1、 人工智能与知识工程人工智能与知识工程 华北电力大学华北电力大学 计算机系计算机系 刘丽刘丽 2023-8-5华北电力大学华北电力大学2教材及参考书籍教材及参考书籍 参考教材：参考教材：人工智能，马少平、朱小燕，清华大学出版社，2004年。人工智能与知识工程，王永庆编著，西安交通大学出版社，1998年。人工智能教程（第二版），王士同，电子工业出版社，2006。主要参考文献：主要参考文献：人工智能技术导论(第三版)，廉师友，西安电子科技大学出版社，2007年。人工智能，史忠植，王文杰，清华大学出版社，2007年。人工智能原理及其应用，王万森，电子工业出版社，2007年。人工智能：智能系统指南(原
2、书第2版)，(澳)MICHAEL NEGNEVITSKY编著，顾力栩等译，机械工业出版社，2007年。人工智能：复杂问题求解的结构和策略(原书第5版)，(美)GEORGE F.LUGER编著，史忠植等译，机械工业出版社，2006年。2023-8-5华北电力大学华北电力大学3考试方法考试方法 考试 开卷 百分比：50%大作业 课程总结 百分比：40%平时成绩 出勤 百分比：10%2023-8-5华北电力大学华北电力大学4大作业大作业 题目 人工生命 人工免疫系统 人工神经网络 进化计算（遗传算法、进化策略、进化规划）多智能体系统 分形 方式 每题89人，独立完成，形成书面学习笔记、研究综述等 综
3、合报告成果，口头报告（定义、原理、研究进展、程序实例等），学术交流2023-8-5华北电力大学华北电力大学5主要内容主要内容 绪论 知识表示 搜索技术 回溯策略、无信息图搜索、启发式图搜索，与或图搜索 谓词逻辑与归结原理 人工智能的程序设计语言 不确定性推理方法 机器学习 人工智能新技术2023-8-5华北电力大学华北电力大学6第第0章章 绪论绪论 0.1 什么是人工智能 0.2 图灵测试 0.3 中文屋子问题 0.4 人工智能的研究目标 0.5 人工智能发展简史 0.6人工智能研究课题2023-8-5华北电力大学华北电力大学70.1 什么是人工智能什么是人工智能 很早人类就有制造机器人的幻想
4、 黄帝的“指南车”诸葛亮的“木牛流马”亚里士多德的形式逻辑 莱布尼茨的关于数理逻辑的思想“机器人”一词的来源2023-8-5华北电力大学华北电力大学8莱布尼茨莱布尼茨 n手摇计算机(Leibniz Wheel)p整个机器由齿轮系统传动p重要部件是阶梯形轴p便于实现简单的四则运算第一个认识到二进制记数法重要性的人，系统地提出了二进制数的运算法则 2023-8-5华北电力大学华北电力大学9现代人工智能的兴起现代人工智能的兴起 现代人工智能（Artificial Intelligence，AI）一般认为起源于美国1956年的一次夏季讨论（达特茅斯会议），在这次会议上，第一次提出了“Artificia
5、l Intelligence”这个词 与会者：McCarthy、Minsky、Locheseter、Shannon、Samuel、Newell、Simon等 AI至今没有统一的定义2023-8-5华北电力大学华北电力大学10什么是人工智能？什么是人工智能？J.McCarthy AI使一部机器的反应方式就像是一个人在行动时所依据的智能2023-8-5华北电力大学华北电力大学11约翰约翰麦卡锡（麦卡锡（John McCarthy）人工智能之父 LISP语言的发明人 首次提出AI的概念2023-8-5华北电力大学华北电力大学12约翰约翰麦卡锡（麦卡锡（John McCarthy）1927年出生于美国
6、波士顿 1956年发起达特茅斯会议，并提出“人工智能”的概念 1958年与明斯基一起创建世界上第一个人工智能实验室 发明剪枝算法 1959年开发LISP语言 开创逻辑程序研究，用于程序验证和自动程序设计 1971年获得图灵奖2023-8-5华北电力大学华北电力大学13什么是人工智能？什么是人工智能？J.Nilsson AI是关于知识的科学，即怎样表示知识、获取知识和使用知识的科学 P.Winston（Patrick Henry Winston：美国人工智能协会前主席,美国麻省理工学院（MIT）人工智能和计算机科学教授，美国Ascent技术公司总裁和创始人之一）AI研究如何使计算机去做过去只有人
7、才能做的富有智能的工作2023-8-5华北电力大学华北电力大学14l 逻辑学派的奠基人之一，对AI的发展做出了重大的贡献l P.E.Hart,N.J.Nilsson,and B.Raphael.A formal basis for the heuristic determination of minimum cost paths in graphs.IEEE Trans.Syst.Sci.and Cybernetics,SSC-4(2):100-107,1968”-A*算法l 斯坦福大学终身的工程学KUMAGAI教授 l 曾任ARTIFICIAL INTELLIGENCE、MACHINE LE
8、ARNING杂志的编辑、斯坦福大学计算机科学系系主任、SRT人工智能中心主任及美国人工智能协会理事长J.Nilson2023-8-5华北电力大学华北电力大学15什么是人工智能？什么是人工智能？M.Minsky AI是让机器做本需要人的智能才能做到的事情的一门学科 A.Feigenbaum AI是一个知识信息处理系统2023-8-5华北电力大学华北电力大学16马文马文明斯基（明斯基（Marniv Lee Minsky）人工智能之父框架理论的创立者首位获得图灵奖的人工智能学者2023-8-5华北电力大学华北电力大学17马文马文明斯基（明斯基（Marniv Lee Minsky）1927年出生于美国
9、纽约 1951年提出思维如何萌发并形成的基本理论 1956年达特茅斯会议的发起人之一 1958年在MIT创建世界上第一个AI实验室 1969年获得图灵奖 1975年首创框架理论2023-8-5华北电力大学华北电力大学18爱德华爱德华费根鲍姆（费根鲍姆（Edward A.Feigenbaum）知识工程的提出者大型人工智能系统的开拓者2023-8-5华北电力大学华北电力大学19爱德华爱德华费根鲍姆（费根鲍姆（Edward A.Feigenbaum）1936年出生于美国的新泽西州 通过实验和研究，证明了实现智能行为的主要手段是知识 1977年提出知识工程，使人工智能从理论转向应用 名言：知识蕴藏着力
10、量 1994年和劳伊雷迪共同获得图灵奖2023-8-5华北电力大学华北电力大学20 1963年主编计算机与思想，被认为是世界上第一本有关人工智能的经典性专著 1965年开发出世界上第一个专家系统Dendral 开发出著名的专家系统MYCIN 80年代合著了四卷本的人工智能手册 开设Teknowledge和IntelliGenetics两个公司，是世界上最早以开发和将专家系统商品化的公司爱德华爱德华费根鲍姆（费根鲍姆（Edward A.Feigenbaum）2023-8-5华北电力大学华北电力大学21劳伊劳伊雷迪（雷迪（Raj Reddy）大型人工智能系统的开拓者 2023-8-5华北电力大学华
11、北电力大学22劳伊劳伊雷迪（雷迪（Raj Reddy）1937年出生于印度，1966年在美国获得博士 1994年与费根鲍姆共同获得图灵奖 主持过一系列大型AI系统的开发 Navlab 能在道路行驶的自动车辆项目 LISTEN 用于扫盲的语音识别系统 以诗人但丁命名的火山探测机器人项目 自动机工厂项目，提出“白领机器人学”2023-8-5华北电力大学华北电力大学23什么是人工智能什么是人工智能像人一样思考的系统理性地思考的系统“要使计算机能够思考.意思就是：有头脑的机器”（Haugeland,1985）“与人类的思维相关的活动，诸如决策、问题求解、学习等活动”（Bellman,1978）“通过利
12、用计算模型来进行心智能力的研究”（Chamiak和McDermott,1985）“对使得知觉、推理和行为成为可能的计算的研究”（Winston,1992）像人一样行动的系统理性地行动的系统“一种技艺，创造机器来执行人需要智能才能完成的功能”（Kurzweil,1990）“研究如何让计算机能够做到那些目前人比计算机做得更好的事情”（Rich和Knight,1991）“计算智能是对设计智能化智能体的研究”（Poole等，1998）“AI.关心的是人工制品中的智能行为”（Nilsson,1998）2023-8-5华北电力大学华北电力大学24什么是人工智能什么是人工智能 AI研究的是如何运用知识，以便
13、像人类一样完成富有智能的工作 就AI的本质来说，可以认为人工智能是一门研究如何制造出人造的智能机器或智能系统，来模拟人类智能活动的能力，以延伸人们智能的科学2023-8-5华北电力大学华北电力大学25人工智能和通常程序的人工智能和通常程序的比较 主要是符号处理 主要是数字处理启发式搜索 依靠算法控制结构和知识域相分离 信息和控制联结在一起易于修改、更新和改变 难以修改允许不正确的答案 要求正确的回答2023-8-5华北电力大学华北电力大学26智能和智力智能和智力“智能”源于拉丁“LegereLegere”，意思是收集、汇集，智能通常用来表示从中进行选择、理解和感觉 自然智能 人类和一些动物所具
14、有的智力和行为能力 智力 是针对具体情况的，根据不同的情况有不同的含义 “智力”是指学会某种技能的能力，而不是指技能本身 2023-8-5华北电力大学华北电力大学27智能和智力智能和智力 智能的定义和描述：（1）善于判断、理解和推理判断、理解和推理（2）综合智力主要是指“相互关系的训练相互关系的训练”（3）形成要领形成要领和掌握含义掌握含义的能力（4）全面考试的能力全面考试的能力或思维的效率思维的效率（5）先天的、综合的和认知的能力先天的、综合的和认知的能力（6）智力活动包括在某一情况下抓住本质抓住本质并对他们作出适当的反应适当的反应（7）适当地行动、理智地思考、有效地适应环境的总总体能力。体
15、能力。（8）身体和社会环境的适应性适应性 判断、理解、推理、形成概念、适当的反应和适应性等判断、理解、推理、形成概念、适当的反应和适应性等2023-8-5华北电力大学华北电力大学280.2图灵测试图灵测试 如何知道一个系统是否具有智能呢？1950年，计算机科学家图灵提出了著名的“图灵测试”2023-8-5华北电力大学华北电力大学29测试的设置测试的设置 测试的参与者：测试人 被测试人 一个人 一个声称自己有人类智力的机器 测试过程：测试人与被测试人是分开的，测试人只有通过一些装置（如键盘）向被测试人问一些问题，这些问题随便是什么问题都可以2023-8-5华北电力大学华北电力大学30测试的设置测
16、试的设置2023-8-5华北电力大学华北电力大学31 问过一些问题后 测试人能正确地分出谁是人谁是机器机器没有通过图灵测试 测试人没有分出谁是机器谁是人机器通过了图灵测试，具有了具有了图灵测试意义下的智能图灵测试意义下的智能 计算机为了通过图灵测试，要很好地模拟人类的优点优点和不足不足 不能比人类愚蠢，也不能比人类聪明 在某些方面变得愚蠢并不是很难的事情 困难的是一些常识性的问题 人类可以非常轻松的处理常识性的问题，但对于计算机来说却非常困难测试的设置测试的设置2023-8-5华北电力大学华北电力大学32图灵测试图灵测试示范示范1 1 问：请给我写出有关“第四号桥”主题的十四行诗。答：不要问我
17、这道题，我从来不会写诗。问：34957加70764等于多少？答：（停30秒后）105721 问：你会下国际象棋吗？答：是的。问：我在我的K1处有棋子K；你仅在K6处有棋子K，在R1处有棋子R。现在轮到你走，你应该下那步棋？答：（停15秒钟后）棋子R走到R8处，将军！2023-8-5华北电力大学华北电力大学33图灵测试图灵测试示范示范2 2 问：你会下国际象棋吗？答：是的。问：你会下国际象棋吗？答：是的。问：请再次回答，你会下国际象棋吗？答：是的。一部笨机器一部笨机器!2023-8-5华北电力大学华北电力大学34图灵测试图灵测试示范示范3 3 问：你会下国际象棋吗？答：是的。问：你会下国际象棋吗
18、？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？答：你烦不烦，干嘛老提同样的问题。大概是人而不是机器!2023-8-5华北电力大学华北电力大学35图灵测试图灵测试示范示范4 4 很多人研究过计算机对话程序，如J.Weizenbaum写的Eliza（扮演心理医生），模仿心理医生和女病人的对话 P：所有男人都一个样。E：这从何说起呢？P：他们总是这样和那样的找我们的麻烦。E：你能举一个例子吗？P：好吧，你瞧，我的男朋友叫我的这儿来。E：哦，你的男朋友叫你到这儿来。P：他说我显得精神沮丧已经很长时间了。E：听到你说你精神沮丧，我很同情。P：说真的，我很不高兴。E：你认为到这儿来能帮
19、助你高兴起来吗？P：那当然，我需要帮助。E：如果你得到了帮助，那将意味着什么？2023-8-5华北电力大学华北电力大学36图灵测试图灵测试 对人类来说容易求解的问题，对计算机来说并不一定容易解决 对人类来说困难的问题，计算机处理起来不一定困难 利用计算机难以通过图灵测试的特点，逆向使用图灵测试，解决复杂问题 防止利用程序对网络系统进行恶意攻击，在登录界面上，除了要输入用户名、密码之外，还要识别出系统随机产生的一些在复杂背景上的变形文字2023-8-5华北电力大学华北电力大学37人工智能碰上人工智能？人工智能碰上人工智能？康奈尔大学大学的创意机器实验室进行了这样一个实验：把两个对话型的AI-Cl
20、everbot连到一块去，看看它们俩会聊些什么 http:/ 人工智能遇上人工智能.flv2023-8-5华北电力大学华北电力大学380.3希尔勒的中文屋子希尔勒的中文屋子 罗杰施安克的故事理解程序（举例）机器是否真的理解了呢？希尔勒的中文屋子 问题：通过了图灵测试就具有了智能吗？思考题：如何理解希尔勒的中文屋子？该程序可以在“阅读”一个英文故事之后，回答和故事有关的问题来自反对者的声音，即便通过了图灵实验，也不认为就是理解了2023-8-5华北电力大学华北电力大学390.4 AI的研究目标的研究目标 AI是研究如何制造出人造的智能机器或智能系统，来模拟人类智能活动的能力，以延伸人们智能的科学
21、 人类智能活动的能力：人类在认识世界和改造世界的活动中，由脑力劳动表现出来的能力 认识和理解世界环境的能力 提出概念、建立方法，进行演绎和归纳推理、作出决策的能力 学习的能力 自我适应的能力2023-8-5华北电力大学华北电力大学400.4 AI的研究途径的研究途径 心理学（符号主义）：人工智能源于数理逻辑。认识的基本元素是符号，智能和知识可用符号表示、擅长抽象思维 人工智能的主流学派，代表有纽厄尔、肖、西蒙和尼尔逊等 生理学（联结主义）：原理主要为神经网络及神经网络间的连接机制与学习算法 认为认识的基本元素是神经元，认识过程是大量神经元的并行活动，擅长形象思维 生物进化（行为主义）行为主义：
22、原理为控制论及感知论 认为人工智能源于控制论。代表人物有布鲁克斯2023-8-5华北电力大学华北电力大学410.5 AI的历史回顾（的历史回顾（1）阶段1：萌芽期（1956年以前）神话传说：帮助人劳动的机器人，歌舞机器人 法国物理学家和数学家BPascal的机械加法器 Leibniz在机械加法器基础上制造了四则运算器 英国数学家和力学家CBabbage对差分机和分析机的研究 图灵的图灵机模型 1938德国工程师Zuse的累计数字计算机Z-1 1945 John VonNeu-mann 冯诺依曼结构 1946年Mauchly等的第一台计算机ENIAC Wiener的控制论和Shannon的信息论
23、等2023-8-5华北电力大学华北电力大学420.5 AI的历史回顾（的历史回顾（2）阶段2：人工智能基础技术的研究和形成(19561970)Dartmouth聚会后，在美国开始形成了以人工智能为研究目标的几个研究组：Newell和Simon的Carnegie-RAND协作组 Samuel和Gelernter的IBM公司工程课题研究组 Minsky和McCarthy的MIT研究组等 主要工作2023-8-5华北电力大学华北电力大学430.5 AI的历史回顾（的历史回顾（3）方面1：A.Newell、J.Shaw和H.Simon等人编制出逻辑理论机LT，当时该程序证明了“数学原理”一书第二章中的
24、38个定理 1960年编制了能解十种类型不同课题的通用问题求解程序GPS，和LT是首次在计算机上运行的启发式程序 Newell关于自适应象棋机的论文 Simon关于问题求解和决策过程中合理选择和环境影响的行为理论的论文 人的口语学习和记忆的EPAM模型（1959年）、早期自然语言理解程序SAD-SAM 2023-8-5华北电力大学华北电力大学44赫伯特赫伯特西蒙（西蒙（Herbert A.Simon）符号主义学派的创始人爱好广泛的全能科学家中国科学院外籍院士2023-8-5华北电力大学华北电力大学45 1916年出生于美国的威斯康辛州 1943年在匹兹堡大学获政治学博士学位 1969年因心理学
25、方面的贡献获得杰出科学贡献奖 1975年和他的学生艾伦纽厄尔共同获得图灵奖 1978年获得诺贝尔经济学奖 1986年因行为学方面的成就获得美国全国科学家奖章赫伯特赫伯特西蒙（西蒙（Herbert A.Simon）2023-8-5华北电力大学华北电力大学46 50年代至60年代初开发了世界上最早的启发式程序“逻辑理论家”LT 57年开发了IPL(Information Processing Language)语言，是最早的AI语言 60年开发了“通用问题求解系统”GPS 66年开发了最早的下棋程序之一MATER 70年发展与完善了语义网络的概念和方法 70年代提出了“物理符号系统假说”70年代提
26、出决策过程模型赫伯特赫伯特西蒙（西蒙（Herbert A.Simon）2023-8-5华北电力大学华北电力大学47艾伦艾伦纽厄尔（纽厄尔（Allen Newell）符号主义学派的创始人之一 西蒙的学生与同事 1975年与西蒙同获图灵奖 2023-8-5华北电力大学华北电力大学480.5 AI的历史回顾（的历史回顾（4）方面2 1956年Samuel的西洋跳棋程序，1959年这个程序曾战胜设计者本人，1962年还击败了美国一个州的跳棋大师方面3 1959年McCarthy发明的表处理语言LISP，成为人工智能程序设计的主要语言，至今仍被广泛采用 1958年McCarthy建立的行动计划咨询系统以
27、及1960年Minsky的论文“走向人工智能的步骤”，对人工智能的发展都起了积极的作用 1956年N.Chomsky的文法体系，1958年Selfridge等人的模式识别系统程序等2023-8-5华北电力大学华北电力大学490.5 AI的历史回顾（的历史回顾（5）阶段3：发展和实用化阶段(19711980)各种新的技术和各种的出现 1968 Quillian 语义网络知识表示法（Simmon等人用语义网络表达自然语言理解）1974 Minsky 框架(Frame)理论 1976 RODuda 主观贝叶斯理论-Prospector 1965 Robinson 归结原理 1965 RKowalsk
28、i Prolog思想，1972 AColmerauer实现Prolog2023-8-5华北电力大学华北电力大学500.5 AI的历史回顾（的历史回顾（6）阶段3：发展和实用化阶段(19711980)各种新的技术和各种的出现 1965 EFeigenbaum与化学家C.Djerassi，J.Leberberg 化学专家系统DENRAL，根据分子式及其质谱数据推断分子结构 1971MIT的 C.Engleman，W.Martin和J.Moses数学专家系统MACSYMA，帮助人们解决多种数学问题 1972 绍特里夫 医疗专家MYCIN系统，诊断和治疗感染性疾病 1976 斯坦福大学R.O.Duda
29、 地质勘探PROSPECTOR2023-8-5华北电力大学华北电力大学510.5 AI的历史回顾（的历史回顾（7）阶段3：发展和实用化阶段(19711980)各种新的技术和各种的出现 1973（1977）L.D.Erman语言理解系统 HEARSAY-I，HRSAY-60年代后期 机器定理证明 对规划问题研究 1960 美 商用工业机器人UNIMATE和VERSATRAN 1977 第5届人工智能联合会议，Feigenbaum “人工智能的艺术：知识工程课题及实例研究”提出知识工程的概念2023-8-5华北电力大学华北电力大学520.5 AI的历史回顾（的历史回顾（8）阶段4知识工程与专家系统
30、(1980年至今)商业性的应用计划 自然语言处理系统开始商业化：人工智能公司的INTELLECT系统 计算机视觉系统的研制 LISP机 日本的第五代计算机计划；美国、英国的新一代电子计算机计划等 70年代末人工智能研究在我国、和以及等更迅速的发展 2023-8-5华北电力大学华北电力大学530.5 AI的历史回顾（的历史回顾（9）IBM的“深蓝”：以3.5：2.5的总比分战胜卡斯帕罗夫“深蓝”的技术指标：32个CPU 每个CPU有16个协处理器 每个CPU有256M内存 每个CPU的处理速度为200万步/秒 1969年国际人工智能联合会成立，每两年召开一次会议2023-8-5华北电力大学华北电
31、力大学54Watson 北京时间2011年2月18日消息，由IBM和美国德克萨斯大学联合研制的超级电脑“沃森”(Watson)昨日在美国最受欢迎的智力竞猜电视节目危险边缘中击败该节目历史上两位最成功的选手肯-詹宁斯和布拉德-鲁特，成为危险边缘节目新的王者2023-8-5华北电力大学华北电力大学55Waston如何与人对决智力竞赛 沃森超级电脑概况沃森超级电脑概况“沃森”是按IBM的创始人托马斯沃森的名字命名的，它利用一个庞大的并联网络，与2000到3000个Power 7计算核心相连，这些计算核心被放置在7个冰箱大小的容器里。IBM已经为“沃森”上传了所有得到许可和公开的知识内容，以便打造一个
32、巨大的语义索 如何与人智力竞答？如何与人智力竞答？在比赛过程中，当主持人阅读线索时，它们会以电子内容的形式传输给“沃森”，然后这台超级电脑会对接收到的信息进行分析，并做出各种构想，接着搜索所有信息检验构想的正误，得出5个最佳答案，并对每个答案设定信心级别，最终决定选用哪个答案2023-8-5华北电力大学华北电力大学560.5 AI的历史回顾（的历史回顾（10）各国对AI的研究 美国人工智能的发源地 英国60年代就起步人工智能的研究 日本和西欧起步较晚，但发展较快 苏联对人工智能研究比较重视 我国从1978年才开始，主要在定理证明、汉语自然语言理解、机器人及专家系统方面设立课题，并取得一些初步成
33、果 重大的AI研究机构：MIT、斯坦福大学、卡内基梅隆大学、IBM公司、日立中央研究所电气技术综合研究所(ELT)、早稻田大学、爱丁堡大学、前苏联的控制问题研究所等2023-8-5华北电力大学华北电力大学570.5 AI的历史回顾（的历史回顾（11）足球机器人 两个组织：RoboCup和FIRA 设有仿真组、小型组、中型组和有腿组 控制方式：FIRA采用集中控制，而RoboCup采用分布式控制2023-8-5华北电力大学华北电力大学58AI的历史回顾（的历史回顾（12）小型组 有腿组2023-8-5华北电力大学华北电力大学59AI的研究课题的研究课题 具有一般意义的核心课题：知识的模型化和表示
34、方法 启发式搜索理论 各种推理方法（演绎推理、规划、常识性推理、归纳推理等）人工智能系统结构和语言 其他一些主要的应用领域2023-8-5华北电力大学华北电力大学60AI的研究课题（续的研究课题（续1）专家系统 一个智能的计算机程序，它运用知识和推理步骤来解决只有专家才能解决的复杂问题 自然语言理解 书面语的理解 口语(又称声音)的理解 1970 Winograd 灵活的人机对话 手书文字识别 机器学习 分布式人工智能(DAI)70年代后期 Agent ANN2023-8-5华北电力大学华北电力大学61AI的研究课题（续的研究课题（续2）定理证明（Theorem Proving）自然演绎法 纽
35、厄尔 LT程序 籍勒洛特 证明平面几何定理 判定法 1977吴文俊 证明初等几何定理 定理证明器 1965 JARobinson 消解原理 人机交互进行定理证明 1976 KAppel 证明四色定理 博弈（Game Playing）研究对策和斗智 1962 塞缪尔 checkers 1967 R.Gren-blatt Chess 1997/5/3-11 深蓝2023-8-5华北电力大学华北电力大学62AI的研究课题（续的研究课题（续3）机器人学（Robotics）机器人是一种可再编程序的多功能的操作装置 1954 G.C.Devol 通用重复型机器人 1958 Consolidated 数字控
36、制机器人 60年代初 AMF公司 Unimate 2009机器人和Asimo十年（视频）是识别出给定的事物和哪一个标本相同或者相似 自动程序设计（Automatic Programming）组合调度问题（Combinatorial and Scheduling Problems）感知问题（Perception Problems）2023-8-5华北电力大学华北电力大学632023-8-5华北电力大学华北电力大学64故事理解程序举例故事理解程序举例“一个人进入餐馆并订了一份汉堡包。当汉堡包端来时发现被烘脆了，此人暴怒地离开餐馆，没有付帐或留下小费。”“一个人进入餐馆并订了一份汉堡包。当汉堡包端来
37、后他非常喜欢它，而且在离开餐馆付帐之前，给了女服务员很多小费。”作为对“理解”故事的检验，可以向计算机询问，在每一种情况下，此人是否吃了汉堡包。返回2023-8-5华北电力大学华北电力大学65中文屋子问题中文屋子问题-1 故事是用中文写的 计算机对故事处理的所有运算指令均转换为一组指令 希尔勒想象自己在一个屋子里操作这些指令 代表这一故事和问题的一连串符号通过小缝隙送到屋子里，而且不允许其他信息渗透到屋子里 希尔勒完全按照程序的处理过程对故事和问题进行处理，并通过缝隙将结果送到外面 由于希尔勒完全按照施安克的程序进行操作，因此最终得到的是中文的“是”或“否”，并以此作为对中文故事和中文问题的回
38、答2023-8-5华北电力大学华北电力大学66中文屋子问题中文屋子问题-2 希尔勒清楚的表明，自己完全不懂中文，对故事和问题，甚至自己的答案完全不清楚，只是按照程序完成了操作，给出了答案 也就是说：仅仅成功执行算法本身并不意味着对所发生的事情有丝毫理解，被锁在中文屋子里的希尔勒不理解故事中的任何一个词 希尔勒的中文屋子问题，提出了一个什么是理解什么是理解的问题，也许体现了人的智能和人工智能的不同返回2023-8-5华北电力大学华北电力大学67人工智能人工智能是一门交叉学科是一门交叉学科脑科学认知科学心理学语言学逻辑学哲学计算机科学人工智能2023-8-5华北电力大学华北电力大学68什么是人工智
39、能什么是人工智能人工智能的定义可以分为两部分，即“人工”和“智能”。关于什么是“智能”？2023-8-5华北电力大学华北电力大学69智能需要具备的特征？智能需要具备的特征？具有感知能力（系统输入）具有感知能力（系统输入）:机器视觉，机机器视觉，机器听觉，图像语音识别器听觉，图像语音识别具有记忆与思维能力：具有记忆与思维能力：思维是智能的根本思维是智能的根本原因，思维是一个动态的过程。思维分为：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。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：具有学习能力及自适应能力：适应环境的适应环境的变换、积累经验的能力变换、积累经验
40、的能力 具有行为能力（系统输出）：具有行为能力（系统输出）：对外界的智对外界的智能化反应能化反应2023-8-5华北电力大学华北电力大学70早期判断是否有智能的方法早期判断是否有智能的方法图灵测试图灵测试 英国数学家阿兰图灵(Alan Turing)提出了现称为“图灵测试”(Turing Test)的方法。简单来讲,图灵测试的做法是:让一位测试者分别与一台计算机和一个人进行交谈(当时是用电传打字机),而测试者事先并不知道哪一个是人,哪一个是计算机。如果交谈后 测试者分不出哪一个被测者是人,哪一个是计算机,则可以认为这 台被测的计算机具有智能。2023-8-5华北电力大学华北电力大学712023
41、-8-5华北电力大学华北电力大学72Turing测试存在的问题测试存在的问题“图灵测试图灵测试”没有规没有规定问题的范围和提定问题的范围和提问的标准问的标准 仅反映了结果的比仅反映了结果的比较，无涉及思维过较，无涉及思维过程程 没指出是什么人没指出是什么人 争论：通过了图灵争论：通过了图灵检验的电脑就具备检验的电脑就具备思维能力了么思维能力了么？测试主持人测试主持人被测机器被测机器被测人被测人2023-8-5华北电力大学华北电力大学73中文屋子中文屋子 约翰西尔勒的中文屋子假设是说:有一台计算机阅读了一段故事并且能正确回答相关问题,这样这台计算就通过了图灵测试。而西尔勒设想将这段故事和问题改用
42、中文描述(因为他本人不懂中文),然后将自己封闭在一个屋子里,代替计算机阅读这段故事并且回答相关问题。描述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送到屋子里。西尔勒则完全按照原先计算机程序的处理方式和过程(如符号匹配、查找、照抄等)对这些符号串进行操作,然后把得到的结果即问题答案通过小缝隙送出去。西尔勒也得到了问题的正确答案。西尔勒认为尽管计算机用这种符号处理方式也能正确回答问题,并且也可通过图灵测试,但仍然不能说计算机就有了智能。2023-8-5华北电力大学华北电力大学74人工智能的发展概况人工智能的发展概况 1.形成期（形成期（1956-1970年）年）AI诞生于一次历史性的聚
43、会诞生于一次历史性的聚会(Dartmouth人工智能夏季研讨人工智能夏季研讨会会)时间：时间：1956年夏季年夏季 地点：美国达特茅斯地点：美国达特茅斯(Dartmouth)大学大学 目的：为使计算机变得更目的：为使计算机变得更“聪明聪明”，或者说使计算机具有智能，或者说使计算机具有智能 发起人：发起人：麦卡锡麦卡锡(J.McCarthy），Dartmouth的年轻数学家、计的年轻数学家、计算机专家，后为算机专家，后为MIT教授教授 明斯基明斯基(M.L.Minsky），哈佛大学数学家、神经学家，），哈佛大学数学家、神经学家，后为后为MIT教授教授 洛切斯特洛切斯特(N.Lochester)，
44、IBM公司信息中心负责人公司信息中心负责人 香农香农(C.E.Shannon)，贝尔实验室信息部数学研究员，贝尔实验室信息部数学研究员 会议结果：会议结果：由麦卡锡提议正式采用了由麦卡锡提议正式采用了“Artificial Intelligence”这一术这一术语语2023-8-5华北电力大学华北电力大学75人工智能的发展概况人工智能的发展概况其他开创性贡献其他开创性贡献 1958年，美籍华人数理逻辑学家王浩在年，美籍华人数理逻辑学家王浩在IBM-740计算机计算机上仅用了上仅用了3-5分钟就证明了分钟就证明了数学原理数学原理命题演算全部命题演算全部 220 条定理条定理。1965年，费根鲍姆
45、年，费根鲍姆(E.A.Feigenbaum)开始研究化学专开始研究化学专家系统家系统DENDRAL，用于质谱仪分析有机化合物的分子，用于质谱仪分析有机化合物的分子结构。结构。1969年召开了第一届国际人工智能联合会年召开了第一届国际人工智能联合会议（议（International Joint Conference on AI，IJCAI），标志着人工智能作为一门独），标志着人工智能作为一门独立学科登上了国际学术舞台。此后立学科登上了国际学术舞台。此后IJCAI每每两年召开一次。两年召开一次。1970年年International Journal of AI创创刊。刊。2023-8-5华北电力大
46、学华北电力大学76人工智能的发展概况人工智能的发展概况失败的预言给人工智能的声誉造成重大伤害失败的预言给人工智能的声誉造成重大伤害“20年内，机器将能做人所能做的一切年内，机器将能做人所能做的一切”-1965 在博弈方面：塞缪尔的下棋程序在与世界冠军对弈时，在博弈方面：塞缪尔的下棋程序在与世界冠军对弈时，5局败了局败了4局。局。在定理证明方面：发现鲁宾逊归结法的能力有限。当用归结原理证在定理证明方面：发现鲁宾逊归结法的能力有限。当用归结原理证明两个连续函数之和还是连续函数时，推了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。万步也没证出结果。在机器翻译方面：发现并不那么简单，甚至
47、会闹出笑话。例如，把在机器翻译方面：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，肉变质了酒是好的，肉变质了”在问题求解方面：对于不良结构，会产生组合爆炸问题。在问题求解方面：对于不良结构，会产生组合爆炸问题。在神经生理学方面：研究发现人脑有在神经生理学方面：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。有技术条件下用机器从结构上模拟人脑是根本不可能的。在英国，剑桥大学的詹姆教授指责在英国，剑桥大学的詹姆
48、教授指责“人工智能研究不是骗局，也是人工智能研究不是骗局，也是庸人自扰庸人自扰”。从此，形势急转直下，在全世界范围内人工智能研究。从此，形势急转直下，在全世界范围内人工智能研究陷入困境、落入低谷。陷入困境、落入低谷。2023-8-5华北电力大学华北电力大学77人工智能的发展概况人工智能的发展概况4.知识应用期（知识应用期（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，而知识获取、知识表示和知识利用则成为人工智能系统的三大基本问题。同时
49、出现新的问题：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。2023-8-5华北电力大学华北电力大学78人工智能的发展概况人工智能的发展概况5.集成发展期（集成发展期（1986年以来）年以来）1997年5月11日，由IBM研制的超级计算机“深蓝”首次击败了国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
50、该节目两位最成功的选手。2023-8-5华北电力大学华北电力大学79人工智能研究形成了三大学派人工智能研究形成了三大学派符号主义连接主义行为主义2023-8-5华北电力大学华北电力大学80符号主义符号主义 又称：逻辑主义、心理学派或计算机学派 符号主义的实现基础是纽威尔和西蒙提出的物理符号系统假设。该学派认为：人类认知和思维的基本单元是符号，而认知过程就是在符号表示上的一种运算。它认为人是一个物理符号系统,计算机也是一个物理符号系统,因此,我们就能够用计算机来模拟人的智能行为,即用计算机的符号操作来模拟人的认知过程。这种方法的实质就是模拟人的左脑抽象逻辑思维，通过研究人类认知系统的功能机理，用
