智能科学史忠植
高级人工智能之进化理论(PPT 107页)
2020/1/7
史忠植 高级人工智能
17
门德尔遗传学
设 pi 是群体中等位基因的频率。如果 pi,j = pi pj
那么,我们得到在 GS中的一个选择方程为
p'i pi Qi Q
Qi qi,j pj
j
2020/1/7
史忠植 高级人工智能
18
门德尔遗传学
这个离散的选择方程可以用连续方程近似:
22
15.4 遗传算法
遗传算法思想来源于生物进化过程, 它 是基于进化过程中的信息遗传机制和优胜 劣汰的自然选择原则的搜索算法(以字符串 表示状态空间)。遗传算法用概率搜索过程 在该状态空间中搜索,产生新的样本。
2020/1/7
史忠植 高级人工智能
23
遗传算法的特点
特点: 通用 鲁棒 次优解、满意解 遗传算法能解决的问题: 优化 NP完全 NP难 高度复杂的非线性问题
的变化; 7) 选择是概率型的, 而不是决定型的。
2020/1/7
史忠植 高级人工智能
9
进化计算的三大主流板块
• Holland提出的遗传算法(Genetic Algorithm)。 • Rechenberg和Schwefel提出的进化策略
(Evolutionary Strategies)。 • Fogel提出的进化规划(Evolutionary
史忠植 高级人工智能(中科院)第四章
∂Q = 0
除了可以讨论每个状态内的定性分析还可讨论各状态间转换 的定性分析。 de Kleer建立的 ENVSION系统是使用约束传播 与生成测试方法来求解定性方程。 2012-03-14 19 史忠植 高级人工智能
定性进程推理
Forbus提出的定性进程方法把物理现象视作由一些相关的 进程来描述, 每个进程由一组个体、前提条件、数量条件、 参数关系和影响来描述, 推理过程是从已知的进程表中依次 选出一些可用的进程来描述一个物理过程。定性进程理论 中有关定性物理的关键思想如下: (1) 组织原则为物理进程。本体论在知识的组织上起着重 要作用。在人们进行物理系统推理时,物理进程非常直观, 用它组织物理领域的理论是合理的。 (2) 用顺序关系表示数值。重要的性质差别常由比较而来。 例如,当压力和温度不同时产生流动;当温度到达某一界 值时会发生相变等。在很多情况下,用一套序数关系表示 数值更自然。
概述
1952年 1977年 1984年
Simmons提出定性分析的因果关系。 Rieger 发表了因果仿真的论文。 “Artificial Intelligence”杂志第24卷出版了定性推理专辑, 刊载了 de Kleer, Forbus 和Kuipers对定性推理奠基性的 文章, 这标志着定性推理开始走向成熟。 1986年 Iwasaki和Simmons发表了“Causality in Device Behavior” 的文章。 1993年 “Artificial Intelligence”杂志第59卷又发表了一组文章, 回顾十年前这几位定性推理奠基人所做的工作。
高级人工智能第十一章-PPT精品
2019年8月1日至5日在鞍山科技大学召开第五届中国Rough集 与软计算学术研讨会(CRSSC2019)
2019第六届中国粗糙集与软计算学术研讨会在 浙江师范大学
2019/8/20
高级人工智能 史忠植
8
研究现状分析
2019/8/20
高级人工智能 史忠植
9
研究现状分析
曾黄麟. 粗集理论及其应用(修订版). 重庆: 重庆大学出版社, 2019
刘清. Rough Set及Rough推理. 北京: 科学出版社, 2019 张文修等. Rough Set理论与方法. 北京: 科学出版社, 2019 王国胤. Rough Set理论与知识获取. 西安: 西安交通大学出版
The equivalence class [ x]R of an element xX consists of all objects yX such that xRy.
2019/8/20
高级人工智能 史忠植
19
不可区分性Indiscernibility (2)
Let IS = (U, A) be an information system, then with any BA there is an associated equivalence relation:
[计算机软件及应用]史忠植高级人工智能中科院第三章
2012-03-08
史忠植 约束推理
20
约束逻辑程序设计语言CHIP
CHIP(Constraint handling in Prolog) 就是这样较有影响 一个约束逻辑程序设计语言,其目的是简便、灵活而有效地解决 一大类组合问题。它通过提供几种新的计算域而增强逻辑程序设 计的能力;有限域、布尔项及有理项,对于每个计算域,都提供 有效的约束求解技术,即有限域上的一致性技术,布尔域的布尔 合一技术及有理数域上的单纯型法。除此以外,CHIP还包含一个 一般的延迟计算机制。 CHIP 主要应用于两个领域: 运筹学与硬件设计。 CHIP 缺乏类型机制,而这种机制对于表达领域概念是极其重
{x1,x2,…xn}, {D1,D2,…Dn}, . {4,5,6,7} {red, green,blue}
2012-03-08 史忠植 约束推理 13
概 述
▪约束可用于描述领域对象的性质、相互关系、任务 要求、目标等。约束 满足问题 的目标就是找到所有 变量的一个(或多个)赋值,使所有约束都得到满足。 •一元谓词。 •序关系语言,只包含偏序关系或实变量上的大小关系。 •形如“x - y > c” 的方程。 •单位系数的线性方程与不等式,即所有的系数为 -1,0,1。 •任意系数的线性方程与不等式。 •约束的布尔组合。 •代数与三角方程。
2012-03-08 史忠植 约束推理 23
史忠植 高级人工智能(中科院)第二章
2源自文库12-03-08
史忠植 逻辑基础
3
逻辑的历史
Aristotle——逻辑学 Leibnitz——数理逻辑 Gottlob Frege (1848-1925)——一阶谓词演算 系统,《符号论》 20世纪30年代,数理逻辑广泛发展
2012-03-08
史忠植 逻辑基础
4
逻辑系统
一个逻辑系统是定义语言和它的含义的方法。 逻辑系统中的一个逻辑理论是该逻辑的语言的一 个语句集合,它包括: 逻辑符号集合:在所有该逻辑的逻辑理论中均出现的符号; 非逻辑符号集合:不同的逻辑理论中出现的不同的符号; 语句规则:定义什么样的符号串是有意义的; 证明:什么样的符号串是一个合理的证明; 语义规则:定义符号串的语义。
√
12
命题逻辑
命题是可以确定其真假的陈述句。 Bolle提出了布尔代数。 语言: ¬,→; 公式,原子公式 公理模式: ◆(A →(B → A)) ◆((A →(B → C)) → ((A → B) →(A → C))) ◆(((¬A))→(¬B) → (B → A)) 推理规则:分离规则(modus ponens,MP规则)
2012-03-08
史忠植 逻辑基础
15
逻辑程序设计
消解原理(归结原理) Horn逻辑 Prolog逻辑程序设计语言
高级人工智能
2019/11/5
史忠植 高级人工智能
18
分布式问题求解系统分类
根据组织结构,分布式问题求解系统可 以分为三类:
层次结构类 平行结构类 混合结构类
2019/11/5
史忠植 高级人工智能
19
分布式问题求解过程
分布式问题求解过程可以分为四步: 任务分解 任务分配 子问题求解 结果综合
2) 各个求解机构由计算机网络互连, 在问 题求解过程中, 通信代价要比求解问题 的代价低得多。
3) 系统中诸机构能够相互协作, 来求解单 个机构难以解决, 甚至不能解决的任务。
2019/11/5
史忠植 高级人工智能
4
分布式人工智能系统的主要优点
1) 提高问题求解能力。 2) 提高问题求解效率。 3) 扩大应用范围。 4) 降低软件的复杂性。
搜集和索引主体,如Google)
2019/11/5
史忠植 高级人工智能
24
主体程序设计
面向过程的方法
面向实体的方法
面向对象的方法
面向主体的方法
软件开发方法的进化
2019/11/5
史忠植 高级人工智能
25
主体的定义
在计算机和人工智能领域中,主体可以 看作是一个实体,它通过传感器感知环 境,通过效应器作用于环境。
将成为软件开发的下一个重要的突破。”
aai01绪论 高级人工智能 史忠植
人工智能的发展
•1976: Doug Lenat的数学积分系统AM (Automated Mathematician) •1977: SRI启动 PROSPECTOR 工程 –帮助地质专家探测和解释矿物 –1978年发现钼矿脉(molybdenum vein) •1977: Edward Feigenbaum正式提出知识工程作为一门学科 –在1977年IJCAI会议上 •1979: Stanford研制出第一台计算机控制的汽车(Stanford Cart) •1980: 第一届美国AI协会会议(AAAI)在Stanford召开。 •1980: John McDermott的XCON专家系统 –用于配置 VAX 机器系统
第一章 绪论
史忠植 中国科学院计算技术研究所
2013-8-4
史忠植 高级人工智能
1
第一章 绪 论
1.1 人工智能的认知问题 1.2 思维的层次模型 1.3 符号智能 1.4 人工智能的发展概况 1.5 人工智能的研究方法 1.6 自动推理 1.7 机器学习 1.8 分布式人工智能 1.9 人工思维模型 1.10知识系统
2013-8-4 史忠植 高级人工智能 11
灵感思维
对灵感思维至今研究甚少。有人认为, 灵感思维是形象思维扩大到潜意识,人脑 有一部分对信息进行加工, 但是人并没 有意识到。也有人认为, 灵感思维是顿 悟。灵感思维在创造性思维中起重要作 用, 有待进行深入研究。
史忠植 高级人工智能(中科院)第八章
过学习Overfitting and underfitting
Problem: how rich class of classifications q(x;θ) to use.
underfitting
good fit
overfitting
Problem of generalization: a small emprical risk Remp does not imply small true expected risk R.
Large l/h induces a small which decreases the the upper bound on risk Small samples? Small empirical risk doesn’t guarantee anything! …we need to minimise both terms of the RHS of the risk bounds
Q sup
k
p百度文库
z ,dF z R
1 p
k, p 2
2012/4/18
史忠植 统计学习
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结构风险最小化归纳原则 (SRM)
S1 S2 Sn h1 h* hn h
The SRM Principle continued
人工智能60年简史
人工智能60年简史
节选自《人工智能导论》
作者:史忠植王文杰马慧芳
1
人工智能的定义
伴随着大数据、云计算、深度学习等技术的发展,又一次掀起人工智能的浪潮,人工智能成为极具挑战性的领域。
1956年,四位年轻学者麦卡锡(McCarthy J)、明斯基(Minsky M)、罗彻斯特(Rochester N)和香农(Shannon C)共同发起和组织召开了达特茅斯(Dartmouth)夏季专题讨论会,研究用机器模拟人类智能。在讨论会上,麦卡锡提议用人工智能(artificial intelligence)作为这一交叉学科的名称,定义为制造智能机器的科学与工程,标志着人工智能学科的诞生。半个多世纪来,人们从不同的角度、不同的层面定义人工智能。
1. 类人行为方法
1950年,图灵(Turing A)提出图灵测试, 并将“计算'定义为:应用形式规则,对未加解释的符号进行操作[Turing 1950]。图1给出了图灵测试的示意图,将一个人与一台机器置于一间房间中,而与另
外一个人分隔开来,并把后一个人称为询问者。询问者仅根据收到的答案辨别出哪个是计算机,哪个是人。如果询问者不能区别出机器和人,那么根据图灵的理论,就可以认为这个机器是智能的。
图1 图灵测试
图灵测试具有直观上的吸引力,成为许多现代人工智能系统评价的基础。如果一个系统已经有可能在某个专业领域实现了智能,那么可以通过把它对一系列给定问题的反应与人类专家的反应相比较来对其进行评估。
2. 类人思维方法
1978年贝尔曼(Bellman R E)提出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]。主要采用的是认知模型的方法----关于人类思维工作原理的可检测的理论。1990年,纽厄尔(Newell A)把来自人工智能的计算机模型与来自心理学的实验技术相结合,创立一种精确而且可检验的人类思维方式理论SOAR[Newell 1990],希望该解题结构能实现各种弱方法。SOAR 是 State, Operator and Result的缩写,即状态,算子和结果之意,意味着实现弱方法的基本原理是不断地用算子作用于状态,以得到新的结果。基于记忆和意识,作者提出了心智模型CAM(consciousness and memory)[史忠植 2006]。
智能计算史忠植-智能科学
立项依据与关键科学问题
欧盟FET旗舰研究计划
(3)守护天使——自支持智能传感器及控制技术(Guardian Angels) 该项目将探索无需外部能源支持的智能传感及控制技 术,基于该技术的传感器具有较强的感知、处理和传输信 息的功能,为人类处理各种复杂环境下的问题提供辅助和 支撑;它自身不需要电源,可以依靠周围的配套设施获得 电力或者利用热能、太阳能和电磁波等获得动力,从而可 以为诸如医学中的人体植入设备提供永续动力。
2012-02-26 史忠植 智能科学 11
世界脑研究计划
欧洲脑十年 欧共体, 1991 了解脑/保护 脑
日美脑研究合作项目, 2000
脑的世纪 日本,1996 了解脑/保护脑/ 创造脑
欧美脑研究联盟, 1996
脑的十年 美国,1989 保护脑 人类脑计划, 1993 太空脑科学实 验计划,1998
史忠植 智能科学
2
科学发展的大趋势
F 学科结构重心: 从物理科学转到生命科学 F 跨学科综合研究滋生新科学 F 社会的迫切需要
2012-02-26
史忠植 智能科学
3
科学发展大趋势
20世纪末, 生物信息学
生物信息学是采用信息科学、计算机科学、生物数学、 比较生物学等学科的观点和方法对生命的现象及其组成分子 ( 核酸、蛋白等) 进行研究,主要是研究生命中物质的组成、 进化、结构与功能的规律、以及这些物质在生命体中能量和 信息的交换或传递。该学科以计算机和生物电子设备为工具, 对生物信息进行提取、储存、加工和分析,用信息理论技术 及生物数学的方法去理解和阐述生物大分子的存在和生命价 值,最终对它们进行各种处理与应用。
AAI06归纳学习 高级人工智能 史忠植PPT课件
其中,eik(Ki的训练事件)是概念Ki的第k个例子的符号 描述。概念的谓词Ki, I是Ki的下标集合。
eik ::> Ki的含义是“凡符合描述eik的事件均可被 断言为概念Ki的例子。
12.11.2020
史忠植 高级人工智能
9
概念获取
学习程序要寻求的归纳断言H可以用概念识别规则集来 刻画, 形式如下:
12.11.2020
史忠植 高级人工智能
17
选择型泛化规则
(6) 将常量转换为变量规则
F[a] F[b] … F[i]
|< x,
F[x]
其中F[x]是依赖于变量x的描述符,a,b, …, i是常量。
对于描述F[x], 若x的某些值(a,b, … , i)使F[x]成立,
则可得到假设:对于x的所有值,F[x]成立。
12.11.2020
史忠植 高级人工智能
13
描述符类型
(3) 结构描述符。其值集是一个树形的图结构,反 映值之间的生成层次。
在这样的结构中,父节点表示比子节点更一般的概 念。例如,在“地名”的值集中,“中国”是节点“北 京”、“上海”、“江苏”、“广东”等的父节点。
结构描述符的定义域是通过问题背景知识说明的一 组推理规则来定义的。结构描述符也能进一步细分为有 序和无序的结构描述符。描述符的类型对确定应用描述 符的操作是很重要的。
高级人工智能 史忠植
编号:8106
高级人工智能
ADVANCED ARTIFICIAL INTELLIGENCE
类型:AB 学时/学分:60/3, 机时:20
预修课程
数理逻辑、人工智能原理
教学目的和要求
(1) 了解人工智能前沿研究领域
(2) 了解人工智能最新研究成果
(3) 掌握基本思想和关键技术
(4) 培养人工智能研究能力
内容提要和简要目录
本课讲授和讨论人工智能前沿研究领域的主要思想和关键技术。主要内容有
非单调逻辑、自动推理、机器学习、分布式人工智能、人工思维、人工生命、大规模并行人工智能等。
简要目录
第一章绪论
1.1 人工智能的认知问题
1.2 思维的层次模型
1.3 符号智能
1.4 人工智能的发展概况
1.5 人工智能的研究方法
1.5.1 认知学派
1.5.2 逻辑学派
1.5.3 行为学派
1.6 自动推理
1.7 机器学习
1.8 分布式人工智能
1.9 人工思维模型
1.10 知识系统
第二章人工智能逻辑
2.1 逻辑-----重要的形式工具
2.1.1 逻辑程序设计
2.1.2 关于知识的表示与推理
2.2 非单调逻辑
2.3 默认逻辑
2.4 限定逻辑
2.5 自认知逻辑
2.5.1 Moore系统${\cal L}_{B}$
2.5.2 $\cal O \cal L$ 逻辑
2.5.3 标准型定理
2.5.4 $\diamondsuit-$ 记号以及稳定扩张的一种判定过程2.6 真值维护系统
2.7 情景演算的逻辑基础
2.7.1 刻划情景演算的多类逻辑$\bf LR$
2.7.2 $\bf LR$中的基本动作理论
2.7.3 多类逻辑$\bf LR$的改进
aai02人工智能逻辑 高级人工智能 史忠植
2013-8-4
4
关于知识的表示与推理
智能行为的基础是知识,尤其是所谓的常识性知识。 人类的智能行为对于知识的依赖主要表现在对于知识的 利用,即利用已经具有的知识进行分析、猜测、判断、 预测等等。人类利用知识可以预测未来,由已知的情况 推测未知的情况、由发生的事件预测还未发生的事件等 等。但是,当人们希望计算机具有智能行为时,除了告 诉计算机如何像人一样地利用知识以外(对于知识进行 推理),一个更为基础和先行的工作是如何使计算机具 有知识(对于知识进行表示),即在计算机上如何表达 人类的知识。
高级人工智能
第二章 人工智能逻辑 史忠植 中国科学院计算技术研究所
2013-8-4 史忠植 高级人工智能 1
第二章 人工智能逻辑
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8
2013-8-4
逻辑-----重要的形式工具 非单调逻辑 默认逻辑 限定逻辑 自认知逻辑 真值维护系统 情景演算的逻辑基础 动态描述逻辑
一个逻辑是完备的,如果任何永真语句是可证的。 即,对任何语句集合和语句 , ⊨蕴涵 ⊢ 。 如果一个逻辑是完备的,则该逻辑的证明系统已强到 可以推出任何永真式。 2013-8-4 15 史忠植 高级人工智能 Gődel完备性定理:一阶逻辑是完备的
可判定性
可判定的
一个逻辑称为是可判定的(decidable),如果存在 一个算法对逻辑中的任一公式 A,可确定⊢ A是否成 立。否则,称为是不可判定的(undecidable) 。 如果上述算法虽不一定存在,却有一个过程,可 对该系统的定理做出肯定的判断,但对非定理的公 式过程未必终止,因而未必能作出判断。这时称逻 辑是半可判定的。 一阶逻辑是不可判定的,但它是半可判定的。
人工智能史忠植
2013-7-8
发展历史
INSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGY
反思期(1969~1982) M. L. Minsky和S. Papert,《Perceptron》, MIT Press,1969年 异或”运算不可表示 二十世纪70年代和80年代早期的研究结果
2013-7-8
9
发展历史
INSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGY
Hinton 等人最近提出了 Helmboltz 机 徐雷提出的 Ying-Yang 机理论模型 甘利俊一( S.Amari) 开创和发展的基于统计流 形的方法应用于人工神经网络的研究,
国内首届神经网络大会是1990年12月在北京举行 的。
2013-7-8 12
神经网络的维数
Various types of neurons Various network architectures Various learning algorithms Various applications
INSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGY
x1 x2
oj
INSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGY
-1
单计算节点感知器
w1 j x1 w2 j x2 T j 0 w1 j x1 w2 j x2 T j 0
aai12人工生命高级人工智能史忠植精品PPT课件
2020/10/11
高级人工智能 史忠植
6
人工生命
人工生命是指用计算机和精密机械等
生成或构造表现自然生命系统行为特点的 仿真系统或模型系统。自然生命系统的行 为特点表现为自组织、自修复、自复制的 基本性质,以及形成这些性质的混沌动力 学、环境适应和进化。
在现实世界中,普遍地存在着各类复
杂系统,一般认为,非线性、不稳定性、
1. Basic natural behavior
2. Bottom-up
3. Local Control
4. Simple Rules
5. Emergent behavior
6. Avoid KnowledgeRepresentation & Planning
2020/10/11
高级人工智能 史忠植
Synthesis of Living Systems )Reed College, Portland,
Oregon, USA .1-6 August 2000
"Looking Backward, Looking Forward" 6th International Conference on Artificial Life 4th International Conference on Artificial Life 3rd International Conference on Artificial Life 2nd International Conference on Artificial Life 1st International Conference on Artificial Life, 1987
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心理学
认知心理学是用信息加工过程来解释人的复杂行为, 它吸收了行为主义和格式塔心理学的有益成果。认 知心理学也认为复杂 的现象总要分解成最基本的部 分才能进行研究。当给被试刺激 时,他要依靠头脑 中的经验才能决定做出什么反应。所谓经验,包括 机体的状态和记忆存储的内容。因此,刺激和被试 当前的心 理状态这二者共同决定着被试作出什么反 应。下面我们将要详细 介绍认知心理学产生的背景, 为认知科学的形成奠定了基础。
2014-12-18 史忠植 智能科学 4
对信息技术发展态势的看法
信息技术仍处在蓬勃发展期,20 年内仍 然是第一技术。在信息理论方面特别是 借鉴脑科学成果的智能技术还处于起步 阶段。 以编程方式工作的数字电子计算机技术 已相当成熟,今后20年主要是应用与集 成方面的创新。 计算机技术的创新主要体现在系统级, 系统级的创新包括大量的原始性创新。
2014-12-18 史忠植 智能科学 24
心理学
最近几十年来,对复杂行为的理论主要有三个派别: 新行为主义 格式塔心理学派 信息加工学派
2014-12-18
史忠植 智能科学
25
心理学
新行为主义强调客观的实验方法,要求对实验严格加以 控制,它的方法是操作主义的,也就是说其结果能被别人重 复。行为主义把复杂的心理现象化为各个简单部分,并研究 比较简单的初级的现象,也就是所谓的还原主义。
chocolate nuts
mint
2014-12-18
chocolate and 史忠植 nuts and mint 智能科学
14
ENIAC出现
1945 ENIAC The first electronic digital computer
2014-12-18
史忠植 智能科学
15
人工智能的发展
2014-12-18 史忠植 智能科学 19
人工智能的困惑
人工智能困难: 知识的复杂性 表达不完整知识 推理的时空爆炸性 没有可靠的理论
2014-12-18 20
史忠植 智能科学
人工智能的五个基本问题
(1) 知识与概念化是否是人工智能的核心?
(2) 认知能力能否与载体分开来研究?
(3) 认知的轨迹是否可用类自然语言来描述?
The picture is of a model built in the late 1800s by Babbage’s son from Babbage’s drawings.
2014-12-18
史忠植 智能科学
12
20世纪初的数学基础
1900 Hilbert’s program and the effort to formalize mathematics 1931 Kurt Gödel’s paper, On Formally Undecidable Propositions
硬件系统
2014-12-18 史忠植 智能科学 23
心理学
心理学是研究心理现象的科学。
普通心理学研究心理现象的一般规律。 专门研究心理活动的不同过程和心理特征的不同方面的有感 觉知觉心理学、记忆心理学、思维心理学、言语心理学、个 性心理学、发展心理学、创造心理学。研究不同主体的心理 现象有儿童心理学、动物心理学、生理心理学、神经心理学、 病理心理学等。 研究社会不同领域内心理活动的规律,以提高有关方面 的工作效率为主要任务的有社会心理学、政治心理学、教育 心理学、军事心理学、管理心理学、商业心理学、医学心理 学、艺术心理学、运动心理学等。
史忠植 智能科学 5
2014-12-18
技术浪潮
天文学(天问)推动农业、航海业 物理化学(物问)推动能源、材料、信息 技术 生物学(命问)推动基因农业和基因药物 脑科学(脑问)推动下一轮智能技术浪潮
2014-12-18
史忠植 智能科学
6
技术创新浪潮的经济长波规律 (康德拉捷夫)
水力 纺织 铁 蒸汽 铁路 钢 机械化 电 化学品 内燃机
史忠植 智能科学
2
科学发展的大趋势
F 学科结构重心: 从物理科学转到生命科学 F 跨学科综合研究滋生新科学 F 社会的迫切需要
2014-12-18
史忠植 智能科学
3
科学发展大趋势
20世纪末, 生物信息学
生物信息学是采用信息科学、计算机科学、生物数学、 比较生物学等学科的观点和方法对生命的现象及其组成分子 (核 酸、蛋白等)进行研究,主要是研究生命中物质的组成、进化、 结构与功能的规律、以及这些物质在生命体中能量和信息的交换 或传递。该学科以计算机和生物电子设备为工具,对生物信息进 行提取、储存、加工和分析,用信息理论技术及生物数学的方法 去理解和阐述生物大分子的存在和生命价值,最终对它们进行各 种处理与应用。
2014-12-18
史忠植 智能科学
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心理学
格式塔( Gastalt )心理学是 20 世纪初叶德国一群实验 心 理 学 家 开 始 的 运 动 , 开 创 先 锋 是 韦 特 海 姆 (Max Wertheimer) 、 考 夫 卡 (Kurt Koffka) 和 柯 勒 (Wolfgang Kohler) 。他们强调研究复杂的心理现象,而这些现象有时 是很难用客观的术语和客观的方法加以描述的。格式塔心理 学认为经验或行为的本身是不可分解的,每一经验或行为活 动,都自成为一个特殊的形态,且有其一定的特征或属性。 一个经验或行为一旦被分解成若干部分,则该经验或行为原 有形态和属性就消失了。换言之,全体形态和属性并不等于 各部分之和。他们认为在问题解决的复杂过程中,不只靠简 单的尝试错误,而且还要通过顿悟。在研究方法上,格式塔 心理学主张内省法和客观法并用。主张主要研究知觉、思维 和解决问题。 2014-12-18 27 史忠植 智能科学
1834 Charles Babbage’s Analytical Engine
Ada writes of the engine, “The Analytical Engine has no pretensions whatever to originate anything. It can do whatever we know how to order it to perform.”
2014-12-18 史忠植 智能科学 17
人工智能的发展
知识工程时期
•1981: 日本政府宣布日本五代机(first-generation computer) 计划(即智能计算机) •1982: John Hopfield 掀起神经网络的研究 •1983: MCC (Microelectronics and Computer Technology Corporation)成立(Bobby Inman 任主任) •1984: Doug Lenat在Bobby Ray Inman的劝说下在MCC开始Cyc的研 究 •1986: Thinking Machines Inc 研制联结机器 (Connection Machine) •1987: LISP机器市场开始暗淡 •1988: 386芯片使得PC机速度可以与LISP机器媲美
2014-12-18 史忠植 智能科学 9
人工智能的困惑
人工智能(artificial intelligence,或简称AI),有时也称作机器智 能。 1956 年 John McCarthy 在他的 Proposal for the Dartmouth Summer Research Project On Artificial Intelligence中首先引入了 这个术语,他将人工智能定义为: “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”。 到目前为止,该领域中在基 于预先定义好的系列规则之上的计算机模拟智能的方面, 人们已 经作了大量的工作。
石油化学 数字网络 电子 软件 航空 新媒体
创 新 步 伐
1785
铁路化
电气化 电子化 数字化
第一次浪潮
1845
第二次浪潮
1900
第三次浪潮
第四次浪潮
第五次浪潮
1950
1990 1999 2020
60年
55年
50年
40年
30 年
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对21世纪技术创新浪潮长波的猜想
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人工智能的发展
•1958: Newell和Simon的四个预测 –十年内,计算机将成为世界象棋冠军 –十年内,计算机将发现或证明有意义的数学定理 –十年内,计算机将能谱写优美的乐曲 –十年内,计算机将能实现大多数的心理学理论 •1959: Frank Rosenblatt提出感知器模型(Perceptron Model) •1959: MIT AI Lab正式成立(Minsky和McCarthy)
中国科学院研究生院
智能科学
史忠植 shizz@ics.ict.ac.cn
中国科学院计算技术研究所
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内容提要
• • • • • • • • 科学发展的大趋势 人工智能的困惑 知识科学 脑科学 心理学的研究 认知科学 智能科学 基本科学问题 展望
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人工智能的发展
分布智能和机器学习
•1992: 日本政府宣布五代机计划失败。随后启动RWC计划(Real World Computing Project) •1993: Shoham提出AOP,Agent-Oriented Programming •1995: Vapnik提出SVM •1996:中科院计算所多主体系统MAPE •1996: DARPA启动HPKB计划 –军事上的“Grand Challenge”问题分析和求解 •1997: IBM 深蓝II (Deep Blue)击败Garry Kasparov •2000:中科院计算所多主体环境MAGE,知识发现系统MSMiner
1936 Alan Turing’s paper, On Computable Numbers with an application to the Entscheidungs problem
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布尔逻辑
1848 George Boole The Calculus of Logic
(4) 学习能力能否与Biblioteka Baidu知分开来研究?
(5) 所有的认知是否有一种统一的结构?
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知识科学
知识科学是研究以知识为对象的基本问题,包括 知识的数学理论 逻辑基础
知识模型
知识挖掘 知识共享等
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脑科学
脑科学从分子水平、细胞水平、行 为水平研究脑结构 , 建立脑模型,揭示 自然智能机理和脑本质。
数字网络 软件 新媒体 生物基因 (蛋白质) 纳米材料 ??? ???
脑科学 智能技术
创 新 步 伐
第一次浪潮
1990 2020
第二次浪潮
2050
第三次浪潮
第四次浪潮 2080 2100
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智能科学
21世纪, 智能科学
智能科学是一门交叉学科,主要由 F 脑科学 F 认知科学 F 人工智能 等学科共同研究智能行为的基本理论和实 现技术。
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智能机器
5thc B.C. Aristotelian logic invented 1642 Pascal built an adding machine
1694
Leibnitz reckoning machine
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智能机器