第1章人工智能概述000002
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第1章 人工智能概述范文
● 1.1.3 脑智能和群智能●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, BI）。
●由群体行为所表现出的智能称为群智能（Swarm Intelligence, SI）。
●脑智能和群智能是属于不同层次的智能：●脑智能是一种个体智能（Individual Intelligence, II）；群智能是一种社会智能（Social Intelligence, SI），或者说系统智能（System Intelligence, SI）。
1.1.4 符号智能和计算智能1. 符号智能符号智能就是符号人工智能，它是模拟脑智能的人工智能，也就是所说的传统人工智能或经典人工智能。
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。
符号智能的主要内容包括知识获取（knowledge acquisition）、知识表示（knowledge representation）、知识组织与管理和知识运用等技术（这些构成了所谓的知识工程（Knowledge Engineering, KE））以及基于知识的智能系统等。
幻灯片52. 计算智能计算智能就是计算人工智能，它是模拟群智能的人工智能。
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。
计算智能的主要内容包括：神经计算（Neural Computation， NC）、进化计算（亦称演化计算，Evolutionary Computation，EC，包括遗传算法（Genetic Algorithm，GA）、进化规划（Evolutionary Planning，EP）、进化策略（Evolutionary Strategies，ES）等）、免疫计算（immune computation）、粒群计算（Particle Swarm Algorithm，PSA）、蚁群算法（Ant Colony Algorithm，ACA）、自然计算（Natural Computation，NC）以及人工生命（Artificial Life，AL）等。
第1章 人工智能概述(by_toby)
第1章 人工智能概述
1.3 人工智能的分支领域
1.3.1 基于脑功能模拟的领域划分 1. 机器感知 机器感知就是计算机直接“感觉”周围世界。具
体来讲，就是计算机像人一样通过“感觉器官”直接
从外界获取信息。如通过视觉器官获取图形、图像信 息，通过听觉器官获取声音信息。所以，要使机器具
有感知能力，就首先必须给机器配置各种感觉器官，
能又是一个学科名称。
第1章 人工智能概述
作为学科，人工智能研究的是如何使机器（计算
机）具有智能的科学和技术，特别是自然智能如何在 计算机上实现或再现的科学和技术。因此，从学科角 度讲，当前的人工智能是计算机科学的一个分支。 人工智能虽然是计算机科学的一个分支，但它的 研究却不仅涉及到计算机科学，而且还涉及到脑科学、 神经生理学、心理学、语言学、逻辑学、认知(思维)科 学、行为科学、生命科学和数学，以及信息论、控制
计算机和人脑一样都可进行信息处理，那么是否也能
让计算机同人脑一样也具有智能呢？这正是人们研究 人工智能的初衷。
第1章 人工智能概述
研究人工智能也是当前信息化社会的迫切要求。
我们知道，人类社会现在已经进入了信息化时代。信 息化的进一步发展，就必须有智能技术的支持。例如，
当前迅速发展着的国际互联网(Internet)就强烈地需要智
(3)能用不同的词语叙述所给材料； (4)具有从一种语言转译成另一种语言的能力。
第1章 人工智能概述
6.机器行为
机器行为主要指机器人行动规划。它是智能机器 人的核心技术，规划功能的强弱反映了智能机器人的 智能水平。因为，虽然感知能力可使机器人认识对象 和环境，但解决问题，还要依靠规划功能拟定行动步 骤和动作序列。例如，给定工件装配任务，机器人按 照什么步骤去操作每个工件？机器人规划系统的基本 任务是：在一个特定的工作区域中自动地生成从初始
第1讲人工智能概述
第1讲人工智能概述
人工智能（Artificial Intelligence,AI）是研究、开发用于模拟、
延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。
它是计算机科学的一个分支，它试图了解智能的实质，并生产出一种新的
能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。
按照人工智能的技术，可以将其分为逻辑推理AI和机器学习AI。
逻
辑推理AI是基于特定的规则或知识，通过运用一定的推理方式来解决特
定问题的技术。
它可以用于无人驾驶、虚拟助手、语音识别和智能家居等
应用场景。
机器学习AI是基于深度学习而形成的，它可以从数据中学习
特征，并运用这些学习到的特征来预测结果。
目前在机器视觉、自然语言
处理和安全等环境中应用较多。
人工智能技术的发展也为大规模应用奠定了基础。
目前，AI技术的
应用已遍及医疗、金融、游戏、城市建设等领域。
医疗领域，AI技术可
以帮助医生诊断疾病和预测治疗结果；金融领域，AI技术可以用于金融
欺诈检测、市场研究等；游戏领域，通过AI技术可以实现超强的智能游
戏对手。
人工智能概述
1978年，索罗门（A.Sloman）对人工智能给出了三个主 要目标： 对智能行为有效解释的理论分析； 解释人类智能； 构造智能的人工制品。 人工智能的目标一般可分为远期目标和近期目标。 远期目标：揭示人类智能的根本机理，用智能机器去 模拟、延伸和扩展人类智能。 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。
在众多的挫折面前，人工智能的研究陷于了困境，处于低谷。
人工智能的产生与发展—知识应用期（1971-80年 代末）（2）
以知识为中心的研究
在处于困境的情况下，人们从费根鲍姆以知识为中心 开展人工智能研究的观点中找到了新的出路。
专家系统的发展和应用。专家系统是人工智能发展是上的一 次重大转折。 计算机视觉和机器人，自然语言理解与机器翻译的发展。 在知识的表示，不精确推理，人工智能语言等方面也有重大 进展。 1977年，在第5届国际人工智能联合会议上，费根鲍姆正是 提出了知识工程的概念。
在专家系统方面，从80年代末开始逐步向多技术、多方法的综合 集成与多学科多领域的综合应用型发展。 目前，人工智能技术正向着大型分布式人工智能、大型分布式多 专家协同系统、广义知识表达、综合知识库、并行推理、多种专 家系统开发工具、大型分布式人工智能开发环境及多智能体协同 系统等方向发展。
从目前来看，人工智能仍处于学科发展的早期阶段，其 理论、方法和技术都不太成熟，人们对它的认识也比较 肤浅。还有待于人们的长期探索。
人工智能研究的基本内容及特点(2)
人工智能研究的基本内容
机器学习
所谓机器学习，就是让计算机能够象人那样自动的获取新知 识，并在实践中不断完善自我和增强能力。机器学习是机器 具有智能的根本途径，也是人工智能研究的核心问题之一。 目前，人们已经研究出不少机器学习的方法，如机械学习， 类比学习，归纳学习，发现学习，遗传学习，连接学习等。
在众多的挫折面前，人工智能的研究陷于了困境，处于低谷。
人工智能的产生与发展—知识应用期（1971-80年 代末）（2）
以知识为中心的研究
在处于困境的情况下，人们从费根鲍姆以知识为中心 开展人工智能研究的观点中找到了新的出路。
专家系统的发展和应用。专家系统是人工智能发展是上的一 次重大转折。 计算机视觉和机器人，自然语言理解与机器翻译的发展。 在知识的表示，不精确推理，人工智能语言等方面也有重大 进展。 1977年，在第5届国际人工智能联合会议上，费根鲍姆正是 提出了知识工程的概念。
在专家系统方面，从80年代末开始逐步向多技术、多方法的综合 集成与多学科多领域的综合应用型发展。 目前，人工智能技术正向着大型分布式人工智能、大型分布式多 专家协同系统、广义知识表达、综合知识库、并行推理、多种专 家系统开发工具、大型分布式人工智能开发环境及多智能体协同 系统等方向发展。
从目前来看，人工智能仍处于学科发展的早期阶段，其 理论、方法和技术都不太成熟，人们对它的认识也比较 肤浅。还有待于人们的长期探索。
人工智能研究的基本内容及特点(2)
人工智能研究的基本内容
机器学习
所谓机器学习，就是让计算机能够象人那样自动的获取新知 识，并在实践中不断完善自我和增强能力。机器学习是机器 具有智能的根本途径，也是人工智能研究的核心问题之一。 目前，人们已经研究出不少机器学习的方法，如机械学习， 类比学习，归纳学习，发现学习，遗传学习，连接学习等。
人工智能(第一章 概述)
人工智能及其应用
第一章 人工智能及其应用简介
一、人工智能定义 人工智能是一门研究运用计算机模拟和延伸人 脑功能的综合性学科。研究的主要目的就是如何 让机器能与人一样具有“智能”；如何用计算机 模拟人脑从事推理、证明、识别、理解、设计、 学习、思考、规划以及问题求解等思维活动。
第一章 人工智能及其应用简介
A
N P
B M
C
∠C==90° AC=BM AN=MC, 求证∠BPM=45°
A
N P
B M
C
做平行四边形AMEN. AN=ME=MC; AC=BM; ∠BME= ∠ACB=90° ∴△BMC≌ACM; ; ∠MAC= ∠EBM= ∠MEN; ∠BEM+ ∠MEN=90° ∴△BEN是直角等腰三角形。∴ ∠ENB= ∠APN= ∠BPM= 45 °
第一章 人工智能及其应用简介
姓名 王卫东 李伟 赵阳 性别 男 男 女 年龄 42 38 24 职务 处长 副处长 科员 学历 研究生 研究生 本科
………… 问题1：李伟是否是这个单位的职工？ 问题2：李伟的配偶是谁？ 问题3：这个单位的头是谁？ …………
第一章 人工智能及其应用简介
3、专家咨询系统 在一个特定领域内（各种特点的自然学科）， 以人类专家水平去解决该领域困难问题的计算机 软件系统。专家系统将某一领域的专家知识、经 验加以总结，形成规则，存入计算机中建立数据 库，并采用合适的控制策略，按输入的原始数据 进行推理、演绎、从而作出判断与决策。
第一章 人工智能及其应用简介
3、自然语言处理 利用计算机进行自然语言处理包括文字符号识别与处理、 文语转换、语义理解与自然语言翻译；根据文章上下文信 息正确理解文章内容。 4、人工神经网络 模仿生物大脑结构建构的一种信息处理系统。 5、智能代理 由用户提出需求，系统自动对需求进行分析并通过各 种途径和各种不同方法为用户提供较为满意的答案。
第一章 人工智能及其应用简介
一、人工智能定义 人工智能是一门研究运用计算机模拟和延伸人 脑功能的综合性学科。研究的主要目的就是如何 让机器能与人一样具有“智能”；如何用计算机 模拟人脑从事推理、证明、识别、理解、设计、 学习、思考、规划以及问题求解等思维活动。
第一章 人工智能及其应用简介
A
N P
B M
C
∠C==90° AC=BM AN=MC, 求证∠BPM=45°
A
N P
B M
C
做平行四边形AMEN. AN=ME=MC; AC=BM; ∠BME= ∠ACB=90° ∴△BMC≌ACM; ; ∠MAC= ∠EBM= ∠MEN; ∠BEM+ ∠MEN=90° ∴△BEN是直角等腰三角形。∴ ∠ENB= ∠APN= ∠BPM= 45 °
第一章 人工智能及其应用简介
姓名 王卫东 李伟 赵阳 性别 男 男 女 年龄 42 38 24 职务 处长 副处长 科员 学历 研究生 研究生 本科
………… 问题1：李伟是否是这个单位的职工？ 问题2：李伟的配偶是谁？ 问题3：这个单位的头是谁？ …………
第一章 人工智能及其应用简介
3、专家咨询系统 在一个特定领域内（各种特点的自然学科）， 以人类专家水平去解决该领域困难问题的计算机 软件系统。专家系统将某一领域的专家知识、经 验加以总结，形成规则，存入计算机中建立数据 库，并采用合适的控制策略，按输入的原始数据 进行推理、演绎、从而作出判断与决策。
第一章 人工智能及其应用简介
3、自然语言处理 利用计算机进行自然语言处理包括文字符号识别与处理、 文语转换、语义理解与自然语言翻译；根据文章上下文信 息正确理解文章内容。 4、人工神经网络 模仿生物大脑结构建构的一种信息处理系统。 5、智能代理 由用户提出需求，系统自动对需求进行分析并通过各 种途径和各种不同方法为用户提供较为满意的答案。
第1章-人工智能概述
④ 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）
⑤ 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,1990）
⑥ 人工智能研究如何使计算机做事让人过得更好（Rick和 Knight,1991）
⑦ 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）
• 1950年，图灵（A.Turing）在《心智》杂志上发表了一篇 题为“计算机和智能”的文章，第一次提出了“机器能思 维”的观点。从此也拉开了人类史上人工智能研究的序幕 。
图灵测试
• 大家请思考图灵测试合理吗？ • 人类与计算机具有不一致的特长 • 一个通过了图灵测试的机器是否就一定具有智能呢？ 如深蓝
英国数学家、逻辑学家Boole（布尔）（1815-1864），他 初步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统--布尔代数，构成了现代计算机的 理论基础。
美籍奥地利数理逻辑学家Godel（哥德尔)(1906-1978) 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， 如果它是无矛盾的，那么一定是不完备的。 此定理的意义在于，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。
• 方法论不同：是唯一一个明确属于计算机科学的分支， 因而不是数学或者控制论或其他学科的分支
• AI是唯一这样的领域：它试图建造在复杂和变化的环 境中自动发挥功能的机器
1.2 人工智能的发展概况-早期成功与期望
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。
1.1.3 脑智能和群智能
• 人脑由大约1011-1012个神经元组成的一个复杂的、动态的 巨系统，人脑的智能表现可以辨识出来，如学习、发现、 创造等能力。而这些智能表现的发生过程都是在心理层面 上可见的，即以某种心理活动和思维过程表现的。
⑤ 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,1990）
⑥ 人工智能研究如何使计算机做事让人过得更好（Rick和 Knight,1991）
⑦ 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）
• 1950年，图灵（A.Turing）在《心智》杂志上发表了一篇 题为“计算机和智能”的文章，第一次提出了“机器能思 维”的观点。从此也拉开了人类史上人工智能研究的序幕 。
图灵测试
• 大家请思考图灵测试合理吗？ • 人类与计算机具有不一致的特长 • 一个通过了图灵测试的机器是否就一定具有智能呢？ 如深蓝
英国数学家、逻辑学家Boole（布尔）（1815-1864），他 初步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统--布尔代数，构成了现代计算机的 理论基础。
美籍奥地利数理逻辑学家Godel（哥德尔)(1906-1978) 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， 如果它是无矛盾的，那么一定是不完备的。 此定理的意义在于，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。
• 方法论不同：是唯一一个明确属于计算机科学的分支， 因而不是数学或者控制论或其他学科的分支
• AI是唯一这样的领域：它试图建造在复杂和变化的环 境中自动发挥功能的机器
1.2 人工智能的发展概况-早期成功与期望
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。
1.1.3 脑智能和群智能
• 人脑由大约1011-1012个神经元组成的一个复杂的、动态的 巨系统，人脑的智能表现可以辨识出来，如学习、发现、 创造等能力。而这些智能表现的发生过程都是在心理层面 上可见的，即以某种心理活动和思维过程表现的。
第一章人工智能概述
13
行为模拟，控制进化
行为模拟是一种基于感知－行为模型 的研究途径和方法，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。
以行为模拟方法研究人工智能者，被 称为行为主义、进化主义、控制论学派。
2019/4/4
人工智能
14
第一章
2019/4/4
人工智能
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基于脑功能模拟的领域划分
机器感知 机器联想 机器推理 机器学习 机器理解 机器行为
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人工智能
27
机器行为
机器行为 机器行为主要指机器人行动规划。是智能机器人 的核心技术，规划功能的强弱反映了智能机器人的智 能水平。 机器人规划的基本任务 在一个特定的工作区域中自动地生成从初始状态 到目标状态的动作序列、运动路径和轨迹的控制程序。
自动程序设计相当于给机器配置了一个“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。
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人工智能
35
基于应用领域的领域划分
难题求解 自动定理证明 自动程序设计 自动翻译 智能控制 智能管理 智能决策 智能通信 智能仿真 智能CAD 智能CAI
2019/4/4
人工智能
18
基于脑功能模拟的领域划分
机器感知 机器联想 机器推理 机器学习 机器理解 机器行为
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人工智能
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机器联想
人工智能概述
1.2.2 功能模拟，符号推演 由于人脑的奥秘至今还未彻底揭开，所以，人们就在当前的数字计算机上，对人脑从功能上进行模拟，实现人工智能。这种途径称为功能模拟法。 具体来讲，功能模拟法就是以人脑的心理模型，将问题或知识表示成某种逻辑网络，采用符号推演的方法，实现搜索、推理、学习等功能，从宏观上来模拟人脑的思维，实现机器智能。
1.1.2 为什么要研究人工智能
我们知道，计算机是迄今为止最有效的信息处理工具，以至于人们称它为“电脑”。但现在的普通计算机系统的智能还相当低下，譬如缺乏自适应、自学习、自优化等能力，也缺乏社会常识或专业知识等，而只能是被动地按照人们为它事先安排好的工作步骤进行工作。因而它的功能和作用就受到很大的限制，难以满足越来越复杂和越来越广泛的社会需求。既然计算机和人脑一样都可进行信息处理，那么是否也能让计算机同人脑一样也具有智能呢？这正是人们研究人工智能的初衷。
智能控制系统的智能可归纳为以下几方面：
先验智能：有关控制对象及干扰的先验知识，可以从一开始就考虑到控制系统的设计中;
优化智能：包括对系统性能的先验性优化及反应性优化;
反应性智能：在实时监控、辨识及诊断的基础上，对系统及环境变化的正确反应能力;
组织与协调智能：表现为对并行耦合任务或子系统之间的有效管理与协调。
智能设备包括具有一定智能的仪器、仪表、机器、设施等。如采用智能控制的机床、汽车、武器装备、家用电器等。这种设备实际上是被嵌入了某种智能软件的设备。 智能网络也就是智能化的信息网络。具体来讲，从网络的构建、管理、控制、信息传输，到网上信息发布和检索以及人机接口等，都是智能化的。 智能计算机如前所述，而智能机器人则是一种拟人化的智能机器。
2.计算智能
计算智能是以数据为基础，通过数值计算进行问题求解而实现的能。计算智能研究的主要内容包括人工神经网络、进化计算(包括遗传算法、遗传程序设计、进化规划、进化策略等)、模糊技术以及人工生命等。计算智能主要模拟自然智能系统，研究其数学模型和相关算法，并实现人工智能。计算智能是当前人工智能学科中一个十分活跃的分支领域。
人工智能概述
第 1 章 人工智能概述
第 1 章 人工智能概述
2019-6-6
1.1 什么是人工智能
1.2 人工智能的研究意义、目标和策略
1.3 人工智能的学科范畴
1.4 人工智能的研究内容
1.5 人工智能的研究途径与方法
1.6 人工智能的基本技术
1.7 人工智能的应用
1.8 人工智能的分支领域与研究方向
1.9 人工智能的发展概况
现在, 人工智能已构成信息技术领域的一个重要学科。
因为该学科研究的是如何使机器(计算机)具有智能或者说如何
利用计算机实现智能的理论、 方法和技术, 所以, 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。但由于其研究内容涉及到
“智能”, 因此,人工智能又不局限于计算机、信息和自动化
2019-6-6
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2
第 1 章 人工智能概述
——人工智能是那些与人的思维相关的活动, 诸如决策、 问题求解和学习等的自动化(Bellman, 1978年)。
——人工智能是一种计算机能够思维, 使机器具有智力的 激动人心的新尝试(Haugeland,1985年)。
——人工智能是研究如何让计算机做现阶段只有人才能做 得好的事情(Rich Knight, 1991年)。
2019-6-6
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8
第 1 章 人工智能概述
1.1.4
1.
符号智能就是符号人工智能, 它是模拟脑智能的人工智能, 也就是所说的传统人工智能或经典人工智能。 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。符号智能的主要内容包括知识获取(knowledge acquisition)、 知识表示(knowledge representation)、 知 识组织与管理和知识运用等技术(这些构成了所谓的知识工程 (Knowledge Engineering, KE))以及基于知识的智能系统等。
第 1 章 人工智能概述
2019-6-6
1.1 什么是人工智能
1.2 人工智能的研究意义、目标和策略
1.3 人工智能的学科范畴
1.4 人工智能的研究内容
1.5 人工智能的研究途径与方法
1.6 人工智能的基本技术
1.7 人工智能的应用
1.8 人工智能的分支领域与研究方向
1.9 人工智能的发展概况
现在, 人工智能已构成信息技术领域的一个重要学科。
因为该学科研究的是如何使机器(计算机)具有智能或者说如何
利用计算机实现智能的理论、 方法和技术, 所以, 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。但由于其研究内容涉及到
“智能”, 因此,人工智能又不局限于计算机、信息和自动化
2019-6-6
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2
第 1 章 人工智能概述
——人工智能是那些与人的思维相关的活动, 诸如决策、 问题求解和学习等的自动化(Bellman, 1978年)。
——人工智能是一种计算机能够思维, 使机器具有智力的 激动人心的新尝试(Haugeland,1985年)。
——人工智能是研究如何让计算机做现阶段只有人才能做 得好的事情(Rich Knight, 1991年)。
2019-6-6
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第 1 章 人工智能概述
1.1.4
1.
符号智能就是符号人工智能, 它是模拟脑智能的人工智能, 也就是所说的传统人工智能或经典人工智能。 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。符号智能的主要内容包括知识获取(knowledge acquisition)、 知识表示(knowledge representation)、 知 识组织与管理和知识运用等技术(这些构成了所谓的知识工程 (Knowledge Engineering, KE))以及基于知识的智能系统等。
一章节人工智能概述 共74页PPT资料
14.09.2019
人工智能
13
行为模拟，控制进化
行为模拟是一种基于感知－行为模型 的研究途径和方法，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。
以行为模拟方法研究人工智能者，被 称为行为主义、进化主义、控制论学派。
14.09.2019
难题求解 自动定理证明 自动程序设计 自动翻译 智能控制 智能管理 智能决策 智能通信 智能仿真 智能CAD 智能CAI
14.09.2019
人工智能
34
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 个要求目标的具体程序。
14.09.2019
人工智能
39
基于应用领域的领域划分
难题求解 自动定理证明 自动程序设计 自动翻译 智能控制 智能管理 智能决策 智能通信 智能仿真 智能CAD 智能CAI
14.09.2019
人工智能
40
智能管理
智能管理是人工智能与管理科学、系统工程、计 算机技术及通信技术等多学科、多技术相结合、互相 渗透而产生的一门新技术、新学科。它研究如何提高 计算机管理系统的智能水平以及智能管理系统的设计 理论、方法与实现技术。
14.09.2019
人工智能
3
人工智能的概念
什么是人工智能 为什么研究人工智能 人工智能的目标 人工智能的表现形式
14.09.2019
人工智能
4
什么是人工智能
人工智能
人工智能（Artificial Intelligence）简称AI， 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。
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事实上，如果计算机自身也具有一定智能的话，那么，它的功效将会发生 质的飞跃，成为名副其实的电“脑”。这样的电脑将是人脑更为有效的扩展和 延伸，也是人类智能的扩展和延伸，其作用将是不可估量的。例如，用这样的 电脑武装起来的机器人就是智能机器人。智能机器人的出现，将标志着人类社 会进入了一个新的时代。
2004.11.3
2004.11.3
AI程序设计
5
1.1.1 什么是人工智能？
第一部分：第1章 人工智能概述
综合各种不同的人工智能观点，可以从“能力”和“学
科”两个方面对人工智能进行定义。从能力的角度来看，人 工智能是相对于人的自然智能而言的，所谓人工智能是指用 人工的方法在机器（计算机）上实现的智能；从学科的角度 来看，人工智能是作为一个学科名称来使用的，所谓人工智 能是一门研究如何构造智能机器或智能系统，使它能模拟、 延伸和扩展人类智能的学科。总之，人工智能是一门综合性 的边缘学科。它借助于计算机建造智能系统，完成诸如模式 识别、自然语言理解、程序自动设计、自动定理证明、机器 人、专家系统等智能活动。它的最终目标是构造智能机。
2004.11.3
AI程序设计
17
第一部分：第1章 人工智能概述
1.1.3 人类智能的计算机模拟
作为例子，让我们考虑下棋的计算机程序。现有的国际象棋程序 是十分熟练的、具有人类专家棋手水平的最好实验系统，但是下得没 有像人类国际象棋大师那样好。该计算机程序对每个可能的走步空间 进行搜索，它能够同时搜索几千种走步，进行有效搜索的技术是人工 智能的核心思想之一。不过，计算机不一定是最好的棋手，其原因在 于：向前看并不是下棋所必须具有的一切，需要彻底搜索的走步又太 多；在寻找和估计替换走步时并不能确信能够导致博弈的胜利。国际 象棋大师们具有尚不能解释的能力。一些心理学家指出，当象棋大师 们盯着一个棋位时，在他们的脑子里出现了几千盘重要的棋局；这大 概能够帮助他们决定最好的走步。
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，那么我们就能够用计算机来模拟人的活动。
值得指出，推论三并不一定是从推论一和推论二推导出来的必然 结果。因为人是物理符号系统，具有智能；计算机也是一个物理符 号系统，也具有智能，但它们可以用不同的原理和方式进行活动。 所以，计算机并不一定都是模拟人活动的，它可以编制出一些复杂 的程序来求解方程式，进行复杂的计算。不过，计算机的这种运算 过程未必就是人类的思维过程。
AI程序设计
7
第一部分：第1章 人工智能概述
1.1.2 为什么要研究人工智能
研究人工智能也是当前信息化社会的迫切要求。我们知道，人类社会现在已 经进入了信息化时代。但信息化的进一步发展，就必须有智能技术的支持。例如， 当前迅速发展着的国际互联网Internet就强烈地需要智能技术。特别是当我们要 在Internet上构筑信息高速公路时，其中有许多技术问题就要用人工智能的方法 来解决。这就是说，人工智能技术在Internet和未来的信息高速公路上将发挥重 要作用。
2004.11.3
AI程序设计
10
第一部分：第1章 人工智能概述
1.1.3 人类智能的计算机模拟
思维策略
计算机程序
初级信息处理
计算机语言
生理过程
计算机硬件
(a) 人 类
(b) 计算机
图1.1 人类认知活动与计算机的比较 (a) 人 类
2004.11.3
AI程序设计
11
第一部分：第1章 人工智能概述
2004.11.3
AI程序设计
13
第一部分：第1章 人工智能概述
1.1.3 人类智能的计算机模拟
(1)输入符号(input)； (2)输出符号(output)； (3)存储符号(store)； (4)复制符号(copy)； (5)建立符号结构：通过找出各符号间的关系，在符号系统中形成符
号结构； (6)条件性迁移(conditional transfer)：根据已有符号，继续完成
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第一部分：第1章 人工智能概述
1.1.3 人类智能的计算机模拟
3．人类智能的计算机模拟 计算机的早期工作主要集中在数值计算方面。然而，人类最主要
的智力活动并不是数值计算，而在逻辑推理方面。物理符号系统假设 的推论一也告诉我们，人有智能，所以他是一个物理符号系统；推论 三指出，可以编写出计算机程序去模拟人类的思维活动。这就是说， 人和计算机这两个物理符号系统所使用的物理符号是相同的，因而计 算机可以模拟人类的智能活动过程。计算机的确能够很好地执行许多 智能功能，如下棋、证明定理、翻译语言文字和解决难题等。这些任 务是通过编写与执行模拟人类智能的计算机程序来完成的。当然，这 些程序只能接近于人的行为，而不可能与人的行为完全相同。此外， 这些程序所能模拟的智能问题，其水平还是很有限的。
第一部分：第1章 人工智能概述
第1章 人工智能概述
1.1 人工智能的概念 1.2 人工智能的研究目标 1.3 人工智能研究的基本内容及特点 1.4 人工智能的研究领域 1.5 人工智能的基本技术 1.6 人工智能的产生与发展 本章小结 习题
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第一部分：第1章 人工智能概述
物理符号系统的假设伴随有3个推论，或称为附带条件。 推论一 既然人具有智能，那么他(她)就一定是个物理符号系统。 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 的基本条件。这是人工智能的基本条件。
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第一部分：第1章 人工智能概述
1.1.3 人类智能的计算机模拟
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第一部分：第1章 人工智能概述
1.1.3 人类智能的计算机模拟
人类的认知过程是个非常复杂的行为，至今仍未能 被完全解释。人们从不同的角度对它进行研究，从而 形成诸如认知生理学、认知心理学和认知工程学等相 关学科。对这些学科的深入研究已超出本书范围。这 里仅讨论几个与人工智能有密切关系的问题。
1.1 人工智能的概念
1.1.1 什么是人工智能？ 1.1.2 为什么要研究人工智能 1.1.3 人类智能的计算机模拟
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1.1.1 什么是人工智能？
第一部分：第1章 人工智能概述
所谓“人工智能”是指用计算机模拟或实现的智能。 作为一个学科，人工智能研究的是如何使机器（计算机） 具有智能的科学和技术，特别是人类智能如何在计算机 上实现或再现的科学和技术。因此，从学科角度讲，当 前的人工智能是计算机科学的一个分支。
1.1.3 人类智能的计算机模拟
计算机也以类似的原理进行工作。在规定时间内，计算机存储的 记忆相当于机体的状态；计算机的输入相当于机体施加的某种刺激。 在得到输入后，计算机便进行操作，使得其内部状态随时间发生变化。 我们可以从不同的层次来研究这种计算机系统。这种系统以人的思维 方式为模型进行智能信息处理(intelligent information processing)。显然，这是一种智能计算机系统。设计适用于特定领 域的这种高水平智能信息处理系统（也称为专家系统）是研究认知过 程的一个具体而又重要的目标。例如，一个具有智能信息处理能力的 自动控制系统就是一个智能控制系统，它可以是专家控制系统，或者 是智能决策系统等。
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1.1.3 人类智能的计算机模拟
2．智能信息处理系统的假设 可以把人看成一个智能信息处理系统。信息处理系统又叫物理符
号系统(Physical Symbol System)。所谓符号就是模式(pattern)。任 一模式，只要它能与其它模式相区别，它就是一个符号。不同的汉语 拼音字母或英文字母就是不同的符号。对符号进行操作就是对符号进 行比较，从中找出相同的和不同的符号。物理符号系统的基本任务和 功能就是辨认相同的符号和区别不同的符号。为此，这种系统就必须 能够辨别出不同符号之间的实质差别。符号既可以是物理符号，也可 以是头脑中的抽象符号，或者是电子计算机中的电子运动模式，还可 以是头脑中神经元的某些运动方式。一个完善的符号系统应具有下列6 种基本功能：
第一部分：第1章 人工智能概述
广义的人工智能学科是模拟、延伸和扩展人的智能， 研究与开发各种机器智能和智能机器的理论、方法与技术 的综合性学科。
人工智能是一个含义很广的词语，在其发展过程中， 具有不同学科背景的人工智能学者对它有着不同的理解， 提出了一些不同的观点，人们称这些观点为符号主义 (Symbolism) 、 连 接 主 义 (Connectionism) 和 行 为 主 义 (Actionism)等，或者叫做逻辑学派(Logicism)、仿生学派 (Bionicsism) 和 生 理 学 派 (Physiologism) 。 此 外 还 有 计 算 机学派、心理学派和语言学派等。
智能化也是自动化发展的必然趋势。自动化发展到一定水平，再向前发展就 是智能化，即智能化是继机械化、自动化之后，人类生产和生活中的又一个技术 特征。
另外，研究人工智能，对探索人类自身智能的奥秘也可提供有益的帮助。因 为我们可以通过电脑对人脑进行模拟，从而揭示人脑的工作原理，发现自然智能 的ห้องสมุดไป่ตู้源。
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1.1.1 什么是人工智能？
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斯 坦 福 大 学 人 工 智 能 研 究 中 心 的 尼 尔 逊 （ N. J. Nilsson）教授从处理的对象出发，认为“人工智能是关 于知识的科学，即怎样表示知识、怎样获取知识和怎样 使 用 知 识 的 科 学 ” 。 麻 省 理 工 学 院 温 斯 顿 （ P. H. Winston）教授则认为“人工智能就是研究如何使计算机 去做过去只有人才能做的富有智能的工作”。斯坦福大 学费很鲍姆（E.A. Feigenbaum）教授从知识工程的角度 出发，认为“人工智能是一个知识信息处理系统”。
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1.1.1 什么是人工智能？
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综合各种不同的人工智能观点，可以从“能力”和“学
科”两个方面对人工智能进行定义。从能力的角度来看，人 工智能是相对于人的自然智能而言的，所谓人工智能是指用 人工的方法在机器（计算机）上实现的智能；从学科的角度 来看，人工智能是作为一个学科名称来使用的，所谓人工智 能是一门研究如何构造智能机器或智能系统，使它能模拟、 延伸和扩展人类智能的学科。总之，人工智能是一门综合性 的边缘学科。它借助于计算机建造智能系统，完成诸如模式 识别、自然语言理解、程序自动设计、自动定理证明、机器 人、专家系统等智能活动。它的最终目标是构造智能机。
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1.1.3 人类智能的计算机模拟
作为例子，让我们考虑下棋的计算机程序。现有的国际象棋程序 是十分熟练的、具有人类专家棋手水平的最好实验系统，但是下得没 有像人类国际象棋大师那样好。该计算机程序对每个可能的走步空间 进行搜索，它能够同时搜索几千种走步，进行有效搜索的技术是人工 智能的核心思想之一。不过，计算机不一定是最好的棋手，其原因在 于：向前看并不是下棋所必须具有的一切，需要彻底搜索的走步又太 多；在寻找和估计替换走步时并不能确信能够导致博弈的胜利。国际 象棋大师们具有尚不能解释的能力。一些心理学家指出，当象棋大师 们盯着一个棋位时，在他们的脑子里出现了几千盘重要的棋局；这大 概能够帮助他们决定最好的走步。
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，那么我们就能够用计算机来模拟人的活动。
值得指出，推论三并不一定是从推论一和推论二推导出来的必然 结果。因为人是物理符号系统，具有智能；计算机也是一个物理符 号系统，也具有智能，但它们可以用不同的原理和方式进行活动。 所以，计算机并不一定都是模拟人活动的，它可以编制出一些复杂 的程序来求解方程式，进行复杂的计算。不过，计算机的这种运算 过程未必就是人类的思维过程。
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第一部分：第1章 人工智能概述
1.1.2 为什么要研究人工智能
研究人工智能也是当前信息化社会的迫切要求。我们知道，人类社会现在已 经进入了信息化时代。但信息化的进一步发展，就必须有智能技术的支持。例如， 当前迅速发展着的国际互联网Internet就强烈地需要智能技术。特别是当我们要 在Internet上构筑信息高速公路时，其中有许多技术问题就要用人工智能的方法 来解决。这就是说，人工智能技术在Internet和未来的信息高速公路上将发挥重 要作用。
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1.1.3 人类智能的计算机模拟
思维策略
计算机程序
初级信息处理
计算机语言
生理过程
计算机硬件
(a) 人 类
(b) 计算机
图1.1 人类认知活动与计算机的比较 (a) 人 类
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1.1.3 人类智能的计算机模拟
(1)输入符号(input)； (2)输出符号(output)； (3)存储符号(store)； (4)复制符号(copy)； (5)建立符号结构：通过找出各符号间的关系，在符号系统中形成符
号结构； (6)条件性迁移(conditional transfer)：根据已有符号，继续完成
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1.1.3 人类智能的计算机模拟
3．人类智能的计算机模拟 计算机的早期工作主要集中在数值计算方面。然而，人类最主要
的智力活动并不是数值计算，而在逻辑推理方面。物理符号系统假设 的推论一也告诉我们，人有智能，所以他是一个物理符号系统；推论 三指出，可以编写出计算机程序去模拟人类的思维活动。这就是说， 人和计算机这两个物理符号系统所使用的物理符号是相同的，因而计 算机可以模拟人类的智能活动过程。计算机的确能够很好地执行许多 智能功能，如下棋、证明定理、翻译语言文字和解决难题等。这些任 务是通过编写与执行模拟人类智能的计算机程序来完成的。当然，这 些程序只能接近于人的行为，而不可能与人的行为完全相同。此外， 这些程序所能模拟的智能问题，其水平还是很有限的。
第一部分：第1章 人工智能概述
第1章 人工智能概述
1.1 人工智能的概念 1.2 人工智能的研究目标 1.3 人工智能研究的基本内容及特点 1.4 人工智能的研究领域 1.5 人工智能的基本技术 1.6 人工智能的产生与发展 本章小结 习题
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物理符号系统的假设伴随有3个推论，或称为附带条件。 推论一 既然人具有智能，那么他(她)就一定是个物理符号系统。 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 的基本条件。这是人工智能的基本条件。
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1.1.3 人类智能的计算机模拟
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1.1.3 人类智能的计算机模拟
人类的认知过程是个非常复杂的行为，至今仍未能 被完全解释。人们从不同的角度对它进行研究，从而 形成诸如认知生理学、认知心理学和认知工程学等相 关学科。对这些学科的深入研究已超出本书范围。这 里仅讨论几个与人工智能有密切关系的问题。
1.1 人工智能的概念
1.1.1 什么是人工智能？ 1.1.2 为什么要研究人工智能 1.1.3 人类智能的计算机模拟
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1.1.1 什么是人工智能？
第一部分：第1章 人工智能概述
所谓“人工智能”是指用计算机模拟或实现的智能。 作为一个学科，人工智能研究的是如何使机器（计算机） 具有智能的科学和技术，特别是人类智能如何在计算机 上实现或再现的科学和技术。因此，从学科角度讲，当 前的人工智能是计算机科学的一个分支。
1.1.3 人类智能的计算机模拟
计算机也以类似的原理进行工作。在规定时间内，计算机存储的 记忆相当于机体的状态；计算机的输入相当于机体施加的某种刺激。 在得到输入后，计算机便进行操作，使得其内部状态随时间发生变化。 我们可以从不同的层次来研究这种计算机系统。这种系统以人的思维 方式为模型进行智能信息处理(intelligent information processing)。显然，这是一种智能计算机系统。设计适用于特定领 域的这种高水平智能信息处理系统（也称为专家系统）是研究认知过 程的一个具体而又重要的目标。例如，一个具有智能信息处理能力的 自动控制系统就是一个智能控制系统，它可以是专家控制系统，或者 是智能决策系统等。
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第一部分：第1章 人工智能概述
1.1.3 人类智能的计算机模拟
2．智能信息处理系统的假设 可以把人看成一个智能信息处理系统。信息处理系统又叫物理符
号系统(Physical Symbol System)。所谓符号就是模式(pattern)。任 一模式，只要它能与其它模式相区别，它就是一个符号。不同的汉语 拼音字母或英文字母就是不同的符号。对符号进行操作就是对符号进 行比较，从中找出相同的和不同的符号。物理符号系统的基本任务和 功能就是辨认相同的符号和区别不同的符号。为此，这种系统就必须 能够辨别出不同符号之间的实质差别。符号既可以是物理符号，也可 以是头脑中的抽象符号，或者是电子计算机中的电子运动模式，还可 以是头脑中神经元的某些运动方式。一个完善的符号系统应具有下列6 种基本功能：
第一部分：第1章 人工智能概述
广义的人工智能学科是模拟、延伸和扩展人的智能， 研究与开发各种机器智能和智能机器的理论、方法与技术 的综合性学科。
人工智能是一个含义很广的词语，在其发展过程中， 具有不同学科背景的人工智能学者对它有着不同的理解， 提出了一些不同的观点，人们称这些观点为符号主义 (Symbolism) 、 连 接 主 义 (Connectionism) 和 行 为 主 义 (Actionism)等，或者叫做逻辑学派(Logicism)、仿生学派 (Bionicsism) 和 生 理 学 派 (Physiologism) 。 此 外 还 有 计 算 机学派、心理学派和语言学派等。
智能化也是自动化发展的必然趋势。自动化发展到一定水平，再向前发展就 是智能化，即智能化是继机械化、自动化之后，人类生产和生活中的又一个技术 特征。
另外，研究人工智能，对探索人类自身智能的奥秘也可提供有益的帮助。因 为我们可以通过电脑对人脑进行模拟，从而揭示人脑的工作原理，发现自然智能 的ห้องสมุดไป่ตู้源。
2004.11.3
2004.11.3
AI程序设计
4
1.1.1 什么是人工智能？
第一部分：第1章 人工智能概述
斯 坦 福 大 学 人 工 智 能 研 究 中 心 的 尼 尔 逊 （ N. J. Nilsson）教授从处理的对象出发，认为“人工智能是关 于知识的科学，即怎样表示知识、怎样获取知识和怎样 使 用 知 识 的 科 学 ” 。 麻 省 理 工 学 院 温 斯 顿 （ P. H. Winston）教授则认为“人工智能就是研究如何使计算机 去做过去只有人才能做的富有智能的工作”。斯坦福大 学费很鲍姆（E.A. Feigenbaum）教授从知识工程的角度 出发，认为“人工智能是一个知识信息处理系统”。