人工智能的计算机模拟课件

·人工智能（学科）是计算机科学中涉及研究、设计和 应用智能机器的一个分支。它的近期主要目标在于研究用机 器来模仿和执行人脑的功能来定义：
·人工智能（能力）是智能机器所执行的通常与人类智 能有关的功能，如判断、推理、证明、识别、感知、理解、 设计、思考、规划、学习和问题求解等思维活动。
当一个机器代替了游戏中的A，并且机器将试图使 得C相信它是一个人。如果机器通过了图灵测试， 就认为它是"智慧"的。
1.3.2 人类智能的计算机模拟
❖ 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。
❖ 人的心理活动具有不同的层次，它可以与计算机的 层次相比较，见图1.1。
图 1.1 人类任知活动与计算机的比较
1.3人类智能与人工智能
❖ 心理活动的最高层级是思维策略，中间一层 是初级信息处理，最低层级是生理过程，即 中枢神经系统、神经元和大脑的活动，与此 相应的是计算机程序、语言和硬件。 研究认知过程的主要任务是探求高层次 思维决策与初级信息处理的关系，并用计算 机程序来模拟人的思维策略水平，而用计算 机语言模拟人的初级信息处理过程。
1.3.2 人类智能的计算机模拟
❖ 著名的英国科学家图灵被称为人工智能之父, 图灵不仅创造了一个简单的通用的非数字计 算模型，而且直接证明了计算机可能以某种 被理解为智能的方法工作。1950年，图灵发 表了题为《计算机能思考吗？》的论文，给 人工智能下了一个定义，而且论证了人工智 能的可能性。定义智慧时，如果一台机器能 够通过称之为图灵实验的实验，那它就是智 慧的。图灵实验的本质就是让人在不看外型 的情况下不能区别是机器的行为还是人的行 为时，这个机器就是智慧的
1.2人工智能的发展
❖ 1.2.1 人工智能的起源与发展 人工智能的发展是以硬件与软件为基础。
它的发展经历了漫长的发展历程。人们从很 早就已开始研究自身的思维形成，早在亚里 士多德(公元前384-322年)在着手解释和编注 他称之为三段论的演绎推理时就迈出了向人 工智能发展的早期步伐，可以看作为原始的 知识表达规范。
1.3.1 智能信息处理系统的假设
❖ 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。
❖ 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。
1.3.1 智能信息处理系统的假设
1.3.2 人类智能的计算机模拟
❖ 图灵测试
游戏由一男(A)、一女(B)和一名询问者(C)进行； C与A、B被隔离，通过电传打字机与A、B对话。询 问者只知道二人的称呼是X，Y，通过提问以及回答 来判断，最终作出"X是A，Y是B"或者"X是B，Y是 A"的结论。游戏中，A必须尽力使C判断错误，而B 的任务是帮助C。
1.2人工智能的发展
❖ 什么是三段论？三段论是以真言判断为其前 提的一种演绎推理，它借助于一个共同项， 把两个直言判断联系起来，从而得出结论。 例如：一切金属都是能够熔解的；铁是金属； 所以，铁是能够熔解的。
❖ 知识表示、知识利用和知识获取是人工智能 系统的三个基本问题。
1.3人类智能与人工智能
1.1人工智能的定义
❖ 定义1 智能机器(intelligent machine)
能够在各类环境中自主地或交互地执行各种拟 人任务(anthropomorphic tasks)的机器。
例子1：能够模拟人的思维，进行博弈的计算 机。1997年5月11日，一个名为"深蓝"(Deep Blue)
的ＩＢＭ计算机系统战胜当时的国际象棋世界冠军 盖利.卡斯帕罗夫（Garry Kasparov）。
1.1人工智能的定义
❖ 从1956年正式提出人工智能学科算起，40多 年来，取得长足的发展，成为一门广泛的交 叉和前沿科学。总的说来，人工智能的目的 就是让计算机这台机器能够象人一样思考。 科学家已经作出了汽车，火车，飞机，收音 机等等，它们模仿我们身体器官的功能，但 是能不能模仿人类大脑的功能呢？
1.4 人工智能的研究和应用领域
❖ 在大多数学科中存在着几个不同的研究领域，每个 领域都有其特有的感兴趣的研究课题、研究技术和 术语。在人工智能中，这样的领域包括语言处理、 自动定理证明、智能数据检索系统、视觉系统、问 题求解、人工智能方法和程序语言以及自动程序设 计等。在过去30多年中，已经建立了一些具有人工 智能的计算机系统；例如，能够求解微分方程的， 下棋的，设计分析集成电路的，合成人类自然语言 的，检索情报的，诊断疾病以及控制太空飞行器和 水下机器人的具有不同程度人工智能的计算机系统。
❖ 1940年，维纳开始考虑计算机如何能像大脑一样工 作。他发现了二者的相似性。维纳认为计算机是一 个进行信息处理和信息转换的系统，只要这个系统 能得到数据，机器本身就应该能做几乎任何事情。 而且计算机本身并不一定要用齿轮，导线，轴，电 机等部件制成。麻省理工学院的一位教授为了证实 维纳的这个观点，甚至用石块和卫生纸卷制造过一 台简单的能运行的计算机。维纳系统地创建了控制 论，根据这一理论，一个机械系统完全能进行运算 和记忆。
例子2：能够进行深海探测的潜水机器人。 例子3：在星际探险中的移动机器人，如美国 研制的火星探测车。
1.1人工智能的定义
❖ 定义2 人工智能(AI ) AI(artifical intelligence) 斯坦福大学的Nilsson提出人工智能是关于知识的科学
（知识的表示、知识的获取以及知识的运用）, 从学科的界定来定义：
1.4.1 问题求解
❖
人工智能的第一个大成就是发展了能够求解难 题的下棋(如国际象棋)程序。在下棋程序中应用的 某些技术，如向前看几步，并把困难的问题分成一 些比较容易的子问题，发展成为搜索和问题归约这 样的人工智能基本技术。今天的计算机程序能够下 锦标赛水平的各种方盘棋、十五子棋和国际象棋。 另一种问题求解程序把各种数学公式符号汇编在一 起，其性能达到很高的水平，并正在为许多科学家 和工程师所应用。有些程序甚至还能够用经验来改 善其性能。