人工智能科技绪论课件

西安电子科技大学西安电子科技大学Artificial Intelligence(AI)人工智能人工智能主讲：罗林波Email：第一章：绪论第一章：绪论西安电子科技大学西安电子科技大学关于课程v课程类型：课程类型：课程类型：课程类型：必修课，计算机类学科基础课 v课时：课时：课时：课时：48v学分：学分：学分：学分：3v先修课程：先修课程：先修课程：先修课程：离散数学、程序设计基础、数据结构 v教材教材教材教材蔡自兴蔡自兴,徐光祐徐光祐 主编.人工智能及其应用人工智能及其应用.北京：清华大学出版社，2010年5月第四版.v参考书籍参考书籍参考书籍参考书籍 人工智能经典教材：Artificial Intelligence:A Modern Approach第3版：英文（影印本），2011.西安电子科技大学西安电子科技大学关于课程v考核方式考核方式考核方式考核方式 成绩评定方法：成绩评定方法：期末考试平时成绩 考试方式：考试方式：闭卷 各教学环节占总分的比例各教学环节占总分的比例 期末考试占考试成绩的80%平时成绩占20%。西安电子科技大学西安电子科技大学自我介绍v罗林波，计算机学院，副教授，硕士生导师罗林波，计算机学院，副教授，硕士生导师 教育背景教育背景：新加坡南洋理工大学：获学士、博士学位 研究方向研究方向：复杂系统建模与仿真、多智能体系统、人工智能 联系方式联系方式 电子邮箱： 个人主页：http:/ 5月月1111日北京时间早晨日北京时间早晨4 4时时5050分，一台名叫分，一台名叫“深蓝深蓝”的超级电脑在棋盘的超级电脑在棋盘C4C4处落下最后一颗棋子，由处落下最后一颗棋子，由IBMIBM研制研制的超级计算机的超级计算机首次击败首次击败了国际象棋特级大师卡斯帕洛夫。了国际象棋特级大师卡斯帕洛夫。这场举世瞩目的这场举世瞩目的“人机大战人机大战”，终于以机器获胜的结局，终于以机器获胜的结局降下了帏幕。降下了帏幕。v“深蓝深蓝”是一台智能电脑，被称为是人工智能的杰作。是一台智能电脑，被称为是人工智能的杰作。新闻媒体以挑衅性的标题不断地发问：电脑战胜是一个新闻媒体以挑衅性的标题不断地发问：电脑战胜是一个人，还是整个人类的智能？连棋王都认了输，下一次人人，还是整个人类的智能？连棋王都认了输，下一次人类还将输掉什么？智慧输掉了，人类还剩些什么？于是，类还将输掉什么？智慧输掉了，人类还剩些什么？于是，人工智能又一次成为万众关注的焦点，成为电脑科学界人工智能又一次成为万众关注的焦点，成为电脑科学界引以自豪的学科。引以自豪的学科。西安电子科技大学西安电子科技大学Some films about AIv人工智能人工智能v导演：斯皮尔博格导演：斯皮尔博格v提示：电影从一个小孩提示：电影从一个小孩子的眼光来诠释人与机子的眼光来诠释人与机器人的关系，并揭示了器人的关系，并揭示了一个残酷的事实：机器一个残酷的事实：机器人永远不能变成人类、人永远不能变成人类、他们不能有爱，即使有他们不能有爱，即使有也只是一段程序也只是一段程序。西安电子科技大学西安电子科技大学Some films about AIv机械公敌（机械公敌（I robotI robot）v影片根据艾萨克影片根据艾萨克阿西莫夫经典科阿西莫夫经典科幻短篇小说集幻短篇小说集我，机器人我，机器人改编。改编。故事发生在故事发生在20352035年，科技已经发展年，科技已经发展到相当高的水准，尤其是智能机器到相当高的水准，尤其是智能机器人领域，他们已经完全融进了人类人领域，他们已经完全融进了人类的各种生产和生活中。的各种生产和生活中。v机器人三大法则机器人三大法则:机器人不得伤害机器人不得伤害人，或任人伤害而无所作为；机器人，或任人伤害而无所作为；机器人应服从人的一切命令，但命令与人应服从人的一切命令，但命令与第一法则冲突时例外；机器人必须第一法则冲突时例外；机器人必须保护自身的安全，但不得与前两条保护自身的安全，但不得与前两条法则抵触法则抵触。西安电子科技大学西安电子科技大学什么是人工智能？v人工智能（人工智能（人工智能（人工智能（AIAIAIAI）的定义）的定义）的定义）的定义定义定义1：智能机器智能机器(intelligent machine)能够在各类环境能够在各类环境 中自主地或交互地执行各种拟人任务的机器。中自主地或交互地执行各种拟人任务的机器。定义定义2：人工智能人工智能(学科学科)是计算机科学中涉及研究、设是计算机科学中涉及研究、设计和应用智能机器的一个分支。它的近期主要目标在计和应用智能机器的一个分支。它的近期主要目标在于研究用机器来模仿和执行人脑的某些智力功能，并于研究用机器来模仿和执行人脑的某些智力功能，并开发相关理论和技术。开发相关理论和技术。定义定义3：人工智能人工智能(能力能力)是智能机器所执行的通常与人是智能机器所执行的通常与人类智能有关的智能行为，如判断、推理、证明、识别、类智能有关的智能行为，如判断、推理、证明、识别、感知、理解、通信、设计、思考、规划、学习和问题感知、理解、通信、设计、思考、规划、学习和问题求解等思维活动。求解等思维活动。西安电子科技大学西安电子科技大学什么是人工智能？v人工智能（人工智能（人工智能（人工智能（AIAIAIAI）的定义）的定义）的定义）的定义人工智能是那些与人的思维、决策、问题求解和学习等有关人工智能是那些与人的思维、决策、问题求解和学习等有关活动的自动化（活动的自动化（Bellman,1978）人工智能是一种使计算机能够思维，使机器具有智力的激动人工智能是一种使计算机能够思维，使机器具有智力的激动人心的新尝试（人心的新尝试（Haugeland,1985）人工智能是用计算模型研究智力行为（人工智能是用计算模型研究智力行为（Charniak和和McDermott,1985）人工智能是一种能够执行需要人的智能的创造性机器的技术人工智能是一种能够执行需要人的智能的创造性机器的技术（Kurzwell,1990）人工智能是一门通过计算过程力图理解和模仿智能行为的学人工智能是一门通过计算过程力图理解和模仿智能行为的学科（科（Schalkoff,1990）西安电子科技大学西安电子科技大学什么是人工智能？v人工智能（人工智能（人工智能（人工智能（AIAIAIAI）的定义）的定义）的定义）的定义人工智能研究如何使计算机做事让人过得更好（人工智能研究如何使计算机做事让人过得更好（Rick和和Knight,1991）人工智能是研究那些使理解、推理和行为成为可能的计算人工智能是研究那些使理解、推理和行为成为可能的计算（Winston,1992）人工智能是计算机科学中与智能行为的自动化有关的一个分人工智能是计算机科学中与智能行为的自动化有关的一个分支（支（Luger和和Stubblefield,1993）西安电子科技大学西安电子科技大学什么是人工智能？v人工智能的分支人工智能的分支人工智能的分支人工智能的分支Thinking HumanlyThinking RationallyActing Humanly Acting Rationally西安电子科技大学西安电子科技大学什么是人工智能？vThinking Humanly Thinking Humanly Thinking Humanly Thinking Humanly(类人思考）类人思考）类人思考）类人思考）认知建模认知建模 (Cognitive Modeling)(Cognitive Modeling)研究大脑是如何处理信息的研究大脑是如何处理信息的需要对人的大脑的内在活动进行科学分析需要对人的大脑的内在活动进行科学分析由此产生了由此产生了认知心理学认知心理学和和神经学神经学两个新的学科两个新的学科西安电子科技大学西安电子科技大学什么是人工智能？vActing Humanly Acting Humanly Acting Humanly Acting Humanly(类人行为）类人行为）类人行为）类人行为）图灵测试图灵测试图灵测试图灵测试 图灵指出：图灵指出：“如果机器在某些现实的条件下，能够非常如果机器在某些现实的条件下，能够非常好地模仿人回答问题，以至提问者在相当长时间里误认好地模仿人回答问题，以至提问者在相当长时间里误认它不是机器，那么机器就可以被认为是具有智能。它不是机器，那么机器就可以被认为是具有智能。”西安电子科技大学西安电子科技大学图灵测试对计算机的要求v自然语言处理自然语言处理v知识表示知识表示v自动推理自动推理v机器学习机器学习v 从表面上看，要使机器回答按一定范围提出的问从表面上看，要使机器回答按一定范围提出的问题似乎没有什么困难，可以通过编制特殊的程序题似乎没有什么困难，可以通过编制特殊的程序来实现。然而，如果提问者并不遵循常规标准，来实现。然而，如果提问者并不遵循常规标准，编制回答的程序是极其困难的事情。编制回答的程序是极其困难的事情。西安电子科技大学西安电子科技大学图灵测试v问：你会下国际象棋吗？问：你会下国际象棋吗？v答：是的。答：是的。v问：你会下国际象棋吗？问：你会下国际象棋吗？v答：是的。答：是的。v问：请再次回答，你会下国际象棋吗？问：请再次回答，你会下国际象棋吗？v答：是的。答：是的。v你多半会想到，面前的这位是一部笨机器。你多半会想到，面前的这位是一部笨机器。西安电子科技大学西安电子科技大学图灵测试v问：你会下国际象棋吗？问：你会下国际象棋吗？v答：是的。答：是的。v问：你会下国际象棋吗？问：你会下国际象棋吗？v答：是的，我不是已经说过了吗？答：是的，我不是已经说过了吗？v问：请再次回答，你会下国际象棋吗？问：请再次回答，你会下国际象棋吗？v答：你烦不烦，干嘛老提同样的问题答：你烦不烦，干嘛老提同样的问题。西安电子科技大学西安电子科技大学图灵测试v上述两种对话的区别在于，上述两种对话的区别在于，第一种可明显地感到第一种可明显地感到回答者是从知识库里提取简单的答案，第二种则回答者是从知识库里提取简单的答案，第二种则具有分析综合的能力，回答者知道观察者在反复具有分析综合的能力，回答者知道观察者在反复提出同样的问题。提出同样的问题。“图灵试验图灵试验”没有规定问题的没有规定问题的范围和提问的标准，如果想要制造出能通过试验范围和提问的标准，如果想要制造出能通过试验的机器，以我们现在的技术水平，必须在电脑中的机器，以我们现在的技术水平，必须在电脑中储存人类所有可以想到的问题，储存对这些问题储存人类所有可以想到的问题，储存对这些问题的所有合乎常理的回答，并且还需要理智地作出的所有合乎常理的回答，并且还需要理智地作出选择。选择。西安电子科技大学西安电子科技大学什么是人工智能？为什么人工智能一定要等价于人类智能？为什么人工智能一定要等价于人类智能？飞机会飞，但不用像鸟一样飞飞机会飞，但不用像鸟一样飞人工智能归结在问题求解的能力上，只要机器能人工智能归结在问题求解的能力上，只要机器能Rationally(Rationally(理智地或理性地）解决问题就可以理智地或理性地）解决问题就可以称为智能。称为智能。西安电子科技大学西安电子科技大学什么是人工智能？vThinking Rationally(Thinking Rationally(Thinking Rationally(Thinking Rationally(理性地思考理性地思考理性地思考理性地思考）基于基于基于基于“思维法则思维法则思维法则思维法则”方法方法方法方法 运用逻辑推理运用逻辑推理运用逻辑推理运用逻辑推理苏格拉底是男人；所有的男人是凡人；因此苏格拉底是凡人苏格拉底是男人；所有的男人是凡人；因此苏格拉底是凡人 难以获得非形式化的知识难以获得非形式化的知识难以获得非形式化的知识难以获得非形式化的知识 推理步骤复杂，求解困难推理步骤复杂，求解困难推理步骤复杂，求解困难推理步骤复杂，求解困难西安电子科技大学西安电子科技大学什么是人工智能？vActing Rationally(Acting Rationally(Acting Rationally(Acting Rationally(理性地行动理性地行动理性地行动理性地行动）智能体：具有自主操作、感知环境、适应变化、智能体：具有自主操作、感知环境、适应变化、智能体：具有自主操作、感知环境、适应变化、智能体：具有自主操作、感知环境、适应变化、与其他智能体交互的能力与其他智能体交互的能力与其他智能体交互的能力与其他智能体交互的能力 比比比比“思维法则思维法则思维法则思维法则”方法更通用方法更通用方法更通用方法更通用逻辑推理只是实现智能的一部分。智能还包括基于经验的行为，反逻辑推理只是实现智能的一部分。智能还包括基于经验的行为，反射行为等。射行为等。智能体具有学习能力智能体具有学习能力智能体具有学习能力智能体具有学习能力随着环境的变化不断调节自身行为随着环境的变化不断调节自身行为西安电子科技大学西安电子科技大学什么是人工智能？v人工智能的分支人工智能的分支人工智能的分支人工智能的分支每个分支都设定了合理的、有价值的科学研究目每个分支都设定了合理的、有价值的科学研究目标标但是，不同分支代表了不同的研究规范和方向但是，不同分支代表了不同的研究规范和方向Thinking HumanlyThinking RationallyActing Humanly Acting Rationally西安电子科技大学西安电子科技大学人工智能的定义与发展人工智能从哪儿来人工智能从哪儿来？西安电子科技大学西安电子科技大学人工智能的起源与发展v50多年来，人工智能走过了一条起伏和曲折的发展道路。多年来，人工智能走过了一条起伏和曲折的发展道路。回顾历史，可以按照不同时期的主要特征，将其产生与发回顾历史，可以按照不同时期的主要特征，将其产生与发展过程分为展过程分为5个阶段。个阶段。1.孕育期（孕育期（1956年以前）年以前）2.形成期（形成期（1956-1970年）年）3.暗淡期（暗淡期（1966-1974年）年）4.知识应用期（知识应用期（1970-1988年）年）5.集成发展期（集成发展期（1986年以来）年以来）西安电子科技大学西安电子科技大学人工智能的起源与发展vv1.1.1.1.孕育期（孕育期（孕育期（孕育期（1956195619561956年以前）年以前）年以前）年以前）亚里士多德（亚里士多德（Aristotle，公元前，公元前384-322）：）：古希腊伟大的哲学古希腊伟大的哲学家和思想家，创立了演绎法。他提出的三段论至今仍然是演绎推理的最基家和思想家，创立了演绎法。他提出的三段论至今仍然是演绎推理的最基本出发点。本出发点。弗兰西斯弗兰西斯培根（培根（F.Bacon 1561-1626）：）：英国哲学家、作家和英国哲学家、作家和科学家，系统地提出了归納法，成为和亚里士多德的演绎法相辅相成的思科学家，系统地提出了归納法，成为和亚里士多德的演绎法相辅相成的思维法则。维法则。莱布尼茨莱布尼茨(G.W.Leibnitz，1646-1716)：德国数学家和哲学家把德国数学家和哲学家把形式逻辑符号化，奠定了数理逻辑的基础。从而能够对人的思维进行运算形式逻辑符号化，奠定了数理逻辑的基础。从而能够对人的思维进行运算和推理。和推理。布尔（布尔（Boole,1815-1864）:英国数学家、逻辑学家。实现了莱布英国数学家、逻辑学家。实现了莱布尼茨的思维符号化和数学化的思想，提出了一种崭新的代数系统尼茨的思维符号化和数学化的思想，提出了一种崭新的代数系统布尔布尔代数。代数。西安电子科技大学西安电子科技大学人工智能的起源与发展vv1.1.1.1.孕育期（孕育期（孕育期（孕育期（1956195619561956年以前）年以前）年以前）年以前）图灵图灵(A.M.Turing，1912-1954)：英国数学家，英国数学家，1936年创立了自动年创立了自动机理论，自动机理论亦称图灵机，是一个理论计算机模型。机理论，自动机理论亦称图灵机，是一个理论计算机模型。莫克利莫克利(J.W.Mauchly，1907-1980)：美国数学家、电子数字计美国数学家、电子数字计算机的先驱，与他的研究生埃克特算机的先驱，与他的研究生埃克特(J.P.Eckert)合作，合作，1946年研制成功了年研制成功了世界上第一台通用电子计算机世界上第一台通用电子计算机ENIAC。麦克洛奇麦克洛奇(W.McCulloch)和皮兹和皮兹(W.Pitts)：美国神经生理学家，美国神经生理学家，于于1943年建成了第一个年建成了第一个神经网络模型神经网络模型(MP模型模型)，还提出适当的，还提出适当的网络能网络能够学习够学习。香侬香侬(C.E.Shannon，1916-2001):美国数学家，美国数学家，1948年发表了年发表了通通讯的数学理论讯的数学理论，代表，代表信息论信息论的诞生的诞生维纳维纳(N.Wiener，1874-1956)：美国著名数学家、控制论创始人。美国著名数学家、控制论创始人。1948年创立了年创立了控制论控制论。控制论。控制论研究系统的信息变换和控制过程研究系统的信息变换和控制过程，为人工智能的为人工智能的行为主义学派行为主义学派的形成奠定了基础。的形成奠定了基础。西安电子科技大学西安电子科技大学人工智能的起源与发展vv1.1.1.1.孕育期（孕育期（孕育期（孕育期（1956195619561956年以前）年以前）年以前）年以前）在人工智能诞生之前，一些著名科学家就已经创立了为人工智能的在人工智能诞生之前，一些著名科学家就已经创立了为人工智能的诞生奠定重要的思想、理论基础和技术条件的学科和研究成果：诞生奠定重要的思想、理论基础和技术条件的学科和研究成果：数理逻辑数理逻辑控制论控制论计算理论计算理论神经网络模型神经网络模型电子数字计算机电子数字计算机西安电子科技大学西安电子科技大学人工智能的起源与发展vv2.2.2.2.形成期（形成期（形成期（形成期（1956-19701956-19701956-19701956-1970年）年）年）年）AI诞生于一次历史性的聚会：诞生于一次历史性的聚会：麦卡锡正式使用麦卡锡正式使用“AI”的术语的术语时间地点：时间地点：1956年夏，美国达特莫斯年夏，美国达特莫斯(Dartmouth)学院，历时两个月学院，历时两个月发起人：发起人：麦卡锡麦卡锡(J.McCarthy):数学家、计算机专家数学家、计算机专家明斯基明斯基(M.L.Minsky):哈佛大学数学家、神经学家哈佛大学数学家、神经学家洛切斯特洛切斯特(N.Lochester):IBM公司信息中心负责人公司信息中心负责人香农香农(C.E.Shannon):贝尔实验室信息部数学家和信息学家贝尔实验室信息部数学家和信息学家人类历史上第一次人工智能研讨会，标志着人工智能学科的诞人类历史上第一次人工智能研讨会，标志着人工智能学科的诞生生西安电子科技大学西安电子科技大学AI的创始人们vv阿伦阿伦阿伦阿伦 图灵（图灵（图灵（图灵（Alan TuringAlan TuringAlan TuringAlan Turing）计算机科学理论的创始人计算机科学理论的创始人1912年出生于英国伦敦，年出生于英国伦敦，1954年去世，年去世，享年享年42岁岁1936年发表论文年发表论文“论可计算数及其在论可计算数及其在判定问题中的应用判定问题中的应用”，提出图灵机理，提出图灵机理论论1950年发表论文年发表论文“计算机与智能计算机与智能”，阐述了计算机可以具有智能的想法，阐述了计算机可以具有智能的想法，提出图灵测试提出图灵测试1966年为纪念图灵的杰出贡献，年为纪念图灵的杰出贡献，ACM设立图灵奖设立图灵奖图灵图灵（Alan Turing）西安电子科技大学西安电子科技大学AI的创始人们麦卡锡麦卡锡(J.McCarthy)p首次提出人工智首次提出人工智能的概念能的概念p发明发明剪枝算剪枝算法法p提出人工智能语提出人工智能语言言Lispp提出情景演算理提出情景演算理 论论明斯基明斯基(M.L.Minsky)p提出思维如何萌发并提出思维如何萌发并形成的基本理论形成的基本理论p建造第一个神经网络建造第一个神经网络模拟器，学习如何穿过模拟器，学习如何穿过迷宫迷宫p最早提出最早提出agent的概念的概念p提出知识表示的框架提出知识表示的框架理论理论西蒙西蒙(H.A.Simon)p符号主义学派的创符号主义学派的创始人之一始人之一p开创了机器定理证开创了机器定理证明的学科领域明的学科领域p最早的最早的AI语言语言IPLp开发了开发了“通用问题通用问题求解系统求解系统”GPS纽厄尔纽厄尔(A.Newell)p符号主义学派的创符号主义学派的创始人之一始人之一p西蒙的学生与同事西蒙的学生与同事p1975年与西蒙同获年与西蒙同获图灵奖图灵奖西安电子科技大学西安电子科技大学人工智能的起源与发展vv2.2.2.2.形成期（形成期（形成期（形成期（1956-19701956-19701956-19701956-1970年）年）年）年）IBM工程小组工程小组1956年，塞缪尔在年，塞缪尔在IBM704计算机上研制成功了具有计算机上研制成功了具有自学习、自学习、自组织和自适应自组织和自适应能力的能力的西洋跳棋西洋跳棋程序。程序。这个程序可以从棋谱中学习，也可以在下棋过程中积累经验、提这个程序可以从棋谱中学习，也可以在下棋过程中积累经验、提高棋艺。高棋艺。通过不断学习，该程序通过不断学习，该程序1959年击败了塞缪尔本人年击败了塞缪尔本人1962年又击败了一个州的冠军。年又击败了一个州的冠军。MIT小组小组1960年，麦卡锡研制了人工智能语言年，麦卡锡研制了人工智能语言LISP。西安电子科技大学西安电子科技大学人工智能的起源与发展vv2.2.2.2.形成期（形成期（形成期（形成期（1956-19701956-19701956-19701956-1970年）年）年）年）1969年召开了第一届国际人工智能联合会议（年召开了第一届国际人工智能联合会议（International Joint Conference on AI，IJCAI），标志着人工智能作为一），标志着人工智能作为一门独立学科登上了国际学术舞台。此后门独立学科登上了国际学术舞台。此后IJCAI每两年召开一每两年召开一次。次。1970年年International Journal of AI创刊。创刊。西安电子科技大学西安电子科技大学人工智能的起源与发展vv2.2.2.2.形成期（形成期（形成期（形成期（1956-19701956-19701956-19701956-1970年）年）年）年）对人工智能的预言对人工智能的预言1962年，西蒙博士，经济学的诺贝尔奖获得者，就断言年，西蒙博士，经济学的诺贝尔奖获得者，就断言“二十二十年内，计算机将完成人能做到的一切工作年内，计算机将完成人能做到的一切工作”。1970年左右，年左右，MIT的大师明斯基博士说的大师明斯基博士说“在三到八年的时间里，在三到八年的时间里，我们将有一台具有人类平均智能的计算机我们将有一台具有人类平均智能的计算机”。不幸的是，六十年后，我们也没有做到一台真正具有人类平均不幸的是，六十年后，我们也没有做到一台真正具有人类平均智能的计算机。智能的计算机。西安电子科技大学西安电子科技大学人工智能的起源与发展vv3.3.3.3.暗淡期（暗淡期（暗淡期（暗淡期（1966-19741966-19741966-19741966-1974年）年）年）年）失败的预言给人工智能的声誉造成重大伤害失败的预言给人工智能的声誉造成重大伤害60年代初，西蒙预言：年代初，西蒙预言：10年内计算机将成为世界冠军、将证明年内计算机将成为世界冠军、将证明一个未发现的数学定理、将能谱写出具有优秀作曲家水平的乐一个未发现的数学定理、将能谱写出具有优秀作曲家水平的乐曲、大多数心理学理论将在计算机上形成。曲、大多数心理学理论将在计算机上形成。挫折和困境挫折和困境在博弈方面：在博弈方面：塞缪尔的下棋程序在与世界冠军对弈时，塞缪尔的下棋程序在与世界冠军对弈时，5局败局败了了4局。局。在定理证明方面：在定理证明方面：发现鲁宾逊归结法的能力有限。当用归结原发现鲁宾逊归结法的能力有限。当用归结原理证明两个连续函数之和还是连续函数时，推了理证明两个连续函数之和还是连续函数时，推了10万步也没证万步也没证出结果。出结果。西安电子科技大学西安电子科技大学人工智能的起源与发展vv3.3.3.3.暗淡期（暗淡期（暗淡期（暗淡期（1966-19741966-19741966-19741966-1974年）年）年）年）当时的人工智能存在三个方面的局限性当时的人工智能存在三个方面的局限性知识局限性：知识局限性：早期开发的人工智能程序中包含了太少的主题知早期开发的人工智能程序中包含了太少的主题知识，甚至没有知识，而且只采用简单的句法处理。识，甚至没有知识，而且只采用简单的句法处理。解法局限性：解法局限性：求解方法和步骤的局限性使得设计的人工智能程求解方法和步骤的局限性使得设计的人工智能程序在实际上无法求得问题的解答，或者只能得到简单问题的解序在实际上无法求得问题的解答，或者只能得到简单问题的解答，而这种简单问题并不需要人工智能的参与。答，而这种简单问题并不需要人工智能的参与。结构局限性：结构局限性：用于产生智能行为的人工智能系统或程序在一些用于产生智能行为的人工智能系统或程序在一些基本结构上严重局限，如没有考虑不良结构，无法处理组合爆基本结构上严重局限，如没有考虑不良结构，无法处理组合爆炸问题，因而只能用于解决比较简单的问题，影响到人工智能炸问题，因而只能用于解决比较简单的问题，影响到人工智能系统的推广应用。系统的推广应用。西安电子科技大学西安电子科技大学人工智能的起源与发展vv4.4.4.4.知识应用期（知识应用期（知识应用期（知识应用期（1970-19881970-19881970-19881970-1988年）年）年）年）以知识为中心的研究：以知识为中心的研究：专家系统专家系统实现了人工智能从理论研究走向实实现了人工智能从理论研究走向实际应用，从一般思维规律探讨走向专门知识际应用，从一般思维规律探讨走向专门知识运用的重大突破，是运用的重大突破，是AI发展史上的一次重要发展史上的一次重要转折。转折。1972年，年，费根鲍姆费根鲍姆开始研究开始研究MYCIN医疗专家系统，并于医疗专家系统，并于1976年研制成年研制成功。从应用角度看，它能协助内科医生诊断细菌感染疾病，并提供最佳功。从应用角度看，它能协助内科医生诊断细菌感染疾病，并提供最佳处方。从技术角度看，他解决了知识表示、不精确推理、搜索策略、人处方。从技术角度看，他解决了知识表示、不精确推理、搜索策略、人机联系、知识获取及专家系统基本结构等一系列重大技术问题。机联系、知识获取及专家系统基本结构等一系列重大技术问题。这一时期，与专家系统同时发展的重要领域还有这一时期，与专家系统同时发展的重要领域还有计算机视觉计算机视觉和和机器人机器人，自然语言理解与机器翻译自然语言理解与机器翻译等。等。费根鲍姆费根鲍姆（E.A.Feigenbaum）西安电子科技大学西安电子科技大学人工智能的起源与发展vv4.4.4.4.知识应用期（知识应用期（知识应用期（知识应用期（1970-19881970-19881970-19881970-1988年）年）年）年）整个整个20世纪世纪80年代，专家系统和知识工程在全世界得到了迅速年代，专家系统和知识工程在全世界得到了迅速发展。专家系统为企业等用户赢得了巨大的经济效益。发展。专家系统为企业等用户赢得了巨大的经济效益。在开发专家系统过程中，许多研究者获得共识，即人工智能系在开发专家系统过程中，许多研究者获得共识，即人工智能系统是一个知识处理系统，而统是一个知识处理系统，而知识表示、知识利用和知识获取则知识表示、知识利用和知识获取则成为人工智能系统的三大基本问题成为人工智能系统的三大基本问题。西安电子科技大学西安电子科技大学人工智能的起源与发展vv4.4.4.4.知识应用期（知识应用期（知识应用期（知识应用期（1970-19881970-19881970-19881970-1988年）年）年）年）新的问题：新的问题：专家系统本身所存在的应用领域狭窄、缺乏常识性知识、知识专家系统本身所存在的应用领域狭窄、缺乏常识性知识、知识获取困难、推理方法单一、没有分布式功能、不能访问现存数获取困难、推理方法单一、没有分布式功能、不能访问现存数据库等问题被逐渐暴露出来。据库等问题被逐渐暴露出来。专家系统需要的知识就像天上的云，看的见确去摸不着。专家系统需要的知识就像天上的云，看的见确去摸不着。专家系统的严重失败案例：专家系统的严重失败案例：1980年代的海湾战争，美国装有专年代的海湾战争，美国装有专家系统的导弹驱逐舰错把一架波音家系统的导弹驱逐舰错把一架波音747客机识别成客机识别成F14战斗机，战斗机，并自行决定发射两枚导弹。并自行决定发射两枚导弹。西安电子科技大学西安电子科技大学人工智能的起源与发展vv5.5.集成发展期（集成发展期（集成发展期（集成发展期（19861986年以来）年以来）年以来）年以来）神经网络的复兴：神经网络的复兴：-1982年，年，Hopfield模型提出。模型提出。1984年，年，J.Hopfield设计研制了设计研制了Hopfield网的电路，较网的电路，较好地解决了著名的好地解决了著名的TSP问题，引起了较大的问题，引起了较大的轰动。轰动。-1986年，年，Rumelhart,Hinton 提出多层感知提出多层感知机与反向传播机与反向传播(BP)学习算法，该方法克服了学习算法，该方法克服了感知器非线性不可分类问题，给神经网络研感知器非线性不可分类问题，给神经网络研究带来了新的希望。究带来了新的希望。美国加州理工学院美国加州理工学院物理学家物理学家J.J.Hopfield教授教授西安电子科技大学西安电子科技大学人工智能的起源与发展vv5.5.集成发展期（集成发展期（集成发展期（集成发展期（19861986年以来）年以来）年以来）年以来）1995年，年，Vapnik提出提出Support Vector Machine（SVM）。）。1997年年5月月11日，由日，由IBM研制的超级计算机研制的超级计算机“深蓝深蓝”首次击败首次击败了国际象棋特级大师卡了国际象棋特级大师卡斯帕洛夫斯帕洛夫。2000年，中国科学院计算所开发出知识发年，中国科学院计算所开发出知识发现系统现系统MSMiner。该系统是一种多策略知。该系统是一种多策略知识发现平台，能够提供快捷有效的数据挖识发现平台，能够提供快捷有效的数据挖掘解决方案，提供多种知识发现方法。掘解决方案，提供多种知识发现方法。2011年，年，IBM超级电脑超级电脑“沃森沃森”亮相美国最亮相美国最受欢迎的智力竞赛节目受欢迎的智力竞赛节目危险边缘危险边缘战胜战胜该节目两位最成功的选手。该节目两位最成功的选手。西安电子科技大学西安电子科技大学人工智能的起源与发展vv5.5.5.5.集成发展期（集成发展期（集成发展期（集成发展期（1986198619861986年以来）年以来）年以来）年以来）机器学习，计算智能，人工神经网络，模糊逻辑，粗集理论，多机器学习，计算智能，人工神经网络，模糊逻辑，粗集理论，多智能体系统和行为主义等研究深入开展智能体系统和行为主义等研究深入开展随着人工神经网络的再度兴起和布鲁克（随着人工神经网络的再度兴起和布鲁克（R.A.Brooks）的六足）的六足机器虫的出现，人工智能研究形成了符号主义、连接主义和行为机器虫的出现，人工智能研究形成了符号主义、连接主义和行为主义三大学派。主义三大学派。随着研究和应用的深入，人们又逐步认识到，三个学派各有所长，随着研究和应用的深入，人们又逐步认识到，三个学派各有所长，各有所短，应相互结合、取长补短，综合集成。各有所短，应相互结合、取长补短，综合集成。西安电子科技大学西安电子科技大学人工智能的起源与发展vv5.5.5.5.集成发展期（集成发展期（集成发展期（集成发展期（1986198619861986年以来）年以来）年以来）年以来）2000年至今年至今互联网的快速普及互联网的快速普及移动终端的飞速发展移动终端的飞速发展大数据时代的来临为人工智能带来了全新的发展契机，人工智能大数据时代的来临为人工智能带来了全新的发展契机，人工智能已成为计算机网络和数据库之后发展最为迅猛的学科。已成为计算机网络和数据库之后发展最为迅猛的学科。西安电子科技大学西安电子科技大学人工智能的应用人工智能能做什么人工智能能做什么？西安电子科技大学西安电子科技大学模式识别西安电子科技大学西安电子科技大学自然语言理解Siri西安电子科技大学西安电子科技大学无人驾驶汽车西安电子科技大学西安电子科技大学机器人西安电子科技大学西安电子科技大学人工智能的未来人工智能还需要什么人工智能还需要什么？西安电子科技大学西安电子科技大学在人工智能迈入五十不惑之年的时候，这在人工智能迈入五十不惑之年的时候，这在人工智能迈入五十不惑之年的时候，这在人工智能迈入五十不惑之年的时候，这些潜移默化的革新终于带来了新的气象。些潜移默化的革新终于带来了新的气象。些潜移默化的革新终于带来了新的气象。些潜移默化的革新终于带来了新的气象。也有人开始畅想机器人何时能取代人类，。也有人开始畅想机器人何时能取代人类，。也有人开始畅想机器人何时能取代人类，。也有人开始畅想机器人何时能取代人类，还有人担心人工智能会否与人类做对，让还有人担心人工智能会否与人类做对，让还有人担心人工智能会否与人类做对，让还有人担心人工智能会否与人类做对，让人类变傻？人类变傻？人类变傻？人类变傻？人类也因此完成了又一次循环。人类也因此完成了又一次循环。人类也因此完成了又一次循环。人类也因此完成了又一次循环。当未来学家大行其道的时候，我们知道，当未来学家大行其道的时候，我们知道，当未来学家大行其道的时候，我们知道，当未来学家大行其道的时候，我们知道，人工智能的又一个夏天来到了。人工智能的又一个夏天来到了。人工智能的又一个夏天来到了。人工智能的又一个夏天来到了。摘自香港科技大学杨强教授的文章：西安电子科技大学西安电子科技大学现在人工智能所取得的成就还都集中在人和计现在人工智能所取得的成就还都集中在人和计现在人工智能所取得的成就还都集中在人和计现在人工智能所取得的成就还都集中在人和计算机的接口：语音，视觉，文字。然而，人类算机的接口：语音，视觉，文字。然而，人类算机的接口：语音，视觉，文字。然而，人类算机的接口：语音，视觉，文字。然而，人类智慧的最高表现却是抽象的推理和联想，可以智慧的最高表现却是抽象的推理和联想，可以智慧的最高表现却是抽象的推理和联想，可以智慧的最高表现却是抽象的推理和联想，可以让我们从一个事件关联到另外一个事件，从一让我们从一个事件关联到另外一个事件，从一让我们从一个事件关联到另外一个事件，从一让我们从一个事件关联到另外一个事件，从一种知识迁移到另外一种知识。以上的这些所谓种知识迁移到另外一种知识。以上的这些所谓种知识迁移到另外一种知识。以上的这些所谓种知识迁移到另外一种知识。以上的这些所谓的的的的“强人工智能强人工智能强人工智能强人工智能”的能力。如今，计算机的能力。如今，计算机的能力。如今，计算机的能力。如今，计算机的这种跨领域的学习能力还远远没有得到实现，的这种跨领域的学习能力还远远没有得到实现，的这种跨领域的学习能力还远远没有得到实现，的这种跨领域的学习能力还远远没有得到实现，甚至连知识殿堂的入口都不知道在哪里。甚至连知识殿堂的入口都不知道在哪里。甚至连知识殿堂的入口都不知道在哪里。甚至连知识殿堂的入口都不知道在哪里。摘自香港科技大学杨强教授的文章：西安电子科技大学西安电子科技大学学科前沿讲座学科前沿讲座皇帝的新脑还是人类的终结皇帝的新脑还是人类的终结西安电子科技大学西安电子科技大学 一、关于人工智能一、关于人工智能西安电子科技大学西安电子科技大学 一、关于人工智能一、关于人工智能西安电子科技大学西安电子科技大学v从数值计算文字、图像等多媒体信息处理初步实现了Leibniz提出的“将人的思维机器化”的思想v让机器拥有人的心智成为计算机专家梦寐以求的理想！1956年，M.L.Minsky，C.Shanon，J.McCarthy(人工智能之父)等在美国达德茅斯大学召开第一届人工智能学术会议。会上首次使用“人工智能”这一术语。标志着人工智能学科的诞生。一、关于人工智能一、关于人工智能西安电子科技大学西安电子科技大学1950年，W.格雷.瓦尔特，可以自己充电的“乌龟”1960年，K.M.柯尔，模拟了一个精神病疗法专家电脑下棋方面，97年的“深蓝”(Deep Blue)，03年的“小深”(Deep Junior)一、关于人工智能一、关于人工智能西安电子科技大学西安电子科技大学v医生：我可以为你效劳吗v病人：我不知道v医生：请告诉我一些情形v病人：不v医生：请你说得仔细些v病人：今天我厌烦得很v医生：你知道这是什么原因v病人：是的我老了v医生：请继续讲v病人：仿佛任何事情都激不起我的兴致v医生：请更多地告诉我你的这种感觉v病人：我也有些知道为何我会这样感觉v医生：是吗v病人：我似乎在想有一个家v医生：什么东西使你有这样的想法v病人：它是一种挑战v医生：为什么那对你是重要的西安电子科技大学西安电子科技大学二、二、电脑电脑能否能否实现实现人的智能？人的智能？v机器vv体力v电脑vv计算速度和准确性v人脑vv思维v是否电脑能代替人脑实现智能？v一旦能够实现，这种被认为是特权的智能行为将受到挑战。西安电子科技大学西安电子科技大学 二、二、电脑电脑能否能否实现实现人的智能？人的智能？西安电子科技大学西安电子科技大学二、二、电脑电脑能否能否实现实现人的智能？人的智能？西安电子科技大学西安电子科技大学 二、二、电脑电脑能否能否实现实现人的智能？人的智能？l人真实地回答问题并试图说服质问者，他确实是人；l电脑被编好“说谎”的程序，试图说服质问者它是人。西安电子科技大学西安电子科技大学三、目前人工智能两个代表性的三、目前人工智能两个代表性的观观点：点：西安电子科技大学西安电子科技大学三、目前人工智能两个代表性的三、目前人工智能两个代表性的观观点：点：v爱因斯坦曾经将其比喻为“与上帝的对话”西安电子科技大学西安电子科技大学三、目前人工智能两个代表性的三、目前人工智能两个代表性的观观点：点：西安电子科技大学西安电子科技大学 三、目前人工智能两个代表性的三、目前人工智能两个代表性的观观点：点：西安电子科技大学西安电子科技大学四、四、对对人工智能人工智能领领域有影响的理域有影响的理论论与与书书籍籍西安电子科技大学西安电子科技大学 四、四、对对人工智能人工智能领领域有影响的理域有影响的理论论与与书书籍籍v推荐网址vhttp:/ 四、四、对对人工智能人工智能领领域有影响的理域有影响的理论论与与书书籍籍v镶嵌图案 埃舍尔的版画(1957)西安电子科技大学西安电子科技大学四、四、对对人工智能人工智能领领域有影响的理域有影响的理论论与与书书籍籍西安电子科技大学西安电子科技大学问题求解逻辑推理与定理证明自然语言理解自动程序设计专家系统机器学习神经网络机器人学五、目前人工智能的研究与五、目前人工智能的研究与应应用用领领域域模式识别机器视觉智能控制智能检索智能调度与指挥分布式人工智能与Agent计算智能与进化智能数据挖掘与知识发现西安电子科技大学西安电子科技大学 六、六、计计算机算机视觉视觉中的困惑中的困惑v这些与人类视觉活动相比，显得微不足道。v人类视觉中的视觉含义的把握以及主观经验在视觉中的作用，使机器不可能拥有的。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学六、六、计计算机算机视觉视觉中的困惑中的困惑西安电子科技大学西安电子科技大学六、六、计计算机算机视觉视觉中的困惑中的困惑西安电子科技大学西安电子科技大学 六、六、计计算机算机视觉视觉中的困惑中的困惑西安电子科技大学西安电子科技大学六、六、计计算机算机视觉视觉中的困惑中的困惑v著名的混沌理论“蝴蝶效应”：美国气象学家洛伦芝（Lorenz）于1960年代提出一篇论文，名叫一只蝴蝶拍一下翅膀会不会在德克萨斯州引起龙卷风？，他说，亚马逊流域的一只蝴蝶扇动翅膀，会掀起密西西比河流域的一场风暴。洛伦芝把这种现象戏称做蝴蝶效应，意思即一件表面上看来毫无关系、非常微小的事情，可能带来巨大的改变。西安电子科技大学西安电子科技大学六、六、计计算机算机视觉视觉中的困惑中的困惑v眼睛和大脑的组合并不只具有“摄像机”般的功能。v虽然，人们对“视觉理解”发生的机制还不太清楚，但可以肯定其中含有非线性突变的因素，而且导致某种结果的因素是不确定的。（即蝴蝶效应）v“视觉理解”中抹不去的主观因素不可能通过确定的算法给出。西安电子科技大学西安电子科技大学七、展望七、展望v在计算机上要实现人的心智，充满困境。v要冲破这一困境，必须有理论性的突破：v大自然的机理+算法西安电子科技大学西安电子科技大学 七、展望七、展望v问题的解决不依赖于复杂的逻辑运算，而是利用装置本身的复杂性功能。西安电子科技大学西安电子科技大学七、展望七、展望v大自然的机理+算法v目前，在计算原理和模式方面出现了一些新的尝试：p生物计算p量子计算p光子计算p