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1、Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,CISIC,CISIC,CISIC,CISIC,CISIC,CISIC,CISIC,CISIC,CISIC,單擊此處編輯母版文本樣式,第二層,第三層,第四層,第五層,單擊此處編輯母版標題樣式,*,人,工,智,能,*,1.1,人工智能的定義和發(fā)展,1.2,人類智能和人工智能,1.3,人工智能的各種認知觀,1.4,人工智能的研究與應用領(lǐng)域,1.5,課程概要,*,

2、1.1.1,人工智能的定義,幾種定義,智能機器（,intelligent machine,）,能夠在各類環(huán)境中自主地或交互地執(zhí)行各種擬人任務的機器（如無人駕駛汽車）,人工智能（學科）,是計算機科學中涉及研究、設計和應用智能機器的一個分支,1.1 定義和發(fā)展,3,人工智能（能力）,是智能機器所執(zhí)行的通常與人類智能有關(guān)的智能行為，如判斷、推理、證明、識別、感知、理解、通信、設計、思考、規(guī)劃、學問和問題求解等思維活動,4,1.1.2,人工智能的起源與發(fā)展,孕育期（,1956,年前）,數(shù)理邏輯學科（弗雷治、,維納等,）,計算的新思想（丘奇、,圖靈,等）,形成期（,1956-1970,年）,1956,年

3、，第一次人工智能的研討會,1969,年，第一屆國際人工智能聯(lián)合會議，首次使用人工智能這一術(shù)語，標志著人工智能學科的誕生,1970,年，人工智能國際雜志創(chuàng)刊,1.1 定義和發(fā)展,5,諾伯特維納(Norbert Wiener，1894-1964),美國數(shù)學家，控制論的創(chuàng)始人，信息論的創(chuàng)始人,之一,阿蘭 麥席森 圖靈（Alan Mathison Turing，19121954）,英國數(shù)學家，人工智能之父，圖靈機，圖靈測試,6,7,計算機能否思維：圖靈測試,在不接觸對方的情況下，通過一種特殊的方式，和對方進行對話，在相當長一段時間，無法判斷對方是人還是計算機，則認為計算機能思維。,計算機界最高獎“圖靈

4、獎”,美國計算機協(xié)會（ACM，Association for Computer Machinery）于1966年設立的，每年一次，專門獎勵那些對計算機科學研究與推動計算機技術(shù)發(fā)展有卓越貢獻的杰出科學家。,2000年，華人獲得者姚期智，理論計算，算法復雜性?，F(xiàn)任清華大學理論計算機科學研究中心 主任。,8,約翰馮諾依曼（John Von Neuman，19031957），美藉匈牙利人,數(shù)學家、計算機學家，1946年發(fā)明世界上第一臺電子計算機，電子計算機之父，博弈論之父，首次提出二進制思想與程序內(nèi)存思想,9,博弈論,是指某個個人或是組織，面對一定的環(huán)境條件，在一定的規(guī)則約束下，依靠所掌握的信息，從各

5、自選擇的行為或是策略進行選擇并加以實施，并從各自取得相應結(jié)果或收益的過程，在經(jīng)濟學上博弈論是個非常重要的理論概念。,“囚徒困境”、“智豬博弈”,10,囚徒困境,警方逮捕甲、乙兩名嫌疑犯，但沒有足夠證據(jù)指控二人入罪。于是警方分開囚禁嫌疑犯，分別和二人見面，并向雙方提供以下相同的選擇：,若一人認罪并作證檢控對方（相關(guān)術(shù)語稱“背叛”對方），而對方保持沉默，此人將即時獲釋，沉默者將判監(jiān)10年。,若二人都保持沉默（相關(guān)術(shù)語稱互相“合作”），則二人同樣判監(jiān)半年。,若二人都互相檢舉（互相“背叛”），則二人同樣判監(jiān)2年。,11,答案是：雙方都會選擇背叛,若對方沉默、背叛會讓我獲釋，所以會選擇背叛。,若對方背叛

6、指控我，我也要指控對方才能得到較低的刑期，所以也是會選擇背叛。,二人面對的情況一樣，所以二人的理性思考都會得出相同的結(jié)論選擇背叛。背叛是兩種策略之中的支配性策略。因此，這場博弈中唯一可能達到的納什均衡，就是雙方參與者都背叛對方，結(jié)果二人同樣服刑2年。,12,智豬博弈,豬圈里有兩頭豬，一頭大豬，一頭小豬。豬圈的一邊有個踏板，每踩一下踏板，在遠離踏板的豬圈的另一邊的投食口就會落下少量的食物。如果有一只豬去踩踏板，另一只豬就有機會搶先吃到另一邊落下的食物。當小豬踩動踏板時，大豬會在小豬跑到食槽之前剛好吃光所有的食物；若是大豬踩動了踏板，則還有機會在小豬吃完落下的食物之前跑到食槽，爭吃到另一半殘羹。,

7、那么，兩只豬各會采取什么策略？,13,答案是：小豬將選擇“搭便車”策略，也就是舒舒服服地等在食槽邊；而大豬則為一點殘羹不知疲倦地奔忙于踏板和食槽之間。,改變方案一：減量方案。投食僅原來的一半分量。結(jié)果是小豬大豬都不去踩踏板了。,改變方案二：增量方案。投食為原來的一倍分量。結(jié)果是小豬、大豬都會去踩踏板。,改變方案三：減量加移位方案。投食僅原來的一半分量，但同時將投食口移到踏板附近。結(jié)果呢，小豬和大豬都在拼命地搶著踩踏板。,14,1.1.2,人工智能的起源與發(fā)展,發(fā)展期（,1970,年,）,進一步研究,AI,基本原理方法和技術(shù),進行實用化研究,專家系統(tǒng)與知識工程,智能機器人,智能控制等,近十幾年的

8、熱門研究領(lǐng)域：機器學習、模式識別、計算智能、人工神經(jīng)網(wǎng)絡,1.1 定義和發(fā)展,15,1.2,人類智能和人工智能,1.2.1,智能信息處理系統(tǒng)的假設,人是一種智能信息處理系統(tǒng),物理符號系統(tǒng)的六種基本功能,輸入符號、輸出符號、存儲符號、復 制符號、建立符號結(jié)構(gòu)、條件性遷移,16,物理符號系統(tǒng)的假設,任何一個系統(tǒng)，如果它能夠表現(xiàn)出智能，那么一定是物理符號系統(tǒng)，反之，任何系統(tǒng)如果是物理符號系統(tǒng)，那么它就能表現(xiàn)出智能。,推論一：人是物理符號系統(tǒng),推論二：計算機能夠表現(xiàn)出智能,推論三：計算機能夠模擬人的活動,17,1.2.1,智能信息處理系統(tǒng)的假設,人類的認知行為具有不同層次,認知生理學,研究神經(jīng)系統(tǒng)的活

9、動，是認知研究的底層,認知心理學,研究思維策略，是認知研究的頂層,認知信息學,研究生理行為和心里活動的轉(zhuǎn)化，中間層,認知工程學,研究認知行為的信息加工處理,1.2 人類智能和人工智能,18,1.2.2,人類智能的計算機模擬,機器智能可以模擬人類智能,智能計算機,下棋,定理證明,語言翻譯,新型智能計算機,神經(jīng)計算機,量子計算機,1.2 人類智能和人工智能,19,1.2.3,人工智能的研究目標,近期目標,建造智能計算機代替人類的部分智力勞動,遠期目標,用自動機模仿人類的思維過程和智能行為,1.2 人類智能和人工智能,20,1.3,人工智能的各種認知觀,符號主義（,Symbolicism,）,基于物

10、理符號系統(tǒng)假設和有限合理性原理,連接主義（,Connectionism,）,基于神經(jīng)網(wǎng)絡及其間的連接機制與學習算法,行為主義（,Actionism,）,基于,控制論及感知動作型控制系統(tǒng),21,1.4,人工智能的研究及應用領(lǐng)域,人工智能的基本技術(shù),知識表示（,Knowledge Representation,）,狀態(tài)空間法、問題歸約法、謂詞邏輯法,推理搜索（,Searching&Reasoning,）,啟發(fā)式搜索、消解原理、不確定性推理,計算智能（,Computational Intelligence,）,模糊計算、神經(jīng)計算、進化計算,構(gòu)成技術(shù)（系統(tǒng)與語言）,產(chǎn)生式系統(tǒng)、,LISP,語言、,Pr

11、olog,語言,22,1.4.1,問題求解,問題的表示、分解、搜索、歸約等,進行復雜的數(shù)學公式符號運算求解,下棋程序,1.4 研究及應用,1997年5月，IBM公司,研制的深藍（Deep Blue）,智能計算機在6局比賽中,以2勝1負3平的結(jié)果，戰(zhàn),勝國際象棋大師卡斯帕,羅夫。,23,1.4.2,邏輯推理與定理證明,通過對事實數(shù)據(jù)庫的操作來證明定理,多種證明方法,1976年7月，美國的阿佩爾等人用3臺 大型計算機，花去1200小時，成功證明世界近代三大難題之一“四色定理”，,幾何定理證明的“吳氏方法”，中科院院士吳文俊發(fā)明,24,1.4.3,自然語言理解,語言,自然語言、人造語言、機器語言,“

12、理解”的標準,語音識別，五、六十年代提出的設想，現(xiàn)在還未完全解決,1.4.4,自動程序設計,根據(jù)不同目的描述來編寫的計算機程序,促進人工智能系統(tǒng)的發(fā)展,1.4 研究及應用,25,1.4.5,專家系統(tǒng),是一個智能化的計算機程序系統(tǒng),和傳統(tǒng)的計算機程序之間有本質(zhì)區(qū)別,1.4.6,機器學習(,hot,),是研究計算機怎樣模擬或?qū)崿F(xiàn)人類的學習行為，以獲取新的知識或技能，重新組織已有的知識結(jié)構(gòu)使之不斷改善自身的性能。它主要使用歸納、綜合而不是演繹。,常用學習方法：決策樹學習、人工神經(jīng)網(wǎng)絡、貝葉斯學習、遺傳算法、支持向量機,1.4 研究及應用,26,機器學習十大算法,決策樹（Decision Trees）

13、,K-均值（K-means）,支持向量機（Support Vector Machines）,Apriori關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法,EM算法,網(wǎng)頁分級算法（PageRank）,提升（AdaBoost）,K-最近鄰（K-nearest neighbor）,樸素貝葉斯（Naive Bayes）,分類與回歸樹（CART）,27,1.4.7,神經(jīng)網(wǎng)絡(,hot,),神經(jīng)計算機,在其它領(lǐng)域中的廣泛應用,1.4 研究及應用,28,1.4.8,機器人學,操作機器人,智能機器人,機器人的廣泛應用,促進人工智能的發(fā)展,29,工業(yè)機器人,30,軍事機器人,31,排爆機器人,32,娛樂、家用機器人,33,仿人機器人,34,

14、35,1.4.9,模式識別(,hot,),是計算機對環(huán)境識別的需要,是對人類環(huán)境的感知模擬,主要應用：生物特征識別，包括指紋識別、虹膜識別、人臉識別、語音識別、數(shù)字（文字）識別、筆跡識別等,1.4 研究及應用,36,指紋識別,37,虹膜識別,38,人臉（檢測）識別,39,車牌識別,40,1.4.10,機器視覺(,hot,),人類,80,以上的外部信息來自視覺,低層視覺與高層視覺,前沿研究領(lǐng)域,廣泛應用,41,1.4.11,智能控制,驅(qū)動智能機器自主地實現(xiàn)其目標的過程,是一個定性和定量的混合控制過程,是當今自動控制的最高水平,1.4.12,智能檢索(,hot,),是信息時代來臨的需要,智能檢索系

15、統(tǒng)所面臨的三大問題,1.4 研究及應用,42,1.4.13,智能調(diào)度與指揮,尋找最佳調(diào)度和組合,NP,完全類問題的求解,軍事指揮系統(tǒng)等領(lǐng)域,1.4.14,分布式人工智能與,Agent,是傳統(tǒng)人工智能的延伸和擴展,研究目標是創(chuàng)建一種能描述自然系統(tǒng)和社會系統(tǒng)的精確概念模型,1.4 研究及應用,43,1.4.15,計算智能與進化計算(,hot,),計算智能,包括神經(jīng)計算、模糊計算、進化計算等,進化計算的理論基礎(chǔ)是生物進化論,1.4.16,數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)(,hot,),知識獲取,數(shù)據(jù)庫知識挖掘,1.4 研究及應用,44,1.4.17,人工生命,人工生命概念的提出,理論基礎(chǔ)與研究方法,研究內(nèi)容,1.

16、4.18,系統(tǒng)與語言工具,計算機系統(tǒng)的一些概念得到發(fā)展,新的編程語言與專用開發(fā)工具,1.4 研究及應用,45,國內(nèi)主要研究機構(gòu),中科院自動化所模式識別國家重點實驗室,清華大學智能技術(shù)與系統(tǒng)國家重點實驗室,北京大學視覺與聽覺信息處理國家重點實驗室,南京大學計算機軟件新技術(shù)國家重點實驗室,46,演講完畢，謝謝觀看！,內(nèi)容總結(jié),人 工 智 能。能夠在各類環(huán)境中自主地或交互地執(zhí)行各種擬人任務的機器（如無人駕駛汽車）?！扒敉嚼Ь场?、“智豬博弈”。若二人都保持沉默（相關(guān)術(shù)語稱互相“合作”），則二人同樣判監(jiān)半年。若二人都互相檢舉（互相“背叛”），則二人同樣判監(jiān)2年。若對方沉默、背叛會讓我獲釋，所以會選擇背叛。背叛是兩種策略之中的支配性策略。如果有一只豬去踩踏板，另一只豬就有機會搶先吃到另一邊落下的食物。當小豬踩動踏板時，大豬會在小豬跑到食槽之前剛好吃光所有的食物。若是大豬踩動了踏板，則還有機會在小豬吃完落下的食物之前跑到食槽，爭吃到另一半殘羹。改變方案二：增量方案。改變方案三：減量加移位方案。投食僅原來的一半分量，但同時將投食口移到踏板附近。研究思維策略，是認知研究的頂層。機器智能可以模擬人類智能。