人工智能概述精.ppt

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1、人工智能概述第1页，本讲稿共78页5/21/20231人工智能 第第1 1章章 人工智能概述人工智能概述 1.1 1.1 什么是人工智能什么是人工智能 1.2 1.2 人工智能的研究意义、目标和策略人工智能的研究意义、目标和策略 1.3 1.3 人工智能的学科范畴人工智能的学科范畴 1.4 1.4 人工智能的研究内容人工智能的研究内容 1.5 1.5 人工智能的研究途径与方法人工智能的研究途径与方法 1.6 1.6 人工智能的基本技术人工智能的基本技术 1.7 1.7 人工智能的应用人工智能的应用 1.8 1.8 人工智能的分支领域与研究方向人工智能的分支领域与研究方向 1.9 1.9 人工智

2、能的发展概况人工智能的发展概况 第2页，本讲稿共78页5/21/20232人工智能 1.1 1.1 什么是人工智能什么是人工智能 人工智能（人工智能（Artificial Intelligence”Artificial Intelligence”，AIAI）1.1.1 1.1.1 人工智能概念的一般描述人工智能概念的一般描述 部分学者对人工智能概念的描述部分学者对人工智能概念的描述：人工智能是那些与人的人工智能是那些与人的思维相关思维相关的活动，诸如决策、问的活动，诸如决策、问题求解和学习等的自动化（题求解和学习等的自动化（Bellman,1978Bellman,1978）；）；人工智能是一种

3、计算机能够人工智能是一种计算机能够思维思维，使机器具有智力的激动，使机器具有智力的激动人心的新尝试（人心的新尝试（Haugeland,1985Haugeland,1985）；）；人工智能是研究如何让计算机做现阶段只有人工智能是研究如何让计算机做现阶段只有人人才才能做得好能做得好的事情（的事情（Rich and Knight,1991Rich and Knight,1991）；）；第3页，本讲稿共78页5/21/20233人工智能 人工智能是那些使知觉、推理和行为成为可能的人工智能是那些使知觉、推理和行为成为可能的计算的研究（计算的研究（Winston,1992Winston,1992）；）；广

4、义地讲，人工智能是关于人造物的智能行为，广义地讲，人工智能是关于人造物的智能行为，而智能行为包括知觉、推理、学习、交流和在复杂而智能行为包括知觉、推理、学习、交流和在复杂环境中的行为（环境中的行为（NilssonNilsson，19981998）。）。Stuart Russell Stuart Russell和和Peter NorvigPeter Norvig则把已有的一则把已有的一些人工智能定义分为些人工智能定义分为4 4类：像人一样思考的系统、类：像人一样思考的系统、像人一样行动的系统、理性地思考的系统、理性像人一样行动的系统、理性地思考的系统、理性地行动的系统（地行动的系统（200320

5、03）。）。第4页，本讲稿共78页5/21/20234人工智能u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，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、延伸和扩展人的智能，实现某些机机）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。器思维或脑力劳动自动化。第5页，本讲稿共78页5/21/20235人工智能1.1.2 1.1.2 图灵测试和中文屋子图灵测试和中文屋子 图

6、灵测试图灵测试”（Turing Test,1950）图灵测试的图灵测试的反向应用反向应用 登录校验码登录校验码第6页，本讲稿共78页5/21/20236人工智能约翰约翰.西尔勒西尔勒(John Searle，1980)的的“中文屋子”第7页，本讲稿共78页5/21/20237人工智能1.1.3 1.1.3 脑智能和群智能脑智能和群智能v脑（主要指人脑）的宏观心理层次的智能表现称为脑（主要指人脑）的宏观心理层次的智能表现称为脑智能（Brain Intelligence,BIBrain Intelligence,BI）。）。v由群体行为所表现出的智能称为由群体行为所表现出的智能称为群智能（Swar

7、m Swarm Intelligence,SIIntelligence,SI）(生物神经元生物神经元)。v脑智能和群智能是属于不同层次的智能：脑智能和群智能是属于不同层次的智能：脑智能是一种脑智能是一种个体智能（Individual Intelligence,IIIndividual Intelligence,II）；）；群智能是一种群智能是一种社会智能（Social Intelligence,SISocial Intelligence,SI），），或者或者说说系统智能（System Intelligence,SISystem Intelligence,SI）。）。第8页，本讲稿共78页5/2

8、1/20238人工智能 生物神经元的基本结构 第9页，本讲稿共78页5/21/20239人工智能v微观生理层次上的低级神经元的群智能形成了宏微观生理层次上的低级神经元的群智能形成了宏观层次上高级的脑智能。观层次上高级的脑智能。v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，应该是知识知识思维。思维。从外延上讲，就是从外延上讲，就是发现规律、运用规律发现规律、运用规律的能的能力和力和分析问题、解决问题分析问题、解决问题的能力的能力(或者说获取或者说获取知识、处理知识、运用知识的能力知识、处理知识、运用知识的能力)。第10页，本讲稿共78页5/21/202310人工智能1.1.

9、4 1.1.4 符号智能和计算智能符号智能和计算智能 1.1.符号智能 符号智能就是符号人工智能，它是就是符号人工智能，它是模拟脑智能模拟脑智能的人工智能，的人工智能，也就是所说的传统人工智能或经典人工智能。也就是所说的传统人工智能或经典人工智能。符号智能以符号形式的知识和信息为基础，主要通过逻辑推理，符号智能以符号形式的知识和信息为基础，主要通过逻辑推理，运用知识进行问题求解。运用知识进行问题求解。符号智能的主要内容包括：符号智能的主要内容包括：v知识工程（知识工程（Knowledge Engineering,KEKnowledge Engineering,KE）知识获取（知识获取（know

10、ledge acquisitionknowledge acquisition）知识表示（知识表示（knowledge representationknowledge representation）知识组织与管理和知识运用知识组织与管理和知识运用v基于知识的智能系统基于知识的智能系统 第11页，本讲稿共78页5/21/202311人工智能 2.2.计算智能 计算智能就是计算人工智能，它是计算智能就是计算人工智能，它是模拟群智能模拟群智能的的人工智能。计算智能以数值数据为基础，主要通过数值人工智能。计算智能以数值数据为基础，主要通过数值计算，运用算法进行问题求解。计算，运用算法进行问题求解。第12

11、页，本讲稿共78页5/21/202312人工智能计算智能的主要内容包括：计算智能的主要内容包括：神经计算神经计算（Neural ComputationNeural Computation，NCNC）进化计算（亦称演化计算，进化计算（亦称演化计算，Evolutionary ComputationEvolutionary Computation，ECEC，v遗传算法遗传算法（Genetic AlgorithmGenetic Algorithm，GAGA）v进化规划（进化规划（Evolutionary PlanningEvolutionary Planning，EPEP）v进化策略（进化策略（Evo

12、lutionary StrategiesEvolutionary Strategies，ESES）免疫计算（免疫计算（immune computationimmune computation）粒群计算（粒群计算（Particle Swarm AlgorithmParticle Swarm Algorithm，PSAPSA）蚁群算法（蚁群算法（Ant Colony AlgorithmAnt Colony Algorithm，ACAACA）自然计算（自然计算（Natural ComputationNatural Computation，NCNC）人工生命（人工生命（Artificial LifeA

13、rtificial Life，ALAL）第13页，本讲稿共78页5/21/202313人工智能 1.2 1.2 人工智能的研究意义、目标和策略人工智能的研究意义、目标和策略1.2.1 1.2.1 为什么要研究人工智能为什么要研究人工智能v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。v研究人工智能也是当前信息化社会的迫切需求。研究人工智能也是当前信息化社会的迫切需求。v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。v研究人工智能，对人类自身智能的奥秘也提供有益帮助。研究人工智能，对人类自身智能的奥秘也提供有益帮助。第14页，本讲稿共78页5/21/2

14、02314人工智能1.2.2 1.2.2 人工智能的研究目标和策略人工智能的研究目标和策略v远期目标 人工智能的人工智能的远期目标远期目标是要是要制造智能机器制造智能机器。具体。具体讲就是使计算机具有看、听、说、写等感知和交互能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。能力，还要有分析问题解决问题和发明创造的能力。v近期目标 人工智能的人工智能的近期目标近期目标是是实现机器智能实现机器智能。即先。即先部分地或某种程度地实现机器智能，从而使现部分地或某种程

15、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。有的计算机更灵活好用和更聪明有用。第15页，本讲稿共78页5/21/202315人工智能1.3 1.3 人工智能的学科范畴人工智能的学科范畴 当前的人工智能既属于计算机科学技术的一个前沿领域，也属当前的人工智能既属于计算机科学技术的一个前沿领域，也属于信息处理和自动化技术的一个前沿领域。还涉及到智能科学、认于信息处理和自动化技术的一个前沿领域。还涉及到智能科学、认知科学、心理科学、脑及神经科学、生命科学、语言学、逻辑学、知科学、心理科学、脑及神经科学、生命科学、语言学、逻辑学、行为科学、教育科学、系统科学、数理科学以及控制论、科学方法

16、行为科学、教育科学、系统科学、数理科学以及控制论、科学方法论、哲学甚至经济学等众多学科领域。论、哲学甚至经济学等众多学科领域。人工智能实际上是一门综合性的交叉学科和边缘学科。人工智能实际上是一门综合性的交叉学科和边缘学科。第16页，本讲稿共78页5/21/202316人工智能人工智能学科结构人工智能学科结构第17页，本讲稿共78页5/21/202317人工智能 1.4 1.4 人工智能的研究内容人工智能的研究内容1.4.1 1.4.1 搜索与求解搜索与求解1.4.2 1.4.2 学习与发现学习与发现1.4.3 1.4.3 知识与推理知识与推理1.4.4 1.4.4 发明与创造发明与创造1.4.

17、5 1.4.5 感知与交流感知与交流1.4.6 1.4.6 记忆与联想记忆与联想1.4.7 1.4.7 系统与建造系统与建造1.4.8 1.4.8 应用与工程应用与工程第18页，本讲稿共78页5/21/202318人工智能1.4.1 1.4.1 搜索与求解搜索与求解 搜索，就是为了达到某一目标而多次地进行某种操作、运算、搜索，就是为了达到某一目标而多次地进行某种操作、运算、推理或计算的过程。可以看作是人类和其他生物所具有的一种推理或计算的过程。可以看作是人类和其他生物所具有的一种元知识。元知识。许多智能活动（包括脑智能和群智能）的过程，甚至几乎所许多智能活动（包括脑智能和群智能）的过程，甚至几

18、乎所有智能活动的过程，都可以看作或者抽象为一个基于搜索的问有智能活动的过程，都可以看作或者抽象为一个基于搜索的问题求解过程。题求解过程。理查德理查德.卡普分支界限法卡普分支界限法约翰约翰.麦卡锡发明麦卡锡发明-剪枝算法剪枝算法第19页，本讲稿共78页5/21/202319人工智能1.4.3 1.4.3 知识与推理知识与推理知识是智能的基础和源泉。知识是智能的基础和源泉。要研究人工智能就要研究面向机器的知识表示形式和基于要研究人工智能就要研究面向机器的知识表示形式和基于各种表示的机器推理技术。各种表示的机器推理技术。推理是人脑的一个基本功能和重要功能，因此，在符号智能中推理是人脑的一个基本功能和

19、重要功能，因此，在符号智能中几乎处处都与推理有关。几乎处处都与推理有关。第20页，本讲稿共78页5/21/202320人工智能1.4.5 1.4.5 感知与交流感知与交流感感知知与与交交流流指指计计算算机机对对外外部部信信息息的的直直接接感感知知和和人人机机之之间间、智能体之间的直接信息交流。智能体之间的直接信息交流。机机器器感感知知就就是是计计算算机机直直接接“感感觉觉”周周围围世世界界，就就像像人人一一样样通通过过“感感觉觉器器官官”直直接接从从外外界界获获取取信信息息，如如通通过过视视觉觉器器官官获获取取图图形形、图图像信息，通过听觉器官获取声音信息。像信息，通过听觉器官获取声音信息。机

20、器感知包括计算机视觉、听觉等各种感觉能力。机器感知包括计算机视觉、听觉等各种感觉能力。机机器器信信息息交交流流涉涉及及通通信信和和自自然然语语言言处处理理等等技技术术。自自然然语语言言处处理理又包括自然语言理解和表达。又包括自然语言理解和表达。第21页，本讲稿共78页5/21/202321人工智能1.4.6 1.4.6 记忆与联想记忆与联想记忆是智能的基本条件，是人脑的基本功能之一。记忆是智能的基本条件，是人脑的基本功能之一。联想是思维过程中最基本、使用最频繁的一种功能。联想是思维过程中最基本、使用最频繁的一种功能。v人类联想人类联想 人人类类的的联联想想是是建建立立事事物物之之间间的的联联系

21、系。人人类类的的联联想想功功能能是是基基于于神神经经网网络络、按内容记忆方式进行的。按内容记忆方式进行的。v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。机器联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，采用想利用人类按内容记忆原理，采用“联想存储联想存储”的技术实现联的技术实现联想功能。想功能。第22页，本讲稿共78页5/21/202322人工智能 1.5 1.5 人工智能的研究途径与方法人工智能的研究途径与方法1.5.1 1.5.1 心理模拟，符号推演心理模拟，符号推演1.5.2 1.5.2 生理模拟，神经计算生理模拟，神经计算1.5.3

22、 1.5.3 行为模拟，控制进化行为模拟，控制进化1.5.4 1.5.4 群体模拟，仿生计算群体模拟，仿生计算1.5.5 1.5.5 博采广鉴，自然计算博采广鉴，自然计算1.5.6 1.5.6 原理分析，数学建模原理分析，数学建模第23页，本讲稿共78页5/21/202323人工智能1.5.1 1.5.1 心理模拟，符号推演（心理模拟，符号推演（1/21/2）心理模拟（功能模拟）心理模拟（功能模拟）法就是以人脑的心理模型为依据，法就是以人脑的心理模型为依据，将问题或知识表示成某种逻辑网络，采用将问题或知识表示成某种逻辑网络，采用符号推演符号推演的方法，的方法，实现搜索、推理、学习等功能，从宏观

23、上来模拟人脑的思维，实实现搜索、推理、学习等功能，从宏观上来模拟人脑的思维，实现人工智能。现人工智能。采用这一途径与方法的原因是：采用这一途径与方法的原因是：（1 1）人脑的可意识的活动是心理层面上进行的，心理层）人脑的可意识的活动是心理层面上进行的，心理层面上的思维过程可以用语言符号显式表达。面上的思维过程可以用语言符号显式表达。（2 2）心理学、逻辑学、语言学学科的一些理论和方法可以借鉴）心理学、逻辑学、语言学学科的一些理论和方法可以借鉴或直接使用。或直接使用。（3 3）计算机方便对符号型知识的表示与处理。）计算机方便对符号型知识的表示与处理。（4 4）可以直接运用人类已有的显式知识。）可

24、以直接运用人类已有的显式知识。第24页，本讲稿共78页5/21/202324人工智能 1.5.1 1.5.1 心理模拟，符号推演（心理模拟，符号推演（2/2 2/2）以功能模拟和符号推演研究人工智能者，被称为以功能模拟和符号推演研究人工智能者，被称为心理学心理学派、逻辑学派、符号主义派、逻辑学派、符号主义。早期代表人物有纽厄尔早期代表人物有纽厄尔(Allen NewellAllen Newell)、肖（、肖（ShawShaw）、西蒙）、西蒙（Herbert SimonHerbert Simon），后来还有费根宝姆），后来还有费根宝姆(E.A.FeigenbaumE.A.Feigenbaum)、

25、NilssonNilsson等。等。代表理念是代表理念是“物理符号系统假设物理符号系统假设”，即认为人对客观世界的认，即认为人对客观世界的认知基元是符号，认知过程是符号处理的过程；而计算机可以处理符号，知基元是符号，认知过程是符号处理的过程；而计算机可以处理符号，所以可以用计算机通过对符号推演的方式来模拟人的逻辑思维过程，实所以可以用计算机通过对符号推演的方式来模拟人的逻辑思维过程，实现人工智能。现人工智能。符号推演方法擅长实现人脑的高级认知功能。符号推演方法擅长实现人脑的高级认知功能。第25页，本讲稿共78页5/21/202325人工智能1.5.2 1.5.2 生理模拟，神经计算生理模拟，神

26、经计算 生理模拟（结构模拟）生理模拟（结构模拟）就是用人工神经元（神经细就是用人工神经元（神经细胞）组成的人工神经网络来作为信息和知识的载体，用称胞）组成的人工神经网络来作为信息和知识的载体，用称为为神经计算神经计算的方法实现学习、记忆、联想、识别和推理等的方法实现学习、记忆、联想、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。智能。擅长模拟人脑的形象思维，便于实现人脑的低级感知功擅长模拟人脑的形象思维，便于实现人脑的低级感知功能。能。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，采用结构模拟，用神经网络和神经计

27、算的方法研究人工智能者，被称为被称为生理学派生理学派、连接主义连接主义。其代表人物有其代表人物有McCullochMcCulloch，PittsPitts，(MP(MP模型模型)F.Rosenblatt)F.Rosenblatt（感知器），（感知器），T.KohonenT.Kohonen，J.HopfieldJ.Hopfield（全连接网络模型）等。（全连接网络模型）等。第26页，本讲稿共78页5/21/202326人工智能1.5.3 1.5.3 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的研究途径和方法，模型的研究途径和方法，它是在模拟人在

28、控制过程中的智能活动和行为特性，如自适应，它是在模拟人在控制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，来研究和实现人工智能。自寻优、自学习、自组织等，来研究和实现人工智能。以行为模拟方法研究人工智能者，被称为以行为模拟方法研究人工智能者，被称为行为主义、进行为主义、进化主义、控制论学派化主义、控制论学派。其代表人物是其代表人物是MITMIT的的R.BrooksR.Brooks教授。教授。行为主义曾强烈地批评传统的人工智能对真实世界的客观行为主义曾强烈地批评传统的人工智能对真实世界的客观事物和复杂境遇，做了虚假的、过分简化的抽象。事物和复杂境遇，做了虚假的、过分简化的抽象。

29、第27页，本讲稿共78页5/21/202327人工智能1.5.4 1.5.4 群体模拟，仿生计算群体模拟，仿生计算 群体模拟群体模拟模拟生物群落的群体智能行为，从而实现人工智能。模拟生物群落的群体智能行为，从而实现人工智能。对群体智慧的模拟是通过一对群体智慧的模拟是通过一些诸如遗传、变异、选择、交叉、克些诸如遗传、变异、选择、交叉、克隆等所谓的算子或操作来实现的，所以我们统称其为隆等所谓的算子或操作来实现的，所以我们统称其为仿生计算仿生计算。如：如：模拟生物种群有性繁殖和自然选择现象而出现的遗传算法，进而发展为模拟生物种群有性繁殖和自然选择现象而出现的遗传算法，进而发展为进化计算进化计算；模拟

30、人体免疫细胞群而出现的模拟人体免疫细胞群而出现的免疫计算免疫计算、免疫克隆计算及人工免疫系统免疫克隆计算及人工免疫系统；模拟蚂蚁群体觅食活动过程的模拟蚂蚁群体觅食活动过程的蚁群算法蚁群算法；模拟鸟群飞翔的模拟鸟群飞翔的粒群算法粒群算法模拟鱼群活动的模拟鱼群活动的鱼群算法鱼群算法。第28页，本讲稿共78页5/21/202328人工智能1.5.5 1.5.5 博采广鉴，自然计算博采广鉴，自然计算 自然计算自然计算就是模仿或借鉴自然界的某种机理而设计计算模型，就是模仿或借鉴自然界的某种机理而设计计算模型，这类计算模型通常是一类具有自适应、自组织、自学习、自寻优这类计算模型通常是一类具有自适应、自组织

31、、自学习、自寻优能力的算法。如：能力的算法。如：模拟退火算法模拟退火算法量子聚类算法量子聚类算法19941994年阿德曼提出年阿德曼提出DNADNA分子计算方法分子计算方法第29页，本讲稿共78页5/21/202329人工智能1.5.6 1.5.6 原理分析，数学建模原理分析，数学建模 “原原理理分分析析，数数学学建建模模”就就是是通通过过对对智智能能本本质质和和原原理理的的分分析析，直直接采用某种数学方法来建立智能行为模型。如：接采用某种数学方法来建立智能行为模型。如：人们用概率统计原理处理不确定性信息和知识，建立了人们用概率统计原理处理不确定性信息和知识，建立了统计模式识别统计模式识别、统

32、计机器学习统计机器学习和和不确定性推理不确定性推理的一系列原理和方的一系列原理和方法。法。人们用数学中的距离、空间、函数、变换等概念和方法，开发了人们用数学中的距离、空间、函数、变换等概念和方法，开发了几何分类几何分类、支持向量机支持向量机等模式识别和机器学习的原理和方法。等模式识别和机器学习的原理和方法。第30页，本讲稿共78页5/21/202330人工智能1.6 1.6 人工智能的基本技术人工智能的基本技术v表示表示符号智能的表示是知识表示符号智能的表示是知识表示计算智能的表示一般是对象表示计算智能的表示一般是对象表示v运算运算符号智能的运算是基于知识表示的推理或符号操作符号智能的运算是基

33、于知识表示的推理或符号操作计算智能的运算是基于对象表示的操作或计算计算智能的运算是基于对象表示的操作或计算v搜索搜索符号智能在问题空间内搜索进行问题求解符号智能在问题空间内搜索进行问题求解计算智能在解空间搜索进行求解计算智能在解空间搜索进行求解第31页，本讲稿共78页5/21/202331人工智能 1.7 1.7 人工智能的应用人工智能的应用1.7.1 1.7.1 难题求解难题求解1.7.2 1.7.2 自动规划、调度与配置自动规划、调度与配置1.7.3 1.7.3 机器定理证明机器定理证明1.7.4 1.7.4 自动程序设计自动程序设计1.7.5 1.7.5 机器翻译机器翻译1.7.6 1.

34、7.6 智能控制智能控制1.7.7 1.7.7 智能管理智能管理1.7.8 1.7.8 智能决策智能决策1.7.9 1.7.9 智能通信智能通信1.7.10 1.7.10 智能仿真智能仿真第32页，本讲稿共78页5/21/202332人工智能1.7.11 1.7.11 智能智能CADCAD1.7.12 1.7.12 智能制造智能制造1.7.13 1.7.13 智能智能CAICAI1.7.14 1.7.14 智能人机接口智能人机接口1.7.15 1.7.15 模式识别模式识别1.7.16 1.7.16 数据挖掘与数据库中的知识发现数据挖掘与数据库中的知识发现1.7.17 1.7.17 计算机辅助

35、创新计算机辅助创新1.7.18 1.7.18 计算机文艺创作计算机文艺创作1.7.19 1.7.19 机器博弈机器博弈1.7.20 1.7.20 智能机器人智能机器人第33页，本讲稿共78页5/21/202333人工智能1.7.1 1.7.1 难题求解难题求解v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实施或无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。法完成的问题。vNP NP Nondeterministic Polynomial,Nondeterministic Polynomial,非确定性多项式。不能证明非确定性多项式。不能证明算法复杂度超出多项式边界，

36、但又未找到有效算法的问题。算法复杂度超出多项式边界，但又未找到有效算法的问题。NPCNPC：NP CompleteNP Complete，NPNP中一类最困难的问题。中一类最困难的问题。v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展起来得一些技术和方法可用于人工智能其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。它领域。第34页，本讲稿共78页5/21/202334人工智能1.7.2自动规划、调度与配置 v规划一般指设计制定一个行动序列，例如机器人行动规划、交通路线规划。（1960年Simon的GPS和Green方法，1969

37、年斯坦福大学的STRIPS）v调度就是一种任务分派或者安排，例如车辆调度、电力调度、资源分配、任务分配。调度的数学本质是给出两个集合间的一个映射。v配置则是设计合理的部件组合结构，即空间布局，例如资源配置、系统配置、设备或设施配置。（XCOM）v都属于人工智能的经典问题之一的约束满足问题(Constraint Satisfaction Problems,CSP)。第35页，本讲稿共78页5/21/202335人工智能 智能交通第36页，本讲稿共78页5/21/202336人工智能1.7.3 机器定理证明 机器定理证明的方法主要有：v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

38、的定理恰在其中，则定理得证。v判定法 对一类问题找出统一的计算机上可实现的算法解。v定理证明器 研究一切可判定问题的解法。1965年鲁滨逊提出的消解原理是这类工作的基础，v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，帮助人完成手工证明中无法完成的大量计算、推理和穷举。第37页，本讲稿共78页5/21/202337人工智能1.7.4 1.7.4 自动程序设计自动程序设计v自动程序设计自动程序设计 自动程序设计就是人只要给出关于某程序要求的非常高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个要求目标的级的描述，计算机就会自动生成一个能完成

39、这个要求目标的具体程序。具体程序。v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“超级编译系统超级编译系统”，它能够对高级描述进行处理，通过规划过程，生成所需，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，它实际是程序的自的程序。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序自动验证。动综合。自动程序设计还包括程序自动验证。第38页，本讲稿共78页5/21/202338人工智能1.7.5 1.7.5 机器翻译机器翻译 v英语句子英语句子“The spirit is wil

40、ling but the flesh is“The spirit is willing but the flesh is weak”weak”翻译成俄语，然后再翻译回来时竟变成了翻译成俄语，然后再翻译回来时竟变成了“酒是好的，酒是好的，肉变质了肉变质了”，即，即“The wine is good but the meat is“The wine is good but the meat is spoiled”spoiled”。v机器翻译的真正实现，还要靠自然语言理解方面的突破。机器翻译的真正实现，还要靠自然语言理解方面的突破。v自然语言理解的困难：自然语言理解的困难：这世上男人没有了女人就没法

41、活。这世上男人没有了女人就没法活。（不可解决的句法结构歧义）（不可解决的句法结构歧义）vhttp:/ 模式识别v模式识别，指的是用计算机进行物体识别。这里的物体一般指文字、符号、图形、图像、语音、声音及传感器信息等形式的实体对象，也就是说，这里所说的模式识别是狭义的模式识别，它是人和生物的感知能力在计算机上的模拟和扩展。第40页，本讲稿共78页5/21/202340人工智能 图像识别系统第41页，本讲稿共78页5/21/202341人工智能1.7.16 数据挖掘与数据库中的知识发现v数据挖掘（Data Mining）与知识发现（Knowledge Discovering from Data b

42、ase）：从海量数据中归纳、提取出更高一级的更本质更有用的规律性信息和知识的技术。v数据挖掘流行于统计、数据分析、数据库和管理信息系统领域。v知识发现流行于人工智能和机器学习领域。第42页，本讲稿共78页5/21/202342人工智能1.7.17 1.7.17 计算机辅助创新计算机辅助创新v计算机辅助创新（计算机辅助创新（Computer Aided Innovation，CAI），是以是以“发明问题解决理论（发明问题解决理论（TRIZ）”为基础，结合本体论为基础，结合本体论（Ontology）、现代设计方法学而形成的一种用于技术创）、现代设计方法学而形成的一种用于技术创新的新手段。新的新手段

43、。第43页，本讲稿共78页5/21/202343人工智能1.7.18 计算机文艺创作云松銮仙玉骨寒，松虬雪友繁。大千收眼底，斯调不同凡。第44页，本讲稿共78页5/21/202344人工智能 （无题）（无题）白沙平舟夜涛声，白沙平舟夜涛声，春日晓露路相逢。春日晓露路相逢。朱楼寒雨离歌泪，朱楼寒雨离歌泪，不堪肠断雨乘风。不堪肠断雨乘风。第45页，本讲稿共78页5/21/202345人工智能 Betrayal Dave Striver loved the university.He loved its ivy-covered clocktowers,its ancient and sturdy b

44、rick,and its sun-splashed verdant greens and eager youth.He also loved the fact that the university is free of the stark unforgiving trials of the business world-only this isnt a fact:Academia has its own tests,and some are as merciless as any in the marketplace.A prime example is the dissertation d

45、efense:To earn the PhD,to become a doctor,one must pass an oral examination on ones dissertation.This was a test Professor Edward Hart enjoyed giving.Dave wanted desperately to be a doctor.But he needed the signatures of three people on the first page of his dissertation,the priceless inscriptions t

46、hat,together,would certify that he had passed his defense.One of the signatures had to come from Professor Hart,and Hart had often said-to others and to himself-that he was honored to help Dave secure his well-earned dream.第46页，本讲稿共78页5/21/202346人工智能 Well before the defense,Striver gave Hart a penul

47、timate copy of his thesis.Hart read it and told Dave that it was absolutely first rate,and that he would gladly sign it at the defense.They even shook hands in Harts book-lined office.Dave noticed that Harts eyes were bright and trustful,and his bearing paternal.At the defense,Dave thought that he e

48、loquently summarized chapter 3 of his dissertation.There were two questions,one from Professor Rodman and one from Dr.Teer;Dave answered both,apparently to everyones satisfaction.There were no further objections.第47页，本讲稿共78页5/21/202347人工智能 Professor Rodman signed.He slid the tome to Teer;she too sig

49、ned,and then slid it in front of Hart.Hart didnt move.Ed?Rodman said.Hart still sat motionless.Dave felt slightly dizzy.Edward,are you going to sign?Later,Hart sat alone in his office in his big leather chair,saddened by Daves failure.He tried to think of ways he could help Dave achieve his dream.第4

50、8页，本讲稿共78页5/21/202348人工智能背叛背叛 戴夫戴夫斯特赖维尔喜爱这所大学。他喜爱校园里爬满斯特赖维尔喜爱这所大学。他喜爱校园里爬满常青藤的钟楼，那古色古香而又坚固的砖块，还有那洒满常青藤的钟楼，那古色古香而又坚固的砖块，还有那洒满阳光的碧绿草坪和热情的年轻人。使他感到欣慰的还有这阳光的碧绿草坪和热情的年轻人。使他感到欣慰的还有这样一件事，即大学里完全没有商场上那些冷酷无情的考验样一件事，即大学里完全没有商场上那些冷酷无情的考验但事实恰恰并非如此：做学问也要通过考试，而且但事实恰恰并非如此：做学问也要通过考试，而且有的考试与市场上的考验一样不留情面。最好的例子就是有的考试与市场