第1章人工智能概述.ppt

第1章 人工智能概述 1.1 人工智能的概念 1.2 人工智能的研究目标 1.3 人工智能研究的基本内容及特点 1.4 人工智能的研究领域 1.5 人工智能的基本技术 1.6 人工智能的产生与发展 本章小结 习题 1.1 人工智能的概念 1.1.1 什么是人工智能？ 1.1.2 为什么要研究人工智能 1.1.3 人类智能的计算机模拟 1.1.1 什么是人工智能？ 所谓“人工智能”是指用计算机模拟或实现的智能。作为一个学科，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，特别是人类智能如何在计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。 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、行为科学和数学，以及信息论、控制论和系统论等众多学科领域。因此，人工智能实际上是一门综合性的交叉学科和边缘学科。 广义的人工智能学科是模拟、延伸和扩展人的智能，研究与开发各种机器智能和智能机器的理论、方法与技术的综合性学科。 人工智能是一个含义很广的词语，在其发展过程中，具有不同学科背景的人工智能学者对它有着不同的理解，提出了一些不同的观点，人们称这些观点为符号主义(Symbolism)、连接主义(Connectionism)和行为主义(Actionism)等，或者叫做逻辑学派(Logicism)、仿生学派(Bionicsism)和生理学派(Physiologism)。此外还有计算机学派、心理学派和语言学派等。 斯坦福大学人工智能研究中心的尼尔逊（N. J. Nilsson）教授从处理的对象出发，认为“人工智能是关于知识的科学，即怎样表示知识、怎样获取知识和怎样使用知识的科学”。麻省理工学院温斯顿（P. H. Winston）教授则认为“人工智能就是研究如何使计算机去做过去只有人才能做的富有智能的工作”。斯坦福大学费很鲍姆（E.A. Feigenbaum）教授从知识工程的角度出发，认为“人工智能是一个知识信息处理系统”。 综合各种不同的人工智能观点，可以从“能力”和“学科”两个方面对人工智能进行定义。从能力的角度来看，人工智能是相对于人的自然智能而言的，所谓人工智能是指用人工的方法在机器（计算机）上实现的智能；从学科的角度来看，人工智能是作为一个学科名称来使用的，所谓人工智能是一门研究如何构造智能机器或智能系统，使它能模拟、延伸和扩展人类智能的学科。总之，人工智能是一门综合性的边缘学科。它借助于计算机建造智能系统，完成诸如模式识别、自然语言理解、程序自动设计、自动定理证明、机器人、专家系统等智能活动。它的最终目标是构造智能机。 我们知道，电子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，那么是否也能让计算机同人脑一样也具有智能呢?这正是人们研究人工智能的初衷。 事实上，如果计算机自身也具有一定智能的话，那么，它的功效将会发生质的飞跃，成为名副其实的电“脑”。这样的电脑将是人脑更为有效的扩展和延伸，也是人类智能的扩展和延伸，其作用将是不可估量的。例如，用这样的电脑武装起来的机器人就是智能机器人。智能机器人的出现，将标志着人类社会进入了一个新的时代。 研究人工智能也是当前信息化社会的迫切要求。我们知道，人类社会现在已经进入了信息化时代。但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来解决。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。 智能化也是自动化发展的必然趋势。自动化发展到一定水平，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。 1.1.3 人类智能的计算机模拟 人类的认知过程是个非常复杂的行为，至今仍未能被完全解释。人们从不同的角度对它进行研究，从而形成诸如认知生理学、认知心理