人工智能基础01--绪论

x →x+
△x
△x=f(S, R)
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1.3 人类智能与人工智能
1.3.2 智能信息处理系统的假设
信息处理系统又叫符号操作系统或物理符号系统。所谓符号就是 模式。 一个完善的符号系统应具有下列6种基本功能： (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，继续完成活 22/53 合肥工业大学 人工智能与数据挖掘研究室 动过程。
1.1.1 人工智能的定义
人工智能——Artificial Intelligence ，AI 定义1.1 智能（Intelligent ） 人的智能是他们理解和学习事务的能力。智能是思 考和理解能力而不是本能的做事能力。 定义1.2 智能机器（Intelligent Machine） 智能机器是一种能够呈现人类智能行为的机器。
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1.2 人工智能的各种认知观
1.2.2 对人工智能的争论
1. 对人工智能理论的争论
符号主义：人的认知基元是符号，认知过程即是符号操作过程。 AI的核心：知识表示、知识推理和知识运用 连接主义：人的思维基元是神经元。神经元连接的大脑工作模式 行为主义：只能取决于感知和行为。不需要知识、不需要推理。 智能行为只能在现实世界中与环境交互作用而表现出来。 2. 对人工智能方法的争论 符号主义：功能模拟 连接主义：结构模拟 行为主义：行为模拟
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1.1 人工智能的定义和发展
21世纪最具有发展前景和最具影响力的 两大带头学科群：
生命科学群； 信息科学群； 人工智能：是上述两个学科群中最重 要、最精彩、且最具前景的交叉领域
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1.1 人工智能的定义和发展
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1.3 人类智能与人工智能
1.3.2 智能信息处理系统的假设
令T表示时间变量，x表示认知操作，x的变化△x为当前机体 状态S（机体的生理和心理以及大脑的记忆等）和外界刺激R 的函数。当外界刺激作用到处于某一特定状态的机体时，便 发生变化，即 T→T+1
人工智能原理
合肥工业大学 计算机与信息学院 王浩 jsjxwangh@hfut.edu.cn
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主要教材与参考书
人工智能基础(第2版)
蔡自兴、蒙祖强 编著 高等教育出版社 人工智能导论 王万良编著 高等教育出版社 人工智能——复杂问题求解的结构和策略（第4版）
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1.3 人类智能与人工智能
1.3.1 研究认知过程的任务
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。
思维策略 计算机程序
初级信息处理 生理过程 人类认知活动
计算机语言 计算机硬件 计算机
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1.2 人工智能的各种认知观
1.2.1 人工智能的主要学派
1. 符号主义
domains 又称逻辑主义（Logicism）、心理学派（Psychlogism）、 【事实】 计算机学派（Computerism） person, another = symbol Jack 喜欢 Sussan predicates John 喜欢 Marry 基本原理：物理符号系统（即符号操作系统）假设和有限 likes(person, another). Tom 喜欢 Cathy clauses 合理性原理。 Tom 喜欢 Ellen likes(jack, sussan). 起源：数理逻辑 likes(john, marry). 【规则】 认为认知是一种符号处理的过程，人类思维过程也可用某 likes(tom, cathy). 如果Tom喜欢X，那么Jack喜欢X likes(tom, ellen). 种符号来描述，思维就是计算，认知就是计算。 likes(jack, X) if likes(tom, X).
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1.1 人工智能的定义和发展
1.1.2 人工智能的起源和发展
2. 形成时期（1956~1976年）
1956年夏季，McCarthy、Minsky、Lochester、Shannon， 人类历史上第一次人工智能研讨会在美国的达特茅斯 (Dartmouth)大学举行，标志着人工智能学科的诞生。 1965年 Feigenbaum 专家系统 DENDRAL 1969年召开了第一届国际人工智能联合会议(International Joint Conference on AI, IJCAI),此后每两年召开一次。 1970年《人工智能》国际杂志(International Journal of AI) 创刊。
输入层 中间层 输出层
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1.2 人工智能的各种认知观
1.2.1 人工智能的主要学派
3. 行为主义
又称进化主义（Evolutionism）、控制论学派（Cyberneticism） 基本原理：控制论及感知-动作模式控制系统 起源：控制论
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1.1.2 人工智能的起源和发展
5. 集成发展时期（1986年至今）
专家系统问题：缺乏常识知识、应用领域狭窄、知识获取 困难、推理机制单一、缺少学习能力、未能分布处理。 机器学习、计算智能（神经计算、进化计算、自然计算、 免疫计算、群计算）、智能体（Agent）、网络智能 三大流派：综合集成、优势互补、共同发展
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1.3 人类智能与人工智能
1.3.2 智能信息处理系统的假设
物理符号系统3个推论 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。人之所以能够表现出智能，就是基于他的信息处理过程。 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。这是人工智能的基本条件。 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，那么就能够用计算机来模拟人的活动。
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1.3 人类智能与人工智能
1.3.3 人类智能的计算机模拟
物理符号系统假设的推论一告诉人们，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。 图灵测试
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1.4 人工智能的研究目标和内容
1.4.1 人工智能的研究目标
一般研究目标： （1）更好地理解人类智能，通过编写程序来模仿和检验有关 人类智能的理论。 （2）创造有用灵巧的程序，该程序能够执行一般需要人类专 家才能实现的任务。 近期目标：建造智能计算机以代替人类的某些智力活动。 远期目标：用自动机模仿人类思维活动和智力功能。
1.3 人类智能与人工智能
1.3.2 智能信息处理系统的假设
如果一个物理符号系统具有上述全部6种功能，能够完成这 个全过程，那么它就是一个完整的物理符号系统。人具有上 述6种功能；现代计算机也具备物理符号系统的这6种功能。 任何一个系统，如果它能表现出智能，那么它就必定能够执 行上述6种功能。反之，任何系统如果具有这6种功能，那么 它就能够表现出智能；这种智能指的是人类所具有的那种智 能。把这个假设称为物理符号系统的假设。
George F. luger 著 史忠植等译 机械工业出版社
人工智能 Nils J. Nilsson著 郑扣根等译机械工业出版社 智能科学 史忠植著 清华大学出版社
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目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 绪论 知识表示 搜索技术 推理技术 机器Fra Baidu bibliotek习 专家系统 自动规划系统 自然语言理解 智能控制 人工智能程序设计
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1.1 人工智能的定义和发展
2006年人机中国象棋大战
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1.1 人工智能的定义和发展
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1.1 人工智能的定义和发展
定义1.3 人工智能（Nilsson） 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）。 定义1.4 人工智能(学科) 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某些智力功能，并开发相关 理论和技术。
→俄→The wine is good but the meat is spoiled
1971年 詹姆士综合报告 ，“人工智能即使不是骗局，也是 庸人自扰”
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1.1 人工智能的定义和发展
1.1.2 人工智能的起源和发展
4. 知识应用时期（1970~1988年）
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1.1 人工智能的定义和发展
1.1.2 人工智能的起源和发展
3. 暗淡时期（1966~1974年）
盲目乐观：机器翻译，定理证明（数学原理）、跳棋程序、 模式识别（字符、积木结构）、通用解题程序（GPS） 预言：2000年机器智能超过人类 巨大困难：神经元数目1010, The spirit is willing but the flesh is weak（心有余而力不足）
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1.1 人工智能的定义和发展
The Turing Test
•1950: Alan Turing的文章 “Computing Machinery and Intelligence.” Mind, Vol. 59, No. 236, pp. 433-460提出图灵测试
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1.1 人工智能的定义和发展
1.1.2 人工智能的起源和发展
1. 孕育时期（1956年前）
公元前384-322 亚里士多德（Aristotle） 形式逻辑 三段论 20世纪30~40年代 数理逻辑 维纳（Wiener）、弗雷治、罗素等为代表对发 展数理逻辑学科的贡献 计算模型 丘奇(Church)、图灵和其它一些人关于计算本 质的思想，为人工智能的形成产生了重要影响。 1943年 麦卡洛克和皮茨 神经网络模型 →连接主义学派 1948年 维纳 控制论 →行为主义学派
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1.1 人工智能的定义和发展
定义1.5 人工智能(能力) 人工智能(能力)是智能机器所执行的通常与人类智 能有关的智能行为，如判断、推理、证明、识别、感知 、理解、通信、设计、思考、规划、学习和问题求解等 思维活动。
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LISP语言、PROLOG语言、自然语言理解、机器定理证明 、专家系统。
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1.2 人工智能的各种认知观
1.2.1 人工智能的主要学派
2. 连接主义
又称仿生学派（Bionicsism）、生理学派（Physiologism） x1 y1 基本原理：神经网络及神经网络间的连接机制和学习算法。 起源：仿生学 人脑模型 x2 y2 认为人类认知活动主要基于大脑神经元的活动。 xi yk
Feigenbaum 专家系统 1968年，DENDRAL 1972~1976年 MYCIN 1977年 第五届人工智能联合会议 知识工程（Knowledge Engineering） 1981年 日本 第五代智能计算机计划
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1.1 人工智能的定义和发展