人工智能第一部分教材

实验2 （4学时）: 求解八码问题 1.目的：加深对图搜索的基本原理的理解，针对实际问题， 实现图搜索的基本算法 2.要求：对任意八码问题（给定初始格局和目标格局），使 用不同策略实现求解过程。 3.过程：设计存储结构、设计启发函数、设计输出（数码的 移动）、实现算法。
课程学习的基本要求
了解人工智能的发展、研究领域和方向； 了解人工智能的研究途径和方法； 掌握人工智能中知识表示的若干基本方法与技术； 熟练掌握状态空间、与或图的各种搜索方法与相关算 法； 熟练掌握定理证明的归结原理及各种归结策略； 掌握基于规则的演绎系统； 了解人工智能的研究现状、热点和发展趋势。
2. 为什么要研究人工智能？
• 计算机是目前最有效的信息处理工具（信息技术包括微电子技 术、计算机技术、通信技术），但普通的计算机系统的智能还 相当低下，如缺乏自适应、自学习、自优化等能力，也缺乏社 会或专业知识，而只能是被动的按照人们为它事先安排好的工 作步骤进行工作，难以满足越来越复杂和越来越广泛的社会需 求。 • 是信息化社会的需要 • 是自动化发展的趋势，自动化发展到一定的水平就是智能化。
人工智能简介
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什么是人工智能
为什么要研究人工智能 人工智能研究的目标 人工智能研究的课题 人工智能研究的途径与方法 人工智能的基本技术 人工智能的发展概况
1. 什么是人工智能？(Artificial Intelligence 简称AI )
• 研究如何使机器（计算机）具有智能的科学与技术（也就是研 究使机器来完成能表现出人类智能的任务的科学，人类智能包 括推理、学习、思考、规划等思维活动）。 • 人工智能虽然是计算机科学的一个分支，但其研究不仅涉及计 算机科学，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。属于交叉学科和边缘学科。 • 只要告诉机器作什么，而不告诉机器怎么做，机器并能完成任 务，就可以说机器具有智能了。
3. 人工智能研究的目标
近期目标：实现机器智能。及先部分的或某种程度的实现机器的 智能。 远期目标：制造智能机器。具体是使计算机具有看、听、说等感 知和交互功能，具有联想、推理、理解、学习等高级思维能力， 还要有分析问题、解决问题和发明创造能力（也就是自动获取 知识和利用知识的能力）。
4. 人工智能研究的课题
人工智能
武汉理工大学计算机学院 魏志华
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 参考书目：
• [1] 柴玉梅，张坤丽，人工智能 ，机械工业出版社， 2012.06。 • [2] （澳）Michael Negnevitsky， Artificial Intelligence ，陈薇等译，（智能系统指南）机械工 业出版社，2012.07 • [3] (美)S stuart J Russell ; Peter Norvig, Artificial Intelligence—— A Modern Approach ，殷建平等译，清华大学出版社， 2013.11
a) b) c) d) e) f) 知识的模型化和表示方法 启发式搜索理论 各种推理方法（演绎、规划、常识性推理、归纳推理） 人工智能系统结构和语言 结合具体应用领域主要有： 自然语言理解（Natural Language Understanding）计算机 理解自然语言及翻译（例：“光阴似箭”的英语“Time flies like an arrow”翻译成日语再翻译成中文就成了“苍蝇喜欢 箭”）
5. 人工智能研究的途径与方法
• 结构模拟，神经计算 就是根据人脑的生理结构和工作机理实现计算机的智能；人脑的 生理结构是由大量的神经细胞组成的神经网络，人脑大约有10的11 次方个神经细胞组成的神经网络，…，目前只能局部或近似模拟， 具体讲就是用神经元（神经细胞）组成的人工神经网络来作为信息 和知识的载体，用神经计算方法实现学习、推理、联想、识别等功 能。 功能模拟，符号推演 由于人脑的奥秘尚未彻底揭开，所以对人脑从功能上进行模拟， 称…。 基于功能模拟的符号推演，是人工智能研究中最早使用且直至目 前还主要使用的方法。如自动推理、定理证明、专家系统等等。具 体有图象识别、语音识别等。 行为模拟，控制进化 还有一种是基于感知—行为模型的研究，这种方法就是模拟人在 控制过程中的智能活动和行为特征，如自适应、自学习、自组织等 等。具体有机器人。
课时安排
• 教学：40学时 • 实验：8学时 • 机动：4学时
教学安排
• 每人10—20分钟课堂交流 主题：
知识表示方法
搜索策略
逻辑推理 不确定性推理
专家系统
神经网络 遗传算法
实验安排
实验1（4学时）：实现一个基于产生式的小型专家系统 1.目的：掌握产生式系统的运行机制和基于规则推理的基本 方法；了解小型专家系统的结构、设计和实现过程。 2.要求：设计并实现一个领域的小型专家系统，该系统能对 输入的询问回答分类或预测结果，并根据推理过程回答 “为什么”等。 3.过程：收集知识、构建知识库、建立事实库、设计产生式 的推理过程。
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6. 人工智能的基本技术
• • 推理技术 搜索技术 就是为了达到某一“目标”而连续的进行推理的过程。 搜索技术是对推理进行引导和控制的技术，也是一种规划技 术。 知识表示与知识库技术 知识表示是指知识在计算机中的表示方法和表现形式； 涉及知识的物理结构和逻辑结构。 知识库类似于数据库，知识库技术包括知识的组织、管 理、维护、优化等技术。对知识库的操作要靠知识库管理系 统的支持。二着关系密切。 对知识表示与知识库的研究有许多问题需要解决，如： 知识的分类、知识的一般表示模式、不确定性知识的表示、 知识分布表示、知识库模型、知识库与数据库的关系、知识 库管理系统等。
g) h) i) j) k) l) m)
数据库的智能检索（Intelligent Retrieval from Data base） 专家咨询系统（Expert Consulting System） 定理证明（Theorem Proving） 博弈（Game Playing ） 机器人学（Robotics） 自动程序设计（Automatic Programming） 感知问题（Perception Problems）“看见”和“听见”