人工智能浅谈

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1、人 工 智 能浅 谈 1. 人 工 智 能 的 定 义2. 人 工 智 能 的 产 生 与 发 展 历 史3. 人 工 智 能 的 三 大 学 派4. 人 工 智 能 的 应 用主 要 内 容 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 械 化 把 人 们从 繁 重 的 体 力 劳 动 中 解放 出 来 。 1. 人 工 智 能 的 定 义 人 类 脑 力 的 解 放创 造 性 工 作 ， 逻 辑 思 辨 工 作莫 克 利 和 埃 克 特 于1946年 2月 14日 在 宾 夕 法尼 亚 大 学 研 制 成 功 了 世界 上

2、 第 一 台 通 用 电 子 计算 机 ENIAC， 电 子 计 算机 的 发 明 将 人 们 从 烦 琐重 复 的 计 算 中 解 放 出 来 。 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 要 了 解 它 的 意 义 也 就愈 困 难 。何 谓 智 能 ？ 智 能“ 智 能 ” 是 指 高 级 生 物 （ 主 要 是 人 类 ） 认 知 过程 （ 包 括 ： 感 觉 、 表 征 、 记 忆 、 概 念 形 成 、 意 识 、辨 识 、 判 断 、 推 理 、 决 策 、 知 识 形 成 、 问 题 解 决 ）的 能 力 。

3、智 能 包 含 的 能 力感 知 能 力 通 过 感 知 器 官 感 知 外 界 的 能 力 。记 忆 和 思 维 能 力 记 忆 ： 对 感 知 到 的 外 界 信 息 和 由 思 维 产 生 的 内 部 知 识 的 存 储 过 程 思 维 ： 对 已 存 储 信 息 或 知 识 的 本 质 属 性 、 内 部 知 识 的 认 识 过 程学 习 和 自 适 应 能 力 学 习 ： 是 一 个 具 有 特 定 目 的 的 知 识 获 取 过 程 是 人 的 一 种 本 能 。 不 同 人 的 学 习 方 法 、 能 力 不 同 自 适 应 ： 是 一 种 通 过 自 我 调 节 适 应 外 界

4、 环 境 的 过 程 是 人 的 一 种 本 能 。 不 同 人 的 适 应 能 力 不 同行 为 能 力 是 人 们 对 感 知 到 的 外 界 信 息 作 出 动 作 反 应 的 能 力 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 ） ，

5、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

6、 此 可 见 ： l 人 工 智 能 本 质 上 有 别 于 自 然 智 能 ， 是 一 种 由 人 工 手 段 模 仿 的 人造 智 能 人 工 智 能 定 义 （ 1） 人 工 智 能 是 一 门 科 学 ， 它 使机 器 做 那 些 由 人 需 要 通 过 智能 来 做 的 事 情 。 马 文 明 斯 基马 文 明 斯 基 (Marvin Minsky) 人 工 智 能 定 义 （ 2）能 力 方 面 人 工 智 能 是 用 人 工 的 方 法 在 机 器 上 实 现 的 智 能 ， 或 称机 器 智 能学 科 方 面 人 工 智 能 是 一 门 研 究 如 何 构 造 智 能 机 器

7、或 智 能 系 统 ，以 模 拟 、 延 拓 人 类 智 能 的 学 科 图 灵 测 试 （ Turing Test）测 试 主 持 人 被 测 机 器 被 测 人 问 ： 你 会 下 国 际 象 棋 吗 ？ 答 ： 是 的 。 问 ： 你 会 下 国 际 象 棋 吗 ？ 答 ： 是 的 。 问 ： 请 再 次 回 答 ， 你 会 下 国 际 象 棋 吗 ？ 答 ： 是 的 。 问 ： 你 会 下 国 际 象 棋 吗 ？ 答 ： 是 的 。 问 ： 你 会 下 国 际 象 棋 吗 ？ 答 ： 是 的 ， 我 不 是 已 经 说 过 了 吗 ？ 问 ： 请 再 次 回 答 ， 你 会 下 国 际

8、 象 棋 吗 ？ 答 ： 你 烦 不 烦 ， 干 嘛 老 提 同 样 的 问 题 。 机 器 的 回 答人 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 ：n 一 台 计 算 机 阅 读 了 一 段 故 事 并 且 能 正 确 回 答 相 关 问 题 ， 这样 这 台 计 算 机 就 通 过 了 图 灵 测 试 ； n 西 尔 勒 设 想 将 这 段 故 事 和 问 题 改 用 中 文 描 述 ， 然 后 将 自 己封 闭 在 一 个 屋 子 里 。 描 述 这 段 故 事 和 问 题 的 一 连 串 中 文 符号 只 能

9、通 过 一 个 很 小 的 缝 隙 被 传 到 屋 子 里 。n 西 尔 勒 则 完 全 按 计 算 机 程 序 的 处 理 方 式 和 过 程 对 这 些 符 号串 进 行 处 理 ；n 结 果 ， 西 尔 勒 根 本 不 懂 中 文 也 完 成 了 问 题 的 回 答 人 工 智 能 的 困 惑计 算 机 能 够 有 自 觉 性 和 意 识 吗 ？人 脑 硅 脑 ， 由 芯 片 替 换 全 部 神 经 元“我 思 故 我 在 ” 笛 卡 尔 我 为 什 么 要 研 究 人 工 智 能 科 学 问 题 ： 智 能 的 本 质 是 什 么 ？ 智 能 如 何 产 生 ？ 能 否 让 机 器 拥

10、 有 像 人 一 样 智 能 ？应 用 需 求 驱 动 ： 制 造 聪 明 的 机 器 为 人 服 务 制 造 聪 明 的 机 器现 有 计 算 机 的 优 势 ： 运 算 速 度 快 ， 数 据 存 储 量 大 ， 按 照 算 法 ， 编 制 程 序 ， 可 以 反 复 运 行 人 脑 的 延 伸现 有 计 算 机 的 缺 陷 ： 缺 乏 自 适 应 、 自 学 习 、 自 优 化 等 能 力 缺 乏 灵 感 和 智 慧 (创 造 力 ) 缺 乏 常 识 或 专 业 知 识 等 ， 而 只 能 是 被 动 地 按 照 人们 为 它 事 先 安 排 好 的 工 作 步 骤 进 行 工 作 不

11、能 像 人 一 样 聪 明 地 做 事 2. 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 折 的 发 展 道 路 。回 顾 历 史 ， 可 以 按 照 不 同 时 期 的 主 要 特 征 ， 将 其 产 生 与 发展 过 程 分 为 6个 阶 段 。l 孕 育 时 期 ： 1956年 以 前l 形 成 时 期 ： 1956 - 1974 l 第 一 次 低 谷 ： 1974 - 1980 l 第 二 次 繁 荣 ： 1980 - 1987 l 第 二 次 低 谷 ： 1987 1993l 低 调 中 遍 地 开 花 ： 19

12、93 - 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 汤 问 中 ， 有 一 篇 名叫 偃 师 的 小 故 事 ， 今 天 已 经 被 公 认 为 中 国 历 史 上 第 一篇 科 幻 小 说 ： 一 名 工 匠 名 偃 师 ， 将 一 个 木 偶 进 献 给 周 穆 王 。这 个 木 偶 不 仅 能 够 翩 翩 起 舞 ， 而 且 能 够 歌 唱 ， 配 置 ” 齐全 。 最 后 ， 它 竟 然 向 王 妃 递 媚 眼 ， 最 终 惹 恼 周 穆 王 ， 将 它大 卸 八 块 。 孕 育 时 期 孕 育 期 (1956年 前 )

13、 主 要 成 就 : - 创 立 了 数 理 逻 辑 ,自 动 机 理 论 ,系 统 论 ,信 息 论 和 控 制 论 - 发 明 了 电 子 数 字 计 算 机 主 要 贡 献 人 物 : -布 尔 : 创 立 逻 辑 代 数 ,用 符 号 语 言 描 述 了 思 维 活 动中 推 理 的 基 本 法 则 -图 灵 : 提 出 一 种 理 想 计 算 机 的 数 学 模 型 -麦 克 洛 奇 ： 提 出 MP模 型 ， 人 工 神 经 网 络 研 究 开 端 . -香 农 ： 创 立 了 信 息 论 -维 纳 ： 创 立 了 控 制 论 -莫 克 利 : 研 制 第 一 台 计 算 机 图

14、灵 机 原 型 (1936)图 灵 机 是 一 条在 两 个 方 向 上都 为 无 限 长 的磁 带 ， 一 个 控制 器 和 一 个 读写 磁 头 组 成 ，磁 带 被 分 成 一个 个 独 立 的 存储 单 元 ， 且 控制 器 的 状 态 是有 限 的 莫 克 利 (J.W.Mauchly， 19071980) 于 1946年 研 制 成 功 了 世 界 上 第一 台 通 用 电 子 数 字 计 算 机 ENIAC 22 McCarthy在 此 次 会 议 上 提 议 正 式 使 用 ： Artificial Intelligence（ 简 称 AI） ， 标 志 着 “ 人 工智 能

15、” 作 为 一 门 独 立 学 科 正 式 诞 生 。 AI的 诞 生 地 ： Boston。 上 图 为 横 穿 波 士 顿 市 区 的 Charles River 23 AI的 诞 生 1956年 夏 天 Boston， Dartmouth(达 特 茅 斯 )学 院 McCarthy（ AI之 父 ） 召 集 与 会 人 员 数 学 家 McCarthy、 信 息 学 家 Shannon、 心 理 学和 神 经 生 理 学 家 Rochester, Moore, Solomonff，计 算 机 科 学 家 Simon, Newell, Samuel, Minsky, Selfridge。

16、（ 感 慨 ： 个 个 巨 牛 ， 仰 慕 呀 ！ ）创 立 和 形 成 时 期 24 早 期 的 热 情 ， 巨 大 的 期 望 (1952 1969)n 利 用 计 算 机 证 明 数 学 定 理 。 1956年 ， 纽 厄 尔 和 西蒙 ， 用 程 序 Logic Theorist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 。n 1956年 ， 塞 缪 尔 研 制 了 第 一 个 跳 棋 程 序 ， 具 有 学习 功 能 ， 打 败 一 个 州 冠 军 。n 1956年 ， 塞 弗 里 奇 研 制 第 一 个 字 符 识 别

17、程 序 。1959年 ， 又 提 出 功 能 更 强 的 模 式 识 别 。n 1957年 ， 纽 厄 尔 ， 肖 和 西 蒙 研 究 不 依 赖 具 体 领 域的 通 用 解 题 程 序 GPS(General Problem Solving）n 1965年 ， 罗 宾 逊 提 出 消 解 法 （ 即 归 结 原 理 ） ， 掀起 研 究 计 算 机 定 理 证 明 的 又 一 次 高 潮 。 25 AI牛 人 纽 厄 尔 , 西 蒙 等 早 期 所 吹 的 “ 牛 皮 ”n 不 出 10年 ， 计 算 机 将 成 为 世 界 象 棋 冠 军 。n 不 出 10年 ， 计 算 机 将 发 现

18、 和 证 明 重 要 的 数 学 定 理 。n 不 出 10年 ， 计 算 机 将 能 谱 写 具 有 优 秀 作 曲 家 水 平的 乐 曲 。n 不 出 10年 ， 大 多 数 心 理 学 理 论 将 在 计 算 机 上 形 成 。n 有 人 甚 至 断 言 ， 20世 纪 80年 代 将 全 面 实 现 AI，2000年 机 器 智 能 超 过 人 。 26 2. 现 实 的 困 境 (1966 1973)n 消 解 法 （ 归 结 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

19、塞 缪 尔 的 下 棋 程 序 ， 1965年 ， 世 界 冠 军 Helmann获得 四 连 胜 。n 机 器 翻 译 闹 出 不 少 笑 话 (举 例 见 下 页 ) 有 人 挖 苦 说 ， 美 国 花 了 2000万 美 元 为 机 器 翻 译 立 了一 块 “ 墓 碑 ” 。 27 机 器 翻 译 闹 出 的 笑 话 举 例 ： “The spirit is willing but the flesh is weak”， 意 思 是 “ 心有 余 而 力 不 足 ” 。 机 器 翻 译 过 程 ： 英 语 俄 语 英 语 结 果 被 译 为 ： “ The vodka is good

20、but the meat is spoiled”， 意 思 是 “ 伏 特 加 是 好 的 ， 肉 变 质 了 ” 。 “ Out of sight, out of mind”， 意 思 是 “ 眼 不 见 心 不 烦 ” 。 将 其 翻 译 成 俄 语 ， 竟 成 了 ： “ 又 瞎 又 疯 ” 。 28 现 实 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 ？n 1973年 ， 英 国 发 表 了 Ligh

21、thill 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 。 n IBM公 司 也 取 消 了 本 公 司 范 围 内 的 AI研 究 活 动 。 坚 持 与 复 兴n 20世 纪 70年 代 中 期 ， 专 家 系 统 作 为 一 个 新 兴 的 分 支 得到 了 发 展 。 从 此 ， 人 工 智 能 摆 脱 了 那 高 高 在 上 的 形 象 ，开 始 投 入 到 实 际 应 用 中 。 n 1977年 ， 赫 伯 特 西 蒙 的 研 究 生 、 斯 坦 福 大 学 青 年 学 者费 根 鲍 姆 ，

22、 在 第 五 届 国 际 人 工 智 能 大 会 上 提 出 了 “ 知识 工 程 ” 的 概 念n 标 志 着 AI研 究 从 传 统 的 以 推 理 为 中 心 ， 进 入 到 以 知 识为 中 心 的 新 阶 段 。 人 工 智 能 重 新 获 得 人 们 的 普 遍 重 视 ，逐 步 跨 进 了 复 兴 期 。 费 根 鲍 姆斯 坦 福 大 学 教 授1994年 度 的 图 灵 奖 获 得 者 费 根 鲍 姆 的 重 大 贡 献 在 于 :最 早 倡 导 了“ 知 识 工 程 ” (Knowledge engineering),并使 知 识 工 程 成 为 人 工 智 能 一 个 领

23、域 专 家 系 统 的 成 功n 1965年 ， 费 根 鲍 姆 研 制 的 第 一 个 专 家 系 统 DENDRAL是 化 学领 域 的 “ 专 家 ” 。 在 输 入 化 学 分 子 式 和 质 谱 图 等 信 息 后 ， 它能 通 过 分 析 推 理 决 定 有 机 化 合 物 的 分 子 结 构 ， 。 n 1976年 美 国 斯 坦 福 大 学 肖 特 列 夫 开 发 的 医 学 专 家 系 统MYCIN， 用 于 协 助 医 生 诊 断 脑 膜 炎 一 类 的 细 菌 感 染 疾 病 。 n 在 MYCIN的 知 识 库 里 ， 大 约 存 放 着 450条 判 别 规 则 和

24、1000条关 于 细 菌 感 染 方 面 的 医 学 知 识 。n 它 的 推 理 规 则 称 为 “ 产 生 式 规 则 ” ， 类 似 于 ： “ IF（ 打 喷 嚏 ）OR（ 鼻 塞 ） OR（ 咳 嗽 ） ， THEN（ 有 感 冒 症 状 ） ” 最 后 显示 出 它 “ 考 虑 ” 的 可 能 性 最 高 的 病 因 ， 并 以 给 出 用 药 的 建 议而 结 束 。 第 五 代 计 算 机 n 1982年 夏 天 ， 日 本 “ 新 一 代 计 算 机 技 术 研 究 所 ” 渊 一 博 主 持 ； n 总 投 资 预 算 达 到 8亿 美 元 计 划 定 为 10年 完 成

25、；n 机 器 将 以 Prolog为 机 器 的 语 言 ， 其 应 用 程 序 将 达 到 知 识 表 达级 ， 具 有 听 觉 、 视 觉 甚 至 味 觉 功 能 ， 能 够 听 懂 人 说 话 ， 自 己也 能 说 话 ， 能 认 识 不 同 的 物 体 ， 看 懂 图 形 和 文 字 。 人 们 不 再需 要 为 它 编 写 程 序 指 令 ， 只 需 要 口 述 命 令 ， 它 自 动 推 理 并 完成 工 作 任 务 。 n 1992年 ， 因 最 终 没 能 突 破 关 键 性 的 技 术 难 题 ， 无 法 实 现 自 然语 言 人 机 对 话 、 程 序 自 动 生 成 等

26、目 标 ， 导 致 了 该 计 划 最 后 阶段 研 究 的 流 产 。 第二次AI低谷：1987 - 1993 n“AI之 冬 ” ： 从 80年 代 末 到 90年 代 初 ， AI遭 遇 了 一 系列 财 政 问 题 。n 到 了 80年 代 晚 期 ， 战 略 计 算 促 进 会 大 幅 削 减 对 AI的 资助 。 DARPA的 新 任 领 导 认 为 AI并 非 “ 下 一 个 浪 潮 ” ，拨 款 将 倾 向 于 那 些 看 起 来 更 容 易 出 成 果 的 项 目 。 n 1991年 人 们 发 现 十 年 前 日 本 人 宏 伟 的 “ 第 五 代 工 程 ”并 没 有 实

27、 现 。 AI： 1993 - 现 在n里 程 碑 ： 1997年 5月 11日 ， 深 蓝 成 为 战 胜 国 际 象 棋 世 界冠 军 卡 斯 帕 罗 夫 的 第 一 个 计 算 机 系 统 。 n数 学 工 具 引 入 AI。 包 括 贝 叶 斯 网 络 ， 隐 马 尔 可 夫 模 型 ，信 息 论 ， 随 机 模 型 和 经 典 优 化 理 论 。 针 对 神 经 网 络 和 进化 算 法 等 “ 计 算 智 能 ” 范 式 的 精 确 数 学 描 述 也 被 发 展 出来 。 nAI分 支 ： 知识系统 数 据 挖 掘 计算智能 模式识别 nAI应用：数据挖掘，工业机器人，物流，语音

28、识别，银行业软件，医疗诊断和智能搜索引擎等。nAI探 索 ： 群 体 智 能 、 自 然 智 能 人工生命n2011年 2月 15日 至 17日 ， 由 IBM “沃 森 ” 在 危 险 边 缘 知 识 竞 赛 中 击 败 人 类 明 星 肯 -詹 宁 斯 和 布 拉 德 -鲁 特 时 来 运 转n 互 联 网 、 云 计 算 、 物 联 网 、 传 感 网 络 产 生 大 量 数 据n 当 你 使 用 这 些 信 息 服 务 的 同 时 ， 你 被 迫 留 下 足 迹 （ 数 据 ） ， 除非 你 永 不 使 用n 这 些 数 据 如 何 利 用 成 为 一 个 大 课 题 ？ 具 有 很

29、大 的 价 值 远 景 （ 经济 、 教 育 、 政 治 、 军 事 ） n 典 型 需 求 ： 数 据 挖 掘 和 搜 索 引 擎 数 据 推 动 人 工 智 能 发 展 36人 工 智 能 爆 发 的 三 大 因 素 由 于 对 智 能 产 生 根 源 的 理 解 不 同 形 成 了 三 大 学 派 ：n 符 号 主 义 ： 智 能 =物 理 符 号 系 统 +符 号 表 示 +符 号处 理 逻 辑 推 理 系 统 。n 联 接 主 义 ： 智 能 =神 经 元 之 间 相 互 关 联 。 脑 神 经 模 型 。 n 行 为 主 义 ： 智 能 =感 知 +行 为 +进 化 。 生 物 进

30、 化 模 型 。3. 人 工 智 能 的 三 大 学 派 符 号 主 义n心 理 学 派 、 逻 辑 学 派 ， 源 于 数 理 逻 辑 ；n1976年 ， 纽 威 尔 和 西 蒙 将 人 类 求 解 问 题 的 心 理 过 程表 达 为 符 号 计 算 ， 并 提 出 了 物 理 符 号 系 统 假 设 ，使 之 成 为 了 传 统 人 工 智 能 的 基 础 。n基 于 人 脑 的 心 理 模 型 ， 从 宏 观 上 来 模 拟 人 脑 的 思维n代 表 人 物 ： 西 蒙 、 纽 厄 尔 、 尼 尔 逊n研 究 领 域 ： 定 理 证 明 、 专 家 系 统 、 机 器 博 弈 西 蒙

31、的 “ 物 理 符 号 系 统 假 说 ”n假 设 ： 任 何 一 个 物 理 符 号 系 统 如 果 是 有 智 能 的 ， 则 肯 定能 执 行 对 符 号 的 输 入 、 输 出 、 存 储 、 复 制 、 条 件 转 移 和建 立 符 号 结 构 这 样 6种 操 作 。 反 之 ， 能 执 行 这 6种 操 作 的任 何 系 统 ， 也 就 一 定 能 够 表 现 出 智 能 。 n三 个 推 论 ：（ 1） 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 统 ， 因 此 它 必 具 有 智 能

32、；（ 3） 计 算 机 能 模 拟 人 ， 或 者 说 能 模 拟 人 的 大 脑 功 能 。 符 号 主 义 符 号 处 理B（ 结 论 ） AB (大 前 提 ) A （ 小 前 提 ） 产 生 式 规 则证 据 事 实 所 有 人 都 是 要 死 的 （ 大 前 提 ） 苏 格 拉 底 是 人 （ 小 前 提 ） 苏 格 拉 底 是 要 死 的 （ 结 论 ） 联 结 主 义 （ 连 接 主 义 ）n 联 结 主 义 (Connectionism)， 源 于 脑 神 经 科 学 。n 是 仿 生 学 ， 认 为 智 能 产 生 于 大 脑 , 因 此 通 过 对 大 脑 神 经 系 统

33、结 构的 模 拟 来 建 立 人 工 神 经 元 网 络 , 从 而 实 现 相 应 的 智 能 行 为 。 n 基 于 人 脑 的 生 理 模 型 ， 从 微 观 上 来 模 拟 人 脑 n 代 表 人 物 ： 麦 克 洛 奇 、 匹 兹 、 霍 普 菲 尔 德n 实 现 人 脑 的 低 级 感 知 功 能 ， 如 图 像 、 声 音 信 息 的 识 别 和 处 理 。 神 经 计 算 的 发 展 （ 一 ）n连 接 主 义 的 代 表 性 成 果 是 1943年 由 麦 克 洛 奇 (McCulloch)和 匹 兹 (Pitts)提 出 的 形 式 化 神 经 元 模 型 ， 即 M-P模

34、 型 。n他 们 总 结 了 神 经 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 络 的 结 构 方 法n从 此 开 创 了 神 经 计 算 的 时 代 ， 为 人 工 智 能 创 造 了 一 条 用电 子 装 置 模 仿 人 脑 结 构 和 功 能 的 新 途 径 。 神 经 计 算 的 发 展 （ 二 ）n 1982年 ， 美 国 物 理 学 家 霍 普 菲 尔 德 提 出 了 离 散 的 神 经网 络 模 型 1984年 他 又 提 出 了 连 续 的 神 经 网 络 模 型 ， 使神 经 网 络 可 以 用 电 子 线 路 来

35、仿 真 ， 开 拓 了 神 经 网 络 用于 计 算 机 的 新 途 径 。 n 1986年 ， 鲁 梅 尔 哈 特 等 人 提 出 了 多 层 网 络 中 的 反 向 传播 （ BP） 算 法 ， 使 多 层 感 知 机 的 理 论 模 型 有 所 突 破 。n 许 多 科 学 家 加 入 了 人 工 神 经 网 络 的 理 论 与 技 术 研 究 ，使 这 一 技 术 在 图 像 处 理 、 模 式 识 别 等 领 域 取 得 了 重 要的 突 破 ， 为 实 现 连 接 主 义 的 智 能 模 拟 创 造 了 条 件 。 行 为 主 义n又 称 进 化 主 义 或 控 制 论 学 派 ，

36、 源 于 控 制 论 。n认 为 智 能 取 决 于 感 知 和 行 为 ， 取 决 于 对 外 界 复 杂 环 境 的 适应 （ 进 化 ） ， 而 不 是 表 示 和 推 理 ；n真 实 场 景 下 的 智 能 机 器 的 行 为 控 制 。 强 调 智 能 系 统 与 环 境的 交 互 ， 从 运 行 的 环 境 中 获 取 信 息 （ 感 知 ） ， 通 过 自 己 的 动作 对 环 境 施 加 影 响 ；n代 表 人 物 ： 布 鲁 克 斯 n 研 究 领 域 ： 智 能 机 器 人 、 智 能 体 、 人 工 生 命 行 为 主 义 观 点（ 1） 知 识 的 形 式 化 表 示

37、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 对 环 境 发 出 作 用 后 ， 环 境 对 作 用 者 的 响 应 作为 原 型 ；（ 3） 所 建 造 的 智 能 系 统 在 现 实 世 界 中 应 具 有 行 动 和 感 知 的 能 力 。 布 鲁 克 斯 和 他 的 6足 机 器 虫n 布 鲁 克 斯 的 代 表 性 成 果 是 他 研制 的 6足 机 器 虫 。 它 是 由 150个传 感 器 和 23个 执 行 器 构 成 的 像蝗 虫 一 样 能 做 6足 行 走 的 机 器 人试 验 系 统 。 n 这 个

38、机 器 虫 虽 然 不 具 有 像 人 那样 的 推 理 、 规 划 能 力 ， 但 其 应付 复 杂 环 境 的 能 力 却 大 大 超 过了 原 有 的 机 器 人 ， 在 自 然 （ 非结 构 化 ） 环 境 下 ， 具 有 灵 活 的防 碰 撞 和 漫 游 行 为 麻 省 理 工 学 院 计 算 机 科 学 和人 工 智 能 实 验 室 主 任 布 鲁 克斯 （ Rodney Brooks） 环 境agent? 传 感 器效 应 器 激 光 测 距 仪 声 波 定 位 仪触 摸 传 感 器 智 能 体 （ Agent） 智 能 体 ： 任 何 具 有 独 立 的 能 够 思 想 并 可

39、 以 同 环境 交 互 的 实 体 都 可 以 抽 象 为 智 能 体 。 目 标 ： 建 立 一 个 具 有 独 立 思 考 、 决 策 的 过 程 的计 算 机 模 型 ， 具 备 推 理 、 学 习 、 反 应 等 能 力 。 多 智 能 体 系 统 ： 由 大 量 简 单 的 相 互 交 互 的 智 能体 组 成 的 一 个 复 杂 系 统 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 ）企 图 模 拟 神 经 系 统 ， 而 另 一派 人 则 企 图 模 拟 心 智（ mind） 但 殊 途 同 归 。 ”这 预

40、 示 了 人 工 智 能 随 后 几 十年 关 于 “ 结 构 与 功 能 ” 两 个阶 级 、 两 条 路 线 的 斗 争 。 IBM的 “ 深 蓝 ”“深 蓝 ”对 弈 情 况 ： 时 间 ： 北 京 时 间 1997年 5月 12日 凌 晨 4点 50分 对 手 ： IBM的 “ 深 蓝 ” 超 级 计 算 机 国 际 象 棋 世 界 冠 军 卡 斯 派 罗 夫 结 局 ： 2胜 1负 3平 ， 总 比 分 3.5 : 2.5， “ 深 蓝 ” 获 胜对 弈 的 实 质 机 器 智 能 与 人 类 智 能 的 较 量1.机 器 博 弈 4. 人 工 智 能 的 应 用 AlphaGo Z

41、ero 第 3天 ， 下 了 490万 局 棋 ， 打 败 老 大老三战绩老三学棋过程 刚 开 始 ， 随机 下 子 热 衷 于 吃 子 ，完 全 不 顾 死 活 发 现 了 如 果 先 占住 棋 盘 的 边 和 角 ，后 面 占 便 宜 学 会 了 如 何 打 劫 、 征 子 懂 得 看 棋 形 第 21天 ， 败 了 老 二第 40天 ， 完 整 走 过 了 一 个 人 类 棋 手 学 棋 的 全 过 程棋 盘 /黑 子 /白 子 棋 子 被 围 起 来 就 死规 则棋 士 柯 洁 10月 19日 02:22 一 个 纯 净 、 纯 粹 自 我 学 习 的AlphaGo是 最 强 的 .对

42、 于 AlphaGo的自 我 进 步 来 讲 .人 类 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 2. 自 动 定 理 证 明 自 动 定 理 证 明 就 是 机 器 定 理 证 明 ， 这 也 是 人 工 智能 的 一 个 重 要 的 研 究 领 域 ， 也 是 最 早 的 研 究 领 域 之 一 。 “四 色 问 题 ”

43、 是 世 界 上 最 著 名 的 数 学 难 题之 一 。 最 早 是 1852年 由 一 位 21岁 的 大 学生 提 出 来 的 数 学 难 题 ： 任 何 地 图 都 可 以用 最 多 四 种 颜 色 着 色 ， 就 能 区 分 任 何 两相 邻 的 国 家 或 区 域 。1976年 7月 ， 美 国 的 阿 佩 尔 (K.Appel)等 人合 作 解 决 了 长 达 124年 之 久 的 难 题 -四 色定 理 。 他 们 用 三 台 大 型 计 算 机 ， 花 去 1200小 时 CPU时 间 ， 并 对 中 间 结 果 进 行 人 为 反 复 修 改 500多 处 。 四 色 定

44、理 的 成 功 证 明曾 轰 动 计 算 机 界 。“四 色 定 理 ” 证 明 吴 文 俊 是 著 名 数 学 家 、 “ 数 学机 械 化 之 父 ” 。 1977年 ， 吴 文 俊 关于 平 面 几 何 定 理 的 机 械 化 证 明 首 次取 得 成 功 ,并 且 创 立 了 定 理 机 器 证 明的 “ 吴 方 法 ” 。 2001年 2月 19日 ， 获首 届 国 家 最 高 科 学 技 术 奖 。 吴 文 俊 3.自 然 语 言 处 理 应 用n 机 器 翻 译 、 信 息 检 索 、 文 本 分 类 、 自 动 文 摘 、 语 音 识别n 机 器 翻 译 是 利 用 计 算 机

45、 把 一 种 自 然 语 言 转 变 成 另 一 种自 然 语 言 的 过 程 ， 用 以 完 成 这 一 过 程 的 软 件 系 统 叫 做机 器 翻 译 系 统 4 机 器 人 实 用 上 ， 机 器 人 是 自 动 执 行工 作 的 机 器 装 置 。 机 器 人 ASIMOASIMO是 本 田 公 司 生 产 的 机 器人它 能 够 走 路 ， 挥 手 ， 爬 楼 梯 。具 有 一 定 的 图 像 识 别 能 力具 有 一 定 的 交 互 能 力曾 经 被 出 租 给 一 家 公 司 用 来 问 候访 问 者 并 指 引 到 会 议 室 的 路 富 士 康 机 器 人 上 岗 全 球

46、最 大 代 工 企 业 富 士 康 推 出 百 万 “机 器 人 大军 ”计 划 原 因 ： 使 用 机 器 人 可 提 高 生 产 效 率 机 器 人 有 更 高 的 承 受 力 劳 动 力 成 本 的 不 断 提 高 后 果 ： “机 器 人 战 略 ”势 必 伴 生 着 一 批 生 产 工 人的 下 岗 。 n 模 式 通 常 具 有 实 体 的 形 式 ， 如 声 音 、 图 片 、 图 像 、 语 言 、文 字 、 符 号 、 物 体 、 景 象 等n 用 计 算 机 实 现 模 式 （ 文 字 、 声 音 、 人 物 、 物 体 等 ） 的 自动 识 别 。 5 模 式 识 别 (

47、pattern recognition) 应 用 生 物 识 别 （ Biometric Identification Technology）生 物 识 别 是 利 用 人 体 生 物 特 征 进 行 身 份 认 证 的 一 种 技 术 。生 物 特 征 是 唯 一 的 （ 与 他 人 不 同 ） ， 可 以 测 量 或 可 自 动识 别 和 验 证 的 生 理 特 性 或 行 为 方 式 ， 分 为 生 理 特 征 和 行为 特 征 。用 于 生 物 识 别 的 生 物 特 征 有 手 形 、 指 纹 、 脸 形 、 虹 膜 、视 网 膜 、 脉 搏 、 耳 廓 等 。行 为 特 征 有 签

48、 字 、 声 音 、 按 键 力 度 等 。基 于 这 些 特 征 ， 人 们 已 经 发 展 了 手 形 识 别 、 指 纹 识 别 、面 部 识 别 、 发 音 识 别 、 虹 膜 识 别 、 签 名 识 别 等 多 种 生 物识 别 技 术 。 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 部 识 别 面 部 温 谱 识 别 指 纹 识 别 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 扫 ， 即 可 登 录 。文 件 保 护 ： 为 文 件 或 文

49、件 夹 设 定 保 护 ， 只 有 当 前 用 户 指纹 才 可 解 除 保 护应 用 程 序 保 护 ： 不 用 再 记 忆 繁 多 的 密 码 ， 只 要 手 指 一 扫 ，实 现 轻 松 登 录 滑 动 式 指 纹 鼠 标 湖 南 大 学 美 雅 国 际 教 育 学 院 上 课 实 行 指 纹 考 勤 人 脸 密 码 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 6 6 ImageNet 大规模视觉识别挑战赛于 2 0 1 7 年正式结束，此后将专注于目前尚未解决的问题及以后发展

50、方向 2 0 1 2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 2 0 1 4年的时候，Google做了2 2层成为冠军，深度明显提升了 2 0 1 5年是来自微软的ResNet做到1 5 2层 2 0 1 6年商汤做到1 2 0 7层，又得到了一个突破 阿 西 莫 夫 【 机 器 人 学 三 定 律 】 一 .机 器 人 不 得 伤 害 人 ， 也 不 得 见 人 受 到 伤 害 而 袖手 旁 观 二 .机 器 人 应 服 从 人 的 一 切 命 令 ， 但 不 得 违 反 第 一定 律 三 .机 器 人 应 保 护 自 身 的 安 全 ， 但 不 得 违 反 第 一 、第 二 定 律 艾 萨 克 阿 西 莫 夫 （ 1920 1992） ， 当 代 美 国 最 著 名 的科 幻 大 师 、 是 本 世 纪 最 顶 尖 的 科 幻 小 说 家 之 一 。 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 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 ， 包 含 人 类 水平 的 任 务 ， 涉 及 机 器 的 持 续学 习强 人 工 智 能 ， 指 比 人 类 更 聪明 的 机 器