【正文】 1 人工智能 Artificial Intelligence；簡稱 AI 王萬森 首都師范大學信息工程學院教授 中國人工智能學會秘書長、教育工作委員會主任 2 人工智能的基本內(nèi)容 人工智能基本概念、方法和技術(shù) 基本技術(shù)： 知識表示、推理、搜索、規(guī)劃 人工智能的主要研究、應(yīng)用領(lǐng)域 機器感知： 機器視覺；機器聽覺；自然語言理解；機器翻譯 機器思維： 機器推理 機器學習： 符號學習；連接學習 機器行為： 智能控制 智能機器： 智能機器人；機器智能 智能應(yīng)用： 機器博弈；自動定理證明 專家系統(tǒng)；智能決策；智能檢索；智能 CAD 智能交通；智能電力；智能產(chǎn)品；智能建筑等 人工智能新技術(shù) 計算智能： 神經(jīng)計算；模糊計算；進化計算；自然計算 分布智能： 多 Agent系統(tǒng) 群集智能： 蟻群算法；粒群算法 集成智能： 腦機接口（即 BCI） 一個新興的 “ 智能科學與技術(shù)學科” 正在興起 3 本課程的主要內(nèi)容 第 1章：人工智能概述 基本概念，；產(chǎn)生與發(fā)展；基本內(nèi)容；不同學派；研究和應(yīng)用領(lǐng)域；現(xiàn)狀與思考 第 2章：確定性知識系統(tǒng) 確定性知識 概述；確定性知識表示；確定性知識推理；確定性知識系統(tǒng)簡例 第 3章：搜索策略 搜索概述；搜索的盲目策略；狀態(tài)空間的啟發(fā)式搜索；與 /或樹的啟發(fā)式搜索；博弈樹的啟發(fā)式搜索 第 4章：計算智能 計算智能概述；神經(jīng)計算；進化計算；模糊計算；粗糙集 第 5章：不確定性推理 不確定推理概述；可信度推理；主觀 Bayese推理；證據(jù)理論；模糊推理；概率推理 第 6章：符號學習 符號學習概述；記憶學習；示例學習；決策樹學習；統(tǒng)計學習 第 7章：聯(lián)結(jié)學習 聯(lián)結(jié)學習概述；感知器學習； BP網(wǎng)絡(luò)學習； Hopfield網(wǎng)絡(luò)學習 第 8章： 分布智能 分布智能概述； Agent的結(jié)構(gòu)；多 Agent系統(tǒng)，移動 Agent 第 9章：智能應(yīng)用簡介 自然語言理解簡介；專家系簡介 4 教材和參考書 教材： 1. 王萬森 . 人工智能原理及其應(yīng)用（第 3版） .北京：電子工業(yè)出版社 ,2022年。普通高等教育“十一五”國家及規(guī)劃教材，北京市精品教材。 參考書 : 1. 王萬森 . 人工智能 .北京：人民郵電出版社 ,2022年。 2. 蔡自興．人工智能基礎(chǔ)（第 2版）．北京：高等教育出版社， 2022． 3. 高濟．人工智能高級技術(shù)導論．北京：高等教育出版社， 2022． ．人工智能基礎(chǔ)教程（第二版）．北京：清華大學出版社，2022． 5. 史忠植，王文杰．人工智能．北京：國防工業(yè)出版社， 2022． 6. 最新文獻 5 第 1章 人工智能概述 AI的基本概念 智能的概念 人工智能的概念 人工智能的研究目標 AI的產(chǎn)生于發(fā)展 AI研究的基本內(nèi)容 AI研究中的不同學派 AI的研究和應(yīng)用領(lǐng)域 AI的現(xiàn)狀與思考 6 智能的概念 1. 自然智能 自然智能 指人類和一些動物所具有的智力和行為能力 人類的自然智能（簡稱智能） 指人類在認識客觀世界中，由思維過程和腦力活動所表現(xiàn)出的綜合能力 智能 (自然智能 )現(xiàn)象： 人是怎樣思考問題的？例如：樹上還有幾只鳥？（常識推理） 人是怎樣橫穿馬路的？（常識推理和邏輯問題的形象處理） 人是怎樣識別景物的？例如：小孩的媽媽是誰？（形象思維） 人是怎樣實現(xiàn)感知、學習、思維等的？（神經(jīng)系統(tǒng)的心智活動） 人是怎樣產(chǎn)生情緒、情感的？（神經(jīng)系統(tǒng)的心理過程） … 定義智能的困難 從結(jié)構(gòu)上，人腦有 101112 量級的神經(jīng)元，廣泛分布并行的巨復雜系統(tǒng) 從功能上，人腦具有記憶、思維、觀察、分析等能力 其嚴格定義，有待于人腦奧秘的揭示，進一步認識 7 何謂智能 認識智能的不同觀點 思維理論： 智能來源于思維活動，智能的核心是思維，人的一切知識都是思維的產(chǎn)物?？赏ㄟ^對思維規(guī)律和思維方法的研究，來揭示智能的本質(zhì)。 知識閾值理論： 智能取決于知識的數(shù)量及其可運用程度。一個系統(tǒng)所具有的可運用知識越多，其智能就會越高。 進化理論： 是美國 MIT的 Brooks在對人造機器蟲研究的基礎(chǔ)上提出來的。智能取決于感知和行為，取決于對外界復雜環(huán)境的適應(yīng)，智能不需要知識、不需要表示、不需要推理，智能可由逐步進化來實現(xiàn)。 智能的層次結(jié)構(gòu) 高層智能： 以大腦皮層（抑制中樞）為主，主要完成記憶、思維等活動。 中層智能： 以丘腦（或稱間腦，感覺中樞）為主，主要完成感知活動。 低層智能： 以小腦、脊髓為主，主要完成動作反應(yīng)活動。 不同觀點與層次結(jié)構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系 思維理論 知識閾值理論 進化理論 } 中層智能和低層智能 高層智能 大腦 間腦 脊髓 小腦 8 何謂智能 3. 智能包含的能力（ 1/2） 感知能力 通過感知器官感知外界的能力。是人類獲得外界信息的基本途徑，其處理方式有以下兩種： 感知 動作方式： 對簡單、緊急信息 感知 思維 動作方式： 對復雜信息 記憶和思維能力 記憶： 對感知到的外界信息和由思維產(chǎn)生的內(nèi)部知識的存儲過程 思維： 對已存儲信息或知識的本質(zhì)屬性、內(nèi)部知識的認識過程 思維方式： 抽象思維（邏輯思維）： 根據(jù)邏輯規(guī)則對信息和知識進行處理的理性思維方式。例如，邏輯推理等 形象思維（直感思維）： 基于形象概念，根據(jù)感性形象認識材料對客觀現(xiàn)象進行處理的一種思維方式。例如，圖像、景物識別等 靈感思維（頓悟思維）： 是一種顯意識和潛意識相互作用的思維方式。例如，因靈感而頓時開竅 9 何謂智能 3. 智能包含的能力（ 2/2） 學習和自適應(yīng)能力 學習： 是一個具有特定目的的知識獲取過程 是人的一種本能。不同人的學習方法、能力不同 自適應(yīng)： 是一種通過自我調(diào)節(jié)適應(yīng)外界環(huán)境的過程 是人的一種本能。不同人的適應(yīng)能力不同 行為能力 含義： 是人們對感知到的外界信息作出動作反應(yīng)的能力 信息來源： 由感知直接獲得的外界信息 經(jīng)過思維加工后的信息 實現(xiàn)過程： 通過脊髓來控制 由語言、表情、體姿等來實現(xiàn) 10 人工智能的概念 1. 人工智能解釋 人工智能的一般解釋 從能力的角度： 人工智能是指用人工的方法在機器（計算機）上實現(xiàn)的智能。 從學科的角度： 人工智能是一門研究如何構(gòu)造智能機器或智能系統(tǒng)，去模擬、延伸和擴展人類智能的學科。 11 人工智能的概念 2. 圖靈測試 測試主持人 被測機器 被測人 能分辨出來的概率小于 50%嗎？ Turing測試 圖靈測試方法是一種基于人類自身的智能去定義一個機器或系統(tǒng)是否具有智能的方法 。 12 人工智能的研究目標 遠期目標 揭示人類智能的根本機理，用智能機器去模擬、延伸和擴展人類的智能 涉及到腦科學、認知科學、計算機科學、系統(tǒng)科學、控制論等多種學科，并依賴于它們的共同發(fā)展 近期目標 研究如何使現(xiàn)有的計算機更聰明，即使它能夠運用知識去處理問題，能夠模擬人類的智能行為。 相互關(guān)系 遠期目標為近期目標指明了方向 近期目標則為遠期目標奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ) 13 第 1章 人工智能概述 AI的基本概念 AI的產(chǎn)生與發(fā)展 孕育期 （ 1956年以前） 形成期 （ 19561970年） 知識應(yīng)用期 （ 1970 20世紀 80年代末） 從學派分立走向綜合 （ 20世紀 80年代末到本世紀初） 智能科學技術(shù)學科的興起 （本世紀初以來） AI研究的基本內(nèi)容 AI研究的不同學派 AI的研究應(yīng)用領(lǐng)域 AI現(xiàn)狀與思考 14 孕育期 1. 孕育 (1956年以前 ) 自遠古以來，人類就有用機器代替人們腦力勞動的的幻想： 公元前 900多年我國有歌舞機器人流傳的記載。 亞里斯多德（公元前 384—— 322）： 古希臘偉大的哲學家和思想家，創(chuàng)立了演繹法。 萊布尼茨 (1646—— 1716)： 德國數(shù)學家和哲學家把形式邏輯符號化，奠定了數(shù)理邏輯的基礎(chǔ) 圖靈 (1912—— 1954)： 英國數(shù)學家， 1936年創(chuàng)立了自動機理論，自動機理論亦稱圖靈機，是一個理論計算機模型。 莫克利 (1907—— 1980)： 美國數(shù)學家、電子數(shù)字計算機的先驅(qū)，他與埃克特 ()合作， 1946年研制成功了世界上第一臺通用電子計算機 ENIAC 麥克洛奇和皮茲： 美國神經(jīng)生理學家，于 1943年建成了第一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型(MP模型 )。 維納 1874— 1956) ： 美國著名數(shù)學家、控制論創(chuàng)始人。 1948年創(chuàng)立了控制論?？刂普撓蛉斯ぶ悄艿臐B透，形成了行為主義學派。 圖靈又于 1950年， 發(fā)表題為 《 計算機能思維嗎？ 》 的著名論文，明確提出了“機器能思維”的觀點。 這些， 都為人工智能的誕生準備了必要的思想、理論和物質(zhì)技術(shù)條件。 15 形成期 1. 誕生 AI誕生于一次歷史性的聚會 時間： 1956年夏季 地點： 達特莫斯 (Dartmouth) 大學 目的： 為使計算機變得更“聰明” ，或者說使計算機具有智能 發(fā)起人： 麥卡錫 (） ， Dartmouth的年輕數(shù)學家、計算機專家，后為MIT教授 明斯基 (），哈佛大學數(shù)學家、神經(jīng)學家，后為 MIT教授 洛切斯特 ()， IBM公司信息中心負責人 香農(nóng) ()，貝爾實驗室信息部數(shù)學研究員 參加人：