人工智能课件cumt第一章绪论.ppt

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2024/9/131人工智能人工智能任课教师：

夏战国副教授Phones:

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13952209811835917391395220981183591739（OO）8399562783995627（HH）E-mail:

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xiazg1232024/9/132人工智能人工智能p课程性质、目标及任务课程性质、目标及任务p教材教材p参考书目参考书目p课程要求课程要求p课程的主要内容、重点和难点课程的主要内容、重点和难点2024/9/133课程性质、目标及任务课程性质、目标及任务p人工智能人工智能是计算机科学是计算机科学基础理论研究基础理论研究的重要组成的重要组成部分（部分（专业必修课专业必修课）。

）。

p通过本课程的学习：

通过本课程的学习：

n了解了解p

（1）什么是人工智能，人工智能的发展；）什么是人工智能，人工智能的发展；p

（2）4种智能观，种智能观，3大学派；大学派；p（3）重要研究领域；）重要研究领域；n掌握掌握p（4）人工智能的基本概念、基本方法；）人工智能的基本概念、基本方法；p（5）人工智能求解问题的特点；）人工智能求解问题的特点；n会用会用p（6）知识表示方法、搜索方法、推理方法和机器）知识表示方法、搜索方法、推理方法和机器学习等方法求解问题。

学习等方法求解问题。

2024/9/134教材（教材（Textbook）人工智能编著：

丁世飞清华大学出版社2024/9/135参考书目参考书目（ReferenceBooks）p1人工智能基础人工智能基础高济，高等教育出版社高济，高等教育出版社p2人工智能人工智能史忠植史忠植王文杰王文杰国防工业出版社国防工业出版社p3智能科学与人工智能网站智能科学与人工智能网站nhttp:

/绪论绪论pCh2知识表示知识表示n谓词逻辑、产生式、语义网络、框架谓词逻辑、产生式、语义网络、框架pCh3搜索策略搜索策略n状态空间、启发式搜索、问题规约状态空间、启发式搜索、问题规约pCh4确定性推理确定性推理n自然演绎推理、归结演绎推理自然演绎推理、归结演绎推理pCh5不确定性推理不确定性推理n主观主观Bayes、可信度方法、证据理论、可信度方法、证据理论pCh6机器学习机器学习n归纳学习、决策树学习、实例学习归纳学习、决策树学习、实例学习2024/9/139第一章第一章绪论绪论2024/9/1310第第1章绪论章绪论p【主要内容主要内容】n1.1什么是人工智能什么是人工智能n1.2人工智能的发展人工智能的发展n1.3人工智能的研究内容人工智能的研究内容n1.4人工智能研究的主要方法人工智能研究的主要方法n1.5人工智能的应用人工智能的应用n1.6存在的问题和发展前景存在的问题和发展前景2024/9/1311第第1章绪论章绪论人工智能自诞生之日起就引起人们无人工智能自诞生之日起就引起人们无限美丽的想象和憧憬；已经成为学科交限美丽的想象和憧憬；已经成为学科交叉发展中的一盏明灯叉发展中的一盏明灯,光芒四射；但其理光芒四射；但其理论起伏跌宕，也存在争议和误解。

论起伏跌宕，也存在争议和误解。

2024/9/1312n很早人类就有制造机器人的幻想很早人类就有制造机器人的幻想黄帝的黄帝的“指南车指南车”诸葛亮的诸葛亮的“木牛流马木牛流马”亚里士多德的形式逻辑亚里士多德的形式逻辑莱布尼茨的关于数理逻辑的思想莱布尼茨的关于数理逻辑的思想“机器人机器人”一词的来源一词的来源2024/9/1313n现现代代计计算算机机的的发发展展已已能能够够存存储储极极其其大大量量的的信信息息，进进行行快快速速信信息息处处理理，软软件件功功能能和和硬硬件件实实现现均均取取得得长长足足进进步步，使使人工智能获得进一步的应用。

人工智能获得进一步的应用。

n人类智能伴随着人类活动时时处处存在。

人类智能伴随着人类活动时时处处存在。

n人人类类的的许许多多活活动动，如如下下棋棋、竞竞技技、解解题题、游游戏戏、规规划划和和编程，甚至驾车和骑车都需要编程，甚至驾车和骑车都需要“智能智能”。

n如如果果机机器器能能够够执执行行这这种种任任务务，就就可可以以认认为为机机器器已已具具有有某某种性质的种性质的“人工智能人工智能”。

2024/9/13141.1什么是人工智能什么是人工智能p【现代人工智能的起源现代人工智能的起源】n现代人工智能（现代人工智能（ArtificialIntelligence，简称，简称AI），），一般认为起源于美国一般认为起源于美国1956年夏季年夏季的的达特茅斯会议达特茅斯会议，在这次会议上，在这次会议上，JohnMcCarthy第一次提出了第一次提出了“ArtificialIntelligence”这个词。

这个词。

约翰约翰麦卡锡麦卡锡（JohnMcCarthy）p人工智能之父人工智能之父n首次提出首次提出AI的概念的概念nLISP语言的发明人语言的发明人2024/9/13151.1什么是人工智能什么是人工智能p【人工智能的定义人工智能的定义】n人工智能是人工的方法和技术，模仿、延伸和扩人工智能是人工的方法和技术，模仿、延伸和扩展人的展人的智能智能，实现机器智能，实现机器智能。

p说明了说明了AI研究的目标研究的目标用机器（计算机）来用机器（计算机）来模拟模拟人脑的思维活动，并人脑的思维活动，并解决解决需要人类的智力才能处理需要人类的智力才能处理的复杂问题。

的复杂问题。

n人工智能是计算机科学的一个分支，其目标是使人工智能是计算机科学的一个分支，其目标是使智能智能行为自动化行为自动化。

p强调了强调了AI是计算机科学的一部分是计算机科学的一部分p研究建立在计算机科学的理论和原理之上研究建立在计算机科学的理论和原理之上n表示知识的表示知识的数据结构数据结构n应用知识所需的应用知识所需的算法算法n实现算法的实现算法的语言语言和和编程技术编程技术2024/9/13161.1什么是人工智能什么是人工智能综合上述各种观点，可以认为：

综合上述各种观点，可以认为：

p智能是知识与智力的总和。

智能是知识与智力的总和。

p其中，知识是一切智能行为的基础；而智力其中，知识是一切智能行为的基础；而智力是获取知识并运用知识求解问题的能力，即是获取知识并运用知识求解问题的能力，即在任意给定的环境和目标的条件下，正确制在任意给定的环境和目标的条件下，正确制订决策和实现目标的能力，它来自人脑的思订决策和实现目标的能力，它来自人脑的思维活动。

维活动。

2024/9/1317智能具有下列特征智能具有下列特征:

1.具有感知能力具有感知能力（Perceivingability）vision（80%）+hearing（10%）+touching+smelling+2.记忆与思维能力记忆与思维能力（Memorizingandthinkingability）analysis+computation+comparison+judgment+inference+association+decision-making+logicalthinkingthinkingintermsofimageinspirationthinking3.学习能力及自适应能力学习能力及自适应能力（Learningandself-adapting）4.具有行为能力具有行为能力（Actingability）2024/9/13181.1什么是人工智能什么是人工智能p【智能观智能观】11类人行为方法类人行为方法22类人思维方法类人思维方法（计算机（计算机+心理学）心理学）认知学派认知学派33理性思维方法理性思维方法（逻辑推理）（逻辑推理）逻辑学派逻辑学派44理性行为方法理性行为方法2024/9/1319C1:

类人行为系统类人行为系统（Systemsthatactlikehuman）定定义义1：

人人工工智智能能是是制制造造能能够够完完成成需需要要人人的的智智能能才才能能完完成成的的任任务务的的机机器器的的技技术术（“Theartofcreatingmachinesthatperformfunctionsthatrequiresintelligencewhenperformedbypeople”）（Kurzweil，1990）。

定定义义2：

人人工工智智能能是是研研究究如如何何让让计计算算机机做做现现阶阶段段人人类类才才能能做做得得更更好好的的事事情情（Thestudyofhowtomakecomputersdothingsatwhich,atthemoment,peoplearebetter”）（Rick和和Knight，1991）。

2024/9/1320这种观点与这种观点与图灵测试图灵测试的观点很吻合的观点很吻合,是一种类是一种类人行为定义的方法人行为定义的方法.1950年年,阿兰阿兰图灵图灵（AlanTuring）提出图灵测试提出图灵测试,为智能提供一个满足可操作为智能提供一个满足可操作要求的定义要求的定义.图灵测试用人类的表现来衡量假设的图灵测试用人类的表现来衡量假设的智能机器的表现智能机器的表现,这无疑是评价智能行为的最好且唯这无疑是评价智能行为的最好且唯一的标准一的标准.2024/9/1321图灵称为图灵称为图灵称为图灵称为“模仿游戏模仿游戏模仿游戏模仿游戏”的测试是这样进行的的测试是这样进行的的测试是这样进行的的测试是这样进行的:

将一个人将一个人将一个人将一个人与一台机器置于一间房间中，而与另外一个人分隔开来，与一台机器置于一间房间中，而与另外一个人分隔开来，与一台机器置于一间房间中，而与另外一个人分隔开来，与一台机器置于一间房间中，而与另外一个人分隔开来，并把后一个人称为询问者。

询问者不能直接见到屋中任一并把后一个人称为询问者。

询问者不能直接见到屋中任一并把后一个人称为询问者。

询问者不能直接见到屋中任一并把后一个人称为询问者。

询问者不能直接见到屋中任一方，也不能与他们说话，因此，他不知道到底哪一个实体方，也不能与他们说话，因此，他不知道到底哪一个实体方，也不能与他们说话，因此，他不知道到底哪一个实体方，也不能与他们说话，因此，他不知道到底哪一个实体是机器，只可以通过一个类似终端的文本设备与他们联系。

是机器，只可以通过一个类似终端的文本设备与他们联系。

是机器，只可以通过一个类似终端的文本设备与他们联系。

是机器，只可以通过一个类似终端的文本设备与他们联系。

然后然后然后然后,让询问者仅根据通过这个仪器提问收到的答案辨让询问者仅根据通过这个仪器提问收到的答案辨让询问者仅根据通过这个仪器提问收到的答案辨让询问者仅根据通过这个仪器提问收到的答案辨别出哪个是计算机，哪个是人。

如果询问者不能区别出机别出哪个是计算机，哪个是人。

如果询问者不能区别出机别出哪个是计算机，哪个是人。

如果询问者不能区别出机别出哪个是计算机，哪个是人。

如果询问者不能区别出机器和人，那么根据图灵的理论，器和人，那么根据图灵的理论，器和人，那么根据图灵的理论，器和人，那么根据图灵的理论，就可以认为这个机器是智就可以认为这个机器是智就可以认为这个机器是智就可以认为这个机器是智能的。

能的。

能的。

能的。

图灵测试的基本过程图灵测试的基本过程2024/9/13221.自然语言处理自然语言处理:

实现用自然语言与计算机进行交流实现用自然语言与计算机进行交流;2.知识表示知识表示:

存储它知道的或听到的、看到的；存储它知道的或听到的、看到的；3.自动推理：

能根据存储的信息回答问题，并提出新的结论；自动推理：

能根据存储的信息回答问题，并提出新的结论；4.机器学习：

能适应新的环境，并能检测和推断新的模式；机器学习：

能适应新的环境，并能检测和推断新的模式；5.计算机视觉：

可以感知物体；计算机视觉：

可以感知物体；6.机器人技术：

可以操纵和移动物体。

机器人技术：

可以操纵和移动物体。

一台机器要通过图灵测试，它需要有下面的能力：

一台机器要通过图灵测试，它需要有下面的能力：

2024/9/13231.它给出了一个客观的智能概念，也就是根据对一系列特它给出了一个客观的智能概念，也就是根据对一系列特定问题的反应来决定是否是智能体的行为。

这为判断智定问题的反应来决定是否是智能体的行为。

这为判断智能提供了一个标准，从而避免了有关部门智能：

能提供了一个标准，从而避免了有关部门智能：

“真正真正”特征的必然争论。

特征的必然争论。

2.这项实验使我们免于受到诸如以下目前无法回答的问题这项实验使我们免于受到诸如以下目前无法回答的问题的牵制：

计算机使用的内部处理方法是否恰当或者机器的牵制：

计算机使用的内部处理方法是否恰当或者机器是否是否真的意识到其动作。

是否是否真的意识到其动作。

3.通过使询问者只关注回答问题的内容，消除了有利于生通过使询问者只关注回答问题的内容，消除了有利于生物体的偏置。

物体的偏置。

图灵测试的重要特征：

图灵测试的重要特征：

2024/9/1324定定义义3：

人人工工智智能能是是一一种种使使计计算算机机能能够够思思维维、使使机机器器具具有有智智力力的的激激动动人人心心的的新新尝尝试试（“Theexcitingnewefforttomakecomputersthinkmachineswithminds,inthefullandliteralsense”）（Haugeland，1985）。

）。

定定义义4：

人人工工智智能能是是那那些些与与人人的的思思维维、决决策策、问问题题求求解解和和学学习习等等有有关关活活动动的的自自动动化化（“Theautomationofactivitiesthatweassociatewithhumanthinking,activitiessuchasdecisionmaking,problemsolving,learning”）（Bellman，1978）。

C2:

类人思维系统类人思维系统（Systemsthatthinklikehumans）2024/9/1325C3:

理性思维系统理性思维系统（Systemsthatthinkrationally）定定义义5：

人人工工智智能能是是用用计计算算模模型型对对智智力力行行为为进进行行的的研研究究（“Thestudyofmentalfacultiesthroughtheuseofcomputationalmodels”）（Charniak和和McDermoth，1985）。

定定义义6：

人人工工智智能能是是研研究究那那些些使使理理解解、推推理理和和行行为为成成为为可可能能的的计计算算（“Thestudyofthecomputationsthatmakeitpossibletoperceive,reason,andact”）（Winston，1992）。

2024/9/1326C4:

理性行为系统理性行为系统（Systemsthatactrationally）定定义义7：

人人工工智智能能是是一一门门通通过过计计算算过过程程力力图图解解释释和和模模仿仿智智能能行行为为的的学学科科（“Afieldofstudythatseekstoexplainandemulateintelligentbehaviorintermsofcomputationalprocesses”）（Schalkoff，1990）。

定定义义8：

人人工工智智能能是是计计算算机机科科学学中中与与智智能能行行为为的的自自动动化化有有关关的的一一个个分分支支（“Thebranchofcomputersciencethatisconcernedwiththeautomationofintelligentbehavior”）（Luger和和Stubblefield，1993）。

2024/9/13271.1什么是人工智能什么是人工智能p人工智能（人工智能（AI）一门正在发展中的综合性前一门正在发展中的综合性前沿学科沿学科，它由计算机科学、控制论、信息论、神，它由计算机科学、控制论、信息论、神经生理学、心理学、语言学等多种学科相互渗透经生理学、心理学、语言学等多种学科相互渗透而发展起来。

而发展起来。

p人工智能的魅力就在于人工智能的魅力就在于n为探索为探索“智能理论智能理论”提供了一种媒介和实验台提供了一种媒介和实验台p首先用计算机程序语言表达这些理论首先用计算机程序语言表达这些理论p然后再在实际计算机上执行来进行测试和验证然后再在实际计算机上执行来进行测试和验证p最终目标最终目标建立建立关于智能的理论关于智能的理论和和让智能机器让智能机器达到人类的智能水平达到人类的智能水平（人工智能体）。

（人工智能体）。

2024/9/13281.2人工智能的发展人工智能的发展p课本上将人工智能的发展划分为：

课本上将人工智能的发展划分为：

n孕育期（孕育期（1956年前）年前）n形成期（形成期（1956年年-1969年）年）n基于知识的系统基于知识的系统n神经网络的复兴神经网络的复兴n智能主体的兴起智能主体的兴起p细分为细分为6个阶段：

个阶段：

n形成形成n初战告捷初战告捷n困难重重（第一次低潮）困难重重（第一次低潮）n知识就是力量（知而获智，智达高远）知识就是力量（知而获智，智达高远）n泡沫破碎（第二次低潮）泡沫破碎（第二次低潮）n稳健增长稳健增长2024/9/1329AI发展的历史发展的历史形成形成nAristotle（亚里士多德）（亚里士多德）（公元前公元前384-322），古希腊伟大的哲学家、思想家，古希腊伟大的哲学家、思想家代表作代表作工具论工具论中最早给出了形式逻辑的一中最早给出了形式逻辑的一些基本规律，如些基本规律，如矛盾律矛盾律、同一律同一律、排中律排中律；称为称为三段论三段论的的演绎推理演绎推理（最著名的创造（最著名的创造）；）；nBacon（培根）（培根）（1561-1626），英国哲学，英国哲学家和自然科学家家和自然科学家系统地提出了系统地提出了归纳法归纳法；强调了知识的作用强调了知识的作用“知识就是力量知识就是力量”；2024/9/1330AI发展的历史发展的历史形成形成nLeibnitz（莱布尼茨）（莱布尼茨）（1646-1716），德国数学家和哲学家，德国数学家和哲学家与与Newton（牛顿）并列为微积分的发（牛顿）并列为微积分的发明者；明者；改进了改进了Pascal的加法计算器，做出了的加法计算器，做出了四则运算的手摇计算器四则运算的手摇计算器；数理逻辑奠基人数理逻辑奠基人提出了关于数理提出了关于数理逻辑的思想逻辑的思想，把，把形式逻辑形式逻辑符号化，从符号化，从而而能对人的思维进行运算和推理能对人的思维进行运算和推理；2024/9/1331AI发展的历史发展的历史形成形成nBoole（布尔）（布尔）（1815-1864），英国数，英国数学家、逻辑学家学家、逻辑学家初步实现了初步实现了莱布尼茨莱布尼茨关于思维符号化和数学化关于思维符号化和数学化的思想；的思想；提出了一种崭新的代数系统提出了一种崭新的代数系统布尔代数布尔代数nGdel（哥德尔）（哥德尔）（1906-1978），美籍，美籍奥地利数理逻辑学家奥地利数理逻辑学家研究数理逻辑中的根本性问题：

形式系统的完研究数理逻辑中的根本性问题：

形式系统的完备性和可判断性；备性和可判断性；指出了把人的思维形式化和数学化的某些极限，指出了把人的思维形式化和数学化的某些极限，在理论上证明了某些事情是做不到的在理论上证明了某些事情是做不到的；2024/9/1332AI发展的历史发展的历史形成形成n1943年，年，McCulloch（美国神经生理学家）（美国神经生理学家）和和Pitts建成了第一个神经网络模型建成了第一个神经网络模型用模拟人脑来实现人工智能的研究用模拟人脑来实现人工智能的研究开创了开创了微观人工智能微观人工智能n1948年年，Shannon（香农，美国数学家）（香农，美国数学家）发表的发表的通讯的数学理论通讯的数学理论代表了信息论代表了信息论的诞生的诞生心理学家在此基础上提出了各种描述人的心理活动的心理学家在此基础上提出了各种描述人的心理活动的数学模型；数学模型；信息论和心理学的结合，构成了当代人工智能研究的信息论和心理学的结合，构成了当代人工智能研究的另一个重要潮流另一个重要潮流宏观人工智能宏观人工智能。

2024/9/1333AI发展的历史发展的历史形成形成nTuring（图灵）（图灵）（1912-1954），英国，英国数学家数学家1936年提出一种理想计算机的数学模型（年提出一种理想计算机的数学模型（图灵图灵机机）（）（理想计算机理想计算机中提出）；中提出）；1950年发表的年发表的计算机和智能计算机和智能（真正可以思真正可以思考的机器考的机器？

）；）；提出了提出了图灵测试图灵测试来描述什么是会思考的机器；来描述什么是会思考的机器；图灵测试是对智能标准的一个明确定义；图灵测试是对智能标准的一个明确定义；图灵奖图灵奖计算机界最负盛名的奖项，有计算机界最负盛名的奖项，有“计计算机界诺贝尔奖算机界诺贝尔奖”之称。

之称。

2024/9/1334AI发展的历史发展的历史形成形成n1946年，电子数字积分计算机年，电子数字积分计算机ENIAC诞生。

诞生。

这项划时代的成果为人工智能研究奠这项划时代的成果为人工智能研究奠定了物质基础。

定了物质基础。

1642年年Pascal的加法器的加法器1673年年Leibnitz的四则运算器的四则运算器1832年年Babbage的分析器的分析器1889年年Hollerith（霍列瑞斯）的穿孔（霍列瑞斯）的穿孔卡计算机卡计算机VonNeumann（冯（冯.诺依曼）计算机诺依曼）计算机2024/9/1335AI发展的历史发展的历史形成形成n1956年夏季，人工智能（年夏季，人工智能（AI）作为一门独）作为一门独立的学科正式诞生立的学科正式诞生在达特茅斯大学召开的世界上第一次人工智能大会。

经在达特茅斯大学召开的世界上第一次人工智能大会。

经McCarthy提议，在会上正式决定使用人工智能一词来提议，在会上正式决定使用人工智能一词来概括这个研究方向。

概括这个研究方向。

nMcCarthy人工智能之父人工智能之父n会议参加者：

会议参加者：

Minsky（哈佛大学数学神经学家哈佛大学数学神经学家）Rochester（IBM公司信息研究中心负责人公司信息研究中心负责人）Shannon（香农香农）（贝尔实验室信息部数学研究员贝尔实验室信息部数学研究员）T.Moore（摩尔摩尔）和和A.Samuel（塞缪尔塞缪尔）（IBM公司公司）A.Newell（艾伦艾伦.纽厄尔纽厄尔）H.A.Simon（西蒙西蒙）2024/9/1336马文马文明斯基明斯基（MarnivLeeMinsky）框架理论的创立者框架理论的创立者首位获得图灵奖的人工智能学者首位获得图灵奖的人工智能学者2024/9/1337马文马文明斯基明斯基（MarnivLeeMinsky）n1927年出生于美国纽约年出生于美国纽约n1951年提出思维如何萌发并形成的基本理年提出思维如何萌发并形成的基本理论论n1956年达特茅斯会议的发起人之一年达特茅斯会议的发起人之一n1958年在年在MIT创建世界上第一个创建世界上第一个AI实验室实验室n1969年获得图灵奖年获得图灵奖n1975年首创框架理论年首创框架理论2024/9/1338约翰约翰麦卡锡麦卡锡（JohnMcCarthy）n人工智能之父人工智能之父nLISP语言的发明人语言的发明人n首次提出首次提出AI的概念的概念2024/9/1339约翰约翰麦卡锡麦卡锡（JohnMcCarthy）n1927年出生于美国波士顿年出生于美国波士顿n1956年发起达特茅斯会议，并提出年发起达特茅斯会议，并提出“