【正文】 等。 ? 發(fā)展： 隨著大規(guī)模數(shù)據(jù)庫和互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，知識發(fā)現(xiàn)和數(shù)據(jù)挖掘也從面向數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)化信息的數(shù)據(jù)挖掘發(fā)展到面向數(shù)據(jù)倉庫和互聯(lián)網(wǎng)的海量、半結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化信息的數(shù)據(jù)挖掘。這種學(xué)習(xí)算法的學(xué)習(xí)過程由輸出模式的正向傳播過程和誤差的反向傳播過程所組成。 ? 歸納學(xué)習(xí) 是指以歸納推理為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，它是機(jī)器學(xué)習(xí)中研究得較多的一種學(xué)習(xí)類型，其任務(wù)是要從關(guān)于某個(gè)概念的一系列已知的正例和反例中歸納出一個(gè)一般的概念描述。 ? 模糊概念的表示 ：通常是用模糊集合來表示的，而模糊集合又是用隸屬函數(shù)來刻畫的。 ? 進(jìn)化計(jì)算的主要分支 ：遺傳算法、進(jìn)化策略、進(jìn)化規(guī)劃和遺傳規(guī)劃四大分支。 ? 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的互連結(jié)構(gòu) （或稱拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）是指單個(gè)神經(jīng)元之間的連接模式，它是構(gòu)造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。 人工智能的主要研究對象是智能機(jī)器人和情感機(jī)器人。 ? 智能檢索的重要性： 目前，在各種數(shù)據(jù)庫中，尤其是互聯(lián)網(wǎng)上存放著大量的、甚至是海量的信息或知識。 ? 機(jī)器行為則可看作智能系統(tǒng)的輸出部分 。 ? 被鑒別的事物 可以是物理的、化學(xué)的、生理的，也可以是文字、圖像、聲音等。 ? 所謂機(jī)器感知 ， 就是要讓計(jì)算機(jī)具有類似于人的感知能力 ， 如視覺 、 聽覺 、 觸覺 、 嗅覺 、 味覺 。 ? 規(guī)劃的特點(diǎn)： 與一般問題求解技術(shù)相比，規(guī)劃更側(cè)重于問題求解過程，并且要解決的問題一般是真實(shí)世界的實(shí)際問題，而不是抽象的數(shù)學(xué)模型。 ? 不確定性推理 主要基于非經(jīng)典邏輯和概率等。 ? 包括： 推理、搜索、規(guī)劃等方面的研究。 ? 相當(dāng)于智能系統(tǒng)的輸出部分。美國心理學(xué)家浩斯頓 (Houston)等人把認(rèn)知?dú)w納為以下 5種主要類型： ? (1) 認(rèn)知是信息的處理過程； ? (2) 認(rèn)知是心理上的符號運(yùn)算； ? (3) 認(rèn)知是問題求解； ? (4) 認(rèn)知是思維； ? (5) 認(rèn)知是一組相關(guān)的活動(dòng)，如知覺、記憶、思維、判斷、推理、問題求解、學(xué)習(xí)、想象、概念形成及語言使用等。 25 第 1章 人工智能概述 ? AI的 定義 及其研究目標(biāo) ? AI的產(chǎn)生與發(fā)展 ? AI研究的基本內(nèi)容 ? 人工智能的學(xué)科位置 ? 與腦科學(xué)和認(rèn)知科學(xué)的交叉研究 ? 智能模擬的方法和技術(shù)研究 ? AI研究的不同學(xué)派 ? AI的主要研究和應(yīng)用領(lǐng)域 ? AI近期發(fā)展分析 ? 我國智能科學(xué)技術(shù)教育體系 26 AI 的 學(xué) 科 位 置 ? AI是一門新興的邊緣學(xué)科 ，是自然科學(xué)與社會科學(xué)的交叉學(xué)科 ? AI的交叉包括 ：邏輯、思維、生理、心理、計(jì)算機(jī)、電子、語言、自動(dòng)化、光、聲等 ? AI的核心是思維與智能 ，構(gòu)成了自己獨(dú)特的學(xué)科體系 ? AI的基礎(chǔ)學(xué)科包括： 數(shù)學(xué)（離散、模糊）、思維科學(xué)（認(rèn)知心理、邏輯思維學(xué)、形象思維學(xué)）和計(jì)算機(jī)（硬件、軟件）等 自然科學(xué) 社會科學(xué) 哲學(xué) 數(shù)學(xué) 交叉學(xué)科 系統(tǒng)科學(xué) 思維科學(xué) 人體科學(xué) 人工智能 基礎(chǔ)學(xué)科 指導(dǎo)學(xué)科 27 與腦科學(xué)和認(rèn)知科學(xué)的交叉研究 腦科學(xué) ? 腦科學(xué)： 又稱神經(jīng)科學(xué)，其目的是要認(rèn)識腦、保護(hù)腦和創(chuàng)造腦。 ? 連接主義學(xué)派 ? 是指神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)派，在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方面，繼魯梅爾哈特研制出 BP網(wǎng)絡(luò)之后，1987年，首屆國際人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)術(shù)大會在美國的圣迭戈（ SanDiego）舉行，掀起了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的第二次高潮。 ? 1972年，費(fèi)根鮑姆開始研究 MYCIN專家系統(tǒng)，并于 1976年研制成功。當(dāng)用歸結(jié)原理證明兩個(gè)連續(xù)函數(shù)之和還是連續(xù)函數(shù)時(shí)，推了 10萬步也沒證出結(jié)果。 MIT小組： 1958年，麥卡西建立了行動(dòng)規(guī)劃咨詢系統(tǒng)。 圖靈又于 1950年， 發(fā)表題為 《 計(jì)算機(jī)能思維嗎？ 》 的著名論文，明確提出了“機(jī)器能思維”的觀點(diǎn)。能分辨出人和機(jī)器的概率小于 50% ? Turing測試存在的問題 ? 僅反映了結(jié)果的比較，沒涉及思維過程 ? 沒指出是什么人 14 AI的定義 何謂人工智能（ 2/2） 測試主持人 被測機(jī)器 被測人 小于 50%？ Turing測試 15 人工智能的研究目標(biāo) ? 遠(yuǎn)期目標(biāo) ? 揭示人類智能的根本機(jī)理，用智能機(jī)器去模擬、延伸和擴(kuò)展人類的智能 ? 涉及到腦科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、控制論等多種學(xué)科，并依賴于它們的共同發(fā)展 ? 近期目標(biāo) ? 研究如何使現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)更聰明，即使它能夠運(yùn)用知識去處理問題，能夠模擬人類的智能行為。 ? 低層智能 ? 以小腦、脊髓為主，主要完成動(dòng)作反應(yīng)活動(dòng)。 ? 人類大腦是如何實(shí)現(xiàn)智能的 ? 兩大難題之一：宇宙起源、人腦奧秘 ? 對人腦奧秘知之甚少 ? 對人腦奧秘知道什么 ? 結(jié)構(gòu)： 101112 量級的神經(jīng)元，分布并行 ? 功能：記憶、思維、觀察、分析 等 ? 對智能的嚴(yán)格定義 ? 有待于人腦奧秘的揭示，進(jìn)一步認(rèn)識 AI的定義 智能（自然智能） 9 AI的定義 認(rèn)識智能的觀點(diǎn) ? 思維理論 ? 智能來源于思維活動(dòng)，智能的核心是思維，人的一切知識都是思維的產(chǎn)物。一個(gè)系統(tǒng)所具有的可運(yùn)用知識越多，其智能就會越高。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(rèn)識材料對客觀現(xiàn)象進(jìn)行處理的一種思維方式。 萊布尼茨 (1646—— 1716)： 德國數(shù)學(xué)家和哲學(xué)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(xué)家， 1936年創(chuàng)立了自動(dòng)機(jī)理論，自動(dòng)機(jī)理論亦稱圖靈機(jī)，是一個(gè)理論計(jì)算機(jī)模型。 1960年研制了通用問題求解程序。 其他方面： 1965年，魯賓遜 ()提出了歸結(jié)（消解）原理。例如，把“心有余而力不足”的英語句子翻譯成俄語，再 翻譯回來時(shí)竟變成了“酒是好的，肉變質(zhì)了” ? 在神經(jīng)生理學(xué)方面， 研究發(fā)現(xiàn)人腦有 101112以上的神經(jīng)元，在現(xiàn)有技術(shù)條件下用機(jī)器從結(jié)構(gòu)上模擬人腦是根本不可能的。 ? 1976年，斯坦福大學(xué)的杜達(dá) ()等人開始研制地質(zhì)勘探專家系統(tǒng) PROSPECTOR ? 這一時(shí)期，與專家系統(tǒng)同時(shí)發(fā)展的重要領(lǐng)域還有計(jì)算機(jī)視覺和機(jī)器人，自然語言理解與機(jī)器翻譯等。 ? 三大學(xué)派的綜合集成 ? 隨著研究和應(yīng)用的深入，人們又逐步認(rèn)識到，三個(gè)學(xué)派各有所長，各有所短，應(yīng)相互結(jié)合、取長補(bǔ)短，綜合集成。人工智能是從廣義角度來理解腦科學(xué)的，因此它涵蓋了所有與認(rèn)識腦和神經(jīng)系統(tǒng)有關(guān)的研究。認(rèn)知科學(xué)涉及的問題非常廣泛，除了像浩斯頓提出的知覺、語言、學(xué)習(xí)、記憶、思維、問題求解、創(chuàng)造、注意、想象等相關(guān)聯(lián)活動(dòng)外，還會受到環(huán)境、社會、文化背景等方面的影響。 ? 連接主義 ? 思維的基元是神經(jīng)元，而不是符號；思維過程是神經(jīng)元的聯(lián)結(jié)活動(dòng)過程，而不是符號運(yùn)算過程；反對符號主義關(guān)于物理符號系統(tǒng)的假設(shè)。 ? 不確定性推理 ，指推理所使用的知識和推出的結(jié)論可以是不確定的。 38 機(jī)器思維 搜索 ? 搜索的概念： 是指為了達(dá)到某一目標(biāo)，不斷尋找推理線路，以引導(dǎo)和控制推理，使問題得以解決的過程。 它由以下 3部分所組成： ? (1) 世界模型 ：用一階謂詞公式表示，它包括問題的初始狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)。 ? 重要性： 在人類感知到的外界信息中，有 80%以上是通過視覺得到的。 ? 理解的語言類型： 聲音語言、書面語言。它是人工智能技術(shù)與傳統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。系統(tǒng)根據(jù)這些常識，將能演繹出更一般詢問的一些答案。 ? 情感機(jī)器人 ：是一種具有情感（愛、恨 … ）和情緒 (喜、怒、哀、樂 …) 功能新一代機(jī)器人。最常用的有傳統(tǒng)的感知器模型，具有誤差前向傳播功能的前向傳播網(wǎng)絡(luò)模型，采用反饋連接方式的反饋網(wǎng)絡(luò)模型等。它從初始種群出發(fā)，采用 優(yōu)勝略汰、適者生存 的自然法則 選擇 個(gè)體，并通過 雜交 、 變異 產(chǎn)生新一代種群，如此逐代進(jìn)化，直到滿足目標(biāo)為止。 53 機(jī)器學(xué)習(xí) ? 機(jī)器學(xué)習(xí)就是讓計(jì)算機(jī)能夠像人那樣自動(dòng)地獲取新知識 ， 并在實(shí)踐中不斷地完善自我和增強(qiáng)能力 。 55 機(jī)器學(xué)習(xí) 神經(jīng)學(xué)習(xí) ? 神經(jīng)學(xué)習(xí)的概念： 神經(jīng)學(xué)習(xí)也稱為連接學(xué)習(xí)，它是一種基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)方法。至于網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，則是通過一個(gè)能量函數(shù)來描述的。 ? 多 Agent系統(tǒng)的組成與工作： 它由多個(gè)自主 Agent所組成，其中的每個(gè) Agent都可以自主運(yùn)行和自主交互，即當(dāng)一個(gè) Agent 需要與別的Agent合作時(shí)，就通過相應(yīng)的通信機(jī)制去尋找可以合作并愿意合作的 Agent，以共同解決問題。 問題處理與人機(jī)交互 模型庫管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 知識庫管 理系統(tǒng) 模型庫 知識庫 數(shù)據(jù)庫 推理機(jī) 61 人工心理與人工情感 (1/2) ? 智能、情感和心理 ? 智能： 是指感知、記憶、思維、學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、行為等能力 ? 情感： 指人對客觀現(xiàn)實(shí)的態(tài)度的體驗(yàn)。 ? 按照這種觀點(diǎn)，如果能從具體的生命中抽象出控制生命的“存在形式”，并且這種存在形式可以在另外一種物質(zhì)中實(shí)現(xiàn)，那么就可以創(chuàng)造出基于不同物質(zhì)的另外一種生命 人工生命。 ? 博弈的例子： 國際上 ，人們對博弈的研究主要以下棋為對象，其個(gè)代表性成果是 IBM公司研制的 IBM超級計(jì)算機(jī)“深藍(lán)”和“小深”。這種方法的突出代表是紐厄爾等人研制的 數(shù)學(xué)定理證明程序 LT等。其典型代表是 四色定理證明 。 ? 腦科學(xué) 為人工智能研究提供人腦神經(jīng)系統(tǒng)功能的本質(zhì)和機(jī)理； ? 認(rèn)知科學(xué) 為人工智能研究提供感知、思維、學(xué)習(xí)和語言等基本原理； ? 心理學(xué) 為人工智能研究提供認(rèn)知、情感、意識等心理過程及聯(lián)系； ? 生物學(xué) 為人工智能研究提供自然界生物運(yùn)行的機(jī)制； ? 邏輯學(xué) 為人工智能研究提供思維規(guī)律描述的理論和方法； ? 信息科學(xué) 為人工智能研究提供模擬的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)手段； ? 數(shù)學(xué) 為人工智能研究提供各種有效的計(jì)算模型和方法。 74 人工智能近期發(fā)展分析 智能機(jī)器人研究 ? 智能機(jī)器人將會對社會生產(chǎn)力發(fā)展和人類社會進(jìn)步 ， 以及對人們生活 、 工作和思維方式的改進(jìn)等產(chǎn)生不可估量的影響 （ 例如 ， 海軍總醫(yī)院的手術(shù)機(jī)器人 “ 黎元 ” ， 可通過互聯(lián)網(wǎng)完成遠(yuǎn)程顱腦手術(shù) ） 。 79 高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn) ? 高中信息技術(shù)課程 :選修部分 :有 五個(gè)模塊，包括 “ 人工智能初步 ” ? 在“通用技術(shù)”科目中： 選修部分： 設(shè)置有 “簡易機(jī)器人制作” 模塊 信息技術(shù)基礎(chǔ) 人工智能初步 必修 2學(xué)分 選修 2＋ (x)學(xué)分 算法與程序設(shè)計(jì) 多媒體技術(shù)應(yīng)用 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用 數(shù)據(jù)管理技術(shù) 人工智能初步 知識及其表達(dá) 推理與專家系統(tǒng) 人工智能語言與問題求解 80 作 業(yè) ? 什么是人工智能？它的研究目標(biāo)是什么？ ? 人工智能有哪幾個(gè)主要學(xué)派？各自的特點(diǎn)是什么？ ? 人工智能有哪些主要研究和應(yīng)用領(lǐng)域？其中有哪些是新的研究熱點(diǎn)？