【正文】 人工智能及其應用 人工智能及其發(fā)展 ? 人工智能是計算機科學 、 控制論 、 信息論 、 神經(jīng)生理學 、語言學等多種學科互相滲透而發(fā)展起來的一門學科 。 ? 人工智能智能是研究 、 設計和應用智能機器或智能系統(tǒng) ，來模擬人類智能活動的能力 、 以延伸人類智能的科學 。 ? 人類的能力 ： 1） 認識 、 理解外部環(huán)境的能力 2） 提出概念 、 建立方法 ， 進行演繹和歸納推理 、 作出決策的能力； 3） 學習能力； 4） 自適應能力 第一章 緒 論 人工智能的發(fā)展史 ? 孕育期 (1956年以前 ) ? 形成期 (1956年 1970年 ) ? 成長期（知識期） (1970年 80年代初 ) ? 發(fā)展期 (80年代初以后 ) 人工智能的發(fā)展史 孕育期 （ 1956年以前）： 思想基礎(chǔ) 1）人類追求用工具代替人的腦力勞動； 2）世界上第一臺機械式加法器研制成功，成為用工具代替人的部分腦力勞動的真正開端； 3） 1915年西班牙研制的能下國際象棋殘局的機器，揭開人類用機器進行推理的新篇章。 人工智能的發(fā)展史 孕育期（ 1956年前） ? 理 論 基 礎(chǔ) 1） 19世紀數(shù)學家 (英 ) 提出 用 符號 描述思維活動 的 基本法則， 為 數(shù)理邏輯 打下了基礎(chǔ) 2）二十世紀中期 1937年 (英 )數(shù)學家財 理論 (圖靈機 ),建立了理想計算機模型，有許多 智能機器 的思想 3） 1948年美數(shù)學家 控制論 4） 1948年美數(shù)學家 信息論 5）同期美籍奧地利生物學 Badenlofe建立了 系統(tǒng)論 人工智能的發(fā)展史 孕育期（ 1956年前） ? 物 質(zhì) 基 礎(chǔ) 1） 1946年美數(shù)學家莫克利發(fā)明了世界上第一臺通用電子計算機 ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Calculator) 2） 1943年美神經(jīng)生物學家夢卡洛克研制創(chuàng)建了神經(jīng)細胞模型開創(chuàng)了 微觀 AI 研究工作為 ANN研究奠定了基礎(chǔ)。 物質(zhì)基礎(chǔ) 使的用機器代替部分腦力勞動有進一步實現(xiàn)的可能 AI學科誕生的標志： 1956年夏在美國 Dartmouth大學召開的討論會，討論：用機器模擬人類智能行為的各種特征、方法等方面的問題，會后在美國形成了三個以 AI為目標的研究組織 。 （ 1）卡納奇工科大學 藍德公司協(xié)作組 （ 2） IBM公司研究組 （ 3） MIT研究組。 人工智能的發(fā)展史 ——形成期（ 19561970年） 形成期見成立了學術(shù)組織： （ 1） 1969年國際人工智能聯(lián)合會（ IJCAI） （ 2） 1970年創(chuàng)辦 “ Artificial Intelligence”(雙月刊） 及人工智能聯(lián)合會會議錄 1） 形成人工智能學科體系 2） 知識工程興起：知識表示 知識獲取 3） 從實驗室走向?qū)嶋H應用：如專家系統(tǒng) 、 智能機器人最引人注目 人工智能的發(fā)展史 ——成長期 （ 1970年 80年代初） （ 1）經(jīng)典書籍出版： 《 人工智能原理 》 費根鮑姆 《 人工智能手冊 》 （ 2）一批學術(shù)團體成立：美人工智能學會 AAAI,英國 AISB 中國人工智能學會 CAAI （ 3） AI 雜志文集：日本 “ AI” ,英國 機器智能 (Machine Intelligence),美 認知科學（ Congnitive Science) 中國人工智能學會 CAAI 人工智能的發(fā)展史 —發(fā)展期（ 80年代初以后） ? 日本 1982年開始 “第五代計算機研制計劃” 即： “ 知識信息處理計算機系統(tǒng) KIPS” ? 目的： 使邏輯推理達到數(shù)值計算那么快！ ? 意義： “第五代計算機研制” 推進人工智能得到迅速發(fā)展！ 人工智能的發(fā)展史 —發(fā)展期（ 80年代初以后） ? 部分成果 ： 1984年完成了串行推理機 PSI和操作系統(tǒng) SIMPOS 1988年完成了并行推理機 MultiPSI和操作系統(tǒng)PIMOS ！ ? 80年代末期 ANN飛速發(fā)展給 AI發(fā)展注入新血液： 80年代 Hopfield模型及 BP反向傳播模型的提出使ANN興起了一個熱潮 1987年美國召開了第一次 ANN國際會議， 1988年日本稱為神經(jīng)計算機六年，提出研制第六代計算機計劃 第二節(jié) 人工智能的學科范疇 一、研究目標 AI是一門研究： 如何使機器具有智能，如何設計智能 機器的學科， 即使機器具有象人那樣的 （ 1）感知能力 （ 2）思維能力 （ 3）行為能力 （ 4）學習、記憶能力 四種能力： 感知能力 聽、看、聞 思維能力 將感知到的東西通過思維上升為理性，最后作出結(jié)論（判斷），即讓機器具有分析、綜合、計算、推理、聯(lián)想、判斷、規(guī)劃、決策的能力 行為能力 將作出的結(jié)論付之于行動，即去說、寫、畫，進行操作、處理等 。 學習、記憶能力 獲取、處理、運用知識 AI近期目標 ： 第二節(jié) 人工智能的學科范疇 研究用機器的軟、硬件來模擬人類上述能力的 用仿生學的觀點和方法研究 AI遠期目標 ： 基本理論 基本技術(shù) 基本方法 腦模型 模擬智能 二 、 人工智能的具體研究領(lǐng)域 模式識別： 目的：研究如何使機器認識圖形、語言，即如何給計算機配置感覺器官，以便由計算機直接接受外界的各種信息，涉及機器輸入問題。 現(xiàn)狀 ：用電話攝像機、送話器、掃描儀等傳感器把外界的信息（語音、圖、文字）轉(zhuǎn)成電信號序列給計算機，計算機進一步對這些電信號序列進行處理，再處理。 第二節(jié) 人工智能的學科范疇 目前研究在兩個方面進行： （ 1） 圖形識別 ：研究各種圖形的分類（文字、符號、圖象、照片），已能識別印刷體和手寫體，識別指紋、白血球、癌細胞 （ 2） 語音識別 ： 研究各種語音信號的區(qū)別 二 、 人工智能的具體研究領(lǐng)域 智能機器人： 目的 （ 1） 代替人從事精密儀器搬運、有限環(huán)境和危險環(huán)境工作（原子能、海底開發(fā)、宇宙開發(fā)、化學、核電），提高工作效率和質(zhì)量 （ 2）為 AI研究提供試驗場所。 第二節(jié) 人工智能的學科范疇 機器人的發(fā)展： （ 1）程序控制機器人（第一代機器人） （ 2）自適應機器人（第二代機器人） （ 3）智能機器人（第三代機器人） 第二節(jié) 人工智能的學科范疇 二 、 人工智能的具體研究領(lǐng)域 專家系統(tǒng)（ ES） ： 用人類專家的水平解決領(lǐng)域中難以用精確的數(shù)學模型表示的困難問題的計算機軟件。 自然語言理解 ： 讓機器理解自然語言，以實現(xiàn)人和計算機之間自然語言的直接通訊，從而推動計算機更廣范的應用。 60年代以前偏重于語法研究 70年代后期注意了語義分析，研究自然語言理解程序 交替運用語法、語義和推理規(guī)則 二 、 人工智能的具體研究領(lǐng)域 自動程序設計 目的：讓計算機根據(jù)原始條件和要求，自動生成計算機程序。 任務：（ 1）自動編程 （ 2）驗證程序 第二節(jié) 人工智能的學科范疇 數(shù)據(jù)庫的智能檢索 智能檢索要求：（ 1）理解自然語言 （ 2）不僅存儲專門知識，還要存儲一般知識 （ 3）具有一定的推理能力 （ 4）有較強的知識獲取能力，能方便地刪除、查找、自學習 1 第二節(jié) 人工智能的學科范疇 二 、 人工智能的具體研究領(lǐng)域 博弈：斗智、對策： 本課程主要內(nèi)容 人工智能基本原理 人工智能中的知識表示技術(shù) 人工智能中的搜索策略 專家系統(tǒng)介紹 人工智能中的推理技術(shù) 人工智能在電力系統(tǒng)中的應用介紹 參考書： 《專家系統(tǒng)及其在電力系統(tǒng)中的應用》楊以涵等 水利電力出版社 《人工智能原理與方法》王永慶 西安交通大學出版社 《人工智能與專家系統(tǒng)》尹朝慶 尹皓編著 中國水利水電出版社 第二章 人工智能基本原理 第一節(jié) 問題求解與問題表示 一、問題表示的三要素 所謂問題表示就是把所要解決的問題用一個恰當?shù)姆绞絹肀硎九c描述。一切問題有三個要素構(gòu)成：問題的狀態(tài)、操作（或稱算符、走步）、目標 狀態(tài)：初始狀態(tài)、當前狀態(tài)及可能出現(xiàn)的狀態(tài)。 操作