人工智能课件绪论7533590.pptx

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1、西安电子科技大学Artificial Intelligence(AI)人工智能主讲：戚玉涛Email：qi_第一章：绪论西安电子科技大学关于课程v课程类型：课程类型：必修课，计算机类学科基础课 v课时：课时：46v学分：学分：3v先修课程：先修课程：离散数学、程序设计基础、数据结构 v教材教材蔡自兴,徐光祐 主编.人工智能及其应用.北京：清华大学出版社，2010 年5 月第四版.v参考书籍参考书籍 史忠植主编.高级人工智能.北京：科学出版社，2011.西安电子科技大学关于课程v考核方式考核方式 成绩评定方法：期末考试平时成绩 考试方式：闭卷 各教学环节占总分的比例 期末考试占考试成绩的80%平

2、时成绩占20%。西安电子科技大学内容提要第一章：绪论第一章：绪论1.人工智能的定义与发展2.人工智能的各种认知观3.人类智能与人工智能4.人工智能的研究与应用领域5.课程概要西安电子科技大学内容提要第一章：绪论第一章：绪论1.人工智能的定义与发展2.人工智能的各种认知观3.人类智能与人工智能4.人工智能的研究与应用领域5.课程概要西安电子科技大学人工智能的定义与发展v工业革命：工业革命：体力解放体力解放机械化自动化现代工业（计算机化）v信息革命：信息革命：脑力解放？脑力解放？信息化过度信息化？脑力劳动的自动化？人工智能西安电子科技大学人工智能的定义与发展v重大挑战重大挑战Computer:Hi

3、gh performance Low intelligenceScientific American，2005 虹鳉鱼西安电子科技大学人工智能的定义与发展v人工智能的定义与发展人工智能的定义与发展什么是智能？智能的特征？什么是人工智能？图灵测试人工智能的起源与发展西安电子科技大学什么是智能？v v 智能的本质是什么？智能的本质是什么？模仿，理解，学习，思维，推理，行为v v 三种关于智能的观点 三种关于智能的观点 思维理论：思维是智能的核心。通过对思维规律与思维方法的研究可望揭示智能的本质。知识阈值理论：智能行为取决于知识的数量及其一般化的程度。智能就是在巨大的知识空间中迅速找到一个满意解的能

4、力 进化理论：MIT布鲁克（R.A.Brook）教授认为对外界事物的感知能力、对动态环境的适应能力是智能的重要基础和组成部分。西安电子科技大学什么是智能？v v 智能（智能（Intelligence Intelligence）：）：智能是知识与智力的总和知识是智能行为的基础智能是获取知识、运用知识的能力，它来自于人脑的思维活动对外界事物的感知能力是智能的重要基础及组成部分 v v 人类大脑是如何实现智能的？人类大脑是如何实现智能的？两大难题之一：宇宙起源、人脑奥秘 目前对人脑奥秘知之甚少西安电子科技大学智能的特征？v智能有哪些具体特征？智能有哪些具体特征？具有感知能力（系统输入）:机器视觉，机

5、器听觉，图像语音识别 具有记忆与思维能力：思维是智能的根本原因，思维是一个动态的过程。思维分为：逻辑思维，形象思维和顿悟思维。具有学习能力及自适应能力：适应环境的变换、积累经验的能力 具有行为能力（系统输出）：对外界的智能化反应西安电子科技大学什么是人工智能？v人工智能（人工智能（AIAI）的定义）的定义 形式化定义：目前还没有。因为人工智能的严格定义依赖于对智能的定义，而智能本身也还无严格定义。一般解释：人工智能就是用人工的方法在机器（计算机）上实现的智能，或称机器智能 人工智能学科：从学科的角度来说，人工智能是一门研究如何构造智能机器或智能系统，使之能模拟、延伸、扩展人类智能的学科 人工智

6、能能力：从智能能力的角度来说，人工智能是智能机器所执行的通常与人类智能有关的智能行为，如判断、推理、证明、识别、感知、理解、通信、设计、思考、规划、学习和问题求解等思维活动。西安电子科技大学什么是人工智能？v人工智能（人工智能（AIAI）的定义）的定义人工智能是那些与人的思维、决策、问题求解和学习等有关活动的自动化（Bellman,1978）人工智能是一种使计算机能够思维，使机器具有智力的激动人心的新尝试（Haugeland,1985）人工智能是用计算模型研究智力行为（Charniak和McDermott,1985）人工智能是一种能够执行需要人的智能的创造性机器的技术（Kurzwell,199

7、0）人工智能是一门通过计算过程力图理解和模仿智能行为的学科（Schalkoff,1990）西安电子科技大学什么是人工智能？v人工智能（人工智能（AIAI）的定义）的定义人工智能研究如何使计算机做事让人过得更好（Rick和Knight,1991）人工智能是研究那些使理解、推理和行为成为可能的计算（Winston,1992）人工智能是计算机科学中与智能行为的自动化有关的一个分支（Luger和Stubblefield,1993）西安电子科技大学图灵测试v Turing 测试：1950年图灵提出了著名的“图灵测试”，一种测试机器是不是具备人类智能的方法。v 图灵测试的问题：p问：你会下国际象棋吗？p答

8、：是的。p问：你会下国际象棋吗？p答：是的。p问：请再次回答，你会下国际象棋吗？p答：是的。测试主持人被测机器被测人30%成功欺骗？笨机器！西安电子科技大学图灵测试v 图灵测试的问题：p问：你会下国际象棋吗？p答：是的。p问：你会下国际象棋吗？p答：是的，我不是已经说过了吗？p问：请再次回答，你会下国际象棋吗？p答：你烦不烦，干嘛老提同样的问题。测试主持人被测机器被测人30%成功欺骗？西安电子科技大学图灵测试v Turing 测试存在的问题“图灵测试”没有规定问题的范围和提问的标准 仅反映了结果的比较，无涉及思维过程 没指出是什么人 争论：通过了图灵检验的电脑就具备思维能力了么？希尔勒的中文屋

9、子：若问题是用中文而不是用英文？测试主持人被测机器被测人30%成功欺骗？西安电子科技大学人工智能的起源与发展v 50多年来，人工智能走过了一条起伏和曲折的发展道路。回顾历史，可以按照不同时期的主要特征，将其产生与发展过程分为5个阶段。1.孕育期（1956年以前）2.形成期（1956-1970年）3.暗淡期（1966-1974年）4.知识应用期（1970-1988年）5.集成发展期（1986年以来）西安电子科技大学v v 1.1.孕育期（孕育期（1956 1956年以前）年以前）我国古代先人对智能机器的遐想和创造 三千多年前的古代机器人：据列子汤问记载，传说周穆王在西巡途中，遇到一位名叫偃师的能

10、工巧匠。偃师献上一个会歌舞表演的“假倡”，“钡（抑）其颐则歌合律，捧其手则舞应节，千变万化，惟意所适”。两千多年前的侦察机：据墨子鲁问记载，“公输子（鲁班）削竹木以为鹊”，“三日不下”。他还造了能载人的大木鸢，在战争中担任侦查的任务。指南车：东汉张衡 木牛流马：鲁班？诸葛亮？西安电子科技大学人工智能的起源与发展v v 1.1.孕育期（孕育期（1956 1956年以前）年以前）亚里士多德（Aristotle，公元前384-322）：古希腊伟大的哲学家和思想家，创立了演绎法。他提出的三段论至今仍然是演绎推理的最基本出发点。弗兰西斯 培根（F.Bacon 1561-1626）：英国哲学家、作家和科学

11、家，系统地提出了归納法，成为和亚里士多德的演绎法相辅相成的思维法则。莱布尼茨(G.W.Leibnitz，1646-1716)：德国数学家和哲学家把形式逻辑符号化，奠定了数理逻辑的基础。从而能够对人的思维进行运算和推理。布尔（Boole,1815-1864）:英国数学家、逻辑学家。实现了莱布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统布尔代数。西安电子科技大学人工智能的起源与发展v v 1.1.孕育期（孕育期（1956 1956年以前）年以前）图灵(A.M.Turing，1912-1954)：英国数学家，1936年创立了自动机理论，自动机理论亦称图灵机，是一个理论计算机模型。莫克利(

12、J.W.Mauchly，1907-1980)：美国数学家、电子数字计算机的先驱，与他的研究生埃克特(J.P.Eckert)合作，1946年研制成功了世界上第一台通用电子计算机ENIAC。麦克洛奇(W.McCulloch)和皮兹(W.Pitts)：美国神经生理学家，于1943年建成了第一个神经网络模型(MP模型)，还提出适当的网络能够学习。香侬(C.E.Shannon，1916-2001):美国数学家，1948年发表了通讯的数学理论，代表信息论的诞生 维纳(N.Wiener，1874-1956)：美国著名数学家、控制论创始人。1948年创立了控制论。控制论研究系统的信息变换和控制过程，为人工智能

13、的行为主义学派的形成奠定了基础。西安电子科技大学人工智能的起源与发展v v 1.1.孕育期（孕育期（1956 1956年以前）年以前）在人工智能诞生之前，一些著名科学家就已经创立了为人工智能的诞生奠定重要的思想、理论基础和技术条件的学科和研究成果：数理逻辑 控制论 计算理论 神经网络模型 电子数字计算机西安电子科技大学人工智能的起源与发展v v 2.2.形成期（形成期（1956-1970 1956-1970年）年）AI诞生于一次历史性的聚会：麦卡锡正式使用“AI”的术语时间地点：1956年夏，美国达特莫斯(Dartmouth)大学，历时两个月发起人：麦卡锡(J.McCarthy):数学家、计算

14、机专家 明斯基(M.L.Minsky):哈佛大学数学家、神经学家 洛切斯特(N.Lochester):IBM公司信息中心负责人 香农(C.E.Shannon):贝尔实验室信息部数学家和信息学家邀请参加：莫尔(T.more)、塞缪尔(A.L.Samuel):IBM公司 塞尔夫里奇(O.Selfridge)、索罗蒙夫(R.Solomonff):MIT 纽厄尔(A.Newell):兰德(RAND)公司，美国 西蒙(H.A.Simon):卡内基梅隆（CMU）大学西安电子科技大学AI 的创始人们v v 阿伦 阿伦 图灵（图灵（Alan Turing Alan Turing）计算机科学理论的创始人 191

15、2 年出生于英国伦敦，1954 年去世，享年42 岁 1936 年发表论文“论可计算数及其在判定问题中的应用”，提出图灵机理论 1950 年发表论文“计算机与智能”，阐述了计算机可以具有智能的想法，提出图灵测试 1966 年为纪念图灵的杰出贡献，ACM设立图灵奖图灵（Alan Turing）西安电子科技大学AI 的创始人们麦卡锡(J.McCarthy)p首次提出人工智能的概念p发明剪枝算法p提出人工智能语言Lispp提出情景演算理 论明斯基(M.L.Minsky)p提出思维如何萌发并形成的基本理论p建造第一个神经网络模拟器，学习如何穿过迷宫p最早提出agent的概念p提出知识表示的框架理论西蒙

16、(H.A.Simon)p符号主义学派的创始人之一p开创了机器定理证明的学科领域p最早的AI语言IPLp开发了“通用问题求解系统”GPS纽厄尔(A.Newell)p符号主义学派的创始人之一p西蒙的学生与同事p1975年与西蒙同获图灵奖西安电子科技大学人工智能的起源与发展v v 2.2.形成期（形成期（1956-1970 1956-1970年）年）心理学小组 1957年，西蒙和纽厄尔等人的心理学小组研制了一个称为逻辑理论机(Logic Theory Machine，简称LT)的数学定理证明程序。1960年研制了通用问题求解(General Problem Solving)程序。该程序的设计是从模仿

17、人类问题求解的规程开始的，不依赖于具体领域。在它能处理的有限类别的问题中，它显示出程序决定的子目标及可能采取的行动的次序，与人类求解同样问题是类似的。因此，GPS 是第一个实现了“像人一样思考”方法的程序。西安电子科技大学人工智能的起源与发展v v 2.2.形成期（形成期（1956-1970 1956-1970年）年）IBM工程小组 1956年，塞缪尔在IBM704计算机上研制成功了具有自学习、自组织和自适应能力的西洋跳棋程序。这个程序可以从棋谱中学习，也可以在下棋过程中积累经验、提高棋艺。通过不断学习，该程序1959年击败了塞缪尔本人 1962年又击败了一个州的冠军。MIT 小组 1960年

18、，麦卡锡研制了人工智能语言LISP。西安电子科技大学人工智能的起源与发展v v 2.2.形成期（形成期（1956-1970 1956-1970年）年）其他开创性贡献 1958年，美籍华人数理逻辑学家王浩在IBM-740计算机上仅用了3-5分钟就证明了数学原理命题演算全部 220 条定理。1965年，鲁宾逊(J.A.Robinson)提出了归结（消解）原理。1965年，费根鲍姆(E.A.Feigenbaum)开始研究化学专家系统DENDRAL，用于质谱仪分析有机化合物的分子结构。1969年召开了第一届国际人工智能联合会议（International Joint Conference on AI，

19、IJCAI），标志着人工智能作为一门独立学科登上了国际学术舞台。此后IJCAI 每两年召开一次。1970年International Journal of AI 创刊。西安电子科技大学人工智能的起源与发展v v 3.3.暗淡期（暗淡期（1966-1974 1966-1974年）年）失败的预言给人工智能的声誉造成重大伤害 60 年代初，西蒙预言：10年内计算机将成为世界冠军、将证明一个未发现的数学定理、将能谱写出具有优秀作曲家水平的乐曲、大多数心理学理论将在计算机上形成。挫折和困境 在博弈方面：塞缪尔的下棋程序在与世界冠军对弈时，5局败了4局。在定理证明方面：发现鲁宾逊归结法的能力有限。当用归结

20、原理证明两个连续函数之和还是连续函数时，推了10万步也没证出结果。西安电子科技大学人工智能的起源与发展v v 3.3.暗淡期（暗淡期（1966-1974 1966-1974年）年）在问题求解方面：对于不良结构，会产生组合爆炸问题。在机器翻译方面：发现并不那么简单，甚至会闹出笑话。例如，把“心有余而力不足”的英语句子翻译成俄语，再翻译回来时竟变成了“酒是好的，肉变质了”在神经生理学方面：研究发现人脑有1011-12以上的神经元，在现有技术条件下用机器从结构上模拟人脑是根本不可能的。在其它方面：人工智能也遇到了不少问题。在英国，剑桥大学的詹姆教授指责“人工智能研究不是骗局，也是庸人自扰”。从此，形

21、势急转直下，在全世界范围内人工智能研究陷入困境、落入低谷。西安电子科技大学人工智能的起源与发展v v 3.3.暗淡期（暗淡期（1966-1974 1966-1974年）年）Minsky 的批评 1969年 M.Minsky 和 S.Papert 在感知机一书中指出了感知机无法解决异或（XOR）问题的缺陷，并表示出对这方面研究的悲观态度，使得神经网络的研究从兴起期进入了停滞期。该批评对人工智能的发展造成了重要的影响-在以后的二十年，感知机的研究方向被忽视-基于符号的知识表示成为主流-基于逻辑的推理成为主要研究方向西安电子科技大学人工智能的起源与发展v v 3.3.暗淡期（暗淡期（1966-197

22、4 1966-1974年）年）当时的人工智能存在三个方面的局限性 知识局限性：早期开发的人工智能程序中包含了太少的主题知识，甚至没有知识，而且只采用简单的句法处理。解法局限性：求解方法和步骤的局限性使得设计的人工智能程序在实际上无法求得问题的解答，或者只能得到简单问题的解答，而这种简单问题并不需要人工智能的参与。结构局限性：用于产生智能行为的人工智能系统或程序在一些基本结构上严重局限，如没有考虑不良结构，无法处理组合爆炸问题，因而只能用于解决比较简单的问题，影响到人工智能系统的推广应用。西安电子科技大学人工智能的起源与发展v v 4.4.知识应用期（知识应用期（1970-1988 1970-1

23、988年）年）以知识为中心的研究：专家系统实现了人工智能从理论研究走向实际应用，从一般思维规律探讨走向专门知识运用的重大突破，是AI发展史上的一次重要转折。1972年，费根鲍姆开始研究MYCIN医疗专家系统，并于1976年研制成功。从应用角度看，它能协助内科医生诊断细菌感染疾病，并提供最佳处方。从技术角度看，他解决了知识表示、不精确推理、搜索策略、人机联系、知识获取及专家系统基本结构等一系列重大技术问题。这一时期，与专家系统同时发展的重要领域还有计算机视觉和机器人，自然语言理解与机器翻译等。费根鲍姆（E.A.Feigenbaum）西安电子科技大学人工智能的起源与发展v v 4.4.知识应用期（

24、知识应用期（1970-1988 1970-1988年）年）整个20世纪80年代，专家系统和知识工程在全世界得到了迅速发展。专家系统为企业等用户赢得了巨大的经济效益。在开发专家系统过程中，许多研究者获得共识，即人工智能系统是一个知识处理系统，而知识表示、知识利用和知识获取则成为人工智能系统的三大基本问题。新的问题：专家系统本身所存在的应用领域狭窄、缺乏常识性知识、知识获取困难、推理方法单一、没有分布式功能、不能访问现存数据库等问题被逐渐暴露出来。西安电子科技大学人工智能的起源与发展v v 5.5.集成发展期（集成发展期（1986 1986年以来）年以来）神经网络的复兴：-1982年，Hopfie

25、ld模型提出。1984年，J.Hopfield设计研制了Hopfield网的电路，较好地解决了著名的TSP问题，引起了较大的轰动。-1986年，Rumelhart,Hinton 提出多层感知机与反向传播(BP)学习算法，该方法克服了感知器非线性不可分类问题，给神经网络研究带来了新的希望。美国加州理工学院物理学家J.J.Hopfield教授西安电子科技大学人工智能的起源与发展v v 5.5.集成发展期（集成发展期（1986 1986年以来）年以来）1995年，Vapnik提出Support Vector Machine（SVM）。1997年5月11日，由IBM研制的超级计算机“深蓝”首次击败了国

26、际象棋特级大师卡斯帕洛夫。2000年，中国科学院计算所开发出知识发现系统MSMiner。该系统是一种多策略知识发现平台，能够提供快捷有效的数据挖掘解决方案，提供多种知识发现方法。2011年，IBM超级电脑“沃森”亮相美国最受欢迎的智力竞赛节目危险边缘战胜该节目两位最成功的选手。西安电子科技大学人工智能的起源与发展v v 5.5.集成发展期（集成发展期（1986 1986年以来）年以来）机器学习，计算智能，人工神经网络，模糊逻辑，粗集理论，多智能体系统和行为主义等研究深入开展，不时形成高潮 随着人工神经网络的再度兴起和布鲁克（R.A.Brooks）的六足机器虫的出现，人工智能研究形成了符号主义、

27、连接主义和行为主义三大学派。随着研究和应用的深入，人们又逐步认识到，三个学派各有所长，各有所短，应相互结合、取长补短，综合集成。西安电子科技大学内容提要第一章：绪论第一章：绪论1.人工智能的定义与发展2.人工智能的各种认知观3.人类智能与人工智能4.人工智能的研究与应用领域5.课程概要西安电子科技大学人工智能的各种认知观v v 人工智能的各种认知观 人工智能的各种认知观 符号主义（Symbolicism）:基于物理符号系统假设和有限合理性原理 连接主义（Connectionism）:基于神经网络及其间的连接机制与学习算法 行为主义（Actionism）:基于控制论及感知动作型控制系统 机制主义

28、（mechanism）：结构（连接）主义、功能（符号）主义、行为主义的和谐统一 钟义信 钟义信西安电子科技大学人工智能的各种认知观v v 符号主义（符号主义（Symbolicism Symbolicism）:又称为逻辑主义、心里学派、计算机学派 符号主义观点认为：智能的基础是知识，其核心是知识表示和知识推理；知识可用符号表示，也可用符号进行推理，因而可以建立基于知识的人类智能和机器智能的统一的理论体系。代表人物：西蒙，纽厄尔等 代表性成果：1957年，西蒙、纽厄尔等人研制的称为逻辑理论机(Logic Theory Machine，LT)的数学定理证明程序。西安电子科技大学人工智能的各种认知观v

29、 v 连接主义（连接主义（Connectionism Connectionism）:又称为仿生学派、生理学派 连接主义观点认为：思维的基元是神经元，而不是符号；思维过程是神经元的联结活动过程，而不是符号运算过程；反对符号主义关于物理符号系统的假设。代表人物：明斯基 代表性成果：1943年麦克洛奇和皮兹创立的神经网络模型MP模型西安电子科技大学人工智能的各种认知观v v 行为主义（行为主义（Actionism Actionism）:又称为进化主义，控制论学派 行为主义观点认为：智能取决于感知和行动，提出了智能行为的“感知动作”模型；智能不需要知识、不需要表示、不需要推理；人工智能可以像人类智能那

30、样逐步进化。布鲁克基于控制论提出了无需知识表示的智能、无需推理的智能。他认为智能只是在与环境的交互作用中表现出来，在许多方面是行为心理学观点在现代人工智能中的反映。代表人物：布鲁克 代表性成果：布鲁克研制的机器虫西安电子科技大学人工智能的各种认知观v v 机制主义（机制主义（mechanism mechanism）：）：钟义信：北京邮电大学教授，曾任中国人工智能学会理事长机制主义是结构（连接）主义、功能（符号）主义和行为主义的和谐统一 智能活动的过程：任务给定-信息获取-知识提炼-策略生成-策略执行-反馈优化 智能生成的机制：信息-知识-智能的转换由于采用的知识类型不同，神经网络（结构模拟，经

31、验知识）、专家系统（功能模拟，规范知识）、感知-动作系统（行为模拟，常识知识）分别是机制主义方法的特例。西安电子科技大学内容提要第一章：绪论第一章：绪论1.人工智能的定义与发展2.人工智能的各种认知观3.人类智能与人工智能4.人工智能的研究与应用领域5.课程概要西安电子科技大学人类智能与人工智能v v 智能信息处理系统：人类 智能信息处理系统：人类&计算机 计算机神经系统视觉、听觉、触觉智能思维和智能决策物理符号系统计算机博弈、定理证明、语言翻译计算机程序设计语言神经计算机、量子计算机西安电子科技大学人类智能与人工智能v v 一个完善的物理符号系统的六种基本功能：一个完善的物理符号系统的六种基

32、本功能：p输入符号Input；p输出符号Output；p存储符号Storage；p复制符号Copy；p建立符号结构：通过找出各个符号之间的关系，在符号系统中形成一种结构，即：符号结构（Symbol Structure）；p条件性迁移（Conditional transformation）：根据已有符号，完成活动过程，即某种形式的推理过程西安电子科技大学人类智能与人工智能v v 物理符号系统的假设 物理符号系统的假设任何一个系统，如果它能表现出智能，那么它就必定能够执行上述6种功能。反之，任何系统如果具有这6种功能，那么它就能够表现出智能；这种智能指的是人类所具有的那种智能。把这个假设称为物理符

33、号系统的假设。v v 物理符号系统的 物理符号系统的3 3个推论 个推论推论一：既然人具有智能，那么他（她）一定是一个物理符号系统。推论二：既然计算机是一个物理符号系统，它就一定能够表现出智能。推论三：既然人是一个物理符号系统，计算机也是一个物理符号系统，那么就能够用计算机来模拟人的活动。西安电子科技大学内容提要第一章：绪论第一章：绪论1.人工智能的定义与发展2.人工智能的各种认知观3.人类智能与人工智能4.人工智能的研究与应用领域5.课程概要西安电子科技大学人工智能的研究与应用领域v人工智能的研究与应用领域人工智能的研究与应用领域 人工智能研究的目标 人工智能研究的基本内容 人工智能研究的主

34、要方法 人工智能的争论 人工智能的发展方向 人工智能应用领域西安电子科技大学人工智能研究的目标v v 远期目标 远期目标揭示人类智能的根本机理，用智能机器去模拟、延伸和扩展人类的智能涉及到脑科学、认知科学、计算机科学、系统科学、控制论等多种学科，并依赖于它们的共同发展v v 近期目标 近期目标研究如何使现有的计算机更聪明，即使它能够运用知识去处理问题，能够模拟人类的智能行为v v 相互关系 相互关系远期目标为近期目标指明了方向近期目标则为远期目标奠定了理论和技术基础西安电子科技大学人工智能研究的基本内容v v 人工智能研究的基本内容主要包括两个方面：人工智能研究的基本内容主要包括两个方面：1）

35、利用技术模拟生物的行为；2）利用计算机构造智能系统。具体可细分为：1、认知建模p认知：可一般地认为是和情感、动机、意志相对应的理智或认识过程，或者是为了一定的目的，在一定的心理结构中进行的信息加工过程。p美国心理学家浩斯顿(Houston)等人把认知归纳为以下5种主要类型：(1)认知是信息的处理过程；(2)认知是心理上的符号运算；(3)认知是问题求解；(4)认知是思维；(5)认知是一组相关的活动，如知觉、记忆、思维、判断、推理、问题求解、学习、想象、概念形成及语言使用等。西安电子科技大学人工智能研究的基本内容 2、知识表示：基础 3、知识推理：实现问题求解 4、知识应用：目的 5、机器感知：就

36、是要让计算机具有类似于人的感知能力，如视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉，是机器获取外部信息的基本途径，相当于智能系统的输入p机器视觉（或叫计算机视觉）：就是给计算机配上能看的视觉器官，如摄像机等，使它可以识别并理解文字、图像、景物等p机器听觉（或叫计算机听觉）：就是给计算配上能听的听觉器官，如话筒等，使计算机能够识别并理解语言、声音等。p模式识别：对客体的识别与分类p自然语言理解：实现人机对话p机器翻译传统人工智能的三大核心研究内容西安电子科技大学人工智能研究的基本内容 6、机器思维：p机器思维是让计算机能够对感知到的外界信息和自己产生的内部信息进行思维性加工p包括逻辑思维、形象思维和灵感思维p涉

37、及信息的表示，组织，积累，管理，搜索，推理等过程p神经网络、人脑结构及其工作原理 7、机器学习：p让计算机能够像人那样自动地获取新知识，并在实践中不断地完善自我和增强能力。p是机器获取智能的途径p学习是一个有特定目的的知识获取过程p学习的本质是对信息的理解与应用p有多种学习方法西安电子科技大学人工智能研究的基本内容 8、机器行为：p让计算机能够具有像人那样地行动和表达能力，如走、跑、拿、说、唱、写画等。p相当于智能系统的输出部分p机器人 9、智能系统构建p无论是人工智能的近期目标还是远期目标，都需要建立智能系统或构造智能机器p需要开展对系统模型、构造技术、构造工具及语言环境等研究西安电子科技大

38、学人工智能研究的主要方法v v 人工智能研究的主要方法 人工智能研究的主要方法 功能模拟法：认知学观点，工程观点p符号主义学派。根据人脑的心理模型，把问题或知识表示为某种逻辑结构，运用符号演算，实现表示、推理和学习等功能，从宏观上模拟人脑思维，实现人工智能功能。p从计算机工程的角度出发，通过运用计算机科学的方法进行研究，实现人类智能在计算机上的模拟。主要研究符号处理为核心的方法。p不足之处：l在用符号表示知识的概念时，有效性很大程度上取决于符号表示的正确性和准确性；l将知识概念转换成符号时，可能丢失一些重要信息；l难于对含噪信息、不确定性信息和不完全性信息进行处理。西安电子科技大学人工智能研究

39、的主要方法 结构模拟法：生物学观点，科学观点p连接主义学派。根据人脑的生理结构和工作机理来模拟人脑智能，属于非符号处理范畴p从脑科学的角度出发，采用生物学的方法进行研究，视图搞清楚人类智能的本质。主要研究神经网络。p不足之处：l由于大脑的生理结构和工作机理还远未搞清楚，因而现在只能对人脑的局部进行模拟或进行近似模拟l不适合模拟人的逻辑思维过程l受大规模人工神经网络制造的制约l尚不能满足人脑完全模拟的要求西安电子科技大学人工智能研究的主要方法 行为模拟法p行为主义学派。智能不取决于符号和神经元，而取决于感知和行动，智能行为只能在现实世界中与周围环境交互作用而表现出来。p不足之处：l难以获得高级智

40、能控制行为 集成模拟法p各学派密切合作，取长补短p逐步建立统一的人工智能理论体系和方法p钟义信：机制主义西安电子科技大学人工智能的争论v人工智能作为一门学科，已经走过了半个世纪的历程，并获得了可喜的成就，但同时也面临着许多困难和挑战。人工智能在争论中不断发展，争论的主要问题包括：人工智能研究方法的争论p人工智能是否必须模拟人的智能？如何模拟？p对功能模拟、结构模拟和行为模拟是否可以分离研究？p对感知、思维和行为是否可以分离研究？p对认知与学习以及逻辑思维和形象思维等问题是否可以分离研究？p是否有必要建立人工智能的统一理论体系？人工智能技术路线的争论p专用路线和通用路线的争议p硬件路线和软件路线

41、的争议西安电子科技大学人工智能的发展方向v v 近期人工智能的发展方向 近期人工智能的发展方向 更新的理论框架研究：目前人工智能的研究存在着宏观与微观分离、局部与全局分离、理论与实际相脱节的问题。要从根本上了解人脑的结构和功能，实现人工智能的研究目标，还需要寻找和建立更新的人工智能框架和理论体系。更好的技术集成研究：人工智能是一门综合了信息技术、认知科学，心理学、社会学、语言学、系统学、哲学、伦理学等学科领域的交叉学科，人工智能的发展需要从各个学科的发展中汲取营养。更成熟的应用方法研究：研究更通用更有效的软件开发方法，如更高级的人工智能语言，更方便的人工智能开发环境和工具；发掘求解问题的新思路

42、与新方法。西安电子科技大学人工智能应用领域v人工智能应用领域主要包括 问题求解 机器学习 自然语言理解 专家系统 模式识别 计算机视觉 机器人学 博弈 计算智能 人工生命 自动定理证明 自动程序设计 智能控制 智能检索 智能调度与智慧 智能决策支持系统 人工神经网络 数据挖掘与知识发现西安电子科技大学人工智能应用领域 问题求解p问题的表示、分解、搜索、归约等p进行复杂的数学公式符号运算求解 机器学习p是使计算具有智能的根本途径，也是机器具有智能的重要标志p主要研究如何使得计算机能够模拟和实现人类的学习能力p人工智能领域最活跃，最具研究前景的热点 自然语言理解p书面语言的理解和口语（语音）的理解

43、p手写文字的识别p机器翻译西安电子科技大学人工智能应用领域 专家系统p专家系统是在某个特定的领域内，以专家水平趋解决该领域中困难问题的计算机程序p典型的专家系统结构如下：西安电子科技大学人工智能应用领域 模式识别p模式识别的研究目标使得计算机能够对给定的事物进行鉴别，并将其归入相同或相似的模式中p模式识别是计算机对环境识别的需要，是对人类环境的感知模拟 计算机视觉p人类80以上的外部信息来自视觉p计算机视觉主要研究目标是使得计算机具有通过二维图像认知三维环境信息的能力p低层视觉与高层视觉p前沿研究领域p广泛应用：目标识别与跟踪，视频三维重建，CT图像的脏器三维重建等西安电子科技大学人工智能应用

44、领域 机器人学p机器人是一种可编程的多功能操作装置。人工智能的所有技术几乎都可以在该领域得到应用p机器人研究的四个阶段：遥控机器人程序机器人自适应机器人智能机器人西安电子科技大学人工智能应用领域 博弈p博弈是一个有关对策问题的研究领域，典型的例子是下棋p井字棋：最先在任意一条直线上成功连接三个标记的一方获胜。假设*先走西安电子科技大学人工智能应用领域 计算智能：p以数据位基础，以计算为手段来建立功能上的联系（模型），而进行问题求解，以实现对智能的模拟和认识。p研究内容与范畴：神经计算 模糊计算 粗集理论与粒度计算 进化计算 模拟退火算法 禁忌搜索算法 蚁群算法 粒子群算法 人工免疫系统 分布估

45、计算法 量子计算 西安电子科技大学人工智能应用领域 人工生命：p研究能够展示人类生命特征的人工系统，即研究以非碳水化合物为基础的、具有人类生命特征的人造生命系统p研究思路：如果能从具体的生命中抽象出控制生命的“存在形式”，并且这种存在形式可以在另外一种物质中实现，那么就可以创造出基于不同物质的另外一种生命 自动定理证明p自动实现象人类证明定理那样的非数值的符号演算过程 自动程序设计p自动程序设计师一种让计算机把高级形式语言或自然语言描述的程序自动转换成可执行的程序的技术西安电子科技大学人工智能应用领域 智能控制：p智能控制是指无需或很少需要人的干预就能独立驱动智能机器实现其目标的自动控制p是当

46、今自动控制的最高水平 智能检索：p是信息时代来临的需要p可以回答用户提问的数据库系统，如何询问，如何演绎出答案p能有效表示、存储和检索大量事实的数据库系统设计 智能调度与指挥p寻找最佳调度和组合p NP完全类问题的求解西安电子科技大学人工智能应用领域 智能决策支持系统：p智能决策支持系统是指在传统决策支持系统中增加了相应的智能部件的决策支持系统 人工神经网络p人工神经网络是一个用大量的简单处理单元（神经元）经过广泛并行互联所构成的人工网络，用于模拟人脑神经系统的构造和功能。p用神经网络处理直觉和形象思维信息具有比传统处理方式好得多的效果西安电子科技大学人工智能应用领域 人工神经网络(续)p生物

47、神经元p神经元的MP模型神经元的MP模型人工神经网络西安电子科技大学人工智能应用领域 数据挖掘与知识发现p数据挖掘与知识发现是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、甚至不一致的数据中提取出有效的、新颖的、潜在有用的并可被理解的信息和知识的过程。p传统的数据库技术仅限于对数据的查询和检索，不能从中提取知识。数据挖掘与知识发现是在数据库的基础上实现的一种知识发现系统。p从面向数据库的结构化信息挖掘到面向数据仓库和互联网的海量、半结构化或非结构化信息的数据挖掘。p成功的例子：沃尔玛：“啤酒和尿布”规律；中国铁道部从1998年开始，利用数据挖掘技术分析春运期间的铁路客流量，挖掘影响忒路客运总量的关键因素西安电子科技大学内容提要第一章：绪论第一章：绪论1.人工智能的定义与发展2.人工智能的各种认知观3.人类智能与人工智能4.人工智能的研究与应用领域5.课程概要西安电子科技大学课程概要v 简述人工智能的起源与发展v 概括地论述知识表示的各种主要方法v 讨论常用的搜索原理和推理求解技术v 介绍近期人工智能技术和方法的热点v 详细地分析人工智能的主要应用领域v 叙述人工智能的争议与展望 西安电子科技大学人工智能的科学幻想西安电子科技大学