一章人工智能概述195

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,人工智能技术导论,计算机,科,科学技,术,术的发,展,展方向,1、计算,机,机网络,2、并行,化,化,3、智能,化,化（以,知,知识为,中,中心）,4、人性,化,化,人工智,能,能技术,导,导论（第,三,三版）,，,，廉师,友,友 等,，,，2007年,，,，西安,电,电子科,技,技大学,出,出版社,。,。（,主,主要教,材,材）,参考书,：,：,人工智,能,能,马少平,、,、朱小,燕,燕编著,，,，清华,大,大学出,版,版社,人工智,能,能及其,应,应用,蔡自兴,、,、徐光,祐,祐编著,，,，清华,大,大学出,版,版社,Artificial IntelligenceA NewSynthesis,(人工智,能,能)Nils J,.,.Nilsson,教材及,主,主要参,考,考书,4,教学计,划,划,第1章 人,工,工智能,概,概述(2),1.1什么是,人,人工智,能,能(A),1.2人工智,能,能的研,究,究意义,、,、目标,和,和策略(B),1.3人工智,能,能的学,科,科范畴(C),1.4人工智,能,能的研,究,究内容(B),1.5人工智,能,能的研,究,究途径,与,与方法(B),1.6人工智,能,能的基,本,本技术(C),1.7人工智,能,能的应,用,用(C),1.8人工智,能,能的分,支,支领域,与,与研究,方,方向(B),1.9人工智,能,能的发,展,展概况(B),第2章 逻,辑,辑程序,设,设计语,言,言PROLOG,(,(4,),),2.1基本PROLOG,(,(A,),),2.2TurboPROLOG程序设,计,计(A),第3章 图,搜,搜索与,问,问题求,解,解(6),3.1状态图,搜,搜索(A),3.2状态图,搜,搜索问,题,题求解(B),3.3与或图,搜,搜索(A),3.4与或图,搜,搜索问,题,题求解(B),3.5博弈树,搜,搜索(A),第4章 基,于,于遗传,算,算法的,随,随机优,化,化搜索,第5章 基,于,于谓词,逻,逻辑的,机,机器推,理,理(4),5.1一阶谓,词,词逻辑(A),5.2归结演,绎,绎推理(A),5.3应用归,结,结原理,求,求取问,题,题答案(A),5.4归结策,略,略(A),5.5归结反,演,演程序,举,举例(B),5.6Horn子句归,结,结与逻,辑,辑程序(D),5.7非归结,演,演绎推,理,理(D),第6章 基,于,于产生,式,式规则,的,的机器,推,推理(2),6.1产生式,规,规则(A),6.2产生式,系,系统(A),第7章 几,种,种结构,化,化知识,表,表示及,其,其推理(2),7.1框架(A),7.2语义网,络,络(A),7.3类与对,象,象(B),第8章 不,确,确定性,知,知识的,表,表示与,推,推理(4),8.1不确定,性,性处理,概,概述(A),8.2几种经,典,典的不,确,确定性,推,推理模,型,型(A),8.3基于贝,叶,叶斯网,络,络的概,率,率推理(B),8.4基于模,糊,糊集合,与,与模糊,逻,逻辑的,模,模糊推,理,理(A),5,教学计,划,划,第9章 机,器,器学习,与,与知识,发,发现(2),9.1机器学,习,习概述(B),9.2符号学,习,习(B),9.3神经网,络,络学习(A),9.4知识发,现,现与数,据,据挖掘(C),第10章 模,式,式识别(2),10.1模式识,别,别概述(B),10.2统计模,式,式识别(A),第11章 自,然,然语言,理,理解(2),11.1简单句,理,理解(B),11.2复合句,理,理解(B),11.3转换文,法,法和转,换,换网络(C),第12章 专,家,家系统(2),12.1基本概,念,念(B),12.2系统结,构,构(A),12.3实例分,析,析(C),12.4系统设,计,计与实,现,现(B),12.5开发工,具,具与环,境,境(C),12.6专家系,统,统的发,展,展(C),第13章Agent系统(2),13.1 Agent的概念(B),13.2 Agent的结构(A),13.3 Agent实例,WebAgent,(,(B,),),13.4多Agent系统(A),13.5 Agent的实现,工,工具(B),13.6 Agent技术的,发,发展与,应,应用(C),第14章 智,能,能计算,机,机与智,能,能化网,络,络,第15章 智,能,能机器,人,人,第16章 智,能,能程序,设,设计语,言,言,6,第1章 人,工,工智能,概,概述,1.1什么是,人,人工智,能,能,1.2人工智,能,能的研,究,究意义,、,、目标,和,和策略,1.3人工智,能,能的学,科,科范畴,1.4人工智,能,能的研,究,究内容,1.5人工智,能,能的研,究,究途径,与,与方法,1.6人工智,能,能的基,本,本技术,1.7人工智,能,能的应,用,用,1.8人工智,能,能的分,支,支领域,与,与研究,方,方向,1.9人工智,能,能的发,展,展概况,7,1.1什么是,人,人工智,能,能,1.1,.,.1人工智,能,能概念,的,的一般,描,描述,1.1,.,.2图灵测,试,试和中,文,文屋子,1.1,.,.3脑智能,和,和群智,能,能,1.1,.,.4符号智,能,能和计,算,算智能,1.1什么是,人,人工智,能,能,1.1,.,.1什么是,智,智能？,智能是,脑,脑特别,是,是人脑,的,的属性,或,或者说,产,产物。,智能的,基,基础是,知,知识,智能的,关,关键是,思,思维（,知,知识是,思,思维产,生,生的）,。,。,智能取,决,决于感,知,知和行,为,为。,结论内涵：,智,智能,知,知识,思,思维,外延：,智,智能就,是,是发现,规,规律、,运,运用规,律,律和分,析,析问题,、,、解决,问,问题的,能,能力,1.1,.,.1人工智,能,能概念,的,的一般,描,描述,顾名思,义,义,人,工,工智能,就,就是人,造,造智能,其英,文,文表示,是,是“Artificial Intelligence”,简,简称AI。,“,“人工,智,智能”,一,一词目,前,前是指,用,用计算,机,机模拟,或,或实现,的,的智能, 因,此,此人工,智,智能又,称,称机器,智,智能。,当,当然, 这,只,只是对,人,人工智,能,能的字,面,面解释,或,或一般,解,解释。,关于人,工,工智能,的,的科学,定,定义,学,学术,界,界目前,还,还没有,统,统一的,认,认识。,下,下面是,部,部分学,者,者对人,工,工智能,概,概念的,描,描述,可,可以,看,看做是,他,他们各,自,自对人,工,工智能,所,所下的,定,定义。,10,1.1,.,.1,人,人工智,能,能概念,的,的一般,描,描述,部分学,者,者对人,工,工智能,概,概念的,描,描述：,人工智,能,能是那些与,人,人的思,维,维相关,的,的活动，诸如,决,决策、,问,问题求,解,解和学,习,习等的,自,自动化,（,（Bellman,1978）；,人工智,能,能是一,种,种计算机,能,能够思,维,维，使机器,具,具有智,力,力的激动,人,人心的,新,新尝试,（,（Haugeland, 1985）；,人工智,能,能是研,究,究如何让,计,计算机,做,做现阶,段,段只有,人,人才能,做,做得好,的,的事情（RichKnight,1991）；,人工智,能,能是那些使,知,知觉、,推,推理和,行,行为成,为,为可能,的,的计算的研究,（,（Winston,1992）；,广义地,讲,讲，人,工,工智能,是,是关于人造物,的,的智能,行,行为，而智,能,能行为,包,包括知觉、,推,推理、,学,学习、,交,交流和,在,在复杂,环,环境中,的,的行为（Nilsson，1998）。,StuartRussell和PeterNorvig则把已,有,有的一,些,些人工,智,智能定,义,义分为4类（2003）：像人,一,一样思,考,考的系,统,统；像,人,人一样,行,行动的,系,系统；,理,理性地,思,思考的,系,系统；,理,理性地,行,行动的,系,系统。,11,1.1,.,.1,人,人工智,能,能概念,的,的一般,描,描述,如何衡,量,量机器,是,是否有,智,智能？,12,1.1,.,.2,图,图灵测,试,试和中,文,文屋子,图灵测,试,试（TuringTest）,测试主,持,持人,被测机,器,器,被测人,小于50%？,Turing测试,13,1.1,.,.2,图,图灵测,试,试和中,文,文屋子,约翰.,西,西尔勒,(,(JohnSearle,),)的,“,“中文,屋,屋子”,14,1.1,.,.3,脑,脑智能,和,和群智,能,能,脑（主,要,要指人,脑,脑）的,宏,宏观心,理,理层次,的,的智能,表,表现称,为,为脑智,能,能（Brain Intelligence,BI,）,）,由群体,行,行为所,表,表现出,的,的智能,称,称为群,智,智能（SwarmIntelligence, SI）,脑智能,和,和群智,能,能是属,于,于不同,层,层次的,智,智能：,脑智能,是,是一种个体智,能,能（IndividualIntelligence, II）,群智能,是,是一种社会智,能,能（Social Intelligence,SI,）,），,或,或者说系统智,能,能（System Intelligence,SI,）,）。,15,1.1,.,.4,符,符号智,能,能和计,算,算智能,1.,符,符号智,能,能(Symbolic Intelligence,SI,),)符号主,义,义,符号智,能,能就是符号人,工,工智能,它是模,拟,拟脑智能的人工,智,智能，,也,也就是,所,所说的,传,传统人,工,工智能,或,或经典,人,人工智,能,能。,符号智,能,能以符,号,号形式,的,的知识,和,和信息,为,为基础,，,，主要,通,通过逻辑推,理,理，运用知,识,识进行,问,问题求,解,解。,符号智,能,能的主,要,要内容,包,包括,知识获,取,取（knowledge acquisition）,知识表,示,示（knowledge representation）,这些构,成,成了所,谓,谓的知识工,程,程(Knowledge Engineering,KE)，如：,知,知识,组,组织与,管,管理和,知,知识运,用,用等技,术,术,基于知,识,识的智能系,统,统等。,16,1.1,.,.4,符,符号智,能,能和计,算,算智能,2.,计,计算智,能,能(ComputatinalIntelligence,),)连接主,义,义,计算智,能,能就是,计,计算人,工,工智能,，,，它是模拟群,智,智能的,人,人工智,能,能。,计算智,能,能以数,值,值数据,为,为基础,，,，主要通过数,值,值计算，运用算法进行问,题,题求解,。,。,计算智,能,能的主,要,要内容,包,包括：,神经计,算,算（NeuralComputation，NC,）,）,进化计,算,算（亦,称,称演化,计,计算，EvolutionaryComputation,，,，EC,，,，包括,遗传算,法,法（GeneticAlgorithm，GA）,进化规,划,划（EvolutionaryPlanning，EP）,进化策,略,略（EvolutionaryStrategies，ES）等,）,）,免疫计,算,算（immunecomputation）,粒群计,算,算（Particle Swarm Algorithm，PSA,）,）,蚁群算,法,法（AntColonyAlgorithm，ACA）,自然计,算,算（NaturalComputation,，,，NC,）,）,人工生,命,命（ArtificialLife，AL）,等,等。,17,1.2人工智,能,能的研,究,究意义,目,目标,和,和策略,1.2,.,.1,为,为什么,要,要研究,人,人工智,能,能,1.2,.,.2,人,人工智,能,能的研,究,究目标,和,和策略,18,1.2,.,.1,为,为什么,要,要研究,人,人工智,能,能,使当前,的,的电脑,更,更好用,，,，更有,用,用，以,扩,扩大和,延,延伸人,类,类智能,；,；,信息化,社,社会的,迫,迫切要,求,求；,自动化,发,发展的,必,必然趋,势,势；,有益于,探,探索人,类,类自身,智,智能的,奥,奥秘。,19,1.2,.,.2,人,人工智,能,能的研,究,究目标,和,和策略,研究目,标,标,制造智,能,能机器,和,和智能,系,系统，,实,实现智,能,能化社,会,会。,具体来,讲,讲，就,是,是要使,计,计算机,不,不仅具,有,有脑智,能,能和群,智,智能，,还,还要具,有,有看、,听,听、说,、,、写等,感,感知和,交,交流能,力,力。,研究策,略,略,先部分,地,地或某,种,种程度,地,地实现,机,机器的,智,智能，,并,并运用,智,智能技,术,术解决,各,各种实,际,际问题,特,特别是,工,工程问,题,题，从,而,而使现,有,有的计,算,算机更,灵,灵活、,更,更好用,和,和更有,用,用，成,为,为人类,的,的智能,化,化信息,处,处理工,具,具，而,逐,逐步扩,展,展和不,断,断延伸,人,人的智,能,能，逐,步,步实现,智,智能化,。,。,20,1.3,人,人工,智,智能的,学,学科范,畴,畴,人工智,能,能已构,成,成信息,技,技术领,域,域的一,个,个重要,学,学科。,当前的,人,人工智,能,能既属,于,于计算机,科,科学技术的,一,一个前,沿,沿领域,，,，也属,于,于信息处,理,理和自,动,动化技,术,术的一个,前,前沿领,域,域。,还涉及,到,到智能科,学,学、认,知,知科学,、,、心理,科,科学、,脑,脑及神,经,经科学,、,、生命,科,科学、,语,语言学,、,、逻辑,学,学、行,为,为科学,、,、教育,科,科学、,系,系统科,学,学、数,理,理科学,以,以及控,制,制论、,科,科学方,法,法论、,哲,哲学甚,至,至经济,学,学等众多,学,学科领,域,域。,人工智,能,能实际,上,上是一,门,门综合性的交叉学,科,科和边缘学,科,科。,21,1.4,人,人工,智,智能的,研,研究内,容,容,1.4,.,.1搜索与,求,求解,1.4,.,.2学习与,发,发现,1.4,.,.3知识与,推,推理,1.4,.,.4发明与,创,创造,1.4,.,.5感知与,交,交流,1.4,.,.6记忆与,联,联想,1.4,.,.7系统与,建,建造,1.4,.,.8应用与,工,工程,22,1.4,.,.1搜索与,求,求解,搜索,定义,就是为,了,了达到,某,某一目,标,标而多,次,次地进,行,行某种操作、,运,运算,、,、 推,理,理或计算,的,的过程。,是人在,求,求解问,题,题时而,不,不知现,成,成解法,的,的情况,下,下所采,用,用的一,种,种普遍,方,方法。,这,这可以,看,看做是,人,人类和,其,其他生,物,物所具,有,有的一,种,种元知,识,识。,许多问,题,题(包括智力问,题,题和实,际,际工程,问,问题)的求解,都,都可以,描,描述为,或,或者归,结,结为对,某,某种图,或,或空间,的,的搜索,问,问题。,几乎所,有,有智能,活,活动(包括脑智能,和,和群智,能,能)的过程,都可以,看,看做或,者,者抽象,为,为一个,基,基于搜,索,索的问,题,题求解,过,过程。,23,1.4,.,.2学习与,发,发现,学习与,发,发现,是指机,器,器的知识学,习,习和规律发,现,现。,经验积,累,累能力、规律发,现,现能力和知识学,习,习能力都,是,是智能,的,的表现,。,。 要,实,实现人,工,工智能,就,就应该,赋,赋予机,器,器这些,能,能力。,关于机器的,学,学习和,发,发现技,术,术就是人,工,工智能,的,的重要,研,研究内,容,容。,24,1.4,.,.3知识与,推,推理,知识与,智,智能的,关,关系,发现客,观,观规律是一种,有,有智能,的,的表现,能运用知,识,识解决,问,问题也是有,智,智能的,表,表现。,发现规,律,律和运,用,用知识,本,本身还,需,需要知,识,识。,“知识就,是,是智能”，知,识,识是智,能,能的基础和,源,源泉。,实现人,工,工智能,就要研,究,究面向,机,机器的知识表,示,示形式和,基,基于各,种,种表示,的,的机器推,理,理技术。,知识表,示,示要求,便,便于计,算,算机的,接,接受、,存,存储、,处,处理和,运,运用,机器的,推,推理方,式,式与知,识,识的表,示,示又息,息,息相关,。,。在符,号,号智能,中,中几乎,处,处处都,与,与推理,有,有关。,25,1.4,.,.4发明与,创,创造,涵义,这里的,发,发明创,造,造是广义的,它既包,括,括我们,通,通常所,说,说的发,明,明创造,如机器,、,、仪器,、,、设备,等,等的发,明,明和革,新,新,也包括,创,创新性,软,软件、,方,方案、,规,规划、,设,设计等,的,的研制,和,和技术,、,、方法,的,的创新,以,以及文,学,学、艺,术,术的创,作,作,还包括,思,思想、,理,理论、,法,法规的,建,建立和,创,创新等,等,等。,要求,不仅需,要,要知识和,推,推理,还需要想象和,灵,灵感。,不仅需,要,要逻辑思,维,维,而且还,需,需要形象思,维,维。,现状,人们在,这,这一领,域,域已经,开,开展了,一,一些工,作,作,并取得,了,了一些,成,成果。,如,如关于,形,形象信,息,息的认,知,知理论,、,、计算,模,模型和,应,应用技,术,术的研,究,究,计算机,辅,辅助创,新,新软件,还尝试,用,用计算,机,机进行,文,文艺创,作,作等等,。,。,原创性,的,的机器,发,发明创,造,造进展,甚,甚微,甚至还,是,是空白,。,。,26,1.4,.,.5感知与,交,交流,定义,计算机,对,对外部,信,信息的,直,直接感,知,知人机,之,之间、,智,智能,体,体之间,的,的直接,信,信息交,流,流。,机器感,知,知,就是计,算,算机直,接,接“感,觉,觉”周,围,围世界,就像人,一,一样通,过,过“感,觉,觉器官,”,”直接,从,从外界,获,获取信,息,息,如通过,视,视觉器,官,官获取,图,图形、,图,图像,信,信息,通过听,觉,觉器官,获,获取声,音,音信息,。,。机器,感,感知包,括,括计算机,视,视觉、,听,听觉等各种感,觉,觉能力,。,。,机器信,息,息交流,通信和自然语,言,言处理等技术,。,。自然,语,语言处,理,理又包,括,括自然,语,语言理,解,解和表,达,达。,地位,感知和,交,交流是拟人化,智,智能个,体,体或智能系,统,统(如Agent和智能,机,机器人)所不可,缺,缺少的,功,功能组,成,成部分,27,1.4,.,.6记忆与,联,联想,记忆与,联,联想,记忆也,是,是人脑,的,的基本,功,功能之,一,一,伴随着,记,记忆的,就,就是联,想,想。,记忆是,智,智能的,基,基本条,件,件，联,想,想是计,算,算机要,模,模拟人,脑,脑的思,维,维必须,具,具有的,功,功能。,联想的,实,实现,要实现,联,联想无,非,非就是建立事,物,物之间,的,的联系。在机,器,器世界,里,里面就,是,是有关数据、,信,信息或,知,知识之间的,联,联系。,传统方,法,法与人,脑,脑联想,的,的区别,传统方,法,法,只能对,于,于那些,完,完整的,、,、 确,定,定的(输入)信息,联想起(输出)有关的,信,信息。,传统的,信,信息查,询,询是基于传,统,统计算,机,机的按,地,地址存,取,取方式进行的,。,。,人脑联,想,想,能对那,些,些残缺,的,的、失,真,真的、,变,变形的,输,输入信,息,息,仍然可,以,以快速,准,准确地,输,输出联,想,想响应,。,。,人脑的,联,联想功,能,能是基于神,经,经网络,的,的按内,容,容记忆,方,方式进行的,28,1.4,.,.6记忆与,联,联想,当前研,究,究,人们就,是,是利用按内容,记,记忆原,理,理,采用一,种,种称为,“,“联想存,储,储”的技,术,术来实,现,现联想,功,功能。,联想存,储,储的特点是: ,可以存,储,储许多,相,相关(激励,响应)模式对,。,。,通过自,组,组织过,程,程可以,完,完成这,种,种存储,。,。,以分布,、,、 稳,健,健的方,式,式(可能会,有,有很高,的,的冗余,度,度)存储信,息,息。,可以根,据,据接收,到,到的相,关,关激励,模,模式产,生,生并输,出,出适当,的,的响应,模,模式。,即使输,入,入激励,模,模式失,真,真或不,完,完全时,仍然可,以,以产生,正,正确的,响,响应模,式,式。,可在原,存,存储中,加,加入新,的,的存储,模,模式。,29,1.4,.,.7系统与,建,建造,系统与,建,建造,是指智,能,能系统,的,的设计,和,和实现,技,技术。,内容,包括智,能,能系统,的,的分类,、,、硬/软件体,系,系结构,、,、设计,方,方法、,实,实现语,言,言工具,与,与环境,等,等。,地位,人工智,能,能一般,总,总要以,某,某种系,统,统的形,式,式来表,现,现和应,用,用,因此关,于,于智能,系,系统的,设,设计和,实,实现技,术,术也是,人,人工智,能,能的研,究,究内容,之,之一。,30,1.4,.,.8应用与,工,工程,应用与,工,工程,是指人,工,工智能,的,的应用,和,和工程,研,研究,是人工,智,智能技,术,术与实,际,际应用,的,的接口,。,。,研究方,向,向,它主要,研,研究人,工,工智能,的,的应用,领,领域、,应,应用,形,形式、,具,具体应,用,用工程,项,项目等,。,。,研究内,容,容,涉及问,题,题的分,析,析、,识,识别和,表,表示,相应求,解,解方法,和,和技术,的,的选择,等,等。,31,1.5,人,人工,智,智能的,研,研究途,径,径与方,法,法,1.5,.,.1心理模,拟,拟，符,号,号推演,1.5,.,.2生理模,拟,拟，神,经,经计算,1.5,.,.3行为模,拟,拟，控,制,制进化,1.5,.,.4群体模,拟,拟，仿,生,生计算,1.5,.,.5博采广,鉴,鉴，自,然,然计算,1.5,.,.6原理分,析,析，数,学,学建模,1.5人工智,能,能的研,究,究途径,与,与方法,1.5,.,.1心理模,拟,拟,符号推,演,演,“心理,模,模拟,符号推,演,演”就,是,是从人,脑,脑的宏,观,观心理,层,层面入,手,手,以智能,行,行为的,心,心理模,型,型为依,据,据,将问题,或,或知识,表,表示成,某,某种逻,辑,辑网络,采用符,号,号推演,的,的方法,模拟人,脑,脑的逻,辑,辑思维,过,过程,实现人,工,工智能,。,。,采用这,一,一途径,与,与方法,的,的原因,是,是: 人脑的,可,可意识,到,到的思,维,维活动,是,是在心,理,理层面,上,上进行,的,的(如我们,的,的记忆,、,、联想,、,、推理,、,、 计,算,算、,思,思考等,思,思维过,程,程都是,一,一些心,理,理活动),心理层,面,面上的,思,思维过,程,程是可,以,以用语,言,言符号,显,显式表,达,达的,从而人,的,的智能,行,行为就,可,可以用,逻,逻辑来,建,建模。,心,心理学,、,、逻辑,学,学、,语,语言学,等,等实际,上,上也是,建,建立在,人,人脑的,心,心理层,面,面上的,从而这,些,些学科,的,的一些,现,现成理,论,论和方,法,法就可,供,供人工,智,智能参,考,考或直,接,接使用,。,。 ,当,当前,的,的数字,计,计算机,可,可以方,便,便地实,现,现语言,符,符号型,知,知识的,表,表示和,处,处理。,可,可以直,接,接运用,人,人类已,有,有显式,知,知识(包括理,论,论知识,和,和经验,知,知识)直接建,立,立基于,知,知识的,智,智能系,统,统。,符号推,演,演法是,人,人工智,能,能研究,中,中最早,使,使用的,方,方法之,一,一。人,工,工智能,的,的许多,重,重要成,果,果也都,是,是用该,方,方法取,得,得的,如自动,推,推理、,定,定理证,明,明、问,题,题求解,、,、 机,器,器博弈,、,、专家,系,系统等,等,等。由,于,于这种,方,方法模,拟,拟人脑,的,的逻辑,思,思维,利用显,式,式的知,识,识和推,理,理来解,决,决问题,因此,它擅长,实,实现人,脑,脑的高,级,级认知,功,功能,如推理,、,、 决,策,策等。,“生理,模,模拟,神经计,算,算”就,是,是从人,脑,脑的生,理,理层面,即微观,结,结构和,工,工作机,理,理入手,以智能,行,行为的,生,生理模,型,型为依,据,据,采用数,值,值计算,的,的方法,模拟脑,神,神经网,络,络的工,作,作过程,实现人,工,工智能,。,。 具,体,体来讲,就是用,人,人工神,经,经网络,作,作为信,息,息和知,识,识的载,体,体,用称为,神,神经计,算,算的数,值,值计算,方,方法来,实,实现网,络,络的学,习,习、记,忆,忆、联,想,想、,识,识别和,推,推理等,功,功能。,1.5,.,.2生理模,拟,拟,神经计,算,算,人脑的,生,生理结,构,构是由,大,大约10111012个神经,元,元(细胞)组成的,神,神经网,络,络,而且是,一,一个动,态,态的、,开,开放的,、,、高度,复,复杂的,巨,巨系统,目前的,生,生理模,拟,拟只是,对,对人脑,的,的局部,或,或近似,模,模拟,也就是,从,从群智,能,能的层,面,面进行,模,模拟,实现人,工,工智能,。,。 ,这种方,法,法一般,是,是通过,神,神经网,络,络的“,自,自学习,”,”获得,知,知识,再利用,知,知识解,决,决问题,。,。神经,网,网络具,有,有高度,的,的并行,分,分布性,、,、 很,强,强的鲁,棒,棒性和,容,容错性,。,。 它,擅,擅长模,拟,拟人脑,的,的形象,思,思维,便于实,现,现人脑,的,的低级,感,感知功,能,能,例如图,像,像、,声,声音信,息,息的识,别,别和处,理,理。,生理模,拟,拟和神,经,经计算,的,的方法,早,早在20世纪40年代就,已,已出现,但由于,种,种种原,因,因而发,展,展缓慢,甚至一,度,度出现,低,低潮,直到80年代中,期,期才重,新,新崛起,现已成,为,为人工,智,智能研,究,究中不,可,可或缺,的,的重要,途,途径与,方,方法。,采用生,理,理模拟,和,和神经,计,计算方,法,法的人,工,工智能,研,研究,被称为,生,生理学,派,派、,连,连接主,义,义。,还有一,种,种基于,“,“感知,-,-行为,”,”模型,的,的研究,途,途径和,方,方法,称,称其为,行,行为模,拟,拟法。,这,这种方,法,法是用,模,模拟人,和,和动物,在,在与环,境,境的交,互,互、,控,控制过,程,程中的,智,智能活,动,动和行,为,为特性, 如,反,反应、,适,适应、,学,学习、,寻,寻优,等,等,来,来研究,和,和实现,人,人工智,能,能。,基于这,一,一方法,研,研究人,工,工智能,的,的典型,代,代表要,算,算MIT的R,.,.Brooks教授, 他,研,研制的,六,六足行,走,走机器,人,人(亦,称,称为人,造,造昆虫,或,或机器,虫,虫),曾,曾引,起,起人工,智,智能界,的,的轰动,。,。 这,个,个机器,虫,虫可以,看,看做是,新,新一代,的,的“控,制,制论动,物,物”,它,它具,有,有一定,的,的适应,能,能力,是,是一,个,个运用,行,行为模,拟,拟即控,制,制进化,方,方法研,究,究人工,智,智能的,代,代表作,。,。,1.5,.,.3,行,行为模,拟,拟,控,控制进,化,化,玩具机,器,器人（,广,广州中,鸣,鸣数码,）,）,沙漠机,器,器人,基于行,为,为模拟,方,方法的,人,人工智,能,能研究,被称为,行,行为主,义,义、,进,进化主,义,义、控,制,制论学,派,派。行,为,为主义,曾,曾强烈,地,地批评,传,传统的,人,人工智,能,能(主要指,符,符号主,义,义,也涉及,连,连接主,义,义)对真实,世,世界的,客,客观事,物,物和复,杂,杂境遇,作了虚,假,假的、,过,过分简,化,化的抽,象,象。沿,着,着这一,途,途径,人们研,制,制具有,自,自学习,、,、自适,应,应、自,组,组织特,性,性的智,能,能控制,系,系统和,智,智能机,器,器人,进一步,展,展开了,人,人工生,命,命(AL,),)的研究,。,。,1.5,.,.4群体模,拟,拟,仿生计,算,算,“群体,模,模拟,仿生计,算,算”就,是,是模拟,生,生物群,落,落的群,体,体智能,行,行为,从而实,现,现人工,智,智能。,例,例如,模拟生,物,物种群,有,有性繁,殖,殖和自,然,然选择,现,现象而,出,出现的,遗,遗传算,法,法,进而发,展,展为进,化,化计算;模拟人,体,体免疫,细,细胞群,而,而出现,的,的免疫,计,计算、,免,免疫,克,克隆计,算,算及人,工,工免疫,系,系统;模拟蚂,蚁,蚁群体,觅,觅食活,动,动过程,的,的蚁群,算,算法;模拟鸟,群,群飞翔,的,的粒群,算,算法和,模,模拟鱼,群,群活动,的,的鱼群,算,算法等,等,等。这,些,些算法,在,在解决,组,组合优,化,化等问,题,题中表,现,现出卓,越,越的性,能,能。而,对,对这些,群,群体智,慧,慧的模,拟,拟是通,过,过一些,诸,诸如遗,传,传、变,异,异、选,择,择、交,叉,叉、克,隆,隆等所,谓,谓的算,子,子或操,作,作来实,现,现的,统称其,为,为仿生,计,计算。,仿生计,算,算的特,点,点是,其成果,可,可以直,接,接付诸,应,应用,解决工,程,程问题,和,和实际,问,问题。,1.5,.,.5博采广,鉴,鉴,自然计,算,算,人工智,能,能的这,些,些研究,途,途径和,方,方法的,出,出现并,非,非偶然,。,。 因,为,为至今,人,人们对,智,智能的,科,科学原,理,理还未,完,完全弄,清,清楚,所以在,这,这种情,况,况下研,究,究和实,现,现人工,智,智能的,一,一个自,然,然的思,路,路就是,模,模拟自,然,然智能,。,。,自然计,算,算就是,模,模仿或,借,借鉴自,然,然界的,某,某种机,理,理而设,计,计计算,模,模型,这,这类,计,计算模,型,型通常,是,是一类,具,具有自适应,、,、自组,织,织、自,学,学习、,自,自寻优,能,能力的算法,。,。 如,神,神经计,算,算、进,化,化计算,、,、免疫,计,计算、,生,生态计,算,算、,量,量子计,算,算、分,子,子计算,、,、DNA计算,和,和复杂,自,自适应,系,系统等,都,都属于,自,自然计,算,算。,自然计,算,算能够,解,解决传,统,统计算,方,方法难,于,于解决,的,的各种,复,复杂问,题,题,在,大,大规模,复,复杂系,统,统的最,优,优化设,计,计、优,化,化控制,、,、网络,安,安全、,创,创造性,设,设计等,领,领域具,有,有很好,的,的应用,前,前景。,1.5,.,.6,原,原理分,析,析,数,数学建,模,模,“原理,分,分析,数,数学,建,建模”,就,就是通,过,过对智,能,能本质,和,和原理,的,的分析, 直,接,接采用,某,某种数,学,学方法,来,来建立,智,智能行,为,为模型,。,。,例如,人,人们用,概,概率统,计,计原理,(,(特别,是,是贝叶,斯,斯定理,),)处理,不,不确定,性,性信息,和,和知识, 建,立,立了统,计,计模式,识,识别、,统,统计机,器,器学习,和,和不确,定,定性推,理,理的一,系,系列原,理,理和方,法,法。又,如,如,人,人们用,数,数学中,的,的距离,、,、空间,、,、函数,、,、变换,等,等概念,和,和方法, 开,发,发了几,何,何分类,、,、支持,向,向量机,等,等模式,识,识别和,机,机器学,习,习的原,理,理和方,法,法。,1.6人工智,能,能的基,本,本技术,尽管人,工,工智能,可,可分为,符,符号智,能,能和计,算,算智能,但二者,仍,仍有许,多,多共同,或,或相似,之,之处,其中最,显,显著的,相,相似之,处,处是: ,(1)二者都,涉,涉及表,示,示和运,算,算。,(2)二者都,是,是通过,搜,搜索进,行,行问题,求,求解的,。,。 ,1.7人工智,能,能的应,用,用,1.7,.,.1难题求,解,解,主要指,那,那些没,有,有算法,解,解,或虽有,算,算法解,但,但在现,有,有机器,上,上无法,实,实施或,无,无法完,成,成的困,难,难问题,例如智,力,力性问,题,题中的,梵,梵塔问,题,题、n皇后问,题,题、旅,行,行商问,题,题、博,弈,弈问题,等,等等,就是这,样,样的难,题,题。,研究智,力,力难题,的,的求解,则,则具有,双,双重意,义,义:一方面,可以找,到,到解决,这,这些难,题,题的途,径,径;另一方,面,面,由解决,这,这些难,题,题而发,展,展起来,的,的一些,技,技术和,方,方法可,用,用于人,工,工智能,的,的其他,领,领域。,1.7,.,.2自动规,划,划、,调,调度与,配,配置,规划、,调,调度与,配,配置问,题,题是实,用,用性、,工,工程,性,性最强,的,的一类,问,问题。,规划一,般,般指设,计,计制定,一,一个行,动,动序列,例如机,器,器人行,动,动规划,、,、交通,路,路线规,划,划。,调度就,是,是一种,任,任务分,派,派或者,安,安排,例如车,辆,辆调度,、,、电力,调,调度、,资,资源分,配,配、任,务,务分配,。,。,配置则,是,是设计,合,合理的,部,部件组,合,合结构,即空间,布,布局,例如资,源,源配置,、,、 系,统,统配置,、,、设备,或,或设施,配,配置。,1.7,.,.3,机,机器定,理,理证明,机器定,理,理证明,也,也是人,工,工智能,的,的一个,重,重要的,研,研究课,题,题。定,理,理证明,是,是最典,型,型的逻,辑,辑推理,问,问题,它,它在,发,发展人,工,工智能,方,方法上,起,起过重,大,大作用,。,。,1.7,.,.4,自,自动程,序,序设计,自动程,序,序设计,就,就是让,计,计算机,设,设计程,序,序。具,体,体来讲,就是,人,人只要,给,给出关,于,于某程,序,序要求,的,的非常,高,高级的,描,描述,计,计算机,就,就会自,动,动生成,一,一个能,完,完成这,个,个要求,目,目标的,具,具体程,序,序。,相,相当于,给,给机器,配,配置了,一,一个“,超,超级编,译,译系统,”,”,它,它能够,对,对高级,描,描述进,行,行处理, 通,过,过规划,过,过程,生,生成,所,所需的,程,程序。,自动程,序,序设计,还,还包括,程,程序自,动,动验证, 即,自,自动证,明,明所设,计,计程序,的,的正确,性,性。这,样,样,自,自动程,序,序设计,也,也是人,工,工智能,和,和软件,工,工程相,结,结合的,研,研究课,题,题。,1.7,.,.5,机,机器翻,译,译,机器翻,译,译就是,完,完全用,计,计算机,作,作为两,种,种语言,之,之间的,翻,翻译。,机,机器,翻,翻译由,来,来已久,早在,电,电子计,算,算机问,世,世不久, 就,有,有人提,出,出了机,器,器翻译,的,的设想, 随,后,后就开,始,始了这,方,方面的,研,研究。,机器翻,译,译并非,想,想像的,那,那么简,单,单,单,纯,纯地依,靠,靠“查,字,字典”,的,的方法,不,不可能,解,解决翻,译,译问题,只有,在,在对语,义,义理解,的,的基础,上,上,才,能,能做到,真,真正的,翻,翻译,所,所以,机,机器翻,译,译的真,正,正实现, 还,要,要靠自,然,然语言,理,理解方,面,面的突,破,破。,机器翻,译,译等的,失,失败：,“Time flies likeanarrow,”,”,翻译成,日,日语，,再,再译回,来,来 ：,“,“苍蝇,喜,喜欢箭,”,”,“Thespirit is willingbut thefleshisweak”,译成俄,语,语，再,译,译回来,：,：,“Thewineisgood butthemeatisspoiled”,1.7,.,.6智能控,制,制,智能控,制,制就是,把,把人工,智,智能技,术,术引入,控,控制领,域,域,建立智,能,能控制,系,系统。,智,智能控,制,制具有,两,两个显,著,著的特,点,点:,第一,智能控,制,制是同,时,时具有,知,知识表,示,示的非,数,数学广,义,义世界,模,模型和,传,传统数,学,学模型,混,混合表,示,示的控,制,制过程,也往往,是,是含有,复,复杂性,、,、不完,全,全性、,模,模糊性,或,或不确,定,定性以,及,及不存,在,在已知,算,算法的,过,过程,并以知,识,识进行,推,推理,以启发,来,来引导,求,求解过,程,程;,第二,智能控,制,制的核,心,心在高,层,层控制,即组织,级,级控制,其任务,在,在于对,实,实际环,境,境或过,程,程进行,组,组织,即决策,与,与规划,以实现,广,广义问,题,题求解,。,。,智能控,制,制的开,发,发,目前认,为,为有以,下,下途径: ,基于专,家,家系统,的,的专家,智,智能控,制,制。,基于模,糊,糊推理,和,和计算,的,的模糊,控,控制。,基于人,工,工神经,网,网络的,神,神经网,络,络控制,。,。,综合以,上,上三种,方,方法的,综,综合型,智,智能控,制,制。,1.7,.,.7智能管,理,理,智能管,理,理就是,把,把人工,智,智能技,术,术引入,管,管理领,域,域,建立智,能,能管理,系,系统。,智,智能,管,管理是,现,现代管,理,理科学,技,技术发,展,展的新,动,动向。,智,智能,管,管理是,人,人工智,能,能与管,理,理科学,、,、系统,工,工程、,计,计算机,技,技术及,通,通信技,术,术等多,学,学科、,多,多技术,互,互相结,合,合、互,相,相渗透,而,而产生,的,的一门,新,新技术,、,、新学,科,科。它,研,研究如,何,何提高,计,计算机,管,管理系,统,统的智,能,能水平,以及智,能,能管理,系,系统的,设,设计理,论,论、方,法,法与实,现,现技术,。,。 ,智能管,理,理系统,是,是在管,理,理信息,系,系统、,办,办公自,动,动化系,统,统、决,策,策支持,系,系统的,功,功能集,成,成和技,术,术集成,的,的基础,上,上,应用人,工,工智能,专,专家系,统,统、知,识,识工程,、,、模式,识,识别、,人,人工神,经,经网络,等,等方法,和,和技术,进行智,能,能化、,集,集成化,、,、协调,化,化,设计和,实,实现的,新,新一代,的,的计算,机,机管理,系,系统。,1.7,.,.8,智,智能决,策,策,智能决,策,策就是,把,把人工,智,智能技,术,术引入,决,决策过,程,程,建,立,立智能,决,决策支,持,持系统,。,。,智能决,策,策支持,系,系统是,在,在20,世,世纪80年代,初,初提出,来,来的。,它,它是决,策,策支持,系,系统与,人,人工智,能,能,特,特别是,专,专家系,统,统相结,合,合的产,物,物。它,既,既充分,发,发挥了,传,传统决,策,策支持,系,系统中,数,数值分,析,析的优,势,势,也,充,充分发,挥,挥了专,家,家系统,中,中知识,及,及知识,处,处理的,特,特长,既,既可,以,以进行,定,定量分,析,析,又,又可以,进,进行定,性,性分析, 能,有,有效地,解,解决半,结,结构化,和,和非结,构,构化的,问,问题,从,从而,扩,扩大了,决,决策支,持,持系统,的,的范围, 提,高,高了决,策,策支持,系,系统的,能,能力。,1.7,.,.9,智,智能通,信,信,智能通,信,信就是,把,把人工,智,智能技,术,术引入,通,通信领,域,域,建,建立智,能,能通信,系,系统。,智,智能通,信,信就是,在,在通信,系,系统的,各,各个层,次,次和环,节,节上实,现,现智能,化,化。例,如,如在通,信,信网的,构,构建、,网,网管,与,与网控,、,、转接,、,、信息,传,传输与,转,转换等,环,环节,都,都可,实,实现智,能,能化。,这,这样,网,网络就,可,可运行,在,在最佳,状,状态,使,使呆,板,板的网,变,变成活,化,化的网, 使,其,其具有,自,自适应,、,、 自,组,组织、,自,自学,习,习、,自,自修复,等,等功能,。,。,1.7,.,.10,智,智能,仿,仿真,利用人,工,工智能,技,技术能,对,对整个,仿,仿真过,程,程进行,指,指导,能,能改善,仿,仿真模,型,型的描,述,述能力, 在,仿,仿真模,型,型中引,进,进知识,表,表示将,为,为研究,面,面向目,标,标的建,模,模语言,打,打下基,础,础,提,提高仿,真,真工具,面,面向用,户,户、面,向,向问题,的,的能力,。,。,1.7,.,.11,智,智能CAD,智能CAD(,简,简称ICAD,),)就是,把,把人工,智,智能技,术,术引入,计,计算机,辅,辅助设,计,计领域, 建,立,立智能CAD,系,系统。,事,事实,上,上,AI几,乎,乎可以,应,应用到CAD,技,技术的,各,各个方,面,面,从,从目前,发,发展的,趋,趋势来,看,看,至,至少有,以,以下四,个,个方面,:,: ,(1),设,设计,自,自动化,。,。,(2),智,智能,交,交互。,(3),智,智能,图,图形学,。,。 ,(4),自,自动,数,数据采,集,集。,1.7,.,.12,智,智能,制,制造,智能制,造,造就是,在,在数控,技,技术、,柔,柔性制,造,造技术,和,和计算,机,机集成,制,制造技,术,术的基,础,础上,引,引入,智,智能技,术,术。智,能,能制造,系,系统由,智,智能加,工,工中心,、,、材料,传,传送检,测,测和实,验,验装置,等,等智能,设,设备组,成,成。它,具,具有一,定,定的自,组,组织、,自,自学,习,习和自,适,适应能,力,力,能,在,在不可,预,预测的,环,环境下, 基,于,于不确,定,定、不,精,精确、,不,不完全,的,的信息, 完,成,成拟人,的,的制造,任,任务,形,形成,高,高度自,动,动化生,产,产。,1.7,.,.13智能CAI,智能CAI就是把,人,人工智,能,能技术,引,引入计,算,算机辅,助,助教学,领,领域,建立智,能,能CAI系统,即ICAI。ICAI的特点,是,是能对,学,学生因,才,才施教,地,地进行,指,指导。,1.7,.,.14智能人,机,机接口,智能人,机,机接口,就,就是智,能,能化的,人,人机交,互,互界面,也就是,将,将人工,智,智能技,术,术应用,于,于计算,机,机与人,的,的交互,界,界面,使人机,界,界面更,加,加灵性,化,化、拟,人,人化、,个,个性化,。,。这也是,当,当前人,机,机交互,的,的迫切,需,需要和,人,人机接,口,口技术,发,发展的,必,必然趋,势,势。,智能人,机,机接口,已,已成为,计,计算机,、,、网络,和,和人工,智,智能等,学,学科共,同,同关注,和,和通力,合,合作的,研,研究课,题,题。该,课,课题涉,及,及到机,器,器感知,特,特别是,图,图形图,像,像识别,与,与理解,、,、 语,音,音识别,、,、自然,语,语言处,理,理、,机,机器翻,译,译等诸,多,多AI技术,另外,还涉及,到,到多媒,体,体、,虚,虚拟现,实,实等技,术,术。,1.7,.,.15,模,模式,识,识别,识别是,人,人和生,物,物的基,本,本智能,信,信息处,理,理能力,之,之一。,所谓模,式,式识别, 则,指,指的是,用,用计算,机,机进行,物,物体识,别,别。这,里,里的物,体,体一般,指,指文字,、,、符号,、,、图形,、,、 图,像,像、语,音,音、声,音,音及传,感,感器信,息,息等形,式,式的实,体,体对象,而并,不,不包括,概,概念、,思,思想、,意,意识等,抽,抽象或,虚,虚拟对,象,象,后,后者的,识,识别属,于,于心理,、,、认知,及,及哲学,等,等学科,的,的研究,范,范畴。,经过多,年,年的研,究,究,模,模式识,别,别已发,展,展成为,一,一个独,立,立的学,科,科,其,其应用,十,十分广,泛,泛,诸,诸如信,息,息、遥,感,感、医,学,学、影,像,像、安,全,全、军,事,事等领,域,域,模,模式识,别,别已经,取,取得了,重,重要成,效,效。,1.7,.,.16,数,数据,挖,挖掘（DM）与数,据,据库中,的,的知识,发,发现（KDD）,数据挖,掘,掘和数,据,据库中,的,的知识,发,发现的,本,本质含,义,义是一,样,样的,只,只是,前,前者主,要,要流行,于,于统计,、,、 数,据,据分析,、,、 数,据,据库和,信,信息系,统,统等领,域,域,后,后者则,主,主要流,行,行于人,工,工智能,和,和机器,学,学习等,领,领域,。,。,DM与KDD,现,现已成,为,为人工,智,智能应,用,用的一,个,个热门,领,领域和,研,研究方,向,向,其,其涉及,范,范围非,常,常广泛, 如,企,企业数,据,据、商,业,业数据,、,、 科,学,学实验,数,数据、,管,管理,决,决策数,据,据、Web,数,数据等,的,的挖掘,和,和发现,。,。,1.7,.,.17计算机,辅,辅助创,新,新,计算机,辅,辅助创,新,新(ComputerAidedInnovation,CAI)是以“,发,发明问,题,题解决,理,理论(TRIZ),”,”为基础,结合本,体,体论(Ontology,),)、 现,代,代设计,方,方法学,、,、计算,机,机技术,而,而形成,的,的一种,用,用于技,术,术创新,的,的新手,段,段。,近,近年来, CAI在欧美,国,国家迅,速,速发展,成为新,产,产品开,发,发中的,一,一项关,键,键性基,础,础技术,。,。计算,机,机辅助,创,创新可,以,以看做,是,是机器,发,发明创,造,造的初,级,级形式,。,。,1.7,.,.18计算机,文,文艺创,作,作,在文艺,创,创作方,面,面,人们也,尝,尝试开,发,发和运,用,用人工,智,智能技,术,术。,云松,銮仙玉,骨,骨寒, ,松虬雪,友,友繁。,大千收,眼,眼底, ,斯调不,同,同凡。,1.7,.,.19机器博,弈,弈,机器博,弈,弈是人,工,工智能,最,最早的,研,研究领,域,域之一,而且一,直,直久经,不,不衰。,早在人,工,工智能,学,学科建,立,立的当,年,年1956年,塞缪尔,就,就研制,成,成功了,一,一个跳,棋,棋程序,。,。三年,后,后的1959年,装有这,个,个程序,的,的计算,机,机就击,败,败了塞,缪,缪尔本,人,人,1962年又击,败,败了美,国,国一个,州,州的冠,军,军。1997年IBM的“深,蓝,蓝”计,算,算机以2胜3平1负的战,绩,绩击败,了,了蝉联12年之久,的,的世界,国,国际象,棋,棋冠军,加,加里卡斯帕,罗,罗夫,轰动了,全,全世界,。,。2001年,德国的,“,“更弗,里,里茨”,国,国际象,棋,棋软件,更,更是击,败,败了当,时,时世界,排,排名前10位棋手,中,中的9位,计算机,的,的搜索,速,