第1章人工智能概述ppt-第1章人工智能概述14430.pptx

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1、第第1章章 人工智能概述人工智能概述第第1章章 人工智能概述人工智能概述 1.1 人工智能的概念人工智能的概念 1.2 人工智能的研究途径与方法人工智能的研究途径与方法 1.3 人工智能的分支领域人工智能的分支领域1.4 人工智能的基本技术人工智能的基本技术 1.5 人工智能的发展概况人工智能的发展概况1页第第1章章 人工智能概述人工智能概述1.1 人工智能的概念人工智能的概念 1.1.1 什么是人工智能 顾名思义，人工智能就是人造智能，其英文表示是“Artificial Intelligence”，简称AI。当然，这只是人工智能的字面解释或广义解释。目前的“人工智能”一词是指指用用计计算算机

2、机模模拟拟或或实实现现的的智智能能，同时，人工智能又是一个学科名称。2页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 作为学科，人人工工智智能能研研究究的的是是如如何何使使机机器器（计计算算机机）具具有有智智能能的的科科学学和和技技术术，特特别别是是自自然然智智能能如如何何在在计计算算机机上上实实现现或或再再现现的的科科学学和和技技术术。因此，从学科角度讲，当前的人工智能是计算机科学的一个分支。人工智能虽然是计算机科学的一个分支，但它的研究却不仅涉及到计算机科学，而且还涉及到脑科学、神经生理学、心理学、语言学、逻辑学、认知(思维)科学、行为科学、生命科学和数学，以及信息论、控制论和系统论等许多学科领域

3、。智能：内涵指“知识+思维”；外延指发现规律、运用规律的能力和分析、解决问题的能力。3页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 1.1.2 为什么要研究人工智能 我们知道，计算机是迄今为止最有效的信息处理工具，以至于人们称它为“电脑”。但现在的普通计算机系统的智能还相当低下，譬如缺乏自适应、自学习、自优化等能力，也缺乏社会常识或专业知识等，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。因而它的功能和作用就受到很大的限制，难以满足越来越复杂和越来越广泛的社会需求。既然计算机和人脑一样都可进行信息处理，那么是否也能让让计计算算机机同同人人脑脑一一样样也也具具有有智智能能呢？这正是人们研究人

4、工智能的初衷。4页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 研研究究人人工工智智能能也也是是当当前前信信息息化化社社会会的的迫迫切切要要求求。我们知道，人类社会现在已经进入了信息化时代。信息化的进一步发展，就必须有智能技术的支持。例如，当前迅速发展着的国际互联网(Internet)就强烈地需要智能技术。特别是当我们要在Internet上构筑信息高速公路时，其中有许多技术问题就要用人工智能的方法去解决。这就是说，人工智能技术在Internet和未来的信息高速公路上将发挥重要作用。5页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 智智能能化化也也是是自自动动化化发发展展的的必必然然趋趋势势。自动化发展到一定水

5、平，再向前发展就是智能化，即智能化是继机械化、自动化之后，人类生产和生活中的又一个技术特征。另外，研研究究人人工工智智能能，对对探探索索人人类类自自身身智智能能的的奥奥秘秘也也可可提提供供有有益益的的帮帮助助。因为我们可以通过电脑对人脑进行模拟，从而揭示人脑的工作原理，发现自然智能的渊源。6页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 1.1.3 人工智能的目标 人工智能的研究目标可分为远远期期目目标标和和近近期期目目标标。远远期期目目标标是是要要制制造造智智能能机机器器。具体来讲，就就是是要要使使计计算算机机具具有有看看、听听、说说、写写等等感感知知和和交交互互功功能能，具具有有联联想想、推推理理

6、、理理解解、学学习习等等高高级级思思维维能能力力，还还要要有有分分析析问问题题、解解决决问问题题和和发发明明创创造造的的能能力力。简言之，也也就就是是使使计计算算机机像像人人一一样样具具有有自自动动发发现现规规律律和和利利用用规规律律的的能能力力，或或者者说说具具有有自自动动获获取取知知识识和和利利用用知知识识的的能能力力，从从而扩展和延伸人的智能而扩展和延伸人的智能。7页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 从目前的技术水平来看，要全面实现上述目标，还存在很多困难。人人工工智智能能的的近近期期目目标标是是实实现现机机器器智智能能，即即先先部部分分地地或或某某种种程程度度地地实实现现机机器器的

7、的智智能能，从从而而使使现现有有的的计计算算机机更更灵灵活活、更更好好用用和和更更有有用用，成成为为人人类类的智能化信息处理工具的智能化信息处理工具。1997年深蓝打败卡世界象棋冠军斯帕罗夫。比如各种机器人，水下机器人、爬壁机器人、鱼形机器人、旅游机器人、足球机器人（RoboCup）、篮球机器人等，各具特色。8页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 1.1.4 人工智能的表现形式 人人工工智智能能的的表表现现形形式式至至少少有有这这么么几几种种：智智能能软软件件、智智能能设设备备、智智能能网网络络、智智能能计计算算机机、智智能能机机器器人人和和更更一般的一般的Agent等等。智能软件的范围比较

8、广泛，譬如：它可以是一个完整的智能软件系统，如专家系统、知识库系统等；也可以是具有一定智能的程序模块，如推理程序、学习程序等，这种程序可以作为其它程序系统的子程序；智能软件还可以是有一定知识或智能的应用软件，如字处理软件Word就有一定的英语语法知识，所以在英文文稿的录入、编辑过程中，Word就表现出一定的智能。9页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 智能设备包括具有一定智能的仪器、仪表、机器、设施等。如采用智能控制的机床、汽车、武器装备、家用电器等。这种设备实际上是被嵌入了某种智能软件的设备。智能网络也就是智能化的信息网络。具体来讲，从网络的构建、管理、控制、信息传输，到网上信息发布和检索

9、以及人机接口等，都是智能化的。智能计算机如前所述，而智能机器人则是一种拟人化的智能机器。Agent是智能主体或主体，即具有智能的实体，具有自主性、反应性、适应性和社会性。是热门方向。10页第第1章章 人工智能概述人工智能概述1.2 人工智能的研究途径与方法人工智能的研究途径与方法 1.2.1 结构模拟，神经计算 所谓结结构构模模拟拟，就就是是根根据据人人脑脑的的生生理理结结构构和和工工作作机机理理，实实现现计计算算机机的的智智能能，即即人人工工智智能能。我们知道，人脑的生理结构是由大量神经细胞组成的神经网络。人脑是由大约1011个神经细胞组成的一个动态的、开放的、高度复杂的巨系统，以致于人们至

10、今对它的生理结构和工作机理还未完全弄清楚。这一学派被称为连接主义学派或生理学派。11页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 1.2.2 功能模拟，符号推演 由于人脑的奥秘至今还未彻底揭开，所以，人们就在当前的数字计算机上，对对人人脑脑从从功功能能上上进进行行模模拟拟，实现人工智能实现人工智能。这种途径称为功能模拟法。具体来讲，功能模拟法就是以人脑的心理模型，将问题或知识表示成某种逻辑网络，采用符号推演的方法，实现搜索、推理、学习等功能，从宏观上来模拟人脑的思维，实现机器智能。这一学派被称为符号主义学派、心理学派或逻辑学派。12页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 1.2.3 行为模拟，控制进

11、化 除了上述两种研究途径和方法外，还有一种基于感知-行为模型的研究途径和方法。我们称其为行为模拟法。这种方法是模模拟拟人人在在控控制制过过程程中中的的智智能能活活动动和和行行为为特特性性，如如自自寻寻优优、自自适适应应、自自学学习习、自自组组织织等等，来来研研究究和和实实现现人人工工智智能能。基于这一方法研究人工智能的典型代表要算MIT的R.Brooks教授，他研制的六足行走机器人(亦称为人造昆虫或机器虫)，曾引起人工智能界的轰动。这个机器虫可以看作是新一代的“控制论动物”，它具有一定的适应能力，是一个运用行为模拟即控制进化方法研究人工智能的代表作。这一学派被称为行为主义、进化主义或控制论学派

12、。13页第第1章章 人工智能概述人工智能概述1.3 人工智能的分支领域人工智能的分支领域 1.3.1 基于脑功能模拟的领域划分 1.机器感知机器感知 机机器器感感知知就就是是计计算算机机直直接接“感感觉觉”周周围围世世界界。具具体体来来讲讲，就就是是计计算算机机像像人人一一样样通通过过“感感觉觉器器官官”直直接接从从外外界界获获取取信信息息。如通过视觉器官获取图形、图像信息，通过听觉器官获取声音信息。所以，要使机器具有感知能力，就首先必须给机器配置各种感觉器官，如视觉器官、听觉器官、嗅觉器官等等。于是，机器感知还可以再分为机器视觉、机器听觉等分支课题。14页第第1章章 人工智能概述人工智能概述

13、 要研究机器感知，首先要涉及图像、声音等信息的识别问题。为此，现在已发展了一门称为“模式识别”的专门学科。模式识别的主要目标就是用计算机来模拟人的各种识别能力，当前主要是对视觉能力和听觉能力的模拟，并且主要集中于图形识别和语音识别。图形识别主要是研究各种图形（如文字、符号、图形、图像和照片等）的分类。例如识别各种印刷体和某些手写体文字，识别指纹、白血球和癌细胞等等。这方面的技术已经进入实用阶段。15页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 语音识别主要是研究各种语音信号的分类。语音识别技术近年来发展很快，现已有商品化产品(如汉字语音录入系统)上市。模式识别的过程大体是先将摄像机、送话器或其它传感

14、器接受的外界信息转变成电信号序列，计算机再进一步对这个电信号序列进行各种预处理，从中抽出有意义的特征，得到输入信号的模式，然后与机器中原有的各个标准模式进行比较，完成对输入信息的分类识别工作。16页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 2.机器联想 仔细分析人脑的思维过程，可以发现，联想实际是思维过程中最基本、使用最频繁的一种功能。例如，当听到一段乐曲，我们头脑中可能会立即浮现出几十年前的某一个场景，甚至一段往事，这就是联想。机器联想就是机器具有联想的功能机器联想就是机器具有联想的功能。要实现联想无非就是建立事物之间的联系，比如通过指针、函数、链表、关系等。传统的信息查询是基于传统计算机的按地

15、址存取方式进行的。而研究表明，人脑的联想功能是基于神经网络的按内容记忆方式进行的，与存储地址无关。17页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 当前，对机器联想功能的研究中，人们就是利用这种按内容记忆原理，采用一种称为“联想存储”的技术实现联想功能。联想存储的特点是：(1)可以存储许多相关（激励，响应）模式对;(2)通过自组织过程可以完成这种存储;(3)以分布、稳健的方式（可能会有很高的冗余度）存储信息;(4)可以根据接收到的相关激励模式产生并输出适当的响应模式;(5)即使输入激励模式失真或不完全时，仍然可以产生正确的响应模式;(6)可在原存储中加入新的存储模式。18页第第1章章 人工智能概述人

16、工智能概述 3.机器推理 机机器器推推理理就就是是计计算算机机推推理理，也也称称自自动动推推理理。它是人工智能的核心课题之一。因为，推理是人脑的一个基本功能和重要功能。机器推理是人工智能的基本的、重要的研究方向。事实上，几乎所有的人工智能领域都与推理有关。因此，要实现人工智能，就必须将推理的功能赋予机器，实现机器推理。实现机器推理要模拟人脑推理的宏观过程，按照符号推演的方法，依据形式逻辑、数理逻辑的推理规则进行，也可以采用数值计算的方法实现。还有采用并行推理，如神经网络计算机，是重要的研究方向。机器推理可分为确定性（精确推理）和不确定推理。19页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 4.机器学

17、习 机机器器学学习习就就是是机机器器自自己己获获取取知知识识。具体来讲，机器学习主要有这几层意思：(1)对人类已有知识的获取（这类似于人类的书本知识学习）；(2)对客观规律的发现（这类似于人类的科学发现）；(3)对自身行为的修正（这类似于人类的技能训练和对环境的适应）。学习分为符号学习和连接学习。20页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 5.机器理解 机机器器理理解解就就是是使使机机器器能能够够理理解解包包括括自自然然语语言言和和图图形在内的各种符号。形在内的各种符号。机器理解主要包括自然语言理解和图形理解等机器理解主要包括自然语言理解和图形理解等。自然语言理解就是计算机理解人类的自然语言，

18、如汉语、英语等，并包括口头语言和文字语言两种形式。试想，计算机如果能理解人类的自然语言，那么计算机的使用将会变得十分方便和简单，而且机器翻译也将真正成为现实。21页第第1章章 人工智能概述人工智能概述例如，美国认知心理学家G.M.Ulson曾为理解提出了四条判别标准:(1)能够成功地回答与输入材料有关的问题；(2)能够具有对所给材料进行摘要的功能；(3)能用不同的词语叙述所给材料；(4)具有从一种语言转译成另一种语言的能力。图形理解是图形识别的自然延伸，也是计算机视觉的组成部分。理解实际是感知的延伸，或者说深层次的感知。22页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 6.机器行为 机机器器行行为为

19、主主要要指指机机器器人人行行动动规规划划。它是智能机器人的核心技术，规划功能的强弱反映了智能机器人的智能水平。因为，虽然感知能力可使机器人认识对象和环境，但解决问题，还要依靠规划功能拟定行动步骤和动作序列。23页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 1.3.2 基于研究途径与实现技术的领域划分 1.符号智能 符符号号智智能能就就是是以以符符号号知知识识为为基基础础，通通过过符符号号推推理理进进行行问问题题求求解解而而实实现现的的智智能能。这也就是所说的传统人工智能或经典人工智能。符号智能研究的主要内容包括知识工程和符号处理技术。知识工程涉及知识获取、知识表示、知识管理、知识运用以及知识库系统等

20、一系列知识处理技术。符号处理技术指基于符号的推理和学习技术，它主要研究经典逻辑和非经典逻辑理论以及相关的程序设计技术。简而言之，符号智能就是基于人脑的心理模型，运用传统的程序设计方法实现的人工智能。24页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 2.计算智能 计计算算智智能能是是以以数数据据为为基基础础，通通过过数数值值计计算算进进行行问问题题求求解解而而实实现现的的智智能能。计算智能研究的主要内容包括人工神经网络、进化计算(包括遗传算法、遗传程序设计、进化规划、进化策略等)、模糊技术以及人工生命等。计算智能主要模拟自然智能系统，研究其数学模型和相关算法，并实现人工智能。计算智能是当前人工智能学科

21、中一个十分活跃的分支领域。25页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 1.3.3基于应用领域的领域划分 1.难题求解 这里的难难题题，主主要要指指那那些些没没有有算算法法解解，或或虽虽有有算算法法解解但但在在现现有有机机器器上上无无法法实实施施或或无无法法完完成成的的困困难难问问题题。例如：路径规划、运输调度、电力调度、地质分析、测量数据解释、天气预报、市场预测、股市分析、疾病诊断、故障诊断、军事指挥、机器人行动规划、机器博弈等等。26页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 2.自动定理证明 自自动动定定理理证证明明就就是是机机器器定定理理证证明明，这也是人工智能的一个重要的研究领域，也是最早

22、的研究领域之一。定理证明是最典型的逻辑推理问题之一，它在发展人工智能方法上起过重大作用。27页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 自动定理证明的方法主要有四类：(1)自然演绎法。它的基本思想是依据推理规则，从前提和公理中可以推出许多定理，如果待证的定理恰在其中，则定理得证。(2)判定法。即对一类问题找出统一的计算机上可实现的算法解。在这方面一个著名的成果是我国数学家吴文俊教授1977年提出的初等几何定理证明方法。28页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 (3)定理证明器。它研究一切可判定问题的证明方法。(4)计算机辅助证明。它是以计算机为辅助工具，利用机器的高速度和大容量，帮助人完成手工证

23、明中难以完成的大量计算、推理和穷举。29页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 3.自动程序设计 自自动动程程序序设设计计就就是是让让计计算算机机设设计计程程序序。具体来讲，就是人只要给出关于某程序要求的非常高级的描述，计算机就会自动生成一个能完成这个要求目标的具体程序。所以，这相当于给机器配置了一个“超级编译系统”，它能够对高级描述进行处理，通过规划过程，生成所需的程序。但这只是自动程序设计的主要内容，它实际是程序的自动综合。自动程序设计还包括程序自动验证，即自动证明所设计程序的正确性。30页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 4.自动翻译 自自动动翻翻译译即即机机器器翻翻译译，就就是是完

24、完全全用用计计算算机机作作为为两两种种语语言言之之间间的的翻翻译译。机器翻译由来已久。早在电子计算机问世不久，就有人提出了机器翻译的设想。随后就开始了这方面的研究。当时人们总以为只要用一部双向词典及一些语法知识就可以实现两种语言文字间的机器互译，结果遇到了挫折。机器翻译的实现依赖于自然语言理解研究的进展。31页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 5.智能控制 智智能能控控制制就就是是把把人人工工智智能能技技术术引引入入控控制制领领域域，建建立立智智能能控控制制系系统统。自从国际知名美籍华裔科学家傅京孙(KS.Fu)在1965年首先提出把人工智能的启发式推理规则用于学习控制系统以来，国内外众多

25、的研究者投身于智能控制研究，并取得一些成果。32页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 智能控制系统的智能可归纳为以下几方面：(1)先验智能：有关控制对象及干扰的先验知识，可以从一开始就考虑到控制系统的设计中;(2)反应性智能：在实时监控、辨识及诊断的基础上，对系统及环境变化的正确反应能力;(3)优化智能：包括对系统性能的先验性优化及反应性优化;(4)组织与协调智能：表现为对并行耦合任务或子系统之间的有效管理与协调。33页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 6.智能管理 智智能能管管理理就就是是把把人人工工智智能能技技术术引引入入管管理理领领域域，建建立立智智能能管管理理系系统统。智能管理是

26、现代管理科学技术发展的新动向。智能管理是人工智能与管理科学、系统工程、计算机技术及通信技术等多学科、多技术互相结合、互相渗透而产生的一门新技术、新学科。它研究如何提高计算机管理系统的智能水平，以及智能管理系统的设计理论、方法与实现技术。34页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 7.智能决策 智智能能决决策策就就是是把把人人工工智智能能技技术术引引入入决决策策过过程程，建建立立智智能能决决策策支支持持系系统统。智能决策支持系统是在20世纪80年代初提出来的。它是决策支持系统与人工智能，特别是专家系统相结合的产物。35页第第1章章 人工智能概述人工智能概述一般来说，智能部件中可以包含如下一些知识

27、：(1)建立决策模型和评价模型的知识。(2)如何形成候选方案的知识。(3)建立评价标准的知识。(4)如何修正候选方案，从而得到更好候选方案的知识。(5)完善数据库，改进对它的操作及维护的知识。36页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 8.智能通信 智智能能通通信信就就是是把把人人工工智智能能技技术术引引入入通通信信领领域域，建建立立智智能能通通信信系系统统。智能通信就是在通信系统的各个层次和环节上实现智能化。例如在通信网的构建、网管与网控、转接、信息传输与转换等环节，都可实现智能化。这样，网络就可运行在最佳状态，使呆板的网变成活化的网，使其具有自适应、自组织、自学习、自修复等功能。37页第第

28、1章章 人工智能概述人工智能概述 9.智能仿真 智智能能仿仿真真就就是是将将人人工工智智能能技技术术引引入入仿仿真真领领域域，建建立立智智能能仿仿真真系系统统。我们知道，仿真是对动态模型的实验，即行为产生器在规定的实验条件下驱动模型，从而产生模型行为。38页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 10.智能CAD 智智能能CAD（简简称称ICAD）就就是是把把人人工工智智能能技技术术引引入入计计算算机机辅辅助助设设计计领领域域，建建立立智智能能CAD系系统统。事实上，AI几乎可以应用到CAD技术的各个方面。从目前发展的趋势来看，至少有下述四个方面：(1)设计自动化。(2)智能交互。(3)智能图形

29、学。(4)自动数据采集。39页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 从具体技术来看，ICAD技术大致可分为如下几种方法：(1)规则生成法。(2)约束满足方法。(3)搜索法。(4)知识工程方法。(5)形象思维方法。40页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 11.智能CAI 智智能能CAI就就是是把把人人工工智智能能技技术术引引入入计计算算机机辅辅助助教教学学领域，建立智能领域，建立智能CAI系统，即系统，即ICAI。ICAI的特点是能对学生因才施教地进行指导。为此，ICAI应具备下列智能特征:(1)自动生成各种问题与练习。(2)根据学生的水平和学习情况自动选择与调整教学内容与进度。(3)在理解

30、教学内容的基础上自动解决问题生成解答。41页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 1.3.4 基于应用系统的领域划分 1.专家系统 所谓专家系统，就是基于人类专家知识的程序系统。专家系统的特点是拥有大量的专家知识（包括领域知识和经验知识），能模拟专家的思维方式，面对领域中复杂的实际问题，能作出专家水平级的决策，像专家一样解决实际问题。42页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 2.知识库系统 所谓知识库系统，从概念来讲，它可以泛指所有包含知识库的计算机系统（这是广义理解）；也可以仅指拥有某一领域广泛知识以及常识的知识咨询系统（这是一种狭义理解）。按广义理解，专家系统、智能数据库系统等也都是知识

31、库系统。这里我们对知识库系统按狭义理解。知识库系统是人工智能从数据处理到知识的必然结果。43页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 3.智能数据库系统 智能数据库系统就是给传统数据库系统中再加上智能成分。例如：演绎数据库、面向对象数据库、主动数据库等等，都是智能数据库系统。4.智能机器人系统 智能机器人是这样一类机器人：它能认识工作环境、工作对象及其状态，能根据人给予的指令和“自身”认识外界的结果来独立地决定工作方法，实现任务目标，并能适应工作环境的变化。它具有感知、思维、人机通讯和运动四种机能。44页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 1.3.5 基于计算机系统结构的领域划分 1.智能操作

32、系统 智能操作系统就是将人工智能技术引入计算机的操作系统之中，从质上提高操作系统的性能和效率。智能操作系统的基本模型，将以智能机为基础，并能支撑外层的AI应用程序，以实现多用户的知识处理和并行推理。45页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 2.智能多媒体系统 多媒体技术是当前计算机最为热门的研究领域之一。多媒体计算机系统就是能综合处理文字、图形、图像和声音等多种媒体信息的计算机系统。智能多媒体就是将人工智能技术引入多媒体系统，使其功能和性能得到进一步发展和提高。事实上，多媒体技术与人工智能所研究的机器感知、机器理解等技术也不谋而合。46页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 3.智能计算机系

33、统 智能计算机系统就是人们正在研制的新一代计算机系统。这种计算机系统从基本元件到体系结构，从处理对象到编程语言，从使用方法到应用范围，同当前的诺依曼型计算机相比，都有质的飞跃和提高，它将全面支持智能应用开发，且自身就具有智能。47页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 4.智能网络系统 智能网络系统就是将人工智能技术引入计算机网络系统。如在网络构建、网络管理与控制、信息检索与转换、人机接口等环节，运用AI的技术与成果。研究表明，AI的专家系统、模糊技术和神经网络技术可用于网络的连接接纳控制、业务量管制、业务量预测、资源动态分配、业务流量控制、动态路由选择、动态缓冲资源调度等许多方面。48页第第

34、1章章 人工智能概述人工智能概述 1.3.6 基于实现工具与环境的领域划分 1.智能软件工具 包括开发建造智能系统的程序语言和工具环境等，这方面现已有不少成果。如：函数程序设计语言(LISP)、逻辑程序设计语言(PROLOG)、对象程序设计语言(Smalltalk、C+、Java)、框架表示语言(FRL)、产生式语言(OPS5)、神经网络设计语言(AXON)、智能体(Agent)程序设计语言等等，以及各种专家系统工具、知识工程工具、知识库管理系统等。49页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 2.智能硬件平台 指直接支持智能系统开发和运行的机器硬件，这方面现在也取得了不少成果。如：LISP机、

35、PROLOG机、神经网络计算机、知识信息处理机、模糊推理计算机、面向对象计算机、智能计算机等，以及由这些计算机组成的网络系统，有的已研制成功，有的正在研制之中。50页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 1.3.7 基于体系结构的领域划分 基于智能系统的体系结构，人工智能可以分为集中式人工智能和分布式人工智能，前者研究的是个体智能，而后者研究的则是群体智能。个体智能是指个体的推理、学习、理解等智能行为。群体智能则是若干个体共同协作所表现出来的智能。分布式人工智能（Distributed Artificial Intelligence，简称DAI）主要研究在逻辑上或物理上分散的智能个体或智能系统

36、如何并行地、相互协作地实现大型复杂问题求解。51页第第1章章 人工智能概述人工智能概述1.4 人工智能的基本技术人工智能的基本技术 1.4.1 推理技术 几几乎乎所所有有的的人人工工智智能能领领域域都都要要用用到到推推理理，因因此此，推推理理技技术术是是人人工工智智能能的的基基本本技技术术之之一一。需需指指出出的的是是，对对推推理理的的研研究究往往往往涉涉及及到到对对逻逻辑辑的的研研究究。逻逻辑辑是是人人脑脑思思维维的的规规律律，从从而而也也是是推推理理的的理理论论基基础础。机器推理或人工智能用到的逻辑，主要包括经典逻辑中的谓词逻辑和由它经某种扩充、发展而来的各种逻辑。后者通常称为非经典或非标

37、准逻辑。52页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 1.4.2 搜索技术 所所谓谓搜搜索索，就就是是为为了了达达到到某某一一“目目标标”，而而连连续续地地进进行行推推理理的的过过程程。搜搜索索技技术术就就是是对对推推理理进进行行引引导导和和控控制制的的技技术术，它它也也是是人人工工智智能能的的基基本本技技术术之之一一。事实上，许多智能活动的过程，甚至所有智能活动的过程，都可看作或抽象为一个“问题求解”过程。而所谓“问题求解”过程，实质上就是在显式的或隐式的问题空间中进行搜索的过程。即在某一状态图，或者与或图，或者一般地说，在某种逻辑网络上进行搜索的过程。53页第第1章章 人工智能概述人工智能概

38、述 搜索技术也是一种规划技术。因为对于有些问题，其解就是由搜索而得到的“路径”。搜索技术是人工智能中发展最早的技术。在人工智能研究的初期，“启发式”搜索算法曾一度是人工智能的核心课题。截至目前，对启发式搜索的研究，人们已取得了不少成果。如著名的A*算法和AO*算法就是两个重要的启发式搜索算法。但至今，启发式搜索仍然是人工智能的重要研究课题之一。54页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 1.4.3 知识表示与知识库技术 知知识识表表示示是是指指知知识识在在计计算算机机中中的的表表示示方方法法和和表表示示形形式式，它它涉涉及及到到知知识识的的逻逻辑辑结结构构和和物物理理结结构构。知知识识库库类类

39、似似于于数数据据库库，所所以以知知识识库库技技术术包包括括知知识识的的组组织织、管管理理、维维护护、优优化化等等技技术术。对知识库的操作要靠知识库管理系统的支持。显然，知识库与知识表示密切相关。需说明的是，知识表示实际也隐含着知识的运用，知识表示和知识库是知识运用的基础，同时也与知识的获取密切相关。智能就是发现规律、运用规律的能力，而规律就是知识。知识是智能的基础和源泉。所以，知识表示与知识库技术是人工智能的核心技术。55页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 1.4.4 归纳技术 所所谓谓归归纳纳技技术术，是是指指机机器器自自动动提提取取概概念念、抽抽取取知知识识、寻寻找找规规律律的的技技术

40、术。显然，归纳技术与知识获取及机器学习密切相关，因此，它也是人工智能的重要基本技术。归纳可分为基于符号处理的归纳和基于神经网络的归纳。这两种途径目前都有很大发展。归纳可分为基于符号处理的归纳和基于神经网络的归纳。基于符号处理的归纳除归除纳学习方法外，还有近年发展起来的基于数据库的数据挖掘（Data Mining，MD）和 知 识 发 现(Knowledge Discovering from Database，KDD)。56页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 1.4.5 联想技术 如前面1.3节所述，联联想想是是最最基基本本、最最基基础础的的思思维维活活动动，它它几几乎乎与与所所有有的的AI

41、技技术术息息息息相相关关。因此，联想技术也是人工智能的一个基本技术。联想的前提是联想记忆或联想存储，这也是一个富有挑战性的技术领域。以上我们介绍了人工智能的一些基本理论和技术，因为这些理论和技术仍在不断发展和完善之中，所以，它们同时也是人工智能的基本课题。57页第第1章章 人工智能概述人工智能概述1.5 人工智能的发展概况人工智能的发展概况 1.5.1 人工智能学科的产生 现在公认，人工智能学科正式诞生于1956年。需要指出的是，人工智能学科虽然正式诞生于1956年的这次学术研讨会，但实际上它是逻辑学、心理学、计算机科学、脑科学、神经生理学、信息科学等学科发展的必然趋势和必然结果。单就计算机来

42、看，其功能从数值计算到数据处理，再下去必然是知识处理。实际上就其当时的水平而言，也可以说计算机已具有某种智能的成分了。58页第第1章章 人工智能概述人工智能概述天才的英国计算机科学家图灵（A.M.Turing）就于1950年发表了题为“计算机与智能”的论文，提出了著名的“图灵测试”，为人工智能提出了更为明确的设计目标和测试准则。59页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 1.5.2 符号主义途径发展概况 1956年之后的10多年间，人工智能的研究取得了许多引人瞩目的成就。从符号主义的研究途径来看，主要有：(1)1956年，美国的纽厄尔、肖和赛蒙合作编制了一个名为逻辑理论机(LogicTheor

43、yMachine，简称LT)的计算机程序系统。(2)1956年，塞缪尔研制成功了具有自学习、自组织、自适应能力的跳棋程序。60页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 (3)1959年，籍勒洛特发表了证明平面几何问题的程序，塞尔夫里奇推出了一个模式识别程序；1965年罗伯特(Roberts)编制出了可以分辨积木构造的程序。(4)1960年，纽厄尔、肖和赛蒙等人通过心理学试验总结出了人们求解问题的思维规律，编制了通用问题求解程序(General Problem Solving简称GPS)。61页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 (5)1960年，麦卡锡研制成功了面向人工智能程序设计的表处理语言

44、LISP。该语言以其独特的符号处理功能，很快在人工智能界风靡起来。它武装了一代人工智能学者，至今仍然是人工智能研究的一个有力工具。(6)1965年，鲁宾逊(Robinson)提出了消解原理，为定理的机器证明做出了突破性的贡献。以上是以推理为中心，是人工智能的早期，称为人工智能的推理期。1965年，美国斯坦福大学的费根鲍姆教授研制了基于知识DENDRAL专家系统，标志人工智能新时期的开始。随后出现许多专家系统，用于诊病、找矿等工作。1977费根鲍姆教授提出“知识工程”的概念，使人工智能进入以知识为中心的知识期。62页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 1.5.3 连接主义途径发展概况 从连接主

45、义的研究途径看，早在20世纪40年代，就有一些学者开始了神经元及其数学模型的研究。例如，1943年心理学家McCulloch和数学家Pitts提出了形式神经元的数学模型现在称之为MP模型，1944年Hebb提出了改变神经元连接强度的Hebb规则。MP模型和Hebb规则至今仍在各种神经网络中起重要作用。63页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 神经网络学科的发展和应用也迎来了脑神经科学、认知科学、心理学、微电子学、控制论和机器人学、信息技术和数理科学等学科的相互促进、相互发展的空前活跃时期，特别是在计算机科学研究领域，将从根本上改变人们传统的数值、模拟、串行、并行、分布等计算与处理概念的内涵和

46、外延，出现了分布式并行新概念、数值模拟混合的新途径，探索和开创光学计算机、生物计算机、第n代计算机的新构想，为21世纪计算机科学与技术的飞速发展奠定了思想和理论基础。64页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 1.5.4 当前发展趋势 首先指出，由于人工智能技术的飞速发展和作者视野的限制，所以，很难在这样一个小节的篇幅里，对人工智能的当前发展趋势作出全面、准确的评估。但一般认为，当前人工智能的发展，呈现出如下特点：(1)传统的符号处理与神经计算各取所长，联合作战。(2)一批新思想、新理论、新技术不断涌现。(3)以Agent（称为“主体”或“智能主体”、“智能体”等）技术和分布式人工智能(DAI

47、）正异军突起，蓬勃发展。65页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 (4)应用研究愈加深入而广泛。当今的人工智能研究与实际应用的结合越来越紧密，受应用的驱动越来越明显。事实上，现在的人工智能技术已同整个计算机科学技术紧密地结合在一起了，其应用也与传统的计算机应用越来越相互融合了。66页第第1章章 人工智能概述人工智能概述 1.5.5 我国人工智能研究发展简况 由于众所周知的原因，我国人工智能的研究起步较晚。20世纪70年代末，我国才有一批学者认真地开始了人工智能的研究。1977年，涂序彦（现任中国人工智能学会理事长）和郭荣江在自动化第1期上发表了国内首篇关于AI的论文智能控制及其应用，拉开了我国人工智能研究的序幕。从此，我国在人工智能方面的研究便蓬勃兴起。67页