史忠植 高级人工智能 电子课件(pdf)第一章

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图灵测试
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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人工智能的五个基本问题
(1) 知识与概念化是否是人工智能的核心？ (2) 认知能力能否与载体分开来研究？ (3) 认知的轨迹是否可用类自然语言来描述？ (4) 学习能力能否与认知分开来研究？ (5) 所有的认知是否有一种统一的结构？
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人工智能的发展
知识工程时期
•1981: 日本政府宣布日本五代机（first-generation computer） 计划（即智能计算机） •1982: John Hopfield 掀起神经网络的研究 •1983: MCC （Microelectronics and Computer Technology Corporation）成立（Bobby Inman 任主任） •1984: Doug Lenat在Bobby Ray Inman的劝说下在MCC开始Cyc的研 究 •1986: Thinking Machines Inc 研制联结机器 (Connection Machine) •1987: LISP机器市场开始暗淡 •1988: 386芯片使得PC机速度可以与LISP机器媲美 2012-02-26 14 史忠植 高级人工智能
高级人工智能
第一章 绪论
史忠植 中国科学院计算技术研究所
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第一章 绪 论
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9
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人工智能的发展概况 人工智能的认知问题 思维的层次模型 符号智能 人工智能的研究方法 自动推理 机器学习 分布式人工智能 智能系统
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人工智能的基础
• 认知科学 • 脑科学 • 逻辑
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认知科学
认知科学研究是“国际人类前沿科学计划”的重点。认知 科学及其信息处理方面的研究被列为整个计划的三大部分 之一(其余两部分是“物质和能量的转换”、“支撑技 术”)；“知觉和认知”、“运动和行为”、“记忆和学 习”和“语言和思考”被列为人类前沿科学的12大焦点问 题中的4个。近年来，美国和欧共体分别推出“脑的十年” 计划和“EC脑的十年计划”。日本则推出雄心勃勃的 “脑科学时代”计划，总预算高达200亿美元。在“脑科 学时代”计划中，脑的认知功能及其信息处理的研究是重 中之重。
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认 知
认知心理学家Dodd等则认为，认知应包括三个 方面，即 适应 结构 过程。 也就是说，认知是为了一定的目的，在一定的心 理结构中进行的信息加工过程。
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认知科学
认知科学探索人类的智力如何由物质产生和人脑信 息处理的过程。具体地说，认知科学是研究人类的 认知和智力的本质和规律的前沿科学。认知科学研 究的范围包括知觉、注意、记忆、动作、语言、推 理、思考、意识乃至情感动机在内的各个层面的认 知活动。
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认 知
认知是和情感、动机、意志等相对的理智或认识过程。 美国心理学家Houston等人将对“认知”的看法归纳 为如下五种主要类型： (1) 认知是信息的处理过程； (2) 认知是心理上的符号运算； (3) 认知是问题求解； (4) 认知是思维； (5) 认知是一组相关的活动，如知觉、记忆、思维、 判断、推理、问题求解、学习、想象、概念形成、语言使 用等。
人工智能的发展
分布智能和机器学习
•1992: 日本政府宣布五代机计划失败。随后启动RWC计划（Real World Computing Project） •1993: Shoham提出AOP,Agent-Oriented Programming •1995: Vapnik提出SVM •1996:中科院计算所多主体系统MAPE •1996: DARPA启动HPKB计划 –军事上的“Grand Challenge”问题分析和求解 •1997: IBM 深蓝II (Deep Blue)击败Garry Kasparov •2000:中科院计算所多主体环境MAGE,知识发现系统MSMiner
–结论：有限阶感知机仅能识别出Euler数，不能识别其他的拓扑不变性
•1969: SRI研制出机器人Shakey –具有运动、感知和问题求解能力
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人工智能的发展
自然语言处理
•1970: Stanford的Terry Winograd等研制出（ETAOIN） SHRDLU –接受自然语言命令 –操作积木块 •1970: Colmerauer研制出PROLOG语言的解释系统 –不久，爱丁堡大学的Warren实现了编译系统 •1972: DARPA取消Stanford大学机器人研究(Shakey)的资助。 •1972: Mycin工程启动 •1973: James Lighthill爵士的负面报告使得英国政府取消对AI研究的资助 –“人工智能研究是不成功的，不值得政府资助。” –英政府接受了此报告的观点。从那时起至今，英国AI研究一蹶不振。 •1976: DARPA 取消对语音识别研究的资助 •1976: Greenblatt研制出第一台LISP机CONS
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人工智能的发展
•1958: Newell和Simon的四个预测 –十年内，计算机将成为世界象棋冠军 –十年内，计算机将发现或证明有意义的数学定理 –十年内，计算机将能谱写优美的乐曲 –十年内，计算机将能实现大多数的心理学理论 •1959: Frank Rosenblatt提出感知器模型（Perceptron Model) •1959: MIT AI Lab正式成立（Minsky和McCarthy）
1694
Leibnitz reckoning machine
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智能机器
1834 Charles Babbage’s Analytical Engine
Ada writes of the engine, “The Analytical Engine has no pretensions whatever to originate anything. It can do whatever we know how to order it to perform.”
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人工智能的发展
•1976: Doug Lenat的数学积分系统AM (Automated Mathematician) •1977: SRI启动 PROSPECTOR 工程 –帮助地质专家探测和解释矿物 –1978年发现钼矿脉(molybdenum vein) •1977: Edward Feigenbaum正式提出知识工程作为一门学科 –在1977年IJCAI会议上 •1979: Stanford研制出第一台计算机控制的汽车（Stanford Cart） •1980: 第一届美国AI协会会议（AAAI）在Stanford召开。 •1980: John McDermott的XCON专家系统 –用于配置 VAX 机器系统
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人工智能的发展
专家系统时期
•1962: McCarthy调到Stanford, 1963年创建Stanford AI Lab •1963: M. Ross Quillian开创语义网络（Semantic Nets) •1965: Feigenbaum 掌管 Stanford AI Lab; Noftsker 掌管 MIT AI Lab •1965: MIT的Joseph Weizenbaum研制出ELIZA –用英语进行交互 –回答任何问题 •1965-83: Feigenbaum和Lederberg启动DENDRAL工程 •1966: ALPAC的负面报告造成 美国政府取消对机器翻译的资助 •1969: Minsky 和 Papert的感知机报告造成美国政府取消对神经网络研究的资 助。
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认知科学
认知科学是研究人类感知和思维信息处理过 程的科学, 包括从感觉的输入到复杂问题求 解, 从人类个体到人类社会的智能活动, 以 及人类智能和机器智能的性质。认知科学是 现代心理学、信息科学、神经科学、数学、 科学语言学、人类学乃至自然哲学等学科交 叉发展的结果。它是人工智能重要的理论基 础。
人工智能的诞生
1956: 世界上第一次正式的AI会议 –美国的Dartmouth College，为期2月 –John McCarthy 正式提出“Artificial Intelligence”这一术语 –著名参加者：J.McCarthy、C.Shannon、 M.Minsky、N.Wiener、W.McCulloch、S.Papert
chocolate nuts
mint
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chocolate and ¬ nuts and mint
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20世纪初的数学基础
• 1900 Hilbert’s program and the effort to formalize mathematics • 1931 Kurt Gödel’s paper, On Formally Undecidable Propositions • 1936 Alan Turing’s paper, On Computable Numbers with an application to the En高级人工智能