年，塞缪尔塞缪尔研制了第一个跳棋研制了第一个跳棋程序程序，具有学习功能，打败一个州冠军。n 1956年，塞弗里奇塞弗里奇研制第一个字符研制第一个字符识别程序。识别程序。1959年，又提出功能更强的模式识别模式识别。n 1957年，纽厄尔纽厄尔，肖肖和西蒙西蒙研究不依赖具体领域的通用解题程序具体领域的通用解题程序GPS(Gen

11、eral Problem Solving）n 1965年，罗宾逊罗宾逊提出消解法（即归提出消解法（即归结原理）结原理），掀起研究计算机定理证明的又一次高潮。AI牛人牛人纽厄尔纽厄尔,西蒙西蒙等早期所吹等早期所吹的的“牛皮牛皮”n不出10年，计算机将成为世界象棋世界象棋冠军冠军。n不出10年，计算机将发现和证明重发现和证明重要的数学定理要的数学定理。n不出10年，计算机将能谱写具有优谱写具有优秀作曲家水平的乐曲秀作曲家水平的乐曲。n不出10年，大多数心理学理论将在心理学理论将在计算机上形成计算机上形成。n有人甚至断言，20世纪世纪80年代将全年代将全面实现面实现AI，2000年机器智能超过人。年

12、机器智能超过人。2.现实的困境现实的困境(19661973)n消解法（归结原理）能力有限消解法（归结原理）能力有限 例如：证明两个连续函数之和仍是连续函数，推了10万步还没有推出来。n塞缪尔塞缪尔的下棋程序，1965年，世界冠世界冠军军Helmann获得四连胜获得四连胜。n机器翻译闹出不少笑话机器翻译闹出不少笑话(举例见下页举例见下页)有人挖苦说，美国花了2000万美元为机器翻译机器翻译立了一块“墓碑墓碑”。现实的困境现实的困境(续续)n从神经生理学角度研究AI，存在不可逾越的困难。人脑有1010以上个神经元，能否将1010个机器组成一个联合运行的网络？n1973年，英国发表了Lighthil

13、l report，认为AI的研究即使不是骗局，至少也是庸人自扰。终止了英国的AI研究。nIBM公司也取消了本公司范围内的AI研究活动。n标志着标志着AI研究从传统的以推研究从传统的以推理为中心，进入到以知识为理为中心，进入到以知识为中心的新阶段。人工智能重中心的新阶段。人工智能重新获得人们的普遍重视，逐新获得人们的普遍重视，逐步跨进了复兴期。步跨进了复兴期。放着放着450条判别规则和条判别规则和1000条条关于细菌感染方面的医学知识。关于细菌感染方面的医学知识。n它的推理规则称为它的推理规则称为“产生式规产生式规则则”，类似于：，类似于：“IF（打喷嚏）（打喷嚏）OR（鼻塞）（鼻塞）OR（咳嗽

14、），（咳嗽），THEN（有感冒症状）（有感冒症状）”最后显最后显示出它示出它“考虑考虑”的可能性最高的的可能性最高的病因，并以给出用药的建议而结病因，并以给出用药的建议而结束。束。动推理并完成工作任务。动推理并完成工作任务。n1992年，因最终没能突破关键年，因最终没能突破关键性的技术难题，无法实现自然语性的技术难题，无法实现自然语言人机对话、程序自动生成等目言人机对话、程序自动生成等目标，导致了该计划最后阶段研究标，导致了该计划最后阶段研究的流产的流产。没有实现。没有实现。nAI分支：知分支：知识系统识系统数据挖掘数据挖掘计算智能计算智能 模式识别模式识别nAI应用应用：数据挖掘，工业机器数

15、据挖掘，工业机器人，物流，语音识别，银行业人，物流，语音识别，银行业软件，医疗诊断和智能搜索引软件，医疗诊断和智能搜索引擎等。擎等。nAI探索：群体智能、自然智能探索：群体智能、自然智能人工生命人工生命n2011年年2月月15日至日至17日，由日，由IBM“沃森沃森”在在危险边缘危险边缘知识竞赛中击败人类明星肯知识竞赛中击败人类明星肯-詹詹宁斯和布拉德宁斯和布拉德-鲁特鲁特人工智能爆发的三大因素此它必具有智能；（此它必具有智能；（3）计算机）计算机能模拟人，或者说能模拟人的能模拟人，或者说能模拟人的大脑功能。大脑功能。B（结论）（结论）AB(大前提大前提)A（小前提）（小前提）产生式规产生式规

16、则则证据事实证据事实 所有人都是要死的所有人都是要死的 （大前提）（大前提）苏格拉底是人苏格拉底是人 （小前提）（小前提）苏格拉底是要死的苏格拉底是要死的 （结论）（结论）n许多科学家加入了人工神经许多科学家加入了人工神经网络的理论与技术研究，使网络的理论与技术研究，使这一技术在图像处理、模式这一技术在图像处理、模式识别等领域取得了重要的突识别等领域取得了重要的突破，为实现连接主义的智能破，为实现连接主义的智能模拟创造了条件。模拟创造了条件。n 研究领域：智能机器人、智能研究领域：智能机器人、智能体、人工生命体、人工生命n不具有像人那样不具有像人那样的推理、规划能的推理、规划能力，但其应付复力

17、，但其应付复杂环境的能力却杂环境的能力却大大超过了原有大大超过了原有的机器人，在自的机器人，在自然（非结构化）然（非结构化）环境下，具有灵环境下，具有灵活的防碰撞和漫活的防碰撞和漫游行为游行为麻省理工学院计算机麻省理工学院计算机科学和人工智能实验科学和人工智能实验室主任布鲁克斯室主任布鲁克斯（Rodney Brooks）环境agent?传感器传感器效应器效应器激光激光测距仪测距仪声波定位仪声波定位仪触摸触摸传感器传感器神经网络的鼻祖神经网络的鼻祖之一之一匹兹匹兹，总结说：，总结说：“（一派人）企图模（一派人）企图模拟神经系统，而另一拟神经系统，而另一派人则企图模拟心智派人则企图模拟心智（min

18、d）但殊途但殊途同归。同归。”这预示了人这预示了人工智能随后几十年关工智能随后几十年关于于“结构与功能结构与功能”两两个阶级、两条路线的个阶级、两条路线的斗争。斗争。点点50分分“深蓝深蓝”获胜获胜1.机器博弈机器博弈4.人工智能的应用人工智能的应用第第3 3天，下了天，下了490490万局棋，打万局棋，打败老大败老大老老三三战战绩绩老老三三学学棋棋过过程程刚开始，刚开始，随机下随机下子子热衷于吃热衷于吃子，完全子，完全不顾死活不顾死活发现了如果发现了如果先占住棋盘先占住棋盘的边和角，的边和角，后面占便宜后面占便宜学会了如学会了如何打何打劫、劫、征子征子懂得看懂得看棋形棋形第第2121天，败了

19、老二天，败了老二第第4040天，完整走过了一个人类棋手学天，完整走过了一个人类棋手学棋的全过程棋的全过程棋盘/黑子/白子 棋子被围起来就死规则棋士柯洁 1010月1919日 02:2202:22 一个纯净、纯粹自我学习的AlphaGoAlphaGo是最强的.对于AlphaGoAlphaGo的自我进步来讲.人类太多余了 老大AlphaGo Lee,2016年3月 4:1 打败韩国棋手李世石 老二AlphaGo Master,2017年5月 3:0 打败中国棋手柯洁 老三AlphaGo Zero,2017年10月宣布 自学围棋40天，打败所有人“四色问题四色问题”是是世界上最著名世界上最著名的数学

20、难题之一。的数学难题之一。最早是最早是18521852年由一位年由一位2121岁的大学生提出来岁的大学生提出来的数学难题：任何地图都可以的数学难题：任何地图都可以用最多四种颜色着色，就能区用最多四种颜色着色，就能区分任何两相邻的国家或区域。分任何两相邻的国家或区域。1976年年7月，美国的阿佩尔月，美国的阿佩尔(K.Appel)等人合作解决了等人合作解决了长达长达124年之久的难题年之久的难题-四色四色定理。他们用三台大型计算机，定理。他们用三台大型计算机，花去花去1200小时小时CPU时间，并时间，并对中间结果进行人为反复修改对中间结果进行人为反复修改500多处。四色定理的成功证多处。四色定

21、理的成功证明曾轰动计算机界。明曾轰动计算机界。“四色定理四色定理”证明证明吴文俊 实用上，机器人是自动执行工作的机器装置。机器人机器人ASIMOASIMO是本田公司生产是本田公司生产的机器人的机器人它能够走路，挥手，爬它能够走路，挥手，爬楼梯。楼梯。具有一定的图像识别能具有一定的图像识别能力力具有一定的交互能力具有一定的交互能力曾经被出租给一家公司曾经被出租给一家公司用来问候访问者并指引用来问候访问者并指引到会议室的路到会议室的路生物识别（生物识别（Biometric Identification Technology）生物识别生物识别是利用人体生物特征进行身份认是利用人体生物特征进行身份认证

22、的一种技术。证的一种技术。生物特征生物特征是唯一的（与他是唯一的（与他人不同），可以测量或可自动识别和验证人不同），可以测量或可自动识别和验证的生理特性或行为方式，分为生理特征和的生理特性或行为方式，分为生理特征和行为特征。行为特征。用于生物识别的生物特征有手形、指纹、用于生物识别的生物特征有手形、指纹、脸形、虹膜、视网膜、脉搏、耳廓等。脸形、虹膜、视网膜、脉搏、耳廓等。行为特征有签字、声音、按键力度等。行为特征有签字、声音、按键力度等。基于这些特征，人们已经发展了手形识别、基于这些特征，人们已经发展了手形识别、指纹识别、面部识别、发音识别、虹膜识指纹识别、面部识别、发音识别、虹膜识别、签名识

23、别等多种生物识别技术。别、签名识别等多种生物识别技术。手形识手形识别别指纹识指纹识别别虹膜识虹膜识别别签名识签名识别别发音识发音识别别视网膜识视网膜识别别掌纹识掌纹识别别面部面部识别识别面部温谱识面部温谱识别别指纹识别滑动式指纹鼠标 湖南大学美雅国际教育学院上课实湖南大学美雅国际教育学院上课实行指纹考勤行指纹考勤 66ImageNet 大规模视觉识别大规模视觉识别挑战赛于挑战赛于 2017 年正式结束年正式结束，此后将专注于目前尚未解决的问题及以后发展方向2012年，Hinton团队在ImageNet首次使用深度学习完胜其它团队，其神经网络层数只有个位数2014年的时候，Google做了22层

24、成为冠军，深度明显提升了2015年是来自微软的ResNet做到152层2016年商汤做到1207层，又得到了一个突破阿西莫夫【机器人学三定律】一一.机器人不得伤害人，也不得见人机器人不得伤害人，也不得见人受到伤害而袖手旁观受到伤害而袖手旁观 二二.机器人应服从人的一切命令，但机器人应服从人的一切命令，但不得违反第一定律不得违反第一定律 三三.机器人应保护自身的安全，但不机器人应保护自身的安全，但不得违反第一、第二定律得违反第一、第二定律艾萨克艾萨克阿西莫夫（阿西莫夫（19201992），当代，当代美国美国最著名的最著名的科幻科幻大师大师、是本世纪最顶、是本世纪最顶尖的科幻小说家之一。尖的科幻小说家之一。弱人工智能弱人工智能，包含基础的、特定场景下角色型的任务，如Siri等聊天机器人和AlphaGo等下棋机器人通用人工智能通用人工智能，包含人类水平的任务，涉及机器的持续学习强人工智能强人工智能，指比人类更聪明的机器