人工智能浅谈课件

人工智能人工智能浅浅谈.人工智能浅谈.11.人工智能的定人工智能的定义2.人工智能的人工智能的产生与生与发展展历史史3.人工智能的三大学派人工智能的三大学派4.人工智能的人工智能的应用用主要内容主要内容.人工智能的定义主要内容.2人人类体力的解放体力的解放“工工业革命革命”开开创了以机器代替手工了以机器代替手工劳动的的时代，机械化把人代，机械化把人们从繁重的体力从繁重的体力劳动中解中解放出来。放出来。1.人工智能的定人工智能的定义.人类体力的解放“工业革命”开创了以机器代替手工劳动的时代，机3人人类脑力的解放力的解放创造性工作，造性工作，逻辑思辨工作思辨工作比炮比炮比炮比炮弹还弹还要快的要快的要快的要快的计计算机算机算机算机莫克利和埃克特莫克利和埃克特于于1946年年2月月14日在日在宾夕法夕法尼尼亚大学研制成功了世大学研制成功了世界上第一台通用界上第一台通用电子子计算机算机ENIAC，电子子计算算机的机的发明将人明将人们从从烦琐重复的重复的计算中解放出来。算中解放出来。.人类脑力的解放创造性工作，逻辑思辨工作比炮弹还要快的计4一个概念愈是普遍，一个概念愈是普遍，它愈是它愈是频繁地出繁地出现在我在我们的思的思维之中，之中，我，我们要了解它的意要了解它的意义也就也就愈困愈困难。何何谓智能？智能？.一个概念愈是普遍，它愈是频繁地出现在我们的思维之中，我们5智能智能“智能智能”是指高是指高级生物生物（主要是人（主要是人类）认知知过程程（包括：感（包括：感觉、表征、表征、记忆、概念形成、意、概念形成、意识、辨辨识、判断、推理、决策、知、判断、推理、决策、知识形成、形成、问题解决）解决）的能力。的能力。.智能“智能”是指高级生物（主要是人类）认知过程（包括：感觉、6智能包含的能力智能包含的能力感知能力感知能力通通过感知器官感知外界的能力。感知器官感知外界的能力。记忆和思和思维能力能力记忆：对感知到的外界信息和由思感知到的外界信息和由思维产生的内部知生的内部知识的存的存储过程程思思维：对已存已存储信息或知信息或知识的本的本质属性、内部知属性、内部知识的的认识过程程学学习和自适和自适应能力能力学学习：是一个具有特定目的的知是一个具有特定目的的知识获取取过程程是人的一种本能。不同人的学是人的一种本能。不同人的学习方法、能力不同方法、能力不同自适自适应：是一种通是一种通过自我自我调节适适应外界外界环境的境的过程程是人的一种本能。不同人的适是人的一种本能。不同人的适应能力不同能力不同行行为能力能力是人是人们对感知到的外界信息作出感知到的外界信息作出动作反作反应的能力的能力.智能包含的能力感知能力.7什么是人工智能什么是人工智能l相对于天然河流，人类开凿了运河；相对于天然山脉，人类堆砌了假山；相对于天然纤维（如棉花、蚕丝和羊毛），人类发明了涤纶等人造纤维；相对于头发，人类制造了假发；相对于天然卫星（如地球的卫星月亮），人类制造了人造卫星；相对于心脏、婴儿、自然受精和自然四肢等，人类创造了人工心脏、试管婴儿、人工受精和假肢等人造物品（artifacts）。l我们要探讨的人工智能又称为机器智能或计算机智能；无论它取什么名字，都表明它所包含的“智能”都是人为制造的或由机器和计算机表现出来的一种智能，以区别于自然智能，特别是人类智能，由此可见：l人工智能本人工智能本质上有上有别于自然智能，是一种由人工手段模仿的人于自然智能，是一种由人工手段模仿的人造智能造智能ArtificialArtificialIntelligenceIntelligence（AIAI）.什么是人工智能相对于天然河流，人类开凿了运河；相对于天然山脉8人工智能定人工智能定义（1）人工智能是一人工智能是一门科学，它使科学，它使机器做那些由人需要通机器做那些由人需要通过智智能来做的事情。能来做的事情。马文文明斯基明斯基马文文明斯基明斯基(MarvinMinsky).人工智能定义（1）人工智能是一门科学，它使机器做那9人工智能定人工智能定义（2）能力方面能力方面人工智能人工智能是用人工的方法在机器上是用人工的方法在机器上实现的智能，或称的智能，或称机器智能机器智能学科方面学科方面人工智能人工智能是一是一门研究如何构造智能机器或智能系研究如何构造智能机器或智能系统，以模以模拟、延拓人、延拓人类智能的学科智能的学科.人工智能定义（2）能力方面.10图灵灵测试（Turing TestTuring Test）测试主持人主持人被被测机器机器被被测人人.图灵测试（TuringTest）测试主持人被测机器被测人11问：你会下国：你会下国际象棋象棋吗？答：是的。答：是的。问：你会下国：你会下国际象棋象棋吗？答：是的。答：是的。问：请再次回答，你会下国再次回答，你会下国际象棋象棋吗？答：是的。答：是的。问：你会下国你会下国际象棋象棋吗？答：是的。答：是的。问：你会下国：你会下国际象棋象棋吗？答：是的，我不是已答：是的，我不是已经说过了了吗？问：请再次回答，你会下国再次回答，你会下国际象棋象棋吗？答：你答：你烦不不烦，干嘛老提同，干嘛老提同样的的问题。机器的回答机器的回答人的回答人的回答.问：你会下国际象棋吗？问：你会下国际象棋吗？机器的回答12中文屋子中文屋子美国哲学家美国哲学家约翰翰.西西尔勒提出了一个中文屋子的假勒提出了一个中文屋子的假设：n一台一台计算机算机阅读了一段故事并且能正确回答相关了一段故事并且能正确回答相关问题，这样这台台计算机就通算机就通过了了图灵灵测试；n西西尔勒勒设想将想将这段故事和段故事和问题改用中文描述，然后将自己改用中文描述，然后将自己封封闭在一个屋子里。描述在一个屋子里。描述这段故事和段故事和问题的一的一连串中文符串中文符号只能通号只能通过一个很小的一个很小的缝隙被隙被传到屋子里。到屋子里。n西西尔勒勒则完全按完全按计算机程序的算机程序的处理方式和理方式和过程程对这些符号些符号串串进行行处理；理；n结果，西果，西尔勒根本不懂中文也完成了勒根本不懂中文也完成了问题的回答的回答.中文屋子美国哲学家约翰.西尔勒提出了一个中文屋子的假设：.13人工智能的困惑人工智能的困惑计算机能算机能够有自有自觉性和意性和意识吗？人人脑硅硅脑，由芯片替，由芯片替换全部神全部神经元元“我思故我在我思故我在”笛卡笛卡尔我我.人工智能的困惑计算机能够有自觉性和意识吗？“我思故我在”笛14为什么要研究人工智能什么要研究人工智能科学科学问题：智能的本智能的本质是什么？智能如何是什么？智能如何产生？生？能否能否让机器机器拥有像人一有像人一样智能？智能？应用需求用需求驱动：制造制造聪明的机器明的机器为人服人服务.为什么要研究人工智能.15制造制造聪明的机器明的机器现有有计算机的算机的优势：运算速度快，数据存运算速度快，数据存储量大，量大，按照算法，按照算法，编制程序，可以反复运行制程序，可以反复运行人人脑的延伸的延伸现有有计算机的缺陷：算机的缺陷：缺乏自适缺乏自适应、自学、自学习、自、自优化等能力化等能力缺乏灵感和智慧缺乏灵感和智慧(创造力造力)缺缺乏乏常常识或或专业知知识等等，而而只只能能是是被被动地地按按照照人人们为它事先安排好的工作步它事先安排好的工作步骤进行工作行工作不能像人一不能像人一样聪明地明地做事做事.制造聪明的机器.162.人工智能的人工智能的产生与生与发展展历史史60多年来，人工智能走多年来，人工智能走过了一条起伏曲折的了一条起伏曲折的发展道路。展道路。回回顾历史，可以按照不同史，可以按照不同时期的主要特征，将其期的主要特征，将其产生与生与发展展过程分程分为6个个阶段。段。l孕育孕育时期：期：1956年以前年以前l形成形成时期：期：1956-1974l第一次低谷：第一次低谷：1974-1980l第二次繁荣：第二次繁荣：1980-1987l第二次低谷：第二次低谷：19871993l低低调中遍地开花：中遍地开花：1993-.人工智能的产生与发展历史60多年来，人工智能走过了一条起伏曲17中国中国历史上第一篇科幻小史上第一篇科幻小说偃偃师战国国时期的期的诸子百家子百家经典典列子列子汤问中，有一篇名中，有一篇名叫叫偃偃师的小故事，今天已的小故事，今天已经被公被公认为中国中国历史上第一史上第一篇科幻小篇科幻小说：一名工匠名偃：一名工匠名偃师，将一个木偶，将一个木偶进献献给周穆王。周穆王。这个木偶不个木偶不仅能能够翩翩起舞，而且能翩翩起舞，而且能够歌唱，歌唱，配置配置”齐全。全。最后，它竟然向王妃最后，它竟然向王妃递媚眼，最媚眼，最终惹惹恼周穆王，将它大卸周穆王，将它大卸八八块。孕育孕育时期期.中国历史上第一篇科幻小说偃师战国时期的诸子百家经典列子18孕育期孕育期(19(195656年前年前)主要成就主要成就:-创立了数理立了数理逻辑,自自动机理机理论,系系统论,信息信息论和控制和控制论 -发明了明了电子数字子数字计算机算机 主要主要贡献人物献人物:-布布尔:创立立逻辑代数代数,用符号用符号语言描述了思言描述了思维活活动中推中推理的基本法理的基本法则 -图灵灵:提出一种理想提出一种理想计算机的数学模型算机的数学模型 -麦克洛奇：提出麦克洛奇：提出MPMP模型，人工神模型，人工神经网网络研究开端研究开端.-香香农：创立了信息立了信息论-维纳：创立了立了控制控制论 -莫克利莫克利:研制第一台研制第一台计算机算机.孕育期(1956年前).19图灵机原型灵机原型(1936)图灵机是一条灵机是一条在两个方向上在两个方向上都都为无限无限长的的磁磁带，一个控，一个控制器和一个制器和一个读写磁写磁头组成，成，磁磁带被分成一被分成一个个独立的存个个独立的存储单元，且控元，且控制器的状制器的状态是是有限的有限的.图灵机原型(1936)图灵机是一条在两个方向上都为无限长的磁20莫克利莫克利(J.W.Mauchly，19071980)于于1946年研制成功了世界上第年研制成功了世界上第一台通用一台通用电子数字子数字计算机算机ENIAC.莫克利(J.W.Mauchly，19071980)于121McCarthy在此次会在此次会议上提上提议正式使用：正式使用：Artificial Intelligence（简称称AI），），标志着志着“人工人工智能智能”作作为一一门独立学科独立学科正式正式诞生。生。AI的的诞生地：生地：Boston。上。上图为横穿波士横穿波士顿市区的市区的CharlesRiver.22McCarthy在此次会议上提议正式使用：ArtiAI的的诞生生1956年夏天年夏天Boston，Dartmouth(达特茅斯达特茅斯)学院学院McCarthy（AI之父）召集之父）召集与会人与会人员 数学家数学家McCarthy、信息学家信息学家Shannon、心理学心理学和神神经生理学家生理学家Rochester,Moore,Solomonff，计算机科学家算机科学家Simon,Newell,Samuel,Minsky,Selfridge。（感慨：个个巨牛，仰慕呀！感慨：个个巨牛，仰慕呀！）创立和形成立和形成时期期.23AI的诞生创立和形成时期.23早期的早期的热情，巨大的期望情，巨大的期望(19521969)n利用利用计算机算机证明数学定理。明数学定理。1956年，纽厄厄尔和西西蒙蒙，用程序LogicTheorist证明数学原理第二章中的38条定理，1963年证明全部52条定理。n1956年，塞塞缪尔研制了第一个跳棋程序研制了第一个跳棋程序，具有学习功能，打败一个州冠军。n1956年，塞弗里奇塞弗里奇研制第一个字符研制第一个字符识别程序。程序。1959年，又提出功能更强的模式模式识别。n1957年，纽厄厄尔，肖肖和西蒙西蒙研究不依赖具体具体领域域的通用解的通用解题程序程序GPS(GeneralProblemSolving）n1965年，罗宾逊提出消解法（即提出消解法（即归结原理）原理），掀起研究计算机定理证明的又一次高潮。.24早期的热情，巨大的期望(19521969)利用计算机证明AI牛人牛人纽厄厄尔,西蒙西蒙等早期所吹的等早期所吹的“牛皮牛皮”n不出10年，计算机将成为世界象棋冠世界象棋冠军。n不出10年，计算机将发现和和证明重要的数学定理明重要的数学定理。n不出10年，计算机将能谱写具有写具有优秀作曲家水平秀作曲家水平的的乐曲曲。n不出10年，大多数心理学理心理学理论将在将在计算机上形成算机上形成。n有人甚至断言，20世世纪80年代将全面年代将全面实现AI，2000年机器智能超年机器智能超过人。人。.25AI牛人纽厄尔,西蒙等早期所吹的“牛皮”不出10年，计算机2.现实的困境的困境(19661973)n消解法（消解法（归结原理）能力有限原理）能力有限例如：证明两个连续函数之和仍是连续函数，推了10万步还没有推出来。n塞塞缪尔的下棋程序，1965年，世界冠世界冠军Helmann获得四得四连胜。n机器翻机器翻译闹出不少笑出不少笑话(举例例见下下页)有人挖苦说，美国花了2000万美元为机器翻机器翻译立了一块“墓碑墓碑”。.262.现实的困境(19661973)消解法（归结原理）能机器翻机器翻译闹出的笑出的笑话举例：例：“The spirit is willing but the flesh is weak”，意思是“心心有余而力不足有余而力不足”。机器翻译过程：英英语俄俄语英英语结果被译为：“The vodka is good but the meat is spoiled”，意思是“伏特加是好的，肉伏特加是好的，肉变质了了”。“Out of sight,out of mind”，意思是“眼不眼不见心不心不烦”。将其翻译成俄语，竟成了：“又瞎又又瞎又疯”。.27机器翻译闹出的笑话举例：“Thespiritiswil现实的困境的困境(续)n从神经生理学角度研究AI，存在不可逾越的困难。人脑有1010以上个神经元，能否将1010个机器组成一个联合运行的网络？n1973年，英国发表了Lighthill report，认为AI的研究即使不是骗局，至少也是庸人自扰。终止了英国的AI研究。nIBM公司也取消了本公司范围内的AI研究活动。.28现实的困境(续)从神经生理学角度研究AI，存在不可逾越的困坚持与复兴n20世世纪70年代中期，年代中期，专家系家系统作作为一个新一个新兴的分支得的分支得到了到了发展。从此，人工智能展。从此，人工智能摆脱了那高高在上的形象，脱了那高高在上的形象，开始投入到开始投入到实际应用用中。中。n1977年，赫伯特年，赫伯特西蒙的研究生、斯坦福大学青年学者西蒙的研究生、斯坦福大学青年学者费根根鲍姆，在第五届国姆，在第五届国际人工智能大会上提出了人工智能大会上提出了“知知识工程工程”的概念的概念n标志着志着AI研究从研究从传统的以推理的以推理为中心，中心，进入到以知入到以知识为中心的新中心的新阶段。人工智能重新段。人工智能重新获得人得人们的普遍重的普遍重视，逐步跨逐步跨进了复了复兴期。期。.坚持与复兴20世纪70年代中期，专家系统作为一个新兴的分支得29费根根鲍姆姆斯坦福大学教授斯坦福大学教授1994年度的年度的图灵灵奖获得者得者费根根鲍姆的重大姆的重大贡献在于献在于:最早倡最早倡导了了“知知识工程工程”(Knowledgeengineering),并并使知使知识工程成工程成为人工智能一个人工智能一个领域域.费根鲍姆斯坦福大学教授.30专家系家系统的成功的成功n1965年，年，费根根鲍姆研制的第一个姆研制的第一个专家系家系统DENDRAL是化学是化学领域的域的“专家家”。在。在输入化学分子式和入化学分子式和质谱图等信息后，它等信息后，它能通能通过分析推理决定有机化合物的分子分析推理决定有机化合物的分子结构，。构，。n1976年美国斯坦福大学肖特列夫开年美国斯坦福大学肖特列夫开发的医学的医学专家系家系统MYCIN，用于，用于协助医生助医生诊断断脑膜炎一膜炎一类的的细菌感染疾病。菌感染疾病。n在在MYCIN的知的知识库里，大里，大约存放着存放着450条判条判别规则和和1000条条关于关于细菌感染方面的医学知菌感染方面的医学知识。n它的推理它的推理规则称称为“产生式生式规则”，类似于：似于：“IF（打（打喷嚏）嚏）OR（鼻塞）（鼻塞）OR（咳嗽），（咳嗽），THEN（有感冒症状）（有感冒症状）”最后最后显示出它示出它“考考虑”的可能性最高的病因，并以的可能性最高的病因，并以给出用出用药的建的建议而而结束。束。.专家系统的成功1965年，费根鲍姆研制的第一个专家系统DE31第五代第五代计算机算机n1982年夏天，日本年夏天，日本“新一代新一代计算机技算机技术研究所研究所”渊一博主持；渊一博主持；n总投投资预算达到算达到8亿美元美元计划定划定为10年完成年完成；n机器将以机器将以Prolog为机器的机器的语言，其言，其应用程序将达到知用程序将达到知识表达表达级，具有听具有听觉、视觉甚至味甚至味觉功能，能功能，能够听懂人听懂人说话，自己也能，自己也能说话，能，能认识不同的物体，看懂不同的物体，看懂图形和文字。人形和文字。人们不再需要不再需要为它它编写程序指令，只需要口述命令，它自写程序指令，只需要口述命令，它自动推理并完成工推理并完成工作任作任务。n1992年，因最年，因最终没能突破关没能突破关键性的技性的技术难题，无法，无法实现自然自然语言人机言人机对话、程序自、程序自动生成等目生成等目标，导致了致了该计划最后划最后阶段研究的流段研究的流产。.第五代计算机1982年夏天，日本“新一代计算机技术研究所”32第二次第二次AI低谷：低谷：1987-1993n“AI之冬之冬”：从：从80年代末到年代末到90年代初，年代初，AI遭遇了一系遭遇了一系列列财政政问题。n到了到了80年代晚期，年代晚期，战略略计算促算促进会大幅削减会大幅削减对AI的的资助。助。DARPA的新任的新任领导认为AI并非并非“下一个浪潮下一个浪潮”，拨款将款将倾向于那些看起来更容易出成果的向于那些看起来更容易出成果的项目。目。n1991年人年人们发现十年前日本人宏十年前日本人宏伟的的“第五代工程第五代工程”并没有并没有实现。.第二次AI低谷：1987-1993“AI之冬”：从833AI：1993-现在在n里程碑：里程碑：1997年年5月月11日，深日，深蓝成成为战胜国国际象棋世界象棋世界冠冠军卡斯帕卡斯帕罗夫的第一个夫的第一个计算机系算机系统。n数学工具引入数学工具引入AI。包括。包括贝叶斯网叶斯网络，隐马尔可夫模型，可夫模型，信息信息论，随机模型和，随机模型和经典典优化理化理论。针对神神经网网络和和进化算法等化算法等“计算智能算智能”范式的精确数学描述也被范式的精确数学描述也被发展出展出来。来。nAI分支：知分支：知识系系统数据挖掘数据挖掘计算智能算智能模式模式识别nAI应用：数据挖掘，工用：数据挖掘，工业机器人，物流，机器人，物流，语音音识别，银行行业软件，医件，医疗诊断和智能搜索引擎等。断和智能搜索引擎等。nAI探索：群体智能、自然智能探索：群体智能、自然智能人工生命人工生命n2011年年2月月15日至日至17日，由日，由IBM“沃森沃森”在在危危险边缘知知识竞赛中中击败人人类明星肯明星肯-詹宁斯和布拉德詹宁斯和布拉德-鲁特特.AI：1993-现在里程碑：1997年5月11日，深蓝成34时来运来运转n互互联网、云网、云计算、物算、物联网、网、传感网感网络产生大量数据生大量数据n当你使用当你使用这些信息服些信息服务的同的同时，你被迫留下足迹（数据），除，你被迫留下足迹（数据），除非你永不使用非你永不使用n这些数据如何利用成些数据如何利用成为一个大一个大课题？具有很大的价？具有很大的价值远景（景（经济、教育、政治、教育、政治、军事）事）n典型需求：数据挖掘和搜索引擎典型需求：数据挖掘和搜索引擎.时来运转互联网、云计算、物联网、传感网络产生大量数据.35数据推数据推动人工智能人工智能发展展人工智能爆发的三大因素.36数据推动人工智能发展人工智能爆发的三大因素.36由于由于对智能智能产生根源的理解不同形成了三大学派：生根源的理解不同形成了三大学派：n符号主符号主义：智能：智能=物理符号系物理符号系统+符号表示符号表示+符号符号处理理逻辑推理系推理系统。n联接主接主义：智能：智能=神神经元之元之间相互关相互关联。脑神神经模型。模型。n行行为主主义：智能：智能=感知感知+行行为+进化。化。生物生物进化模型。化模型。3.人工智能的三大学派人工智能的三大学派.由于对智能产生根源的理解不同形成了三大学派：人工智能的三37符号主符号主义n心理学派、心理学派、逻辑学派，源于数理学派，源于数理逻辑；n1976年年，纽威威尔和和西西蒙蒙将将人人类求求解解问题的的心心理理过程程表表达达为符符号号计算算，并并提提出出了了物物理理符符号号系系统假假设，使使之成之成为了了传统人工智能的基人工智能的基础。n基于人基于人脑的心理模型，从的心理模型，从宏宏观上来模上来模拟人人脑的思的思维n代表人物：西蒙、代表人物：西蒙、纽厄厄尔、尼、尼尔逊n研究研究领域：定理域：定理证明、明、专家系家系统、机器博弈、机器博弈.符号主义心理学派、逻辑学派，源于数理逻辑；.38西蒙的西蒙的“物理符号系物理符号系统假假说”n假假设：任何一个物理符号系：任何一个物理符号系统如果是有智能的，如果是有智能的，则肯定肯定能能执行行对符号的符号的输入、入、输出、存出、存储、复制、条件、复制、条件转移和移和建立符号建立符号结构构这样6种操作。反之，能种操作。反之，能执行行这6种操作的种操作的任何系任何系统，也就一定能，也就一定能够表表现出智能。出智能。n三个推三个推论：（1）人是具有智能的，因此人是一个物理符号系）人是具有智能的，因此人是一个物理符号系统；（2）计算机是一个物理符号系算机是一个物理符号系统，因此它必具有智能；，因此它必具有智能；（3）计算机能模算机能模拟人，或者人，或者说能模能模拟人的大人的大脑功能。功能。.西蒙的“物理符号系统假说”假设：任何一个物理符号系统如果是有39符号主符号主义符号符号处理理B（结论）AB(大前提大前提)A（小前提）（小前提）产生式生式规则证据事据事实所有人都是要死的所有人都是要死的（大前提）（大前提）苏格拉底是人格拉底是人（小前提）（小前提）苏格拉底是要死的格拉底是要死的（结论）.符号主义符号处理B（结论）AB(大前提)产生式规则40联结主主义（连接主接主义）n联结主主义(Connectionism)，源于，源于脑神神经科学。科学。n是仿生学，是仿生学，认为智能智能产生于大生于大脑,因此通因此通过对大大脑神神经系系统结构构的模的模拟来建立人工神来建立人工神经元网元网络,从而从而实现相相应的智能行的智能行为。n基于人基于人脑的生理模型，从的生理模型，从微微观上来模上来模拟人人脑n代表人物：麦克洛奇、匹代表人物：麦克洛奇、匹兹、霍普菲、霍普菲尔德德n实现人人脑的低的低级感知功能，如感知功能，如图像、声音信息的像、声音信息的识别和和处理。理。.联结主义（连接主义）联结主义(Connectionism)41神神经计算的算的发展（一）展（一）n连接主接主义的代表性成果是的代表性成果是1943年由麦克洛奇年由麦克洛奇(McCulloch)和匹和匹兹(Pitts)提出的形式化神提出的形式化神经元模元模型，即型，即M-P模型。模型。n他他们总结了神了神经元的一些基本生理特性，提出神元的一些基本生理特性，提出神经元形式化的数学描述和网元形式化的数学描述和网络的的结构方法构方法n从此开从此开创了神了神经计算的算的时代，代，为人工智能人工智能创造了造了一条用一条用电子装置模仿人子装置模仿人脑结构和功能的新途径。构和功能的新途径。.神经计算的发展（一）连接主义的代表性成果是1943年由麦克洛42神神经计算的算的发展（二）展（二）n1982年，美国物理学家霍普菲年，美国物理学家霍普菲尔德提出了离散的神德提出了离散的神经网网络模型模型1984年他又提出了年他又提出了连续的神的神经网网络模型，使模型，使神神经网网络可以用可以用电子子线路来仿真，开拓了神路来仿真，开拓了神经网网络用用于于计算机的新途径。算机的新途径。n1986年，年，鲁梅梅尔哈特等人提出了多哈特等人提出了多层网网络中的反向中的反向传播（播（BP）算法，使多）算法，使多层感知机的理感知机的理论模型有所突破。模型有所突破。n许多科学家加入了人工神多科学家加入了人工神经网网络的理的理论与技与技术研究，研究，使使这一技一技术在在图像像处理、模式理、模式识别等等领域取得了重要域取得了重要的突破，的突破，为实现连接主接主义的智能模的智能模拟创造了条件。造了条件。.神经计算的发展（二）1982年，美国物理学家霍普菲尔德提出了43行行为主主义n又称又称进化主化主义或控制或控制论学派，源于控制学派，源于控制论。n认为智能取决于感知和行智能取决于感知和行为，取决于，取决于对外界复外界复杂环境的适境的适应（进化），而不是表示和推理；化），而不是表示和推理；n真真实场景下的智能机器的行景下的智能机器的行为控制。控制。强调智能系智能系统与与环境的境的交互，从运行的交互，从运行的环境中境中获取信息（感知），通取信息（感知），通过自己的自己的动作作对环境施加影响；境施加影响；n代表人物：布代表人物：布鲁克斯克斯n研究研究领域：智能机器人、智能体、人工生命域：智能机器人、智能体、人工生命.行为主义又称进化主义或控制论学派，源于控制论。.44行行为主主义观点点（1）知知识的形式化表示和模型化方法是人工智能的重要障碍之一；的形式化表示和模型化方法是人工智能的重要障碍之一；（2）应该直接利用机器直接利用机器对环境境发出作用后，出作用后，环境境对作用者的响作用者的响应作作为原型；原型；（3）所建造的智能系）所建造的智能系统在在现实世界中世界中应具有行具有行动和感知的能力。和感知的能力。.行为主义观点（1）知识的形式化表示和模型化方法是人工智能45布布鲁克斯和他的克斯和他的6足机器虫足机器虫n布布鲁克斯的代表性成果是他研克斯的代表性成果是他研制的制的6足机器虫。它是由足机器虫。它是由150个个传感器和感器和23个个执行器构成的像行器构成的像蝗虫一蝗虫一样能做能做6足行走的机器人足行走的机器人试验系系统。n这个机器虫个机器虫虽然不具有像人那然不具有像人那样的推理、的推理、规划能力，但其划能力，但其应付复付复杂环境的能力却大大超境的能力却大大超过了原有的机器人，在自然（非了原有的机器人，在自然（非结构化）构化）环境下，具有灵活的境下，具有灵活的防碰撞和漫游行防碰撞和漫游行为麻省理工学院麻省理工学院计算机科学和算机科学和人工智能人工智能实验室主任布室主任布鲁克克斯（斯（RodneyBrooks）.布鲁克斯和他的6足机器虫布鲁克斯的代表性成果是他研制的6足机46Agent（智能主体）概念环境agent?传感器感器效效应器器激光激光测距距仪声波定位声波定位仪触摸触摸传感器感器.Agent（智能主体）概念环境agent?传感器效应器激光测47智能体（智能体（Agent）智能体：任何具有独立的能智能体：任何具有独立的能够思想并可以同思想并可以同环境交互的境交互的实体都可以抽象体都可以抽象为智能体。智能体。目目标：建立一个具有独立思考、决策的：建立一个具有独立思考、决策的过程的程的计算机模型，具算机模型，具备推理、学推理、学习、反、反应等能力。等能力。多智能体系多智能体系统：由大量：由大量简单的相互交互的智能的相互交互的智能体体组成的一个复成的一个复杂系系统.智能体（Agent）智能体：任何具有独立的能够思想并可以同环48三大学派的研究三大学派的研究层次次神神经网网络的鼻祖之一的鼻祖之一匹匹兹，总结说：“（一派人）（一派人）企企图模模拟神神经系系统，而另一，而另一派人派人则企企图模模拟心智心智（mind）但殊途同但殊途同归。”这预示了人工智能随后几示了人工智能随后几十年关于十年关于“结构与功能构与功能”两两个个阶级、两条路、两条路线的斗争。的斗争。.三大学派的研究层次神经网络的鼻祖之一匹兹，总结说：“（一派人49IBM的的“深深蓝”“深深蓝”对弈情况：弈情况：时间：北京北京时间1997年年5月月12日凌晨日凌晨4点点50分分对手：手：IBM的的“深深蓝”超超级计算机算机国国际象棋世界冠象棋世界冠军卡斯派卡斯派罗夫夫结局：局：2胜1负3平，平，总比分比分3.5:2.5，“深深蓝”获胜对弈的弈的实质机器智能与人机器智能与人类智能的智能的较量量1.机器博弈机器博弈4.人工智能的人工智能的应用用.IBM的“深蓝”“深蓝”1.机器博弈人工智能的应用.50AlphaGo Zero第第3 3天，下了天，下了490490万局棋，打万局棋，打败老大老大老老三三战绩老老三三学学棋棋过程程刚开始，随开始，随机下子机下子热衷于吃子，衷于吃子，完全不完全不顾死活死活发现了如果先占了如果先占住棋住棋盘的的边和角，和角，后面占便宜后面占便宜学会了如何学会了如何打劫、打劫、征子征子懂得看棋懂得看棋形形第第2121天，天，败了老二了老二第第4040天，完整走天，完整走过了一个人了一个人类棋手学棋的全棋手学棋的全过程程棋棋盘/黑子黑子/白子白子棋子被棋子被围起来就死起来就死规则棋士柯棋士柯洁 1010月月1919日日 02:2202:22 一一个个纯净、纯粹粹自自我我学学习的的AlphaGoAlphaGo是是最最强的的.对于于AlphaGoAlphaGo的的自自我我进步步来来讲.人人类太多余了太多余了老大AlphaGo Lee,2016年3月 4:1 打败韩国棋手李世石老二AlphaGo Master,2017年5月 3:0 打败中国棋手柯洁老三AlphaGo Zero,2017年10月宣布 自学围棋40天，打败所有人.AlphaGo Zero第3天，下了490万局棋，打败老大老512.自自动定理定理证明明自自动定定理理证明明就就是是机机器器定定理理证明明，这也也是是人人工工智智能的一个重要的研究能的一个重要的研究领域，也是最早的研究域，也是最早的研究领域之一。域之一。“四色四色问题”是是世界上最著名的数学世界上最著名的数学难题之一。之一。最早是最早是18521852年由一位年由一位2121岁的大学生的大学生提出来的数学提出来的数学难题：任何地：任何地图都可以用最都可以用最多四种多四种颜色着色，就能区分任何两相色着色，就能区分任何两相邻的的国家或区域。国家或区域。1976年年7月，美国的阿佩月，美国的阿佩尔(K.Appel)等等人合作解决了人合作解决了长达达124年之久的年之久的难题-四四色定理。他色定理。他们用三台大型用三台大型计算机，花去算机，花去1200小小时CPU时间，并，并对中中间结果果进行行人人为反复修改反复修改500多多处。四色定理的成功。四色定理的成功证明曾明曾轰动计算机界。算机界。“四色定理四色定理”证明明.2.自动定理证明“四色问题”是世界上最著名的数学难题之一。52吴文俊是著名数学家、吴文俊是著名数学家、“数学数学机械化之父机械化之父”。1977年，吴文俊关年，吴文俊关于平面几何定理的机械化于平面几何定理的机械化证明首次明首次取得成功取得成功,并且并且创立了定理机器立了定理机器证明明的的“吴方法吴方法”。2001年年2月月19日，日，获首届国家最高科学技首届国家最高科学技术奖。吴文俊.吴文俊是著名数学家、“数学机械化之父”。1977年，吴文俊关533.自然自然语言言处理理应用用n机器翻机器翻译、信息、信息检索、文本分索、文本分类、自、自动文摘、文摘、语音音识别n机器翻机器翻译是利用是利用计算机把一种自然算机把一种自然语言言转变成另一种成另一种自然自然语言的言的过程，用以完成程，用以完成这一一过程的程的软件系件系统叫做叫做机器翻机器翻译系系统.3.自然语言处理应用机器翻译、信息检索、文本分类、自动文摘、544 4 机器人机器人实用上，机器人是自动执行工作的机器装置。.4机器人实用上，机器人是自动执行工作的机器装置。.55工工业业机器人机器人 进进入入2020世世纪纪后，后，实实用化的工用化的工业业机器人相机器人相继问继问世。各种用途的世。各种用途的机器人相机器人相继问继问世，世，许许多梦想成多梦想成为为了了现实现实日本日本9090年代的机器人年代的机器人电电子装配生子装配生产线产线.工业机器人日本90年代的机器人电子装配生产线.56机器人机器人ASIMOASIMO是本田公司生是本田公司生产的机器人的机器人它能它能够走路，走路，挥手，爬楼梯。手，爬楼梯。具有一定的具有一定的图像像识别能力能力具有一定的交互能力具有一定的交互能力曾曾经被出租被出租给一家公司用来一家公司用来问候候访问者并指引到会者并指引到会议室的路室的路.机器人ASIMOASIMO是本田公司生产的机器人.57富士康机器人上富士康机器人上岗全球最大代工企全球最大代工企业富士康富士康推出百万推出百万“机器人大机器人大军”计划划原因：原因：使用机器人可提高生使用机器人可提高生产效率效率机器人有更高的承受力机器人有更高的承受力劳动力成本的不断提高力成本的不断提高后果：后果：“机器人机器人战略略”势必伴生着一批生必伴生着一批生产工人工人的下的下岗。.富士康机器人上岗全球最大代工企业富士康推出百万“机器人大军”58n模式通常具有模式通常具有实体的形式，如声音、体的形式，如声音、图片、片、图像、像、语言、言、文字、符号、物体、景象等文字、符号、物体、景象等n用用计算机算机实现模式（文字、声音、人物、物体等）的自模式（文字、声音、人物、物体等）的自动识别。5模式模式识别(patternrecognition)应用用.模式通常具有实体的形式，如声音、图片、图像、语言、文字、符号59生物生物识别（BiometricIdentificationTechnology）生物生物识别是利用人体生物特征是利用人体生物特征进行身份行身份认证的一种技的一种技术。生物特征生物特征是唯一的（与他人不同），可以是唯一的（与他人不同），可以测量或可自量或可自动识别和和验证的生理特性或行的生理特性或行为方式，分方式，分为生理特征和行生理特征和行为特征。特征。用于生物用于生物识别的生物特征有手形、指的生物特征有手形、指纹、脸形、虹膜、形、虹膜、视网膜、脉搏、耳廓等。网膜、脉搏、耳廓等。行行为特征有特征有签字、声音、按字、声音、按键力度等。力度等。基于基于这些特征，人些特征，人们已已经发展了手形展了手形识别、指、指纹识别、面部面部识别、发音音识别、虹膜、虹膜识别、签名名识别等多种生物等多种生物识别技技术。.生物识别（BiometricIdentification60手形手形识别指指纹识别虹膜虹膜识别签名名识别发音音识别视网膜网膜识别掌掌纹识别面部面部识别面部温面部温谱识别.手形识别指纹识别虹膜识别签名识别发音识别视网膜识别掌纹识别面61指纹识别.指纹识别.62指指纹识别在笔在笔记本本电脑中的中的应用用开机保开机保护：开机免密：开机免密码输入，手指一入，手指一扫，即可登，即可登录。文件保文件保护：为文件或文件文件或文件夹设定保定保护，只有当前用，只有当前用户指指纹才可解除保才可解除保护应用程序保用程序保护：不用再：不用再记忆繁多的密繁多的密码，只要手指一，只要手指一扫，实现轻松登松登录滑动式指纹鼠标.指纹识别在笔记本电脑中的应用开机保护：开机免密码输入，手指一63湖南大学美雅国湖南大学美雅国际教育学院上教育学院上课实行指行指纹考勤考勤.湖南大学美雅国际教育学院上课实行指纹考勤.64人人脸密密码.人脸密码.65人工智能人工智能图像像识别无论的图像分类、物体检测、物体识别，计算机的正确率都已经远远超越人类。可以说，计算机视觉在感知方面的问题已经得到了很好的解决ImageNet 大大规模模视觉识别挑挑战赛于于 2017 年正式年正式结束束，此后将专注于目前尚未解决的问题及以后发展方向2012年，Hinton团队在ImageNet首次使用深度学习完胜其它团队，其神经网络层数只有个位数2014年的时候，Google做了22层成为冠军，深度明显提升了2015年是来自微软的ResNet做到152层2016年商汤做到1207层，又得到了一个突破.66人工智能图像识别无论的图像分类、物体检测、物体识别，计算机的阿西莫夫【机器人学三定律】一一.机器人不得机器人不得伤害人，也不得害人，也不得见人受到人受到伤害而袖手害而袖手旁旁观二二.机器人机器人应服从人的一切命令，但不得服从人的一切命令，但不得违反第一定反第一定律律三三.机器人机器人应保保护自身的安全，但不得自身的安全，但不得违反第一、第反第一、第二定律二定律艾艾萨克克阿西莫夫（阿西莫夫（19201992），当代，当代美国美国最著名的最著名的科幻科幻大大师、是本世、是本世纪最最顶尖的科幻小尖的科幻小说家之一。家之一。.阿西莫夫【机器人学三定律】艾萨克阿西莫夫（192019967人工智能有那些人工智能有那些类型？型？弱人工智能弱人工智能，包含基础的、特定场景下角色型的任务，如Siri等聊天机器人和AlphaGo等下棋机器人通用人工智能通用人工智能，包含人类水平的任务，涉及机器的持续学习强人工智能人工智能，指比人类更聪明的机器.人工智能有那些类型？弱人工智能，包含基础的、特定场景下角色型68谢谢大家！大家！.谢谢大家！.69