第1章 人工智能概述

突出与专业背景的结合。
知识背景：统计学、面向对象编程、离散 数学、逻辑学、语言学、数据库技术、形 式语言。
Artificial Intelligence and Expert System
人工智能与专家系统
第1章 人工智能概述
案例人物（ Garry Kasparov ）
国际象棋—“人机大战”（1）
1996年，Garry Kasparov(卡斯帕罗夫)与”深蓝 “（deep blue）交锋，以4：2宣告胜利。 1997年的人机大战以世界国际象棋第一人卡斯帕 罗夫负于“更深的蓝”而结束。 2003年2月7日，卡斯帕罗夫又和IBM超级计算机 “Junior”战成3:3平局。 2003年11月11日-18日，美国著名的X3D公司日 前宣布，卡斯帕罗夫与X3D Fritz（德国人）战成 2：2平。 2005年3月10日，卡斯帕罗夫宣布不再参加比赛。 人机大战中的卡斯帕罗夫是遗憾的。
智能的测量——《机器思维》
Pamela McCorduck:“Machines who think”
智能的测量——《机器思维》 在复杂的机械装置与智能之间存在 着长期的联系。从几世纪前出现的 神话般的复杂巨钟和机械自动机开 始，人们已对机器操作的复杂性与 自身的智能活动进行直接联系。
智能测量——智能的误解
国际象棋—“人机大战”（2）
2003与”德国人“的比赛完全在虚拟现 实中进行，棋盘将会“漂浮”在卡斯帕罗夫 和电脑之间，卡斯帕罗夫也无需触摸棋子和 棋盘，通过声音即可驱动走子。这次比赛也 将标志着世界上棋力最强的国际象棋程序与 功能最强的3D软件的完美结合。 该项赛事已被世界计算机运动协会(ICGA) 和美国国际象棋协会(USCF)承认为世界上首 次官方正式的虚拟现实国际象棋人机大战。
人工智能的发展（2）
英国的逻辑家和哲学Boole致力于使“思维 规律”形式化和实现机械化，发明了布尔 代数。但是，他更加关注人工智能的研究。 基本思想：他们要检查的规律是关于我们 最重要的智力规律，我们要建立的数学是 人类才智的数学。
—— “关于建立逻辑和似然性的数学理论（1854）
人工智能的发展（3）
人类智能分类（2）
自我认识智能（intrapersonal intelligence）： 指关 于建构正确自我知觉的能力，并善于用这种知识计 划和引导自己人生。 自然观察者智能（naturalist intelligence）： 指观 察自然界中的各种形态，对物体进行辨认和分类， 能够洞察自然或人造系统的能力。
智能 “智能”一词源于拉丁文的“Legere”，意思 是收集、汇集。智能通常用来表示从中进 行选择理解和感觉到。 广义的智能包括人类智能、人工智能和集 成智能。集成智能是指基于人类智能与人 工智能相结合的智能管理系统。
智能的共性
智能的基本要素是“信息”。 智能是普遍存在的。人、动物、机器都可能有智 能。 智能是多层次的。高层智能（思维）、中层智能 （感知）和基层智能（行为）。 智能是进化的。先天进化（遗传、变异）、后天 进化（学习、训练）。 智能是相对的。不同的主体、客体、时间、空间、 环境和条件有不同的智能水平。 智能是智能系统的整体功能。
推荐书目
1. 陈世福，陈兆乾等.人工智能与知识工程.南京：南京大学出版社，1997 2. Stuart J. Russell, Peter Norvig. Artificial intelligence: a modern approach(Edition 2). Prentics Hall,2004 3. 陆汝钤.人工智能（上下册）. 北京：科学出版社，1989 4. 蔡自兴，徐光祐.人工智能及其应用(第三版).清华大学出版社，2003 5. 廉师友.人工智能技术导论，第二版.西安电子科技大学出版社，2002 6. 尹朝庆, 尹皓.人工智能与专家系统.北京-中国水利水电出版社，2002 7. 朱福喜，朱三元，武春香.人工智能基础教程.北京：清华大学出版社，2006 8. Joseph Giarratano, Gary Riley. Expert systems principles and programming. 北京： 机械工业出版社，2002 9. 武波，马玉祥.专家系统.北京：北京理工大学出版社， 2001 10. 孔繁胜.知识库系统原理.浙江：浙江大学出版社,2002 11. 李景.本体理论在文献检索系统中的应用研究.北京：北京图书馆出版社，2005 12. Tom M. Mitchell著,曾华军,张银奎译. 机器学习.北京:机械工业出版社,2004 13. Statistical Data Mining Tutorials（主要是机器学习算 法）.http://www.autonlab.org/tutorials/ 14. James Allen著，刘群等译.自然语言理解（第二版）.北京：电子工业出版社,2005
智能测量——客厅游戏玩法
有两个客人，即男女客人各一个，藏在两 个分离的房间中。第三个人（裁判），并 不熟悉这两个客人。他呆在第三个房间中， 完全看不见这两名客人。他的任务完全依 靠他与两个客人之间传递的信息，来决定 哪个客人是女的。在游戏过程中，这两个 客人都尽量使裁判相信自己是女的，问题 是如何决定谁讲的是真话。
人工智能与通常程序的比较（1）
人工智能 主要是符号处理 启发式搜索 控制结构和知识域相分离 易于修改、更新和改变 允许不正确的答案 通常计算机程序 主要是数字处理 依靠算法 信息和控制联结在一起 难以修改 要求正确的回答
人工智能与通常程序的比较（2）
传统程序是告诉机器做些什么，而如何做 则是靠人设计出方法，给出算法并写出程 序而实现的。 人工智能程序要求机器知道怎么做，人只 要把问题描述清楚，机器就能自动实现求 解。
人工智能的定义（2-1）
Bacon: “Knowledge is power.”
人工智能的定义（3）
从学科的界定来定义：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。 从人工智能所实现的功能来定义*：人工智 能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。
人工智能——学科性质
经过四十几年的发展，人工智能已成为一 门在计算机科学、控制论、信息论、神经 生理学、心理学、哲学、语言学等多种学 科相互渗透的基础上发展起来的一门新兴 边缘学科。
人工智能的基本原理
模拟器官 模拟思维 人工生命
汽车、火车、 飞机、收音机 等等
人百度文库智能
高级人工智能
智能制品
什么是“智能”？
智能这个词往往被人误解。例如当谈及某人 做什么事时，习惯用该词表示不寻常的创造 能力和聪明。 人们对人工智能期望过高，似乎是能产生一 个非凡的聪明与洞察力的技术。事实上，人 工智能最感兴趣的问题是试图复制“普通人 的智能”，如视觉和自然语言能力等等。
智能测量——图灵
人工智能之父：Alan Mathison Turing （英 国数学家、 逻辑学家，他被视为计算机之 父。 ） 《Can Machine Think?》
人工智能的发展（4）
1956年McCarthy在美国的Ｄartmouth会议 上正式提出了“人工智能”这一术语，这 次具有历史意义的会议，标志着人工智能 这门新兴边缘学科的正式诞生。
人工智能的发展（5）
1971 John McCarthy 因对人工智能的贡献被授予图灵奖 Dr. McCarthy's lecture "The Present State of Research on Artificial Intelligence" is a topic that covers the area in which he has achieved considerable recognition for his work.
授课讲义与教材
讲义(自编) 实验指导(自编) 参考教材
蔡自兴,徐光．人工智能及其应用（本科生用 书）．清华大学出版社，２００５年９月．
教学方法与要求
成绩考核：课堂教学 +实习+演讲+小论文 教学要求:要求学生了解人工智能的发展概 况、基本原理和应用领域，掌握人工智能 的一些主要思想和方法，初步具备用人工 智能方法解决一些简单实际问题的能力。
Artificial Intelligence and Expert System
人工智能与专家系统
张雪英 zhangsnowy@163.com
南京师范大学地科院
教学内容
人工智能概述 知识表示与推理 专家系统 人工智能语言Prolog(视教学时间而定) 公共邮箱：AIGIS2014·163.com
人工智能的定义（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 种拟人任务的机器。也就是，让机器完成 那些如果由人来做则需要智能的事情的科 学。
人工智能的定义（2-1）
人工智能 ：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）。
电子计算机产生并得到了快速发展。这为人工智 能的诞生和发展创造了良好的条件。在本世纪内， 可能第一个认识到计算机能实现智能行为的人就 是图灵。1937年他发表了一篇关于“可计算数学” 的文章，提出了“通用图灵机”的概念。他提出 只要给出适当的指令表，一台图灵机就能处理任 何数学过程。图灵提出的这个模型提前十年描述 了后来出现的计算系统。该篇文章被人们认为是 计算机科学史上最重要的里程碑之一。
智能测量——理论证明
一个简单、通用的非数字计算模型，能够直 接证明计算机可能以某种被理解为智能的方 法工作。
智能测量——Turing测试
1950年，图灵在Mind杂志上发表了“计算机 与智力”一文，提出了一种人工智能的实用 测试方法，这种方法被后来命名为Turing测 试。Turing的目的是为计算机是否具有智能 功能建立一种测试，他将其测试建立在当时 的客厅游戏的基础之上。
智能测量——Turing测试规则
Turing提出的游戏是客厅游戏的变种，即一 个是人，一个是机器人，它们都通过电传 打字机与“裁判”相联，其中测试者A可以 是任何一个人，他可以通过终端设备与受 试者B和C交谈。A从未见过B和C， 只知道 B和C中一个是人，一个是机器，测试时A 可以通过终端设备向B、C提出各种智能方 面的问题，但不能问及它们的物理特征； 而人和机器都将尽量使测试者相信它们自 己是人，而另一个是机器。
智能测量——Turing测试示意图
人工智能的发展（1）
第一阶段（1956年以前） 法国的数学和物理学家Ｐascal于1647年制 造了一台有效的机械加法器。 德国数学家Leibniz制成了能够四则运算的 计算器。 “现代计算之父和人工智能鼻祖”的英国 数学家Babbage在1821年发明了两台最先 进的差分机和分析机。 计算机的五个组成 部分。
人类智能分类（2）
身体——运动智能（bodily－kinesthetic intelligence）： 指人能巧妙的操纵物体和调整身 体的技能。 音乐智能（musical intelligence）： 指人能敏锐 的感知音调、旋律、节奏和音色等能力。 人际关系智能（interpersonal intelligence）： 指 能够有效地理解别人和与人交往的能力。
人类智能
它是指人在认识与改造客观世界的活动中， 由思维过程和脑力活动所体现出的能力。
人类智能分类（1）
语言智能（Linguistic intelligence)：指用语言思 维、用语言表达和欣赏语言深层内涵的能力。 逻辑——数学智能（logical-mathematical intelligence）：指人能够计算、量化、思考命题 和假设，并进行复杂数学运算的能力。 空间智能（spatial intelligence）：指人们利用三 维空间的方式进行思维的能力，如航海家、飞行 员、雕塑家、画家和建筑师所表现的能力。