人工智能1绪论48
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?66年开发了最早的下棋程序之一 MATER ?70年发展与完善了语义网络的概念和方法 ?70年代提出了“物理符号系统假说”
?70年代提出决策过程模型，成为 DSS的核心内 容
2019/11/12
38
查理德?卡普 （Richard M. Karp）
发明“分枝界限法” 的三栖学者
2019/11/12
人工智能导论
授课人：王天江
华中科技大学计算机学院 智能与分布式计算实验室
2019/11/12
1
教材及主要参考书
? 《人工智能技术导论》第三版 廉师友 编著， 2007年，西安电子科技大学出版社
? 《人工智能及其应用》（第二版），蔡自兴 等，1999年，清华大学出版社
2019/11/12
2
第一章 人工智能概述
能实验室
? 发明 α－β剪枝算法 ? 1959年开发 LISP 语言 ? 开创逻辑程序研究，用于程序验证和自动程序
设计 ? 1971年获得图灵奖
2019/11/12
35
赫伯特?西蒙 （Herbert A. Simon）
符号主义学派的创始人 爱好广泛的全能科学家 中国科学院外籍院士
2019/11/12
?一些批评者开始探索新的智能模型，智能行 为的社会模型。与基于逻辑的方法相反，连 接主义通过对人类大脑结构建模来实现智 能——神经模型
?一种基于生物的智能模型——演化计算模型， 如遗传算法等。应用生物进化原理来寻找困 难问题的解
2019/11/12
12
第一章 人工智能概述
AI研究的内容
?1，搜索与求解 ?2，学习与发现 ?3，知识与推理 ?4，发明与创造 ?5，感知与交流 ?6，记忆与联想 ?7，系统与制造 ?8，应用与工程
一个人进入餐馆并要了一份汉堡 包。当汉堡包端来后发现给烘脆 了，此人暴怒地离开了餐馆，没 有付账或留下小费。
一个人进入餐馆并要了一份汉堡 包。当汉堡包端来后他非常喜欢 它，而且在离开餐馆付账之前， 给了服务生很多小费。
问题：在每一种情形下此人是否吃了汉堡包？
2019/11/12
10
第一章 人工智能概述
第一章 人工智能概述
图灵测试的反对意见
?它偏向于纯粹的符号问题求解任务,不适用 于测试感知技能或要实现手工灵活性所需要 的能力
?没有必要把机器智能强行套入人类智能的模 具中，或许机器智能就是不同于人类智能， 试图按照人类的方式来评价它，可能根本就 是一个错误。
?也有人全面批评图灵测试，认为分散了我们 的注意力，应研究通用理论，解释人工智能， 指导具体实践问题
36
赫伯特?西蒙 (Herbert A. Simon）
? 1916年出生于美国的威斯康辛州
? 1943年在匹兹堡大学获政治学博士学位
? 1969年因心理学方面的贡献获得杰出科学 贡献奖
?1975年和他的学生艾伦 ?纽厄尔共同获得 图灵奖
? 1978年获得诺贝尔经济学奖
? 1986年因行为学方面的成就获得美国全国 科学家奖章
2019/11/12
20
第一章 人工智能概述
自然语言理解和语义建模
? 可以理解并产生人类语言的程序
? 采集背景知识 ? 以一种有助于领悟语言的方式组织知识
? 语义网络
2019/11/12
21
第一章 人工智能概述
其它
? 对人类表现建模 ? 规划和机器人 ? 人工智能的语言和环境 ? 机器学习 ? 神经网络和遗传算法
2019/11/12
9
例如，美国哲学西尔勒的反对意见
? 他假设他自己读一段中文写的故事 (他不懂中文) ? 他只能按照符号匹配、查找等计算机方法去读这个字符串 ? 他得到了正确答案，但他还是不理解故事 ? 这个实验称为中文屋子 ? 证明：即便一台计算机通过了图灵检验，它仍然完全不具备
和理解有关的精神。
2019/11/12
37
?50年代至60年代初开发了世界上最早的启发式 程序“逻辑理论家” LT ，证明了《数学原理》
第二章中的全部 52个定理，开创了机器定理证 明这一新的学科领域
?57年开发了IPL(Information Processing Language) 语言，是最早的 AI语言。
?60年开发了“通用问题求解系统” GPS
? 数据处理 ->知识处理 符号表示知识而不是数值、数据。
? 有启发，有推导。 ? 人工智能是引起争论最多的科学之一
?焦点：当前人工智能的研究应该以人类的普遍思维规 律为主，还是以特定知识的处理和运用为主？智能的 本质是什么？机器能达到人的水平吗？
?结论：人工智能研究是非常困难的
2019/11/12
? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ?
2019/11/12
16
第一章 人工智能概述
ＡI的应用领域
2019/11/12
17
第一章 人工智能概述
博弈
?跳棋、国际象棋、 15格拼图等
?智能性 ?良好的已定义的竞技规则 ?易于用计算机表示的格式 ?测试简单
2019/11/12
18
第一章 人工智能概述
?假设：这台计算机能以一种和人类不能相区别的 方式提供答案，则我们就认为它的确在思维（感 觉、理解）
2019/11/12
7
第一章 人工智能概述
图灵测试的重要特征
?它提供了一个判断智能的标准 ?避免了有关智能“真正”特征的争论 ?因此,图灵测试成为许多现代AI程序评价方
案的基础
2019/11/12
8
27
第一章 人工智能概述
思考一下： 国际象棋、中国象棋与围棋
?为什么已经有了可以战胜国际大师的国际 象棋程序，而中国象棋和围棋的程序水平 却比较低呢？
?力量投入问题？ ?计算机发展水平问题？ ?棋本身的复杂性问题？ ?其他别的问题？
2019/11/12
28
历史上的人工智能大师
?下面介绍图灵和几位获得图灵奖的人工智 能大师
2019/11/12
3
第一章 人工智能概述
人工智能的定义
? 人工智能至今尚无统一的定义 ? 我们给出的定义（狭义）：
?能够在各类环境中自主地或交互地执行各种拟人任务的 机器称为智能机器
?从学科的角度看，人工智能是计算机科学的一个分支， 它研究、设计和应用智能机器，其目标是使 智能行为自 动化。
?从能力的角度看，人工智能是智能机器所执行的与人的 智能有关的功能，如判断、推理、理解、学习和问题求 解等思维活动
2019/11/12
33
约翰?麦卡锡 （John McCarthy）
?人工智能之父 ?LISP语言的发明人 ?首次提出AI的概念
2019/11/12
34
约翰?麦卡锡 （John McCarthy）
? 1927年出生于美国波士顿 ? 1956年发起达特茅斯会议，并提出“人工智能”
的概念 ? 1958年与明斯基一起创建世界上第一个人工智
AI研究的目标与策略
? 研究目标：制造出智能机器和智能系统，实现智 能化社会
? 研究策略：先部分或某种程度地实现机器的智能， 再逐步扩展和延伸机器的智能，逐步实现智能化
2019/11/12
11
第一章 人工智能概述
智能的生物和社会模型
?西方哲学的传统中，把逻辑作为知识表示的 依赖性，把逻辑推理作为智能推理的首要机 制
2019/11/12
22
Natural Language Question Answering
http://www.ai.mit.edu/projects/infolab/
2019/11/12
23
应用
a
a2 b2
b
Can you prove theorems?
Science
2019/11/12
Appliances
39
查理德?卡普（Richard M. Karp）
?1935年出生于美国波士顿 ?是加州大学伯克利分校三个系的教授：
?电气工程和计算机系 ?数学系 ?工业工程和运筹学系
?60年代提出“分枝界限法”，成功求解含 有65个城市的推销员问题，创当时的记录
?1985年获得图灵奖
2019/11/12
40
爱德华?费根鲍姆 （Edward A. Feigenbaum）
?1966年为纪念图灵的杰出贡献，ACM设立 图灵奖
2019/11/12
31
马文?明斯基 （Marniv Lee Minsky）
人工智能之父 框架理论的创立者 首位获得图灵奖的人工智能学者
2019/11/12
32
马文?明斯基 （Marniv Lee Minsky）
? 1927年出生于美国纽约 ? 1951年提出思维如何萌发并形成的基本理论 ? 1956年达特茅斯会议的发起人之一 ?1958年在MIT创建世界上第一个 AI实验室 ? 1969年获得图灵奖 ? 1975年首创框架理论
自动推理和定理证明
? “可以把数学看成是从基本公理推导出定理的过 程”（Rusell and Whitehead ）
?逻辑的严谨性和普遍性 ?低效性
? 谓词演算 ? 逻辑编程语言 ? 启发式算法
2019/11/12
19
第一章 人工智能概述
专家系统
? 对特定领域知识的重视引发了对专家系统的研 究
? 基于规则的知识表示 ? 基于模型的知识表示 ? 推理
2019/11/12
13
第一章 人工智能概述
AI的研究途径与方法
?心理模拟，符号推演 ?生理模拟，神经计算 ?行为模拟，控制进化 ?群体模拟，仿生计算 ?博采广鉴，自然计算 ?原理分析，数学建模
2019/11/12
14
第一章 人工智能概述
ＡI的研究特点（1）
? 人工智能是一门知识的科学。以知识为对象，研 究知识的获取、表示和使用。
15
第一章 人工智能概述
ＡI的研究特点（2）
?人工智能的研究是十分困难的。 ?McCarthy ： 人工智能的所有问题都是难解的。 ?Minsky ： 人工智能是有史以来最难的科学之一。难在： 实现智能需要浩繁的知识，而最难对付的知 识是常识（不是专业知识）。 ?Dreyfus ： 常识问题是实现人工智能的最大障碍。
Search engines
Medicine/ Diagnosis
What else?
24
Dante
1994 Dante II (CMU) explored the Mt. Spurr (Aleutian Range, Alaska) volcano. Hightemperature, fumarole gas samples are prized by volcanic science, yet their sampling poses significant challenge. In 1993, eight volcanologists were killed in two separate events while sampling and monitoring volcanoes
2019/11/12
4
第一章 人工智能概述
智能研究中一些难回答的问题
?智能是一种独立的才能，还是一系列独一无二且不相 关联的能力的总称 ？
?多大程度上可以说智能是学到的而不是先天存在的？ ?学习时发生什么？ ?什么是创造力？ ?什么是直觉？ ?可以从观察到的行为推断出具有智能，还是需要特定
内部机制的证据？ ?在生物体中，知识是如何表示的？ ?智能是否只存在于生物生存的过程中？
2019/11/12
5
第一章 人工智能概述
图灵测试
?最早专门论述机器智能与现代数字计算机 关系的是图灵的”计算机器与智能”(1950)
?苦苦考虑是否能够制造出真正可以思考的 机器
?思考这个问题本身的严重模糊性,阻碍了理 性的思考
?提出用实验来描述智能问题
2019/11/12
6
如何定义智能机器？
?怎么去认定一台计算机是具有智能的呢？
2019/11/12
29
阿伦?图灵 （Alan Turing）
计算机科学理论的 创始人
2019/11/12
Байду номын сангаас
30
阿伦?图灵（Alan Turing）
?1912年出生于英国伦敦，1954年去世
?1936年发表论文“论可计算数及其在判定 问题中的应用”，提出图灵机理论
?1950年发表论文“计算机与智能”，阐述 了计算机可以具有智能的想法，提出图灵 测试
知识工程的提出者 大型人工智能系统 的开拓者
2019/11/12
41
爱德华?费根鲍姆 （Edward A. Feigenbaum）
? 1936年出生于美国的新泽西州 ? 通过实验和研究，证明了实现智能行为的主要
机器人被用来进行火山探险
2019/11/12
25
?如果虫子可以学 习会怎样？
1988年，麻省 理工大学的
Rodney Brook s实验室创造出 了这个六只脚的 步行者，可以自 学如何攀登和跨 越障碍
2019/11/12
26
Sony AIBO
http://www.aibo.com
2019/11/12
?70年代提出决策过程模型，成为 DSS的核心内 容
2019/11/12
38
查理德?卡普 （Richard M. Karp）
发明“分枝界限法” 的三栖学者
2019/11/12
人工智能导论
授课人：王天江
华中科技大学计算机学院 智能与分布式计算实验室
2019/11/12
1
教材及主要参考书
? 《人工智能技术导论》第三版 廉师友 编著， 2007年，西安电子科技大学出版社
? 《人工智能及其应用》（第二版），蔡自兴 等，1999年，清华大学出版社
2019/11/12
2
第一章 人工智能概述
能实验室
? 发明 α－β剪枝算法 ? 1959年开发 LISP 语言 ? 开创逻辑程序研究，用于程序验证和自动程序
设计 ? 1971年获得图灵奖
2019/11/12
35
赫伯特?西蒙 （Herbert A. Simon）
符号主义学派的创始人 爱好广泛的全能科学家 中国科学院外籍院士
2019/11/12
?一些批评者开始探索新的智能模型，智能行 为的社会模型。与基于逻辑的方法相反，连 接主义通过对人类大脑结构建模来实现智 能——神经模型
?一种基于生物的智能模型——演化计算模型， 如遗传算法等。应用生物进化原理来寻找困 难问题的解
2019/11/12
12
第一章 人工智能概述
AI研究的内容
?1，搜索与求解 ?2，学习与发现 ?3，知识与推理 ?4，发明与创造 ?5，感知与交流 ?6，记忆与联想 ?7，系统与制造 ?8，应用与工程
一个人进入餐馆并要了一份汉堡 包。当汉堡包端来后发现给烘脆 了，此人暴怒地离开了餐馆，没 有付账或留下小费。
一个人进入餐馆并要了一份汉堡 包。当汉堡包端来后他非常喜欢 它，而且在离开餐馆付账之前， 给了服务生很多小费。
问题：在每一种情形下此人是否吃了汉堡包？
2019/11/12
10
第一章 人工智能概述
第一章 人工智能概述
图灵测试的反对意见
?它偏向于纯粹的符号问题求解任务,不适用 于测试感知技能或要实现手工灵活性所需要 的能力
?没有必要把机器智能强行套入人类智能的模 具中，或许机器智能就是不同于人类智能， 试图按照人类的方式来评价它，可能根本就 是一个错误。
?也有人全面批评图灵测试，认为分散了我们 的注意力，应研究通用理论，解释人工智能， 指导具体实践问题
36
赫伯特?西蒙 (Herbert A. Simon）
? 1916年出生于美国的威斯康辛州
? 1943年在匹兹堡大学获政治学博士学位
? 1969年因心理学方面的贡献获得杰出科学 贡献奖
?1975年和他的学生艾伦 ?纽厄尔共同获得 图灵奖
? 1978年获得诺贝尔经济学奖
? 1986年因行为学方面的成就获得美国全国 科学家奖章
2019/11/12
20
第一章 人工智能概述
自然语言理解和语义建模
? 可以理解并产生人类语言的程序
? 采集背景知识 ? 以一种有助于领悟语言的方式组织知识
? 语义网络
2019/11/12
21
第一章 人工智能概述
其它
? 对人类表现建模 ? 规划和机器人 ? 人工智能的语言和环境 ? 机器学习 ? 神经网络和遗传算法
2019/11/12
9
例如，美国哲学西尔勒的反对意见
? 他假设他自己读一段中文写的故事 (他不懂中文) ? 他只能按照符号匹配、查找等计算机方法去读这个字符串 ? 他得到了正确答案，但他还是不理解故事 ? 这个实验称为中文屋子 ? 证明：即便一台计算机通过了图灵检验，它仍然完全不具备
和理解有关的精神。
2019/11/12
37
?50年代至60年代初开发了世界上最早的启发式 程序“逻辑理论家” LT ，证明了《数学原理》
第二章中的全部 52个定理，开创了机器定理证 明这一新的学科领域
?57年开发了IPL(Information Processing Language) 语言，是最早的 AI语言。
?60年开发了“通用问题求解系统” GPS
? 数据处理 ->知识处理 符号表示知识而不是数值、数据。
? 有启发，有推导。 ? 人工智能是引起争论最多的科学之一
?焦点：当前人工智能的研究应该以人类的普遍思维规 律为主，还是以特定知识的处理和运用为主？智能的 本质是什么？机器能达到人的水平吗？
?结论：人工智能研究是非常困难的
2019/11/12
? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ?
2019/11/12
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第一章 人工智能概述
ＡI的应用领域
2019/11/12
17
第一章 人工智能概述
博弈
?跳棋、国际象棋、 15格拼图等
?智能性 ?良好的已定义的竞技规则 ?易于用计算机表示的格式 ?测试简单
2019/11/12
18
第一章 人工智能概述
?假设：这台计算机能以一种和人类不能相区别的 方式提供答案，则我们就认为它的确在思维（感 觉、理解）
2019/11/12
7
第一章 人工智能概述
图灵测试的重要特征
?它提供了一个判断智能的标准 ?避免了有关智能“真正”特征的争论 ?因此,图灵测试成为许多现代AI程序评价方
案的基础
2019/11/12
8
27
第一章 人工智能概述
思考一下： 国际象棋、中国象棋与围棋
?为什么已经有了可以战胜国际大师的国际 象棋程序，而中国象棋和围棋的程序水平 却比较低呢？
?力量投入问题？ ?计算机发展水平问题？ ?棋本身的复杂性问题？ ?其他别的问题？
2019/11/12
28
历史上的人工智能大师
?下面介绍图灵和几位获得图灵奖的人工智 能大师
2019/11/12
3
第一章 人工智能概述
人工智能的定义
? 人工智能至今尚无统一的定义 ? 我们给出的定义（狭义）：
?能够在各类环境中自主地或交互地执行各种拟人任务的 机器称为智能机器
?从学科的角度看，人工智能是计算机科学的一个分支， 它研究、设计和应用智能机器，其目标是使 智能行为自 动化。
?从能力的角度看，人工智能是智能机器所执行的与人的 智能有关的功能，如判断、推理、理解、学习和问题求 解等思维活动
2019/11/12
33
约翰?麦卡锡 （John McCarthy）
?人工智能之父 ?LISP语言的发明人 ?首次提出AI的概念
2019/11/12
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约翰?麦卡锡 （John McCarthy）
? 1927年出生于美国波士顿 ? 1956年发起达特茅斯会议，并提出“人工智能”
的概念 ? 1958年与明斯基一起创建世界上第一个人工智
AI研究的目标与策略
? 研究目标：制造出智能机器和智能系统，实现智 能化社会
? 研究策略：先部分或某种程度地实现机器的智能， 再逐步扩展和延伸机器的智能，逐步实现智能化
2019/11/12
11
第一章 人工智能概述
智能的生物和社会模型
?西方哲学的传统中，把逻辑作为知识表示的 依赖性，把逻辑推理作为智能推理的首要机 制
2019/11/12
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Natural Language Question Answering
http://www.ai.mit.edu/projects/infolab/
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应用
a
a2 b2
b
Can you prove theorems?
Science
2019/11/12
Appliances
39
查理德?卡普（Richard M. Karp）
?1935年出生于美国波士顿 ?是加州大学伯克利分校三个系的教授：
?电气工程和计算机系 ?数学系 ?工业工程和运筹学系
?60年代提出“分枝界限法”，成功求解含 有65个城市的推销员问题，创当时的记录
?1985年获得图灵奖
2019/11/12
40
爱德华?费根鲍姆 （Edward A. Feigenbaum）
?1966年为纪念图灵的杰出贡献，ACM设立 图灵奖
2019/11/12
31
马文?明斯基 （Marniv Lee Minsky）
人工智能之父 框架理论的创立者 首位获得图灵奖的人工智能学者
2019/11/12
32
马文?明斯基 （Marniv Lee Minsky）
? 1927年出生于美国纽约 ? 1951年提出思维如何萌发并形成的基本理论 ? 1956年达特茅斯会议的发起人之一 ?1958年在MIT创建世界上第一个 AI实验室 ? 1969年获得图灵奖 ? 1975年首创框架理论
自动推理和定理证明
? “可以把数学看成是从基本公理推导出定理的过 程”（Rusell and Whitehead ）
?逻辑的严谨性和普遍性 ?低效性
? 谓词演算 ? 逻辑编程语言 ? 启发式算法
2019/11/12
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第一章 人工智能概述
专家系统
? 对特定领域知识的重视引发了对专家系统的研 究
? 基于规则的知识表示 ? 基于模型的知识表示 ? 推理
2019/11/12
13
第一章 人工智能概述
AI的研究途径与方法
?心理模拟，符号推演 ?生理模拟，神经计算 ?行为模拟，控制进化 ?群体模拟，仿生计算 ?博采广鉴，自然计算 ?原理分析，数学建模
2019/11/12
14
第一章 人工智能概述
ＡI的研究特点（1）
? 人工智能是一门知识的科学。以知识为对象，研 究知识的获取、表示和使用。
15
第一章 人工智能概述
ＡI的研究特点（2）
?人工智能的研究是十分困难的。 ?McCarthy ： 人工智能的所有问题都是难解的。 ?Minsky ： 人工智能是有史以来最难的科学之一。难在： 实现智能需要浩繁的知识，而最难对付的知 识是常识（不是专业知识）。 ?Dreyfus ： 常识问题是实现人工智能的最大障碍。
Search engines
Medicine/ Diagnosis
What else?
24
Dante
1994 Dante II (CMU) explored the Mt. Spurr (Aleutian Range, Alaska) volcano. Hightemperature, fumarole gas samples are prized by volcanic science, yet their sampling poses significant challenge. In 1993, eight volcanologists were killed in two separate events while sampling and monitoring volcanoes
2019/11/12
4
第一章 人工智能概述
智能研究中一些难回答的问题
?智能是一种独立的才能，还是一系列独一无二且不相 关联的能力的总称 ？
?多大程度上可以说智能是学到的而不是先天存在的？ ?学习时发生什么？ ?什么是创造力？ ?什么是直觉？ ?可以从观察到的行为推断出具有智能，还是需要特定
内部机制的证据？ ?在生物体中，知识是如何表示的？ ?智能是否只存在于生物生存的过程中？
2019/11/12
5
第一章 人工智能概述
图灵测试
?最早专门论述机器智能与现代数字计算机 关系的是图灵的”计算机器与智能”(1950)
?苦苦考虑是否能够制造出真正可以思考的 机器
?思考这个问题本身的严重模糊性,阻碍了理 性的思考
?提出用实验来描述智能问题
2019/11/12
6
如何定义智能机器？
?怎么去认定一台计算机是具有智能的呢？
2019/11/12
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阿伦?图灵 （Alan Turing）
计算机科学理论的 创始人
2019/11/12
Байду номын сангаас
30
阿伦?图灵（Alan Turing）
?1912年出生于英国伦敦，1954年去世
?1936年发表论文“论可计算数及其在判定 问题中的应用”，提出图灵机理论
?1950年发表论文“计算机与智能”，阐述 了计算机可以具有智能的想法，提出图灵 测试
知识工程的提出者 大型人工智能系统 的开拓者
2019/11/12
41
爱德华?费根鲍姆 （Edward A. Feigenbaum）
? 1936年出生于美国的新泽西州 ? 通过实验和研究，证明了实现智能行为的主要
机器人被用来进行火山探险
2019/11/12
25
?如果虫子可以学 习会怎样？
1988年，麻省 理工大学的
Rodney Brook s实验室创造出 了这个六只脚的 步行者，可以自 学如何攀登和跨 越障碍
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Sony AIBO
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