【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 /2) ? 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(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué) ? 機(jī)器視覺(jué) （或叫計(jì)算機(jī)視覺(jué)）：就是給計(jì)算機(jī)配上能看的視覺(jué)器官，如攝像機(jī)等，使它可以識(shí)別并理解文字、圖像、景物等 ? 機(jī)器聽(tīng)覺(jué) （或叫計(jì)算機(jī)聽(tīng)覺(jué)）：就是給計(jì)算配上能聽(tīng)的聽(tīng)覺(jué)器官，如話筒等，使計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別并理解語(yǔ)言、聲音等。 ? 機(jī)器感知相當(dāng)于智能系統(tǒng)的輸入部分。 ? 機(jī)器感知的專門的研究領(lǐng)域：計(jì)算機(jī)視覺(jué)、模式識(shí)別、自然語(yǔ)言理解 ? 機(jī)器思維 ? 讓計(jì)算機(jī)能夠?qū)Ω兄降耐饨缧畔⒑妥约寒a(chǎn)生的內(nèi)部信息進(jìn)行思維性加工 ? 邏輯思維 ? 形象思維 ? 靈感思維 30 智能模擬的方法和技術(shù)研究(2/2) ? 機(jī)器學(xué)習(xí) ? 讓計(jì)算機(jī)能夠像人那樣自動(dòng)地獲取新知識(shí)，并在實(shí)踐中不斷地完善自我和增強(qiáng)能力。 ? 機(jī)器學(xué)習(xí)方法： 機(jī)械學(xué)習(xí)、類比學(xué)習(xí)、歸納學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)、遺傳學(xué)習(xí)和連接學(xué)習(xí)等 ? 機(jī)器行為 ? 讓計(jì)算機(jī)能夠具有像人那樣地行動(dòng)和表達(dá)能力，如走、跑、拿、說(shuō)、唱、寫畫等。 ? 相當(dāng)于智能系統(tǒng)的輸出部分。 ? 智能系統(tǒng)與智能機(jī)器 ? 無(wú)論是人工智能的近期目標(biāo)還是遠(yuǎn)期目標(biāo)，都需要建立智能系統(tǒng)或構(gòu)造智能機(jī)器 ? 需要開(kāi)展對(duì)系統(tǒng)模型、構(gòu)造技術(shù)、構(gòu)造工具及語(yǔ)言環(huán)境等研究 31 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 ? AI研究的不同學(xué)派 ? 符號(hào)主義 ? 聯(lián)結(jié)主義 ? 行為主義 ? AI的主要研究和應(yīng)用領(lǐng)域 ? AI近期發(fā)展分析 ? 我國(guó)智能科學(xué)技術(shù)教育體系 32 AI研究中的不同學(xué)派 不同學(xué)派 ? 符號(hào)主義學(xué)派（邏輯主義、心理學(xué)派） ? 主要觀點(diǎn)： AI起源于數(shù)理邏輯，人類認(rèn)知的基元是符號(hào)，認(rèn)知過(guò)程是符號(hào)表示上的一種運(yùn)算 ? 代表性成果： 厄爾和西蒙等人研制的稱為邏輯理論機(jī)的數(shù)學(xué)定理證明程序LT ? 代表人物： 紐厄爾、肖、西蒙和尼爾遜 (Nilsson)等 ? 連接主義學(xué)派（仿生學(xué)派或心理學(xué)派） ? 主要觀點(diǎn)： AI起源于仿生學(xué)，特別是人腦模型，人類認(rèn)知的基元是神經(jīng)元，認(rèn)知過(guò)程是神經(jīng)元的連接活動(dòng)過(guò)程 ? 代表性成果： 由麥克洛奇和皮茲創(chuàng)立的腦模型，即 MP模型 ? 代表人物： 麥克洛奇和皮茲 ? 行為主義學(xué)派（進(jìn)化主義、控制論學(xué)派） ? 主要觀點(diǎn)： AI起源于控制論，智能取決于感知和行為，取決于對(duì)外界復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)，而不是推理。 ? 代表性成果： Brooks教授研制的機(jī)器蟲(chóng) ? 代表人物： Brooks教授 33 AI研究中的不同學(xué)派 不同學(xué)派的理論之爭(zhēng) ? 符號(hào)主義 ? 智能的基礎(chǔ)是知識(shí)，其核心是知識(shí)表示和知識(shí)推理；知識(shí)可用符號(hào)表示，也可用符號(hào)進(jìn)行推理，因而可以建立基于知識(shí)的人類智能和機(jī)器智能的統(tǒng)一的理論體系。 ? 連接主義 ? 思維的基元是神經(jīng)元，而不是符號(hào)；思維過(guò)程是神經(jīng)元的聯(lián)結(jié)活動(dòng)過(guò)程，而不是符號(hào)運(yùn)算過(guò)程；反對(duì)符號(hào)主義關(guān)于物理符號(hào)系統(tǒng)的假設(shè)。 ? 行為主義 ? 智能取決于感知和行動(dòng)，提出了智能行為的“感知 — 動(dòng)作”模型；智能不需要知識(shí)、不需要表示、不需要推理；人工智能可以像人類智能那樣逐步進(jìn)化 34 AI研究中的不同學(xué)派 不同學(xué)派的方法之爭(zhēng) ? 符號(hào)主義 ? 功能模擬 ? 構(gòu)造能夠模擬大腦功能的智能系統(tǒng)。 相當(dāng)于“鳥(niǎo)飛” ? 連接主義 ? 結(jié)構(gòu)模擬 ? 構(gòu)造模擬大腦結(jié)構(gòu)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 相當(dāng)于“飛鳥(niǎo)” ? 行為主義 ? 行為模擬 ? 構(gòu)造具有進(jìn)化能力的智能系統(tǒng)。 相當(dāng)于“由猿到人” 35 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 ? AI研究的不同學(xué)派 ? AI的主要研究和應(yīng)用領(lǐng)域 ? 機(jī)器思維、機(jī)器感知、機(jī)器行為、計(jì)算智能、機(jī)器學(xué)習(xí) ? 分布智能、智能系統(tǒng)、人工心理與人工情感 ? 人工生命、人工智能的典型應(yīng)用 ? AI近期發(fā)展分析 ? 我國(guó)智能科學(xué)技術(shù)教育體系 36 機(jī)器思維 ? 機(jī)器思維： 就是讓計(jì)算機(jī)模仿和實(shí)現(xiàn)人的思維能力，以對(duì)感知到的外界信息和自己產(chǎn)生的內(nèi)部信息進(jìn)行思維性加工。 ? 包括： 推理、搜索、規(guī)劃等方面的研究。 37 機(jī)器思維 推理 ? 推理的概念： 推理是指按照某種策略從已知事實(shí)出發(fā)利用知識(shí)推出所需結(jié)論的過(guò)程。 ? 推理的類型： 可根據(jù)所用知識(shí)的確定性，將其分為： ? 確定性推理 ，指推理所使用的知識(shí)和推出的結(jié)論都是可以精確表示的，其真值要么為真、要么為假。 ? 不確定性推理 ，指推理所使用的知識(shí)和推出的結(jié)論可以是不確定的。所謂不確定性是對(duì)非精確性、模糊型和非完備性的統(tǒng)稱。 ? 推理的理論基礎(chǔ) ：邏輯是一門研究人們思維規(guī)律的學(xué)科，數(shù)理邏輯則是用數(shù)學(xué)的方法去研究邏輯問(wèn)題。 ? 確定性推理 主要是基于一階經(jīng)典邏輯。它能解決的問(wèn)題很有限。 ? 不確定性推理 主要基于非經(jīng)典邏輯和概率等。非一階經(jīng)典邏輯是泛指除一階經(jīng)典邏輯以外的其他各種邏輯，如多值邏輯、模糊邏輯、模態(tài)邏輯、概率邏輯、默認(rèn)邏輯、次協(xié)調(diào)邏輯及泛邏輯等。 ? 最常用的不確定性推理方法： 基于可信度的確定性理論，基于 Bayes公式的主觀 Bayes方法，基于概率的證據(jù)理論和基于模糊邏輯的可能性理論等。 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(wèn)題得以解決的過(guò)程。 ? 搜索的類型： 可根據(jù)問(wèn)題的表示方式將其分為狀態(tài)空間搜索和與 /或樹(shù)搜索兩大類型。 ? 狀態(tài)空間搜索 是一種用狀態(tài)空間法求解問(wèn)題時(shí)的搜索方法； ? 與 /或樹(shù)搜索 是一種用問(wèn)題規(guī)約法求解問(wèn)題時(shí)的搜索方法。 ? 搜索的主要問(wèn)題： 人工智能最關(guān)心的是如何利用搜索過(guò)程所得到的對(duì)盡快達(dá)到目標(biāo)有用的信息來(lái)引導(dǎo)搜索過(guò)程，即啟發(fā)式搜索方法。 ? 狀態(tài)空間的啟發(fā)式搜索 方法 ? 與 /或樹(shù)的啟發(fā)式搜索 方法 39 機(jī)器思維 規(guī)劃 ? 規(guī)劃的概念： 是指從某個(gè)特定問(wèn)題狀態(tài)出發(fā)，尋找并建立一個(gè)操作序列，直到求得目標(biāo)狀態(tài)為止的一個(gè)行動(dòng)過(guò)程的描述。 ? 規(guī)劃的特點(diǎn)： 與一般問(wèn)題求解技術(shù)相比，規(guī)劃更側(cè)重于問(wèn)題求解過(guò)程，并且要解決的問(wèn)題一般是真實(shí)世界的實(shí)際問(wèn)題，而不是抽象的數(shù)學(xué)模型。例如，第 2章的機(jī)器人移盒子、猴子摘香蕉等問(wèn)題。 ? 規(guī)劃系統(tǒng)的例子： 斯坦福研究所問(wèn)題求解系統(tǒng)（ Stanford Research Institute Problem Solver， STRIPS ），是一種基于狀態(tài)空間和 F規(guī)則的規(guī)劃系統(tǒng)。 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(wèn)題的初始狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)。 ? (2) 操作符（即 F規(guī)則） ：它包括先決條件、刪除表和添加表。 ? (3) 操作方法 ：它采用狀態(tài)空間表示和中間 結(jié)局分析的方法。其中，狀態(tài)空間包括初始狀態(tài)、中間狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)；中間 結(jié)局分析的每一步都選擇能夠縮小當(dāng)前狀態(tài)與目標(biāo)狀態(tài)之間的差距的先決條件可以滿足的 F規(guī)則執(zhí)行，直至到達(dá)目標(biāo)為止。 40 機(jī)器感知 ? 機(jī)器感知是機(jī)器獲取外界信息的主要途徑 ， 也是機(jī)器智能的重要組成部分 。 ? 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(jué) 、 聽(tīng)覺(jué) 、 觸覺(jué) 、 嗅覺(jué) 、 味覺(jué) 。 ? 下面主要介紹機(jī)器視覺(jué) 、 模式識(shí)別 、 自然語(yǔ)言理解 。 41 機(jī)器感知 計(jì)算機(jī)視覺(jué) ? 概念： 用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)或模擬人類的視覺(jué)功能，其主要研究目標(biāo)是使計(jì)算機(jī)具有 通過(guò)二維圖像認(rèn)知三維環(huán)境信息的能力 。 ? 重要性： 在人類感知到的外界信息中，有 80%以上是通過(guò)視覺(jué)得到的。 ? 視覺(jué)系統(tǒng)： 人類視覺(jué)系統(tǒng)的功能是通過(guò)眼睛與大腦共同實(shí)現(xiàn)的。人們視野中的物體在可見(jiàn)光的照射下，先在眼睛的視網(wǎng)膜上形成圖像，然后由感光細(xì)胞轉(zhuǎn)換成神經(jīng)脈沖信號(hào)，再經(jīng)神經(jīng)纖維傳入大腦皮層，最后由大腦皮層對(duì)其進(jìn)行處理與理解。 ? 視覺(jué) ，不僅僅指對(duì)光信號(hào)的感受，它包括了對(duì)視覺(jué)信息的獲取、傳輸、處理、存儲(chǔ)與理解的全過(guò)程。 42 機(jī)器感知 模式識(shí)別 ? 模式識(shí)別的概念 ? 是指讓計(jì)算機(jī)能夠?qū)o定的事務(wù)進(jìn)行鑒別，并把它歸入與其相同或相似的模式中。 ? 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。 ? 模式識(shí)別的一般過(guò)程： ? (1) 采集待識(shí)別事物的模式信息； ? (2) 對(duì)其進(jìn)行各種變換和預(yù)處理，從中抽出有意義的特征或基元，得到待識(shí)別事物的模式； ? (3) 與機(jī)器中原有的各種標(biāo)準(zhǔn)模式進(jìn)行比較，完成對(duì)待識(shí)別事物的分類識(shí)別； ? (4) 輸出識(shí)別結(jié)果。 43 機(jī)器感知 自然語(yǔ)言理處理 ? 自然語(yǔ)言處理包括的主要內(nèi)容 ? 機(jī)器翻譯 ? 把一種自然語(yǔ)言翻譯成另外一種自然語(yǔ)言 ? 自然語(yǔ)言理解 ? 概念： 主要研究如何使計(jì)算機(jī)能夠理解和生成自然語(yǔ)言。 ? 理解的語(yǔ)言類型： 聲音語(yǔ)言、書(shū)面語(yǔ)言。 ? 主要步驟： 語(yǔ)音分析、詞法分析、句法分析、語(yǔ)義分析、語(yǔ)用分析。 ? 自然語(yǔ)言理解的意義 ? 該研究不僅對(duì)智能人機(jī)接口有著重要的實(shí)際意義，而且對(duì)不確定人工智能的研究也具有重大的理論價(jià)值。 有學(xué)者指出： 人工智能如果不能用自然語(yǔ)言作為其知識(shí)表示基礎(chǔ)，建立起不確定人工智能的理論和方法，人工智能也就永遠(yuǎn)實(shí)現(xiàn)不了跨越的夢(mèng)想。 44 機(jī)器行為 ? 機(jī)器行為就是讓計(jì)算機(jī)能夠具有像人那樣地行動(dòng)和表達(dá)能力 ， 如走 、 跑 、 拿 、 說(shuō) 、 唱 、 寫畫等 。 ? 機(jī)器行為則可看作智能系統(tǒng)的輸出部分 。 ? 下面主要討論：智能控制 、 智能檢索和智能機(jī)器人等 。 45 機(jī)器行為 智能控制 ? 智能控制的概念： 是指那種無(wú)需或需要盡可能少的人工干預(yù)就能獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的控制過(guò)程。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。 ? 智能控制系統(tǒng)： 是指那種能夠?qū)崿F(xiàn)某種控制任務(wù)，具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)和自組織功能的智能系統(tǒng)。從結(jié)構(gòu)上，它由傳感器、感知信息處理模塊、認(rèn)知模塊、規(guī)劃和控制模塊、執(zhí)行器和通信接口模塊等主要部件所組成。 ? 智能控制的主要應(yīng)用領(lǐng)域： 智 能機(jī)器人系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（ CIMS）、復(fù)雜工業(yè)過(guò)程的控制系統(tǒng)、航空航天控制系統(tǒng)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)管理系統(tǒng)、交通運(yùn)輸系統(tǒng)、環(huán)保及能源系統(tǒng)等。 46 機(jī)器行為 智能檢索 ? 智能檢索的概念： 是指利用人工智能的方法從大量信息中盡快找到所需要的信息或知識(shí)。 ? 智能檢索的重要性： 目前，在各種數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)。面對(duì)這種信息