人 工 智 能
主讲, 蔡自兴 教授
第一章 绪论
1.1 人工智能的定义和发展
1.2 人类智能和人工智能
1.3 人工智能的各种认知观
1.4 人工智能的研究与应用领域
1.5 课程概要
3
1.1.1 人工智能的定义
几种定义
? 智能机器（ intelligent machine）
? 人工智能（学科）
? 人工智能（能力）
? 人工智能（ 拟人思维、行为 ）
? 人工智能（ 理性思维、行为 ）
1.1 定义和发展
4
1.1.2 人工智能的起源与发展
? 孕育期（ 1956年前）
?数理逻辑学科（弗雷治,维纳等 ）
? 计算的新思想（丘奇,图灵 等）
? 形成期（ 1956--1970年）
?1956年，第一次人工智能的研讨会
?1969年，第一届国际人工智能联合会议
?1970年,,人工智能, 国际杂志创刊
1.1 定义和发展
5
1.1.2 人工智能的起源与发展
?发展期（ 1970年 ~）
?进一步研究 AI基本原理方法和技术
?进行实用化研究
?专家系统与知识工程
?智能机器人
?智能控制等
?从“一枝独秀”到“百花齐放”
1.1 定义和发展
6
1.2 人类智能和人工智能
1.2.1 智能信息处理系统的假设
? 人是一种智能信息处理系统
? 物理符号系统的六种基本功能
? 物理符号系统的假设
?推论一
?推论二
?推论三
7
1.2.1 智能信息处理系统的假设
? 人类的认知行为具有不同层次
? 认知生理学
? 认知心理学
? 认知信息学
? 认知工程学
1.2 人类智能和人工智能
8
1.2.2 人类智能的计算机模拟
? 机器智能可以模拟人类智能
? 智能计算机
?下棋
?定理证明
?语言翻译
? 新型智能计算机
?神经计算机
?量子计算机
1.2 人类智能和人工智能
9
1.2.3 人工智能的研究目标
?近期目标
建造智能计算机代替人类的部分
智力劳动
?远期目标
用自动机模仿人类的思维过程和
智能行为
1.2 人类智能和人工智能
10
1.3 人工智能的各种认知观
? 符号主义（ Symbolicism）
基于物理符号系统假设和有限合理性原理
? 连接主义（ Connectionism）
基于神经网络及其间的连接机制与学习算法
? 行为主义（ Actionism）
基于 控制论及感知 — 动作型控制系统
11
1.4 人工智能的研究及应用领域
? 人工智能的基本技术
?知识表示（ Knowledge Representation）
状态空间法、问题归约法、谓词逻辑法 …
?推理搜索（ Searching & Reasoning）
启发式搜索、消解原理、不确定性推理 …
?计算智能（ Computational Intelligence）
模糊计算、神经计算、进化计算 …
?构成技术（系统与语言）
产生式系统,LISP语言,Prolog语言 …
12
1.4.1 问题求解
? 问题的表示、分解、搜索、归约等
? 进行复杂的数学公式符号运算求解
1.4.2 逻辑推理与定理证明
? 通过对事实数据库的操作来证明定理
? 多种证明方法
? 几何定理证明的“吴氏方法”
1.4 研究及应用
13
1.4.3 自然语言理解
? 语言
?自然语言、人造语言、机器语言
?,理解”的标准
1.4.4 自动程序设计
? 根据不同目的描述来编写的计算机程序
? 促进人工智能系统的发展
1.4 研究及应用
14
1.4.5 专家系统
? 是一个智能化的计算机程序系统
? 和传统的计算机程序之间有本质区别
1.4.6 机器学习
? 是机器获取智能的途径
? 学习是一个有特定目的的知识获取过程
? 学习的本质是对信息的理解与应用
? 有多种学习方法
1.4 研究及应用
15
1.4.7 神经网络
? 神经计算机
? 在其它领域中的广泛应用
1.4.8 机器人学
? 操作机器人
? 智能机器人
? 机器人的广泛应用
? 促进人工智能的发展
1.4 研究及应用
16
1.4.9 模式识别
? 是计算机对环境识别的需要
? 是对人类环境的感知模拟
1.4.10 机器视觉
? 人类 80％以上的外部信息来自视觉
? 低层视觉与高层视觉
? 前沿研究领域
? 广泛应用
1.4 研究及应用
17
1.4.11 智能控制
? 驱动智能机器自主地实现其目标的过程
? 是一个定性和定量的混合控制过程
? 是当今自动控制的最高水平
1.4.12 智能检索
? 是信息时代来临的需要
? 智能检索系统所面临的三大问题
1.4 研究及应用
18
1.4.13 智能调度与指挥
? 寻找最佳调度和组合
? NP完全类问题的求解
? 军事指挥系统等领域
1.4.14 分布式人工智能与 Agent
? 是传统人工智能的延伸和扩展
? 研究目标是创建一种能描述自然系统和
社会系统的精确概念模型
1.4 研究及应用
19
1.4.15 计算智能与进化计算
? 计算智能
?包括神经计算、模糊计算、进化计算等
? 进化计算的理论基础是生物进化论
1.4.16 数据挖掘与知识发现
? 知识获取
? 数据库知识挖掘
? 数据库中知识发现的四个特征
1.4 研究及应用
20
1.4.17 人工生命
? 人工生命概念的提出
? 理论基础与研究方法
? 研究内容
1.4.18 系统与语言工具
? 计算机系统的一些概念得到发展
? 新的编程语言与专用开发工具
1.4 研究及应用
21
1.5 课程概要
? 简述人工智能的起源与发展
? 概括地论述知识表示的各种主要方法
? 讨论常用的搜索原理和推理求解技术
? 介绍近期人工智能技术和方法的热点
? 详细地分析人工智能的主要应用领域
? 叙述人工智能的争议与展望
主讲, 蔡自兴 教授
第一章 绪论
1.1 人工智能的定义和发展
1.2 人类智能和人工智能
1.3 人工智能的各种认知观
1.4 人工智能的研究与应用领域
1.5 课程概要
3
1.1.1 人工智能的定义
几种定义
? 智能机器（ intelligent machine）
? 人工智能（学科）
? 人工智能（能力）
? 人工智能（ 拟人思维、行为 ）
? 人工智能（ 理性思维、行为 ）
1.1 定义和发展
4
1.1.2 人工智能的起源与发展
? 孕育期（ 1956年前）
?数理逻辑学科（弗雷治,维纳等 ）
? 计算的新思想（丘奇,图灵 等）
? 形成期（ 1956--1970年）
?1956年，第一次人工智能的研讨会
?1969年，第一届国际人工智能联合会议
?1970年,,人工智能, 国际杂志创刊
1.1 定义和发展
5
1.1.2 人工智能的起源与发展
?发展期（ 1970年 ~）
?进一步研究 AI基本原理方法和技术
?进行实用化研究
?专家系统与知识工程
?智能机器人
?智能控制等
?从“一枝独秀”到“百花齐放”
1.1 定义和发展
6
1.2 人类智能和人工智能
1.2.1 智能信息处理系统的假设
? 人是一种智能信息处理系统
? 物理符号系统的六种基本功能
? 物理符号系统的假设
?推论一
?推论二
?推论三
7
1.2.1 智能信息处理系统的假设
? 人类的认知行为具有不同层次
? 认知生理学
? 认知心理学
? 认知信息学
? 认知工程学
1.2 人类智能和人工智能
8
1.2.2 人类智能的计算机模拟
? 机器智能可以模拟人类智能
? 智能计算机
?下棋
?定理证明
?语言翻译
? 新型智能计算机
?神经计算机
?量子计算机
1.2 人类智能和人工智能
9
1.2.3 人工智能的研究目标
?近期目标
建造智能计算机代替人类的部分
智力劳动
?远期目标
用自动机模仿人类的思维过程和
智能行为
1.2 人类智能和人工智能
10
1.3 人工智能的各种认知观
? 符号主义（ Symbolicism）
基于物理符号系统假设和有限合理性原理
? 连接主义（ Connectionism）
基于神经网络及其间的连接机制与学习算法
? 行为主义（ Actionism）
基于 控制论及感知 — 动作型控制系统
11
1.4 人工智能的研究及应用领域
? 人工智能的基本技术
?知识表示（ Knowledge Representation）
状态空间法、问题归约法、谓词逻辑法 …
?推理搜索（ Searching & Reasoning）
启发式搜索、消解原理、不确定性推理 …
?计算智能（ Computational Intelligence）
模糊计算、神经计算、进化计算 …
?构成技术（系统与语言）
产生式系统,LISP语言,Prolog语言 …
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1.4.1 问题求解
? 问题的表示、分解、搜索、归约等
? 进行复杂的数学公式符号运算求解
1.4.2 逻辑推理与定理证明
? 通过对事实数据库的操作来证明定理
? 多种证明方法
? 几何定理证明的“吴氏方法”
1.4 研究及应用
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1.4.3 自然语言理解
? 语言
?自然语言、人造语言、机器语言
?,理解”的标准
1.4.4 自动程序设计
? 根据不同目的描述来编写的计算机程序
? 促进人工智能系统的发展
1.4 研究及应用
14
1.4.5 专家系统
? 是一个智能化的计算机程序系统
? 和传统的计算机程序之间有本质区别
1.4.6 机器学习
? 是机器获取智能的途径
? 学习是一个有特定目的的知识获取过程
? 学习的本质是对信息的理解与应用
? 有多种学习方法
1.4 研究及应用
15
1.4.7 神经网络
? 神经计算机
? 在其它领域中的广泛应用
1.4.8 机器人学
? 操作机器人
? 智能机器人
? 机器人的广泛应用
? 促进人工智能的发展
1.4 研究及应用
16
1.4.9 模式识别
? 是计算机对环境识别的需要
? 是对人类环境的感知模拟
1.4.10 机器视觉
? 人类 80％以上的外部信息来自视觉
? 低层视觉与高层视觉
? 前沿研究领域
? 广泛应用
1.4 研究及应用
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1.4.11 智能控制
? 驱动智能机器自主地实现其目标的过程
? 是一个定性和定量的混合控制过程
? 是当今自动控制的最高水平
1.4.12 智能检索
? 是信息时代来临的需要
? 智能检索系统所面临的三大问题
1.4 研究及应用
18
1.4.13 智能调度与指挥
? 寻找最佳调度和组合
? NP完全类问题的求解
? 军事指挥系统等领域
1.4.14 分布式人工智能与 Agent
? 是传统人工智能的延伸和扩展
? 研究目标是创建一种能描述自然系统和
社会系统的精确概念模型
1.4 研究及应用
19
1.4.15 计算智能与进化计算
? 计算智能
?包括神经计算、模糊计算、进化计算等
? 进化计算的理论基础是生物进化论
1.4.16 数据挖掘与知识发现
? 知识获取
? 数据库知识挖掘
? 数据库中知识发现的四个特征
1.4 研究及应用
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1.4.17 人工生命
? 人工生命概念的提出
? 理论基础与研究方法
? 研究内容
1.4.18 系统与语言工具
? 计算机系统的一些概念得到发展
? 新的编程语言与专用开发工具
1.4 研究及应用
21
1.5 课程概要
? 简述人工智能的起源与发展
? 概括地论述知识表示的各种主要方法
? 讨论常用的搜索原理和推理求解技术
? 介绍近期人工智能技术和方法的热点
? 详细地分析人工智能的主要应用领域
? 叙述人工智能的争议与展望
