人工智能与专家系统(PPT92页).pptx
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人工智能与专家系统(PPT 51张)
电 脉 冲 输 入 树 突 细 胞 体 形 成 轴 突 传 输 突 触
输
出
信 息 处 理
图 物 神 经 元 功 能 模 型 1 2 .2 生
电 脉 冲 输 入 树 突 细 胞 体 形 成 轴 突 传 输 突 触
输
出
信 息 处 理
图 物 神 经 元 功 能 模 型 1 2 .2 生 黑箱
当常规方法解决不了或效果不佳时ANN方法才能显示出其优 越性。尤其对问题的机理不甚了解或不能用数学模型表示 的系统,如故障诊断、特征提取和预测等问题,ANN往往是最 有利的工具。另一方面, ANN对处理大量原始数据而不能用 规则或公式描述的问题, 表现出极大的灵活性和自适应性。
8.2 人工神经网络基础
存储和回忆 人工神经网络中存储图形的类型
–
–
在计算机中，数据和信息是存放在存贮 器中（RAM或ROM)，以8比特字节作为 存储单位。 在人工神经网络中，信息或图形不再限 定为8比特，它是多维的二进制数据或连 续信息。
8.2 人工神经网络基础
存储和回忆 人工神经网络中存储的两类图形 – 空间图形的存储 存储单个空间静态图像，如一幅画面。 – 时空图形的存储 存储一系列随时间变化的图像，比如电影。 – 我们讨论的人工神经网络存储的图形大多是空 间图形，因它是构成时空图形的基础。
单层网络
–
输入信号的加权和表示为：
– –
s是各结点加权和的行向量，s=(s1, s2,…, sn)。 输出向量 y=(y1, y2,…, yn)，其中yj=F(sj)。
8.2 人工神经网络基础
人工神经网络的拓扑结构
多层网络
– –
–
一般来说，大而复杂的网络能提供更强的计算 能力。 虽然目前已构成了很多网络模型，但它们的结 点都是按层排列的，这一点正是模仿了大脑皮 层中的网络模块。 多层网络是由单层网络进行级联构成的，即上 一层的输出作为下一层的输入。
人工智能、模式识别与专家系统(PPT 69张)
人工智能、模式识别 与专家系统
第一节 人工智能
“智能化”是当前新技术、新产品、新产 业的重要发展方向、开发策略和显著标志， 例如：智能控制（Intelligent Control）、智 能自动化（Intelligent Automation）、智能 管理（Intelligent Management）、……。因 此，人工智能具有广泛的用途。可以说，哪 里有计算机应用，哪里就在用人工智能；哪 里需要自动化或半自动化，哪里就在应用人 工智能的理论、方法和技术。
录像那样全都记下来，要么把我们的脑子胀爆，要 么我们的脑袋长得比楼房还大。
记忆、归纳推理与信息处理
人类的情感和智能都与我们大脑的记忆 特性密切相关，我们大脑有意识的活动在相 当程度上是记忆活动。探索和认识人脑的记 忆原理是实现人工智能的重要一环，也是电 脑模拟或实现人脑智能的必经之路。任何试 图逃避这一关的做法都不会成功。 电脑科技的高速发展并未导致电脑在智能 化方面有什么进展，其重要原因之一就是电 脑的记忆方式一直停留在它的初始阶段。
记忆、归纳推理与信息处理
利用已有的经验来解决新的问题需要归 纳和推理。人的这种能力是由人脑的记忆构 造决定的。人脑在发育的早期阶段记忆过程 主要是素材和基本经验块堆的建立和积累， 即机械记忆。人脑在成熟阶段记忆过程主要 是经验块堆的关联和重组，即关联记忆。由 关联记忆形成的人脑活动使人的思维模式天 生具有归纳推理能力。经验的重组使人得到 了新的经验，获得了进步。人脑的这种记忆 构造的优点是具有模糊识别和记忆修补能力， 缺点是老的关联成分会因打散而消退 , 即产 生忘却。
人的行为可分为社会行为和个人行为。 智能在人的社会行为中的作用主要是 制定社会规则、探索和发现自然规则以 及选择和套用这些规则。 而智能在人的个人行为中主要是通过 个人情感和意志起作用以处理新鲜感受。
第一节 人工智能
“智能化”是当前新技术、新产品、新产 业的重要发展方向、开发策略和显著标志， 例如：智能控制（Intelligent Control）、智 能自动化（Intelligent Automation）、智能 管理（Intelligent Management）、……。因 此，人工智能具有广泛的用途。可以说，哪 里有计算机应用，哪里就在用人工智能；哪 里需要自动化或半自动化，哪里就在应用人 工智能的理论、方法和技术。
录像那样全都记下来，要么把我们的脑子胀爆，要 么我们的脑袋长得比楼房还大。
记忆、归纳推理与信息处理
人类的情感和智能都与我们大脑的记忆 特性密切相关，我们大脑有意识的活动在相 当程度上是记忆活动。探索和认识人脑的记 忆原理是实现人工智能的重要一环，也是电 脑模拟或实现人脑智能的必经之路。任何试 图逃避这一关的做法都不会成功。 电脑科技的高速发展并未导致电脑在智能 化方面有什么进展，其重要原因之一就是电 脑的记忆方式一直停留在它的初始阶段。
记忆、归纳推理与信息处理
利用已有的经验来解决新的问题需要归 纳和推理。人的这种能力是由人脑的记忆构 造决定的。人脑在发育的早期阶段记忆过程 主要是素材和基本经验块堆的建立和积累， 即机械记忆。人脑在成熟阶段记忆过程主要 是经验块堆的关联和重组，即关联记忆。由 关联记忆形成的人脑活动使人的思维模式天 生具有归纳推理能力。经验的重组使人得到 了新的经验，获得了进步。人脑的这种记忆 构造的优点是具有模糊识别和记忆修补能力， 缺点是老的关联成分会因打散而消退 , 即产 生忘却。
人的行为可分为社会行为和个人行为。 智能在人的社会行为中的作用主要是 制定社会规则、探索和发现自然规则以 及选择和套用这些规则。 而智能在人的个人行为中主要是通过 个人情感和意志起作用以处理新鲜感受。
人工智能与专家系统.pptx
❖ （3）通过教育、训练和学习过程，日益丰富自身的知识和 技能，这就是学习的能力。
❖ （4）对变化多端的外界环境条件，如干扰、刺激等作用能 灵活地作出反应，这就是自我适应的能力。
1.4 人工智能的研究领域
❖ 1.4.1 模式识别 ❖ 1.4.2 自动定理证明 ❖ 1.4.3 机器视觉 ❖ 1.4.4 专家系统 ❖ 1.4.5 机器人 ❖ 1.4.6 自然语言处理 ❖ 1.4.7 博弈 ❖ 1.4.8 人工神经网络 ❖ 1.4.9 问题求解 ❖ 1.4.10 机器学习 ❖ 1.4.11 基于Agent的人工智能
1.4.4 专家系统
❖ 智能：从感觉到记忆到思维这一过程，称为 “智慧”，智慧的结果就产生了行为和语言， 将行为和语言的表达过程称为“能力”，两 者合称“智能”，将感觉、去记、回忆、思 维、语言、行为的整个过程称为智能过程， 它是智力和能力的表现。
❖ 智力： 智力（Intelligence)是指生物一般性 的精神能力。指人认识、理解客观事物并运 用知识、经验等解决问题的能力，包括记忆、 观察、想象、思考、判断等。
符号主义（Symbolism ）
❖ 1.一种基于逻辑推理的智能模拟方法。 ❖ 2.物理符号系统假设 ❖ 3.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，用某种符号来描述 人类的认知过程，并把这种符号输入到能处 理符号的计算机中，就可以模拟人类的认知 过程。
联结主义（Connectionism ）
1.4.2 自动定理证明（ATP）
❖ 目前是自动推理(AR)体系中发展最好的部分， 它的目的是为使用电子计算机程序来进行数 学定理的证明。对于不同的数学逻辑，它能 够推论出一个定理是正确的，还是不可证明 的，或者错误的。
1.4.3 机器视觉
❖ （4）对变化多端的外界环境条件，如干扰、刺激等作用能 灵活地作出反应，这就是自我适应的能力。
1.4 人工智能的研究领域
❖ 1.4.1 模式识别 ❖ 1.4.2 自动定理证明 ❖ 1.4.3 机器视觉 ❖ 1.4.4 专家系统 ❖ 1.4.5 机器人 ❖ 1.4.6 自然语言处理 ❖ 1.4.7 博弈 ❖ 1.4.8 人工神经网络 ❖ 1.4.9 问题求解 ❖ 1.4.10 机器学习 ❖ 1.4.11 基于Agent的人工智能
1.4.4 专家系统
❖ 智能：从感觉到记忆到思维这一过程，称为 “智慧”，智慧的结果就产生了行为和语言， 将行为和语言的表达过程称为“能力”，两 者合称“智能”，将感觉、去记、回忆、思 维、语言、行为的整个过程称为智能过程， 它是智力和能力的表现。
❖ 智力： 智力（Intelligence)是指生物一般性 的精神能力。指人认识、理解客观事物并运 用知识、经验等解决问题的能力，包括记忆、 观察、想象、思考、判断等。
符号主义（Symbolism ）
❖ 1.一种基于逻辑推理的智能模拟方法。 ❖ 2.物理符号系统假设 ❖ 3.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，用某种符号来描述 人类的认知过程，并把这种符号输入到能处 理符号的计算机中，就可以模拟人类的认知 过程。
联结主义（Connectionism ）
1.4.2 自动定理证明（ATP）
❖ 目前是自动推理(AR)体系中发展最好的部分， 它的目的是为使用电子计算机程序来进行数 学定理的证明。对于不同的数学逻辑，它能 够推论出一个定理是正确的，还是不可证明 的，或者错误的。
1.4.3 机器视觉
人工智能与专家系统-PPT精品
1.4 研究及应用
1.4.1 问题求解
问题的表示、分解、搜索、归约等 进行复杂的数学公式符号运算求解
1.4.2 逻辑推理与定理证明
通过对事实数据库的操作来证明定理 多种证明方法 几何定理证明的“吴氏方法”
1.4 研究及应用
1.4.3 自然语言理解
语言
自然语言、人造语言、机器语言
1.2.2 人类智能的计算机模拟
机器智能可以模拟人类智能 智能计算机
下棋 定理证明 语言翻译
新型智能计算机
神经计算机 量子计算机
1.2 人类智能和人工智能
1.2.3 人工智能的研究目标
近期目标 建造智能计算机代替人类的部分智力劳 动
远期目标 用自动机模仿人类的思维过程和智能行 为
1.4 研究及应用
1.4.11 智能控制
驱动智能机器自主地实现其目标的过程 是一个定性和定量的混合控制过程 是当今自动控制的最高水平
1.4.12 智能检索
是信息时代来临的需要 智能检索系统所面临的三大问题
1.4 研究及应用
1.4.13 智能调度与指挥
寻找最佳调度和组合 NP完全类问题的求解 军事指挥系统等领域
2.3 谓词逻辑法
2.3.2 谓词公式
原子公式的的定义： 用P(x1，x2，…，xn)表示一个n元谓词公式， 其中P为n元谓词，x1,x2,…，xn为客体变量或 变元。通常把P(x1,x2,…,xn)叫做谓词演算的 原子公式，或原子谓词公式。
分子谓词公式 可以用连词把原子谓词公式组成复合谓词公 式，并把它叫做分子谓词公式。
有向图 路径 代价 图的显示说明 图的隐示说明
A
专家系统-人工智能与专家系统141页PPT
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，Fra bibliotek靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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专家系统-人工智能与专家系统
1、 舟 遥 遥 以 轻飏， 风飘飘 而吹衣 。 2、 秋 菊 有 佳 色，裛 露掇其 英。 3、 日 月 掷 人 去，有 志不获 骋。 4、 未 言 心 相 醉，不 再接杯 酒。 5、 黄 发 垂 髫 ，并怡 然自乐 。
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一个例子---IBM超级计算机“深蓝”
1997年5月11日，世界国际象棋棋王卡斯帕罗夫与美国 IBM公司的RS／6000（深蓝）计算机系统进行了六局“人 机大战”，结果“深蓝”以3.5比2.5的总比分获胜。
一个例子---IBM超级计算机“沃森”
2011年，IBM超级计算机Watson在《危险边缘》竞赛节 目中击败了该节目历史上最成功的两位人类选手，继“深蓝” 之后，聪明的人脑再一次败给了智慧程序。
你多半会想 到，面前的 这位是一部
笨机器!
问：请再－不按常规的提问(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，我不是已经说过了吗？
那么，你面 前的这位， 大概是人而 不是机器!
问：请再次回答，你会下国际象棋吗？
能满足这样的 要求，要求计算机 不仅能模拟而且可 以延伸、扩展人的 智能，达到甚至超 过人类智能的水平， 在目前是难以达到 的！
答：你烦不烦，干嘛老提同样的问题。
“图灵梦想”的对话
在这段对话中“询问者”代表人，“智者”代表机器，并且假 定他们都读过狄更斯（C.Dickens）的著名小说《匹克威克外 传》，对话内容如下：
询问者：在14行诗的首行是“你如同夏日”，你不觉得“春日”更好吗？
智者：它不合韵。 询问者：“冬日”如何？它可完全合韵的。 智者：它确是合韵，但没有人愿意被比作“冬日”。 询问者：你不是说过匹克威克先生让你想起圣诞节吗？ 智者：是的。
从着手；
在哲学上、自然科学以及社会学科上还有很大的争论，还 不能得到一致认同。
谷歌无人驾驶汽车
内华达州是美国对公共道路无人驾驶立法的第一个州。截至 2012年6月，谷歌的无人驾驶汽车已经在该州行进了25万英里。
谷歌无人驾驶汽车的构造示意图及其描绘的3D地形图
关于无人驾驶汽车的争议话题
如果无人驾驶汽车因为避让行人而损害了其他车 辆或给车内人员带来危险，它应该避让吗？
为什么要研究人工智能？
People like to make machines that can do what we can.
Because we are curious Because we are lazy Because we are not so able
人工智能研究的目标
如果说现在有一台电脑，其运算速度非常快、记亿容量和 逻揖单元的数目也超过了人脑，而且还为这台电脑编写了 许多智能化的程序，并提供了合适种类的大量数据，使这 台电脑能够做一些人性化的事情，如简单地听或说。回答 某些问题等。那么，我们是否就能说这台机器具有思维能 力了呢?或者说，我们怎样才能判断一台机器是否具存了 思维能力呢?
第8章 人工智能与专家系统
Nothing is impossible for a willing heart.心之所愿，无所不成。
本章主要内容
人工智能的基本原理 专家系统原理与产生式规则专家系统 遗传算法的决策支持
一、人工智能的基本原理
什么是智能?
请说出3种你身边或你所知道的智能化事物
1950年英国数学家图灵（A.M.Turing,1912—1954） 发表了”计算机与智能”的论文中提出著名的“图灵测 试”，形象地提出人工智能应该达到的智能标准。
图灵测试
即一个人在不接触对方的情况下，通过一种特殊的方式，和 对方进行一系列的问答，如果在相当长时间内，他无法根据 这些问题判断对方是人还是计算机，那么，就可以认为这个 计算机具有同人相当的智力，即这台计算机是能思维的。
视频 /v_show/id_XMjY5ODIwODg4.ht ml
计算机战胜人类的“诀窍”是什么？
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2、什么是人工智能(AI, Artificial Intelligence )？
就是研究怎样让计算机做一些通常认为需要智能才能做的 事情，又称机器智能。
虽然是计算机科学的一个分支，但并不只涉及到计算机科 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、行为科学和数学以及信息论、 控制论和系统论等许多学科领域。
答：（停15秒钟后）棋子R走到R8处，将军！
从表面上看，要使机器回答按一定范围提出的问题似乎没 有什么困难，可以通过编制特殊的程序来实现。然而，如 果提问者并不遵循常规标准，编制回答的程序是极其困难 的事情。
图灵测试的示范性问题－－不按常规的提问(1)
问：你会下国际象棋吗？
答：是的。 问：你会下国际象棋吗？ 答：是的。
21世纪三大尖端技术
基因工程 纳米科学 人工智能
关于人工智能问题
是一个古老的但又十分新颖的研究课题 各国在人工智能的研究上都已经获得巨大的进展 各种传统的或新颖的智能模型迄今还不能完全而圆满地对
大脑思维活动的过程进行解释和模拟
人们还不十分了解信息在大脑中的底层结构和编码方法； 象人们的概念、意识、情感和创造性思维过程等，还根本无
如果由你来提问，你会问哪些问题呢？
图灵测试－－示范性问题
问： 请给我写出有关“第四号桥”主题的十四行诗。
答：不要问我这道题，我从来不会写诗。
问：34957加70764等于多少？ 答：（停30秒后）105721
可以通过编制 特殊的程序来
实现。
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？
什么是智能?
智能（Intelligence)即智力功能，是人类大脑所 具有的感知、认识、学习、理解、分析、综合、 判断、推理、创造……等局部功能的总和与它们的 有机综合的统称；因此，完善的智能中还应包含 有人类的情感、意识、意志等这种高级因素。
计算机与智能
例子：IBM超级计算机
通常我们用计算机，不仅要告诉计算机，要做什么，还必须 详细地、正确地告诉计算机怎么做。也就是说，人们要根据 任务的要求，以适当的计算机语言，编制针对该任务的应用 程序，才能应用计算机完成此项任务。这样实际上是人完全 控制计算机完成的，是谈不上计算机有真正的“智能”。