第1章 人工智能概述.ppt

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1、第第1章章 人工智能概述人工智能概述人工智能与专家系统人工智能与专家系统2005年8月第第1章章 人工智能概述人工智能概述课程性质课程性质 选修课程选修课程课程任务 1、了解人工智能基本的概念、理论和技术、了解人工智能基本的概念、理论和技术 2、掌握人工智能问题的求解方法和原理、掌握人工智能问题的求解方法和原理 3、掌握专家系统的基本理论和实现结构、掌握专家系统的基本理论和实现结构 4、培养进行人工智能研究的基本素养、培养进行人工智能研究的基本素养 5、具备应用人工智能解决实际问题的基本能力，、具备应用人工智能解决实际问题的基本能力，6、掌握、掌握PROLOG软件的使用方法软件的使用方法 7、

2、较系统的了解专家系统开发工具（雄风专家系统知识组织方法和推、较系统的了解专家系统开发工具（雄风专家系统知识组织方法和推理技术）理技术）1.课程的性质和任务第第1章章 人工智能概述人工智能概述2.课程主要内容l人工智能概述l人工智能程序设计语言PROLOGl基于谓词逻辑的机器推理l图搜索技术l产生式规则l知识表示l不确定性处理l专家系统第第1章章 人工智能概述人工智能概述3.课时安排 计算机专业 总学时：40学时 理论学习：26学时 实习：14学时信管专业 总学时：54学时 理论学习：34学时 实习：20学时第第1章章 人工智能概述人工智能概述4.考核方式与标准 考核方式分为平时考查和笔试两部分

3、 平时考查占期末成绩的30%，主要考核基本操作技能和实习报告书写。笔试或课程论文占期末成绩的70%，主要考核基本概念、基本理论能力。第第1章章 人工智能概述人工智能概述5.学习方法与要求 1、由于理论性强，要和数据结构、程序设计等课程紧密联系；2、实践性强，按照教学要求，完成实习任务；3、课堂要讲求互动、注意和老师配合，不能死气沉沉，更不能埋头睡觉或小声说话。4、课程要手、脑并用，不能一心二用，面对老师发呆 5、上课要按时到课，不得无故缺席。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

4、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 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 1、概念、概念 顾名思义，人工智能就是人造智能，其英文表示是“ArtificialIntelligence”，简称AI。目前的“人工智能”一词是指用计算机模拟或实现的智能，同时，人工智能又是一个学科名称。第第1章章 人工智能概述人工智能概述 2、研究任务、研究任务 人工智能研究的是如何使机器（计算机）具有智能的科学和技术，特别是自然智能如何在计

5、算机上实现或再现的科学和技术。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。3、涉及学科、涉及学科 计算机科学、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。第第1章章 人工智能概述人工智能概述 1.1.2 研究人工智能的目的 1、让计算机同人脑一样也具有智能呢？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“电电脑脑”。但但现现在在的的普普通通计计算算机机系系统统的的智智能能还还相相当当低低下下，譬譬如如缺缺乏乏自自适适应应、自自学学习习、自自优优化化等等能能力力，也也缺缺乏乏社

6、社会会常常识识或或专专业业知知识识等等，而而只只能能是是被被动动地地按按照照人人们们为为它它事事先先安安排排好好的的工工作作步步骤骤进进行行工作工作。第第1章章 人工智能概述人工智能概述 2、信息化社会的迫切要求 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。第第1章章 人工智能概述人工智能概述 3、智能化也是自动化发展的必然趋势 自动化发展到一定

7、水平，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，研究人工智能，对探索人类自身智能的奥秘也可提供有益的帮助。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。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期目标和近期目标。远期目标是要制造智能机器。具体来讲，就是要使计算机具有看、听、说、写等感知和交互功能，具有联想、推理、理解、学习等高级思维能力，还要有分析问题、解决问题和发明创造的能力。简言之，也就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

8、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。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的智智能能，从而使现有的计算机更灵活、更好用和更有用，成为人类的智能化信息处理工具。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 人工智能的表现形式至少有这么几种：智智能能软软件件、智智能能设设备

9、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一一般般的的Agent等等。智能软件的范围比较广泛，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，如如字字处处理理软软件件Word就就有有一一定定的的英英语语语语法法知知识识，所所以以在在英英文文文文稿稿的的录录入入、编编辑辑过过程程中，中，Word就表现出一定的智能。就表现出一定的智能。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仪器器、仪仪表表

10、、机机器器、设设施施等等。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。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 结构模拟根据人脑的生理结构和工作机理，实现计算机的智能。结结构构模模拟拟，神神经经计计算算：就就是是用用人人工工神神经经元元（神神经经细细胞胞）组组成成的的人人工工神神

11、经经网网络络来来作作为为信信息息和和知知识识的的载载体体，用用神神经经计计算算的的方方法法实实现现学学习习、联联想想、识识别别和和推推理理等等基基本本功功能能。采采用用数数值值计计算算的的方方法法，通通过过神神经经网网络络的的“自自学学习习”获获得得知知识识，在在利利用用知识解决问题。知识解决问题。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 对人脑从功能上模拟，以实现人工智能，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。基基于于功功能能

12、模模拟拟，符符号号推推演演法法是是人人工工智智能能研研究究中中最最早早且现在还主要使用的方法。且现在还主要使用的方法。人人工工智智能能的的好好多多成成果果也也是是用用该该法法取取得得的的。如如自自动动推推理、专家系统等。理、专家系统等。一般利用显式的知识库和推理（机）解决问题的。一般利用显式的知识库和推理（机）解决问题的。第第1章章 人工智能概述人工智能概述 1.2.3 行为模拟，控制进化 基于感知-行为模型的研究途径和方法。称行为模拟法。模拟人在控制过程中的智能活动和行为特性，如自寻优、自适应、自学习、自组织等，来研究和实现人工智能。典典型型代代表表MIT的的R.Brooks教教授授，他他研

13、研制制的的六六足足行行走走机机器器人人(亦亦称称为为人人造造昆昆虫虫或或机机器器虫虫)，曾曾引引起起人人工工智智能能界界的的轰轰动动。这这个个机机器器虫虫可可以以看看作作是是新新一一代代的的“控控制制论论动动物物”，它它具具有有一一定定的的适适应应能能力力，是是一一个个运运用用行行为为模模拟拟即即控控制进化方法研究人工智能的代表作。制进化方法研究人工智能的代表作。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 机器感知就是计算机直接“感觉”周围世界。具体来讲，就是计算机像人一样通过“感觉器官”直接从外界获取信

14、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，要要使使机机器器具具有有感感知知能能力力，就就首首先先必必须须给给机机器器配配置置各各种种感感觉觉器器官官，如如视视觉觉器器官官、听听觉觉器器官官、嗅嗅觉觉器器官官等等等等。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。第第1章章 人工智能概述人工智能概述 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

15、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。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。模模式式识识别别的的过过程程是是先先将将摄摄像像机机、送送话话器器或或其其它它传传感感器器接接受受的的外外界界信信息息转转变变成成电电信信号号序序列列，计计算算机机再再进进一一步步对对这这个个电电信信号号序序列列进进行行各各种种预预处处理理，从从中中抽抽出出有有意意义义的的特特征征，得得到到输输入入信信号号的的模模式

16、式，然然后后与与机机器器中中原原有有的的各各个个标标准准模模式式进进行行比比较较，完完成成对对输输入入信信息息的的分分类类识别工作。识别工作。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。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

17、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。第第1章章 人工智能概述人工智能概述 3.机器推理 机器推理就是计算机推理，也称自动推理。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。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。推理，就是从一些已知判断（前提）推出一个新判断的思维过程。人工智能中的推理，不同的知识表示有不

18、同的推理方式，如基于语义网和框架表示知识的推理是一种继承的推理，基于产生式的推理有正向、反向推理等第第1章章 人工智能概述人工智能概述 从推理的可靠程度分：推理分为：确定性推理（精确推理）和不确定性推理（不确定性推理）传统的逻辑推理都是确定性推理 不确定性推理的前提和结论则是模糊的、随机的或不确定的。不确定性推理可分为基于概率逻辑的或然推理和基于模糊逻辑的似然推理。第第1章章 人工智能概述人工智能概述 4.机器学习 机器学习就是机器自己获取知识。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)

19、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）。第第1章章 人工智能概述人工智能概述 5.机器理解 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，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。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

20、一种语言的能力。第第1章章 人工智能概述人工智能概述 6.机器行为 机器行为主要指机器人行动规划。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。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（基基于于人人脑脑的的心心理理模模型型，运运用用传传统统的的程程序设计方法实现的人工智能）序设计方法实现的人工智能）就是以符号知识为基础，通过符号推理进行问题求解而实现的智能。这也就是所说的传统人工智能或经典人工智能。研究的主要内容包括知识工

21、程和符号处理技术。知知识识工工程程涉涉及及知知识识获获取取、知知识识表表示示、知知识识管管理理、知知识运用以及知识库系统等一系列知识处理技术。识运用以及知识库系统等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。第第1章章 人工智能概述人工智能概述 2.计算智能 计算智能是以数据为基础，通过数值计算进行问题求解而实现的智能。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

22、能是当前人工智能学科中一个十分活跃的分支领域。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 这里的难题，主要指那些没有算法解，或虽有算法解但在现有机器上无法实施或无法完成的困难问题。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。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。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。第第1章章

23、 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。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，帮助人完成手工证明中难以完成的大量计算、推理和穷举。第第1章章 人工智能概述人工智能概述 3.自动程序设计 自动程序设计就是让

24、计算机设计程序。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。第第1章章 人工智能概述人工智能概述 4.自动翻译 自动翻译即机器翻译，就是完全用计算机作为两种语言之间的翻译。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

25、就可以实现两种语言文字间的机器互译，结果遇到了挫折（实例P10有描述）。第第1章章 人工智能概述人工智能概述 5.智能控制 智能控制就是把人工智能技术引入控制领域，建立智能控制系统。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，国内外众多的研究者投身于智能控制研究，并取得一些成果。基于专家系统的专家智能控制 基于模糊推理和计算的模糊控制 基于人工神经网络的神经网络控制 基于以上三种方法的综合型智能控制第第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

26、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。第第1章章 人工智能概述人工智能概述 6.智能管理 智能管理就是把人工智能技术引入管理领域，建立智能管理系统。智能管理是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。智

27、智能能管管理理系系统统是是在在管管理理信信息息系系统统、办办公公自自动动化化系系统统、决决策策支支持持系系统统的的功功能能集集成成的的基基础础上上，应应用用人人工工智智能能专专家家系系统统、知知识识工工程程、模模式式识识别别、人人工工神神经经网网络络等等方方法法和和技技术术，进进行行智智能能化化、集集成成化化、协协调调化化设设计计而而实实现的新一代的计算机管理系统。现的新一代的计算机管理系统。第第1章章 人工智能概述人工智能概述 7.智能决策 智能决策就是把人工智能技术引入决策过程，建立智能决策支持系统。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

28、相结合的产物。它充分发挥了决策支持系统中数值分析的优势，有发挥专家系统中知识和知识处理技术的特长，既可进行定量分析，又可以进行定性分析，能有效的解决半结构化和非结构化的问题。智能决策系统传统决策支持系统智能部件智能部件有基于专家系统模式、知识库系统模式第第1章章 人工智能概述人工智能概述基于专家系统模式，目前流行的模式，适合于以知识处理为主，但它与决策支持系统的接口比较难。基于知识库系统模式，知识库作为智能部件，决策支持系统就由模型库、方法库、数据库和知识库组成的四库系统。第第1章章 人工智能概述人工智能概述自70年代提出决策支持系统(DSS)以来，DSS已经得到了很大发展。它是在管理信息系统

29、(MIS)基础上发展起来的。MIS是利用数据库技术实现各级管理者的管理业务，在计算机上进行各种事务处理工作。DSS则是要为各级管理者提供辅助决策的能力。1980年Sprague提出了决策支持系统三部件结构，即对话部件、数据部件(数据库DB和数据库管理系统DBMS)、模型部件(模型库MB和模型库管理系统MBMS)。该结构明确了DSS 的组成，也间接地反映了DSS的关键技术，即模型库管理系统、部件接口、系统综合集成。它为DSS的发展起到了很大的推动作用 第第1章章 人工智能概述人工智能概述决策支持系统主要是以模型库系统为主体，通过定量分析进行辅助决策。其模型库中的模型已经由数学模型扩大到数据处理模

30、型、图形模型等多种形式，可以概括为广义模型。决策支持系统的本质是将多个广义模型有机组合起来，对数据库中的数据进行处理而形成决策问题大模型。决策支持系统的辅助决策能力从运筹学、管理科学的单模型辅助决策发展到多模型综合决策，使辅助决策能力上了一个新台阶。80年代末90年代初，决策支持系统与专家系统结合起来，形成了智能决策支持系统(I DSS)。专家系统是定性分析辅助决策，它和以定量分析辅助决策的决策支持系统结合，进一步提高了辅助决策能力。智能决策支持系统是决策支持系统发展的一个新阶段。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：(1)建立决策模型和评价模型的知识。

31、(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。第第1章章 人工智能概述人工智能概述 8.智能通信 智能通信就是把人工智能技术引入通信领域，建立智能通信系统。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。第第1章章 人工智能概述人工智能概述 9.智能仿真 智能仿真就是将人工智能技术引入仿真领域，建立智能仿真系统

32、。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。第第1章章 人工智能概述人工智能概述 10.智能CAD 智能CAD（简称ICAD）就是把人工智能技术引入计算机辅助设计领域，建立智能CAD系统。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)智能图形学。(4)自动数据采集。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。第第1章章 人工智

33、能概述人工智能概述 11.智能CAI 智能CAI就是把人工智能技术引入计算机辅助教学领域，建立智能CAI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)在理解教学内容的基础上自动解决问题生成解答。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

34、的决策，像专家一样解决实际问题。第第1章章 人工智能概述人工智能概述2.知识库系统 广义上理解：包含知识库的计算机系统 狭义理解：仅指拥有某一领域广泛知识及常识的知识咨询系统。知识库系统与数据库系统类似，知识库系统的结构包括知识库和知识库管理系统。知识库包括领域的一些基本事实和规则等。（P13）知识库系统与数据库系统有区别。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

35、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。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。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

36、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。第第1章章 人工智能概述人工智能概述 3.智能计算机系统 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。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，A

37、I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。第第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

38、库管理系统等。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、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。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。分布式人工智能（DistributedArti

39、ficialIntelligence，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如何并行地、相互协作地实现大型复杂问题求解。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 几乎所有的人工智能领域都要用到推理，因此，推理技术是人工智能的基本技术之一。需指出的是，对推理的研究往往涉及到对逻辑的研究。逻辑是人脑思维的规律，从而也是推理的理论基础。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准逻辑。第第1章章 人工智能概述人工智能概述 1.4.2 搜索技

40、术 所谓搜索，就是为了达到某一“目标”，而连续地进行推理的过程。搜索技术就是对推理进行引导和控制的技术，它也是人工智能的基本技术之一。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。第第1章章 人工智能概述人工智能概述 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

41、，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。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 知识表示是指知识在计算机中的表示方法和表示形式，它涉及到知识的逻辑结构和物理结构。知识库类似于数据库，所以知识库技术包括知识的组织、管理、维护、优化等技术。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。第第1章章 人工智能概述人工智能概述 1

42、.4.4 归纳技术 所谓归纳技术，是指机器自动提取概念、抽取知识、寻找规律的技术。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。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，联想是最基本、最基础的思维活动，它几乎与所有的AI技术息息相关。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

43、能的基本课题。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。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

44、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(LogicTheoryMachine，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。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(GeneralProblemSolving

45、简称GPS)。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。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

46、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。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。第第1章章 人工

47、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）正异军突起，蓬勃发展。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。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。