人工智能1章57课件.ppt
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1、人工智能人工智能ArtificialArtificial IntelligenceIntelligence授课人:胡授课人:胡 文文单单 位:计算机与信息工程学院位:计算机与信息工程学院电电 话:话:84892058 E-mail:欢欢 迎迎 大大 家家 学学 习习2022-11-161教学安排教学安排n学时、学分学时、学分 42、2n考核形式考核形式书面作业、试题考试书面作业、试题考试2022-11-162AI学科体系分为三个层次学科体系分为三个层次n人工智能理论基础人工智能理论基础 n数学基础数学基础:离散数学离散数学,模糊数学模糊数学n思维科学理论思维科学理论:认知心理学认知心理学,逻辑
2、或抽象思维学逻辑或抽象思维学,形象形象或直感思维学或直感思维学 n计算机工程技术计算机工程技术:硬件硬件,软件技术软件技术 n人工智能原理人工智能原理 知识的获取与学习知识的获取与学习,知识的表达知识的表达,知识的使用知识的使用。n人工智能工程系统(应用层次)人工智能工程系统(应用层次)专家咨询系统专家咨询系统,专家系统开发工具与环境专家系统开发工具与环境,自然语言理解自然语言理解系统系统,图像理解与识别系统图像理解与识别系统,智能机器人系统智能机器人系统.2022-11-163主要内容主要内容 n人工智能概述人工智能概述n知识表示方法知识表示方法n确定性推理方法确定性推理方法n一般搜索原理一
3、般搜索原理n不确定性推理方法不确定性推理方法n行动决策行动决策n机器学习机器学习2022-11-164教材及主要参考书教材及主要参考书人工智能原理与应用张仰森,高等教育出版人工智能原理与应用张仰森,高等教育出版社社 ,20042004年。年。(主要教材)(主要教材)参考书:参考书:n人工智能人工智能 美美 Rob Rob CallanCallan著,黄厚宽等译著,黄厚宽等译,电电子工业出版社子工业出版社 ,20042004年。年。n人工智能及其应用(第二版)蔡自兴、徐光人工智能及其应用(第二版)蔡自兴、徐光右,清华大学出版社右,清华大学出版社 ,19961996年。年。n人工智能原理及其应用王
4、万森,电子工业出人工智能原理及其应用王万森,电子工业出版社版社 ,20002000年。年。2022-11-165一些人工智能的站点一些人工智能的站点n北邮人工智能北邮人工智能 http:/202.112.108.158/n东大语言所东大语言所 http:/ ftp:/ http:/ http:/ http:/ http:/202.197.191.1/cjndocs/cajxk.html 2022-11-166一些人工智能的站点一些人工智能的站点n学位论文检索系统学位论文检索系统 http:/:8080/chinese/local/dris/index.html 英国文摘英国文摘 http:/2
5、02.119.8.82/cgi-bin/cgrs.cgin国外站点:国外站点:n行为行为/脑科学脑科学 http:/www.cogsci.soton.ac.uk/bbs/nComputer Science Paper http:/ researchindex http:/ 人工智能概论人工智能概论nAIAI的定义的定义nAIAI的发展历史的发展历史nAIAI研究的特点研究的特点nAIAI的研究内容的研究内容nAI的研究目标的研究目标2022-11-168第一章第一章 人工智能概述人工智能概述nAIAI的定义的定义nAIAI的发展历史的发展历史nAIAI研究的特点研究的特点nAIAI的研究内容的
6、研究内容nAI的研究目标的研究目标2022-11-169人工智能的定义人工智能的定义n狭义狭义n从计算机科学的角度来看,从计算机科学的角度来看,AI是用计算机是用计算机来模拟人类的某些智能活动,或是计算机具来模拟人类的某些智能活动,或是计算机具有人类的某些局部职能和功能有人类的某些局部职能和功能n从应用的角度看,从应用的角度看,AI的最终目标是编制出的最终目标是编制出具有智能的程序(推理、学习、思考)具有智能的程序(推理、学习、思考)n广义广义n人类智能行为规律、智能理论方面的研究。人类智能行为规律、智能理论方面的研究。2022-11-1610人工智能的定义人工智能的定义n同传统的计算机程序相
7、比较:同传统的计算机程序相比较:n人工智能首先研究的是以符号表示的知识人工智能首先研究的是以符号表示的知识而不是数值数据为研究对象而不是数值数据为研究对象 n人工智能采用的是启发式推理方法而不是人工智能采用的是启发式推理方法而不是常规算法常规算法n人工智能的控制结构与知识领域是分离的,人工智能的控制结构与知识领域是分离的,并允许出现不正确的解答并允许出现不正确的解答2022-11-1611第一章第一章 人工智能概述人工智能概述nAI的定义的定义nAI的发展历史的发展历史nAI研究的特点研究的特点nAI的研究内容的研究内容nAI的研究目标的研究目标2022-11-1612第一章第一章 人工智能概
8、述人工智能概述nAI的定义的定义nAI的发展历史的发展历史nAI研究的特点研究的特点nAI的研究内容的研究内容nAI的研究目标的研究目标2022-11-1613I I的发展历史的发展历史(1)n古希腊的古希腊的AristotleAristotle(亚里士多德)(前亚里士多德)(前384-384-322322),给出了形式逻辑的基本规律。),给出了形式逻辑的基本规律。n英国的哲学家、自然科学家英国的哲学家、自然科学家BaconBacon(培根)培根)(1561-16261561-1626),系统地给出了归纳法。),系统地给出了归纳法。“知知识就是力量识就是力量”n德国数学家、哲学家德国数学家、哲
9、学家LeibnitzLeibnitz(布莱尼茨)布莱尼茨)(1646-17161646-1716)。提出了关于数理逻辑的思想,)。提出了关于数理逻辑的思想,把形式逻辑符号化,从而能对人的思维进行运把形式逻辑符号化,从而能对人的思维进行运算和推理。做出了能做四则运算的手摇计算机算和推理。做出了能做四则运算的手摇计算机 2022-11-1614I I的发展历史的发展历史(2)n英国数学家、逻辑学家英国数学家、逻辑学家Boole(布尔)布尔)(1815-1864)实现了布莱尼茨的思维符号)实现了布莱尼茨的思维符号化和数学化的思想,提出了一种崭新的代数系化和数学化的思想,提出了一种崭新的代数系统统布尔
10、代数。布尔代数。n美籍奥地利数理逻辑学家美籍奥地利数理逻辑学家Godel(哥德尔)哥德尔)(1906-1978),证明了一阶谓词的完备性),证明了一阶谓词的完备性定理;任何包含初等数论的形式系统,如果它定理;任何包含初等数论的形式系统,如果它是无矛盾的,那么一定是不完备的。意义在于,是无矛盾的,那么一定是不完备的。意义在于,人的思维形式化和机械化的某种极限,在理论人的思维形式化和机械化的某种极限,在理论上证明了有些事是做不到的。上证明了有些事是做不到的。2022-11-1615I I的发展历史的发展历史(3)n英国数学家英国数学家Turing(图灵图灵)(1912-1954),1936年提出了
11、一种理想计算机的数年提出了一种理想计算机的数学模型(图灵机),学模型(图灵机),1950年提出了图灵试验,年提出了图灵试验,发表了发表了“计算机与智能计算机与智能”的论文。图灵奖。的论文。图灵奖。n美国数学家美国数学家Mauchly,1946发明了电子数字发明了电子数字计算机计算机ENIACn美国神经生理学家美国神经生理学家McCulloch,建立了第一个建立了第一个神经网络数学模型。神经网络数学模型。n美国数学家美国数学家Shannon(香农)香农),1948年发表了年发表了通讯的数学理论,代表了通讯的数学理论,代表了“信息论信息论”的诞的诞生。生。2022-11-1616I I的发展历史的
12、发展历史(4)n1956年提出了年提出了“Artificial Intelligence(人人工智能)工智能)”n创始人中有数学家、信息学家、心理学家、神经生创始人中有数学家、信息学家、心理学家、神经生理学家、计算机科学家。在美国的达特茅斯大学两理学家、计算机科学家。在美国的达特茅斯大学两个月的研讨会首次提出。个月的研讨会首次提出。6969年年IJCAIIJCAI会议,会议,7070年国年国际期刊际期刊AI AI。nMcCarthyMcCarthy(麦卡锡)麦卡锡)人工智能之父人工智能之父 。n5050年代初开始有了符号处理。(搜索法)。机年代初开始有了符号处理。(搜索法)。机器翻译、机器定理
13、证明、跳棋程序等。器翻译、机器定理证明、跳棋程序等。2022-11-1617I I的发展历史的发展历史(5)n6060年代年代SimonSimon由试验得到结论:人类问题的求由试验得到结论:人类问题的求解是一个搜索的过程,效果与启发式函数有关。解是一个搜索的过程,效果与启发式函数有关。叙述了智能系统的特点:智能表示、智能推理、叙述了智能系统的特点:智能表示、智能推理、智能搜索。智能搜索。nNilsonNilson发表了发表了A A*算法(搜索方法)算法(搜索方法)nMcCarthyMcCarthy建立了人工智能程序设计语言建立了人工智能程序设计语言LispLispn19651965年年Robi
14、nsonRobinson提出了归结原理,(与传统的提出了归结原理,(与传统的自然演绎法完全不同的消解法)。自然演绎法完全不同的消解法)。2022-11-1618产生式系统产生式系统n1943年年Post首先在一种计算形式体首先在一种计算形式体系中提出系中提出n60年代开始,成为专家系统的最基年代开始,成为专家系统的最基本的结构本的结构n形式上很简单,但在一定意义上模形式上很简单,但在一定意义上模仿了人类思考的过程仿了人类思考的过程2022-11-1619产生式系统(续产生式系统(续1)n组成三要素:组成三要素:n一个综合数据库一个综合数据库存放信息存放信息n一组产生式规则一组产生式规则知识知识
15、n一个控制系统一个控制系统规则的解释或执规则的解释或执行程序行程序 (控制策略)(控制策略)2022-11-1620产生式系统(续产生式系统(续2)过程过程PRODUCTION1,DATA初始数据库初始数据库2,until DATA满足结束条件,满足结束条件,do3,4,在规则集中选择一条可应用于在规则集中选择一条可应用于DATA 的规则的规则R5,DATA R应用到应用到DATA得到的结果得到的结果6,2022-11-1621产生式系统(续产生式系统(续3)n问题:设字符转换规则问题:设字符转换规则ABCACDBCGBEFDE已知:已知:A,B求:求:F2022-11-1622产生式系统(续
16、产生式系统(续4)n综合数据库综合数据库x,其中其中x为字符为字符n规则集规则集 1,IF AB THEN C2,IF AC THEN D3,IF BC THEN G4,IF BE THEN F5,IF D THEN E2022-11-1623产生式系统(续产生式系统(续5)n控制策略控制策略顺序排队顺序排队n初始条件初始条件A,Bn结束条件结束条件Fx2022-11-1624产生式系统(续产生式系统(续6)A,B(1)(1)A,B,C(2)()(3)(2)A,B,C,D(3)()(5)(3)A,B,C,D,G(5)(5)A,B,C,D,G,E(4)(4)A,B,C,D,G,E,F数据库数据库
17、可触发规则可触发规则被触发规则被触发规则2022-11-1625I I的发展历史的发展历史(6)n19681968年年QuillianQuillian提出了语义网络的知识表提出了语义网络的知识表示方法示方法n19691969年年MinskyMinsky出了一本书出了一本书“感知机感知机”,给当时的神经网络研究结果判了死刑给当时的神经网络研究结果判了死刑n7070年代,开始从理论走向实践,解决一年代,开始从理论走向实践,解决一些实际问题。同时很快就发现问题:归些实际问题。同时很快就发现问题:归结法费时、下棋赢不了全国冠军、机器结法费时、下棋赢不了全国冠军、机器翻译一团糟。翻译一团糟。2022-1
18、1-1626I I的发展历史的发展历史(7)n以以FeigenbaumFeigenbaum为首的一批年轻科学为首的一批年轻科学家改变了战略思想,家改变了战略思想,19771977年提出了年提出了知识工程的概念,以知识为基础的知识工程的概念,以知识为基础的专家咨询系统开始广泛的应用。专家咨询系统开始广泛的应用。著名的有:著名的有:2022-11-1627I I的发展历史的发展历史(8)nDENDRALDENDRAL化学分析专家系统(斯坦福大学化学分析专家系统(斯坦福大学19681968)nMACSYMAMACSYMA符号数学专家系统(麻省理工符号数学专家系统(麻省理工19711971)nMYCI
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