人工智能概述优秀ppt课件.ppt

1人工智能的基本内容人工智能的基本内容人工智能基本概念、方法和技术人工智能基本概念、方法和技术 基本技术：基本技术：知识表示、推理、搜索、规划知识表示、推理、搜索、规划人工智能的主要研究、应用领域人工智能的主要研究、应用领域 机器感知：机器感知：机器视觉；机器听觉；自然语言理解；机器翻译机器视觉；机器听觉；自然语言理解；机器翻译 机器思维：机器思维：机器推理机器推理 机器学习：机器学习：符号学习；连接学习符号学习；连接学习 机器行为：机器行为：智能控制智能控制 智能机器：智能机器：智能机器人；机器智能智能机器人；机器智能 智能应用：智能应用：博弈；自动定理证明；自动程序设计博弈；自动定理证明；自动程序设计 专家系统；智能决策；智能检索；智能专家系统；智能决策；智能检索；智能CAD；智能；智能CAI 智能交通；智能电力；智能产品；智能建筑等智能交通；智能电力；智能产品；智能建筑等 人工智能新技术人工智能新技术 计算智能：计算智能：神经计算；模糊计算；进化计算；自然计算神经计算；模糊计算；进化计算；自然计算 人工生命：人工生命：人工脑；细胞自动机人工脑；细胞自动机 分布智能：分布智能：多多Agent , 群体智能群体智能 数据挖掘：数据挖掘：知识发现；数据挖掘知识发现；数据挖掘一个新兴的一个新兴的“智能科学与技术学科智能科学与技术学科”正在兴起正在兴起2本课程的主要内容本课程的主要内容第第1章：人工智能概述章：人工智能概述 定义，产生过程，基本内容，不同学派，研究和应用领域，近期发展分析定义，产生过程，基本内容，不同学派，研究和应用领域，近期发展分析第第2章：知识表示方法章：知识表示方法 谓词，产生式，语义网络、框架等谓词，产生式，语义网络、框架等第第3章：确定性推理章：确定性推理 自然演绎推理，归结推理，基于规则的演绎推理自然演绎推理，归结推理，基于规则的演绎推理第第4章：搜索策略章：搜索策略 状态空间的盲目搜索，状态空间的启发式搜索状态空间的盲目搜索，状态空间的启发式搜索第第5章：计算智能章：计算智能 神经计算，进化计算，神经计算，进化计算， 模糊计算模糊计算第第6章：非确定性推理章：非确定性推理 确定性理论，主观确定性理论，主观Bayese方法，证据理论，模糊推理方法，证据理论，模糊推理第第7章：机器学习章：机器学习 符号学习，连接学习符号学习，连接学习第第8章：自然语言理解章：自然语言理解 词法分析，句法分析，语义分析词法分析，句法分析，语义分析第第9章：章： 分布智能分布智能 多多Agent技术，移动技术，移动Agent技术技术第第10章：高级专家系统章：高级专家系统 模糊专家系统，神经网络专家系统，基于模糊专家系统，神经网络专家系统，基于Web的专家系统，分布式和协同的专家系统，分布式和协同式专家系统式专家系统3物质、能量、信息和智能物质、能量、信息和智能构成宇宙的三大要素：构成宇宙的三大要素： 三大要素：三大要素：物质、能量与信息物质、能量与信息 信息：信息：是物质和能量的表现形式，是以物质和能量为载体的客观存在是物质和能量的表现形式，是以物质和能量为载体的客观存在三大要素的基本关系：三大要素的基本关系： 能量与物质之间的相互转换能量与物质之间的相互转换 能量之间的转换（电能能量之间的转换（电能-热能），物质之间的转换（粮食热能），物质之间的转换（粮食-酒）酒） 能量转换为物质能量转换为物质 （电（电-光），物质转换为能量光），物质转换为能量 （煤（煤-电）电） 信息是物质与能量的表现形式信息是物质与能量的表现形式 物质与能量表现为信息，或者产生信息物质与能量表现为信息，或者产生信息 信息可控制物质与能量的转换信息可控制物质与能量的转换 信息能够控制物质、能量自身及相互之间的转换信息能够控制物质、能量自身及相互之间的转换三大要素与智能三大要素与智能 人类的智能：人类的智能：物质物质( (碳碳)+)+能量能量( (生物电生物电)()(生物生物) )信息信息 人造的智能：人造的智能：物质物质( (硅硅)+)+能量能量( (物理电物理电)()(电子电子) )信息信息产业革命及其意义产业革命及其意义 是物质与能量领域的革命，放大了人的体能是物质与能量领域的革命，放大了人的体能4信息、知识和智能信息、知识和智能信息、知识和智能信息、知识和智能 信息：信息：是由数据表达的客观事实是由数据表达的客观事实 知识：知识：是由智力对信息进行加工后所形成的对客观世界规是由智力对信息进行加工后所形成的对客观世界规 律性的认识律性的认识 智能：智能：是指人类在认识客观世界中，由思维过程和脑力活是指人类在认识客观世界中，由思维过程和脑力活 动所表现出的综合能力动所表现出的综合能力三者之间的关系三者之间的关系 信息：信息：是形成知识的原料，是智能的加工对象是形成知识的原料，是智能的加工对象 知识：知识：是信息的关联，是由智能加工后的产品是信息的关联，是由智能加工后的产品 智能：智能：是信息到知识的一个加工器是信息到知识的一个加工器信息革命及其意义信息革命及其意义 是信息与智能领域的革命，需要放大人的智能是信息与智能领域的革命，需要放大人的智能5第第1章章 人工智能概述人工智能概述AI的的定义定义及其研究目标及其研究目标AI的产生与发展的产生与发展AI研究的基本内容研究的基本内容AI研究的不同学派研究的不同学派AI的主要研究和应用领域的主要研究和应用领域AI近期发展分析近期发展分析我国智能科学技术教育体系我国智能科学技术教育体系61.1 AI的定义及其研究目标的定义及其研究目标AI的定义的定义形式化定义形式化定义 目前还没有目前还没有一般解释一般解释 人工智能就是用人工的方法在机器（计算机）上实现的人工智能就是用人工的方法在机器（计算机）上实现的智能，或称机器智能智能，或称机器智能无形式化定义的理由无形式化定义的理由 人工智能的严格定义依赖于对智能的定义人工智能的严格定义依赖于对智能的定义 即要定义人工智能，首先应该定义智能即要定义人工智能，首先应该定义智能 但智能本身也还无严格定义但智能本身也还无严格定义因此，应先对人类的自然智能进行讨论因此，应先对人类的自然智能进行讨论7何谓智能（自然智能）何谓智能（自然智能）自然智能自然智能 指人类和一些动物所具有的智力和行为能力指人类和一些动物所具有的智力和行为能力人类的自然智能（简称智能）人类的自然智能（简称智能） 指人类在认识客观世界中，由思维过程和脑力活动所指人类在认识客观世界中，由思维过程和脑力活动所表现出的综合能力。

表现出的综合能力人类大脑是如何实现智能的人类大脑是如何实现智能的 两大难题之一：宇宙起源、人脑奥秘两大难题之一：宇宙起源、人脑奥秘 对人脑奥秘知之甚少对人脑奥秘知之甚少对人脑奥秘知道什么对人脑奥秘知道什么 结构：结构：1011-12 量级的神经元，分布并行量级的神经元，分布并行 功能：记忆、思维、观察、分析功能：记忆、思维、观察、分析 等等对智能的严格定义对智能的严格定义 有待于人脑奥秘的揭示，进一步认识有待于人脑奥秘的揭示，进一步认识8认识智能的观点认识智能的观点思维理论思维理论 智能来源于思维活动，智能的核心是思维，人的一切智能来源于思维活动，智能的核心是思维，人的一切知识都是思维的产物可望通过对思维规律和思维方法的知识都是思维的产物可望通过对思维规律和思维方法的研究，来揭示智能的本质研究，来揭示智能的本质知识阈值理论知识阈值理论 智能取决于知识的数量及其可运用程度一个系统所智能取决于知识的数量及其可运用程度一个系统所具有的可运用知识越多，其智能就会越高具有的可运用知识越多，其智能就会越高进化理论进化理论 是美国是美国MIT的的Brooks在对人造机器虫研究的基础上提在对人造机器虫研究的基础上提出来的。

智能取决于感知和行为，取决于对外界复杂环境出来的智能取决于感知和行为，取决于对外界复杂环境的适应，智能不需要知识、不需要表示、不需要推理，智的适应，智能不需要知识、不需要表示、不需要推理，智能可由逐步进化来实现能可由逐步进化来实现不一致，从层次结构再认识不一致，从层次结构再认识9智能的层次结构智能的层次结构高层智能高层智能 以大脑皮层（抑制中枢）为主，主要完成记忆、思维等以大脑皮层（抑制中枢）为主，主要完成记忆、思维等活动中层智能中层智能 以丘脑（感觉中枢）为主，主要完成感知活动以丘脑（感觉中枢）为主，主要完成感知活动低层智能低层智能 以小脑、脊髓为主，主要完成动作反应活动以小脑、脊髓为主，主要完成动作反应活动不同观点在层次结构中的对应关系不同观点在层次结构中的对应关系 思维理论思维理论 知识阈值理论知识阈值理论 进化理论进化理论 中层智能和低层智能中层智能和低层智能包含哪些能力？包含哪些能力？高层智能高层智能10智能包含的能力（一）智能包含的能力（一）感知能力感知能力 通过感知器官感知外界的能力是人类获得外界信息的基本途径，通过感知器官感知外界的能力是人类获得外界信息的基本途径，其处理方式有以下两种：其处理方式有以下两种： 感知感知-动作方式：动作方式：对简单、紧急信息对简单、紧急信息 感知感知-思维思维-动作方式：动作方式：对复杂信息对复杂信息 记忆和思维能力记忆和思维能力 记忆：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：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对已存储信息或知识的本质属性、内部知识的认识过程 思维方式：思维方式： 抽象思维（逻辑思维）：抽象思维（逻辑思维）：根据逻辑规则对信息和知识进行处理根据逻辑规则对信息和知识进行处理的理性思维方式。

例如，逻辑推理等的理性思维方式例如，逻辑推理等 形象思维（直感思维）：形象思维（直感思维）：基于形象概念，根据感性形象认识材基于形象概念，根据感性形象认识材料对客观现象进行处理的一种思维方式例如，图像、景物识别等料对客观现象进行处理的一种思维方式例如，图像、景物识别等 灵感思维（顿悟思维）：灵感思维（顿悟思维）：是一种显意识和潜意识相互作用的思是一种显意识和潜意识相互作用的思维方式例如，因灵感而顿时开窍维方式例如，因灵感而顿时开窍11智能包含的能力（二）智能包含的能力（二）学习和自适应能力学习和自适应能力 学习：学习：是一个具有特定目的的知识获取过程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、能力不同是人的一种本能不同人的学习方法、能力不同 自适应：自适应：是一种通过自我调节适应外界环境的过程是一种通过自我调节适应外界环境的过程 是人的一种本能不同人的适应能力不同是人的一种本能不同人的适应能力不同行为能力行为能力 含义：含义：是人们对感知到的外界信息作出动作反应的能力是人们对感知到的外界信息作出动作反应的能力 信息来源：信息来源：由感知直接获得的外界信息由感知直接获得的外界信息 经过思维加工后的信息经过思维加工后的信息 实现过程：实现过程：通过脊髓来控制通过脊髓来控制 由语言、表情、体姿等来实现由语言、表情、体姿等来实现 12何谓人工智能（一）何谓人工智能（一）综合各种不同观点，可从能力和学科两个方面讨论综合各种不同观点，可从能力和学科两个方面讨论能力方面能力方面 人工智能就是用人工的方法在机器（计算机）上实现的人工智能就是用人工的方法在机器（计算机）上实现的智能，或称机器智能智能，或称机器智能学科方面学科方面 是一门研究如何构造智能机器或智能系统，以模拟、延是一门研究如何构造智能机器或智能系统，以模拟、延伸和扩展人类智能的学科伸和扩展人类智能的学科Turing测试测试 如下图所示。

能分辨出人和机器的概率小于如下图所示能分辨出人和机器的概率小于50%Turing测试存在的问题测试存在的问题 仅反映了结果的比较，无涉及思维过程仅反映了结果的比较，无涉及思维过程 没指出是什么人没指出是什么人13何谓人工智能（二）何谓人工智能（二）-Turing测试。