1、.1華東理工大華東理工大信息學院信息學院鄒俊忠鄒俊忠20102010年年1111月月.2人工智能定義：人工智能定義： 1.1 1.1 人工智能（人工智能（Artificial IntelligenceArtificial Intelligence）, , 英文縮寫為英文縮寫為 AI, AI, 是一門由計是一門由計算機科學、控制論、算機科學、控制論、信息論、語言學、神經生理學、心理學、數學、信息論、語言學、神經生理學、心理學、數學、哲學等多種學科相互滲透而發展起來的綜合性哲學等多種學科相互滲透而發展起來的綜合性的新學科。的新學科。 人工智能的研究課題涵蓋面很廣，包括了許人工智能的研究課題涵蓋面很

2、廣，包括了許多不同的研究領域。在這些研究領域中，其共多不同的研究領域。在這些研究領域中，其共同的基本特點是讓機器學會同的基本特點是讓機器學會“思考思考” ，成為智，成為智能機器（能機器（Intelligenc machine)Intelligenc machine)。.3 人工智能尚無確切的定義，不同的學科和科學背景的人工智能尚無確切的定義，不同的學科和科學背景的學者對人工智能的不同理解，提出不同的觀點，并有學者對人工智能的不同理解，提出不同的觀點，并有不同的學派。不同的學派。 (1) (1) 符號主義符號主義(Symbolicism)(Symbolicism)，又稱為邏輯主義，又稱為邏輯主義

3、(Logicism)(Logicism)、心理學派、心理學派(Psychlogism)(Psychlogism)或計算機學派或計算機學派(Computerism)(Computerism)，其原理主要為物理符號系統，其原理主要為物理符號系統( (即符號即符號操作系統操作系統) )假設和有限合理性原理。假設和有限合理性原理。(2) (2) 聯結主義聯結主義(Connectionism)(Connectionism)，又稱為仿生學，又稱為仿生學派派(Bionicsism)(Bionicsism)或生理學派或生理學派(Physiologism)(Physiologism)，其原理，其原理主要為神經網

4、絡及神經網絡間的連接機制與學習算法。主要為神經網絡及神經網絡間的連接機制與學習算法。(3) (3) 行為主義行為主義(Actionism)(Actionism)，又稱進化主義，又稱進化主義(Evolutionism)(Evolutionism)或控制論學派或控制論學派(Cyberneticsism)(Cyberneticsism)，其，其原理為控制論及感知原理為控制論及感知- -動作型控制系統。動作型控制系統。他們對人工智能發展歷史具有不同的看法。他們對人工智能發展歷史具有不同的看法。 .41.1.符號主義認為：人工智能源于數理邏輯。符號主義認為：人工智能源于數理邏輯。數理數理邏輯從邏輯從19

5、19世紀末起就獲迅速發展；到世紀末起就獲迅速發展；到2020世紀世紀3030年年代開始用于描述智能行為。計算機出現后，又在代開始用于描述智能行為。計算機出現后，又在計算機上實現了邏輯演繹系統。正是這些符號主計算機上實現了邏輯演繹系統。正是這些符號主義者，早在義者，早在19561956年首先采用年首先采用 人工智能人工智能 這個術語。這個術語。后來又發展了啟發式算法后來又發展了啟發式算法專家系統專家系統知識工程知識工程理論與技術，并在理論與技術，并在8080年代取得很大發展。符號主年代取得很大發展。符號主義曾長期一枝獨秀，為人工智能的發展作出重要義曾長期一枝獨秀，為人工智能的發展作出重要貢獻，尤

6、其是專家系統的成功開發與應用，為人貢獻，尤其是專家系統的成功開發與應用，為人工智能走向工程應用和實現理論聯系實際具有特工智能走向工程應用和實現理論聯系實際具有特別重要意義。在人工智能的其它學派出現之后，別重要意義。在人工智能的其它學派出現之后，符號主義仍然是人工智能的主流派。這個學派的符號主義仍然是人工智能的主流派。這個學派的代表有紐厄爾、肖、西蒙和尼爾遜代表有紐厄爾、肖、西蒙和尼爾遜(Nilsson)(Nilsson)等。等。 .52.2.聯結主義認為：人工智能源于仿生學，特別是聯結主義認為：人工智能源于仿生學，特別是人腦模型的研究。人腦模型的研究。它的代表性成果是它的代表性成果是19431

7、943年由生年由生理學家麥卡洛克理學家麥卡洛克(McCulloch)(McCulloch)和數理邏輯學家皮和數理邏輯學家皮茨茨(Pitts)(Pitts)創立的腦模型，即創立的腦模型，即MPMP模型。模型。60-7060-70年代，年代，聯結主義，尤其是對以感知機聯結主義，尤其是對以感知機(perceptron)(perceptron)為代為代表的腦模型的研究曾出現過熱潮，由于當時的理表的腦模型的研究曾出現過熱潮，由于當時的理論模型、生物原型和技術條件的限制，腦模型研論模型、生物原型和技術條件的限制，腦模型研究在究在7070年代后期至年代后期至8080年代初期落入低潮。直到年代初期落入低潮。直

8、到HopfieldHopfield教授在教授在19821982年和年和19841984年發表兩篇重要論年發表兩篇重要論文，提出用硬件模擬神經網絡時，聯結主義又重文，提出用硬件模擬神經網絡時，聯結主義又重新抬頭。新抬頭。19861986年魯梅爾哈特年魯梅爾哈特(Rumelhart)(Rumelhart)等人提等人提出多層網絡中的反向傳播出多層網絡中的反向傳播(BP)(BP)算法。此后，聯結算法。此后，聯結主義勢頭大振，從模型到算法，從理論分析到工主義勢頭大振，從模型到算法，從理論分析到工程實現，為神經網絡計算機走向市場打下基礎。程實現，為神經網絡計算機走向市場打下基礎。現在，對現在，對ANNAN

9、N的研究熱情仍然不減。的研究熱情仍然不減。.63.3.行為主義認為：人工智能源于控制論。行為主義認為：人工智能源于控制論。控制論控制論思想早在思想早在40-5040-50年代就成為時代思潮的重要部分，年代就成為時代思潮的重要部分，影響了早期的人工智能工作者。到影響了早期的人工智能工作者。到60-7060-70年代，年代，控制論系統的研究取得一定進展，播下智能控控制論系統的研究取得一定進展，播下智能控制和智能機器人的種子，并在制和智能機器人的種子，并在8080年代誕生了智年代誕生了智能控制和智能機器人系統。行為主義是近年來能控制和智能機器人系統。行為主義是近年來才以人工智能新學派的面孔出現的，引

10、起許多才以人工智能新學派的面孔出現的，引起許多人的興趣與研究。人的興趣與研究。 .7 不同人工智能學派對人工智能的研究方不同人工智能學派對人工智能的研究方法問題也有不同的看法。這些問題涉及人法問題也有不同的看法。這些問題涉及人工智能是否一定采用模擬人的智能的方法工智能是否一定采用模擬人的智能的方法? ?若要模擬又該如何模擬若要模擬又該如何模擬? ?對結構模擬和行為對結構模擬和行為模擬、感知思維和行為、對認知與學習以模擬、感知思維和行為、對認知與學習以及邏輯思維和形象思維等問題是否應分離及邏輯思維和形象思維等問題是否應分離研究研究? ?是否有必要建立人工智能的統一理論是否有必要建立人工智能的統一

11、理論系統系統? ?若有，又應以什么方法為基礎若有，又應以什么方法為基礎? ? 如何在技術上實現人工智能系統、研如何在技術上實現人工智能系統、研制智能機器和開發智能產品，即沿著什么制智能機器和開發智能產品，即沿著什么技術路線和策略來發展人工智能，也存在技術路線和策略來發展人工智能，也存在有不同的派別，即不同的技術路線。有不同的派別，即不同的技術路線。 不同的學派對人工智能基本理論、技術不同的學派對人工智能基本理論、技術 路線的看法也是有爭論的。路線的看法也是有爭論的。 .8定義1 智能機器 能夠在各類環境中自主地或交能夠在各類環境中自主地或交互地執行各種擬人任務的機器。互地執行各種擬人任務的機器

12、。 機器是否會機器是否會“思考思考”（thinkingthinking），），究竟究竟“會思考會思考”到什么程度才叫智能機器？到什么程度才叫智能機器？ “智能智能”（intelligenceintelligence）的定義。）的定義。 有人認為：如果機器能夠模擬人類有人認為：如果機器能夠模擬人類的智力活動，完成人用智能才能完成的任的智力活動，完成人用智能才能完成的任務，該機器就有智能。務，該機器就有智能。 衡量機器智能程度的最好的標準是英衡量機器智能程度的最好的標準是英國計算機科學家國計算機科學家阿倫阿倫圖靈的試驗圖靈的試驗。 .9 圖靈測試圖靈測試 游戲由一男游戲由一男(A)(A)、一女、一

13、女(B)(B)和一名詢問者和一名詢問者(C)(C)進行；進行；C C與與A A、B B被隔離，通過電傳打字機與被隔離，通過電傳打字機與A A、B B對話。詢問者只知道二人的稱呼是對話。詢問者只知道二人的稱呼是X X，Y Y，通過，通過提問以及回答來判斷，最終作出提問以及回答來判斷，最終作出XX是是A A，Y Y是是BB或者或者XX是是B B，Y Y是是AA的結論。游戲中，的結論。游戲中，A A必須盡力必須盡力使使C C判斷錯誤，而判斷錯誤，而B B的任務是幫助的任務是幫助C C。 當一個機器代替了游戲中的當一個機器代替了游戲中的A A，并且機器將試，并且機器將試圖使得圖使得C C相信它是一個人

14、。如果機器通過了圖靈相信它是一個人。如果機器通過了圖靈測試，就認為它是測試，就認為它是 智慧智慧 的。的。 阿倫阿倫圖靈認為圖靈認為，如果一臺計算機能騙過人，如果一臺計算機能騙過人，使人相信它是人而不是機器，那么它就應當被使人相信它是人而不是機器，那么它就應當被稱作有智能。稱作有智能。 .10定義定義2 2 人工智能人工智能 從學科的界定來定義：從學科的界定來定義： 人工智能（學科）是計算機科學中涉及研人工智能（學科）是計算機科學中涉及研究、設計和應用智能機器的一個分支。它的近究、設計和應用智能機器的一個分支。它的近期主要目標在于研究用機器來模仿和執行人腦期主要目標在于研究用機器來模仿和執行人

15、腦的某些智能功能，并開發相關理論和技術。的某些智能功能，并開發相關理論和技術。 從人工智能所實現的功能來定義：從人工智能所實現的功能來定義： 人工智能（能力）是智能機器所執行的通人工智能（能力）是智能機器所執行的通常與人類智能有關的功能，如判斷、推理、證常與人類智能有關的功能，如判斷、推理、證明、識別、感知、理解、設計、思考、規劃、明、識別、感知、理解、設計、思考、規劃、學習和問題求解等思維活動。學習和問題求解等思維活動。 .11 現在，人工智能專家們面臨的最大挑戰之現在，人工智能專家們面臨的最大挑戰之一是如何構造一個系統，可以模仿人腦的行為一是如何構造一個系統，可以模仿人腦的行為, , 去思

16、考宇宙中最復雜的問題。去思考宇宙中最復雜的問題。 對于自然學習過程、自然語言和感官知覺對于自然學習過程、自然語言和感官知覺的研究為科學家構建智能機器提供了幫助。這的研究為科學家構建智能機器提供了幫助。這種系統在解決復雜的問題時，需要具備對事物種系統在解決復雜的問題時，需要具備對事物能夠進行感知、學習、推理、聯想、概括和發能夠進行感知、學習、推理、聯想、概括和發現等能力。現等能力。 對人工智能機器持對人工智能機器持反觀點的人認為反觀點的人認為：人類：人類智能是一個發生、發展的過程。人類在解決各智能是一個發生、發展的過程。人類在解決各種問題時，存在非智力因素與智力因素的相互種問題時，存在非智力因素

17、與智力因素的相互作用。機器能夠模擬人類智能是極其有限。作用。機器能夠模擬人類智能是極其有限。 .12 例如，電腦的全部計算行為僅僅是例如，電腦的全部計算行為僅僅是0 0、1 1選擇。選擇。只要當人腦將人類的各種信息處理方法成功地轉只要當人腦將人類的各種信息處理方法成功地轉換為換為0 0、1 1選擇之后，選擇之后，0 0、1 1選擇才具有了功能意義。選擇才具有了功能意義。電腦對人腦功能的模擬能力，實際上是人腦將自電腦對人腦功能的模擬能力，實際上是人腦將自身的信息處理方法轉換為身的信息處理方法轉換為0 0、1 1選擇的能力。選擇的能力。 當樂器發出悅耳的音響時，并不是樂器在當樂器發出悅耳的音響時，

18、并不是樂器在歌唱。歌唱。 從方法論上講，根據電腦能夠在功能意義從方法論上講，根據電腦能夠在功能意義上模擬人腦，就認為電腦具有智能，是一種擬人上模擬人腦，就認為電腦具有智能，是一種擬人化移情性思維。用這種方法推銷產品可以，但用化移情性思維。用這種方法推銷產品可以，但用這種方法定義這種方法定義“人工智能人工智能”概念，顯然違背科學概念，顯然違背科學定義的基本常識。定義的基本常識。 .131.2 1.2 人工智能的起源和歷史人工智能的起源和歷史 人工智能的傳說可以追溯到古埃及人工智能的傳說可以追溯到古埃及 人工智能的思想萌芽可以追溯到十七世紀的巴人工智能的思想萌芽可以追溯到十七世紀的巴斯卡和萊布尼茨

19、，他們較早萌生了有智能的機器斯卡和萊布尼茨，他們較早萌生了有智能的機器的想法。十九世紀，英國數學家布爾和德的想法。十九世紀，英國數學家布爾和德. .摩爾摩爾根提出了根提出了“思維定律思維定律”，這些可謂是人工智能的，這些可謂是人工智能的開端。十九世紀二十年代，英國科學家巴貝奇設開端。十九世紀二十年代，英國科學家巴貝奇設計了第一架計了第一架“計算機器計算機器”，它被認為是，它被認為是計算機硬計算機硬件，也是人工智能硬件的前身。件，也是人工智能硬件的前身。 但隨著但隨著19411941年以來電子計算機的發展年以來電子計算機的發展, ,技術技術已最終可以創造出機器智能。雖然計算機為已最終可以創造出機

20、器智能。雖然計算機為AIAI提提供了必要的技術基礎供了必要的技術基礎, ,但直到但直到5050年代早期人們才年代早期人們才注意到人類智能與機器之間的聯系注意到人類智能與機器之間的聯系. . .14 Norbert WienerNorbert Wiener是最早研究反饋理論的是最早研究反饋理論的美國人之一。最熟悉的反饋控制的例子是自美國人之一。最熟悉的反饋控制的例子是自動調溫器。它將收集到的房間溫度與希望的動調溫器。它將收集到的房間溫度與希望的溫度比較溫度比較, ,并做出反應將加熱器開大或關小并做出反應將加熱器開大或關小, ,從而控制環境溫度。從而控制環境溫度。 這項對反饋回路的研究重要性在于這

21、項對反饋回路的研究重要性在于: : 維納維納（WienerWiener）從理論上指出）從理論上指出, ,所有的智能活動所有的智能活動都是反饋機制的結果都是反饋機制的結果. .而反饋機制是有可能而反饋機制是有可能用機器模擬的。用機器模擬的。這項發現對早期這項發現對早期AIAI的發展影的發展影響很大響很大. . “ “人工智能人工智能”(Artificial Intelligence)(Artificial Intelligence)一詞最初是在一詞最初是在19561956年年（DartmouthDartmouth）達特矛）達特矛斯斯學會上提出的。學會上提出的。.15 19561956年年, ,被

22、認為是被認為是 人工智能之父的美國人工智能之父的美國學者麥卡錫（學者麥卡錫（John McCarthyJohn McCarthy）組織了一次學）組織了一次學會會, ,將許多對機器智能感興趣的一批將許多對機器智能感興趣的一批數學家、數學家、信息學家、心理學家、神經生理學家、計算信息學家、心理學家、神經生理學家、計算機科學家機科學家和專家學者聚集在一起進行了長達和專家學者聚集在一起進行了長達二個月的討論。邀請他們參加二個月的討論。邀請他們參加 “達特矛斯達特矛斯DartmouthDartmouth人工智能夏季研究會人工智能夏季研究會”。從那時起。從那時起, ,這個領域被命名為這個領域被命名為 “人

23、工智能人工智能”. .雖然達特雖然達特矛斯矛斯DartmouthDartmouth學會不是非常成功學會不是非常成功, ,但它確實但它確實集中了集中了AIAI的創立者們的創立者們, ,并為以后的并為以后的AIAI研究奠定研究奠定了基礎了基礎. .從那從那 以后以后, ,研究者們發展了眾多理論研究者們發展了眾多理論和原理和原理, ,人工智能的概念也隨之擴展人工智能的概念也隨之擴展. .在它還在它還不長的歷史中不長的歷史中, ,人工智能的發人工智能的發 展比預想的要展比預想的要慢慢, ,但一直在前進但一直在前進. .16 達特矛斯（達特矛斯（DartmouthDartmouth）會議后的）會議后的7

24、 7年中年中,AI,AI研究開始快速發展。雖然這個領域還沒明確定義研究開始快速發展。雖然這個領域還沒明確定義, ,會議中的一些思想會議中的一些思想 已被重新考慮和使用了。已被重新考慮和使用了。 卡內基梅隆（卡內基梅隆（Carnegie MellonCarnegie Mellon）大學和）大學和MITMIT開始組建開始組建AIAI研究中心。研究面臨新的挑戰研究中心。研究面臨新的挑戰: : 下一下一步需步需 要建立能夠更有效解決問題的系統要建立能夠更有效解決問題的系統, ,例如在例如在“邏輯專家邏輯專家”中減少搜索，還有就是建立可以自中減少搜索，還有就是建立可以自我學習的系統我學習的系統. . 1

25、957 1957年一個新程序年一個新程序,“,“通用解題機通用解題機”(GPS)(GPS)的的第一個版本進行了測試。這個程序是由制作第一個版本進行了測試。這個程序是由制作“邏邏輯專家輯專家” 的同一個組開發的。的同一個組開發的。GPSGPS擴展了擴展了WienerWiener的反饋原理的反饋原理, ,可以解決很多常識問題。兩年以可以解決很多常識問題。兩年以后后,IBM,IBM成立了一個成立了一個AIAI研研 究組。赫伯特（究組。赫伯特（Herbert Herbert GelerneterGelerneter）花）花3 3年時間制作了一個解幾何定理年時間制作了一個解幾何定理的程序的程序. . .

26、17 19631963年年MITMIT從美國政府得到一筆從美國政府得到一筆220220萬美元的資助萬美元的資助, ,用于研究機器輔助識別。這筆資助來自國防部用于研究機器輔助識別。這筆資助來自國防部 高級研高級研究計劃署究計劃署(ARPA),(ARPA),已保證美國在技術進步上領先于蘇聯已保證美國在技術進步上領先于蘇聯. .這個計劃吸引了來自全世界的計算機科學家這個計劃吸引了來自全世界的計算機科學家, , 加快了加快了AIAI研究的發展步伐。研究的發展步伐。 1958 1958年年McCarthyMcCarthy宣布了他的新成宣布了他的新成 果果: LISP: LISP語言語言. . LISPL

27、ISP到今天還在用到今天還在用.“LISP”.“LISP”的意思是的意思是“表處理表處理”(LISt (LISt Processing),Processing),它很快就為大多數它很快就為大多數AIAI開發者采納開發者采納. . 以后幾年出現了大量程序以后幾年出現了大量程序. .其中一個著名的其中一個著名的“SHRDLU”.“SHRDLU”SHRDLU”.“SHRDLU”是是“微型世界微型世界”項目的一部分項目的一部分, ,包括包括 在微型世界在微型世界( (例如只有有限數量的幾何形體例如只有有限數量的幾何形體) )中的中的研究與編程。在研究與編程。在MITMIT由由Marvin Minsky

28、Marvin Minsky領導的研究人員發領導的研究人員發現現, , 面對小規模的對象面對小規模的對象, ,計算機程序可以解決空間和邏計算機程序可以解決空間和邏輯問題輯問題. .其它如在其它如在6060年代末出現的年代末出現的STUDENTSTUDENT可以解決代可以解決代數數 問題問題,SIR,SIR可以理解簡單的英語句子可以理解簡單的英語句子. .這些程序的結這些程序的結果對處理語言理解和邏輯有所幫助果對處理語言理解和邏輯有所幫助. . .18 7070年代許多新方法被用于年代許多新方法被用于AIAI開發開發, ,著名的如著名的如MinskyMinsky的構造理論的構造理論. .另外另外D

29、avid MarrDavid Marr提出了機器提出了機器視覺方視覺方 面的新理論面的新理論, ,例如例如, ,如何通過一副圖象的如何通過一副圖象的陰影陰影, ,形狀形狀, ,顏色顏色, ,邊界和紋理等基本信息辨別圖邊界和紋理等基本信息辨別圖象象. .通過分析這些信通過分析這些信 息息, ,可以推斷出圖象可能是可以推斷出圖象可能是什么什么. .同時期另一項成果是同時期另一項成果是PROLOGEPROLOGE語言語言, ,于于19721972年提出年提出. . 7070年代另一個進展是專家系統年代另一個進展是專家系統. .專家系統可專家系統可以預測在一定條件下某種解的概率以預測在一定條件下某種解

30、的概率. .由于當時計由于當時計算機已算機已 有巨大容量有巨大容量, ,專家系統有可能從數據中得專家系統有可能從數據中得出規律出規律. .專家系統的市場應用很廣專家系統的市場應用很廣. .十年間十年間, ,專家專家系統被用于股市預測系統被用于股市預測, ,幫助醫生診斷疾病幫助醫生診斷疾病, ,以及指以及指示礦工確定礦藏位置等示礦工確定礦藏位置等. .這一切都因為專家系統這一切都因為專家系統存儲規律和信息的能力而成為可能存儲規律和信息的能力而成為可能. .19 8080年代期間年代期間,AI,AI前進更為迅速前進更為迅速, ,并更多地進入并更多地進入商業領域商業領域.1986.1986年年, ,

31、美國美國AIAI相關軟硬件銷售高達相關軟硬件銷售高達4.254.25億億 美元美元. .專家系統因其效用尤受需求專家系統因其效用尤受需求. .象數象數字電氣公司這樣的公司用字電氣公司這樣的公司用XCONXCON專家系統為專家系統為VAXVAX大大型機編程型機編程. .杜邦杜邦, ,通用通用 汽車公司和波音公司也大汽車公司和波音公司也大量依賴專家系統量依賴專家系統. .為滿足計算機專家的需要為滿足計算機專家的需要, ,一些一些生產專家系統輔助制作軟件的公生產專家系統輔助制作軟件的公 司司, ,如如TeknowledgeTeknowledge和和IntellicorpIntellicorp成立了成

32、立了. .為了查找和為了查找和改正現有專家系統中的錯誤改正現有專家系統中的錯誤, ,又有另外一些專家又有另外一些專家系統被設計出來系統被設計出來. . 其它一些其它一些AIAI領域也在領域也在8080年代進年代進入市場入市場. .其中一項就是機器視覺其中一項就是機器視覺. Minsky. Minsky和和MarrMarr的成果現在用到了生的成果現在用到了生 產線上的相機和計算機中產線上的相機和計算機中, ,進行質量控制進行質量控制. .盡管還很簡陋盡管還很簡陋, ,這些系統已能夠通這些系統已能夠通過黑白區別分辨出物件形狀的不同。到過黑白區別分辨出物件形狀的不同。到19851985年美年美國有一

33、百多個公司生產機器視覺系統國有一百多個公司生產機器視覺系統, ,銷售額共銷售額共達達8 8千萬美元千萬美元. . .20 日本日本19821982年開始了年開始了“第五代計算機研制計劃第五代計算機研制計劃”，即，即“知識信息處理計算機系統知識信息處理計算機系統KIPS”KIPS”，其目的是使邏輯推，其目的是使邏輯推理達到數值運算那么快。雖然此計劃最終失敗，但它的理達到數值運算那么快。雖然此計劃最終失敗，但它的開展形成了一股研究人工智能的熱潮。開展形成了一股研究人工智能的熱潮。 但但8080年代對年代對AIAI工業來說也不全是好年景。工業來說也不全是好年景。86-8786-87年年對對AIAI系

34、統的需求下降系統的需求下降, ,業界損失了近業界損失了近5 5億美元億美元. .象象 TeknowledgeTeknowledge和和IntellicorpIntellicorp兩家共損失超過兩家共損失超過6 6百萬美元百萬美元, ,大約占利潤的三分之一。巨大的損失迫使許多研究領導大約占利潤的三分之一。巨大的損失迫使許多研究領導者削減經費。另一個令人失望的是國防部高級研究計劃者削減經費。另一個令人失望的是國防部高級研究計劃署支持的所謂署支持的所謂“智能卡車智能卡車”。這個項目目的是研制一種。這個項目目的是研制一種 能完成許多戰地任務的機器人能完成許多戰地任務的機器人. .由于項目缺陷和成功無由

35、于項目缺陷和成功無望望,Pentagon,Pentagon停止了項目的經費停止了項目的經費. . 盡管經歷了這些受挫盡管經歷了這些受挫的事件的事件, AI, AI仍在慢慢恢復發展仍在慢慢恢復發展. .新的技術在日本被開發新的技術在日本被開發出來出來. . 1987 1987年，美國召開第一次神經網絡國際會議，宣告年，美國召開第一次神經網絡國際會議，宣告了這一新學科的誕生。此后，各國在神經網絡方面的投了這一新學科的誕生。此后，各國在神經網絡方面的投資逐漸增加，神經網絡迅速發展起來。資逐漸增加，神經網絡迅速發展起來。 美國首創的美國首創的模模糊邏輯糊邏輯, ,它可以從不確定的條件作出決策它可以從不

36、確定的條件作出決策; ;還有還有神經網絡神經網絡, ,被視為實現人工智能的可能途徑被視為實現人工智能的可能途徑. .21 總之總之,80,80年代年代AIAI被引入了市場被引入了市場, ,并顯示出實并顯示出實用價值。可以確信用價值。可以確信, ,它將是通向它將是通向2121世紀之匙。世紀之匙。 人工智能技術接受檢驗在人工智能技術接受檢驗在“沙漠風暴沙漠風暴”行行動中軍方的智能設備經受了戰爭的檢驗。動中軍方的智能設備經受了戰爭的檢驗。 人工智能技術被用于導彈系統和預警顯示人工智能技術被用于導彈系統和預警顯示以及其它先進武器。以及其它先進武器。 AIAI技術也進入了家庭，智能電腦的增加吸技術也進入

37、了家庭，智能電腦的增加吸引了公眾興趣引了公眾興趣; ;一些面向蘋果機和一些面向蘋果機和IBMIBM兼容機兼容機的應用的應用 軟件例如語音和文字識別已可買到。軟件例如語音和文字識別已可買到。使用模糊邏輯使用模糊邏輯,AI,AI技術簡化了攝像設備。技術簡化了攝像設備。 對人工智能相關技術更大的需求促使新的對人工智能相關技術更大的需求促使新的進步不斷出現。人工智能已經改變了我們的進步不斷出現。人工智能已經改變了我們的生活。生活。.22 19821982年，日本發起了為期年，日本發起了為期1010年的第五代年的第五代計算機計劃，率先向人工智能發起進攻，令計算機計劃，率先向人工智能發起進攻，令美國、歐洲

38、等大吃一驚，生怕日本人搶占了美國、歐洲等大吃一驚，生怕日本人搶占了制高點。然而日本人太低估了人工智能的難制高點。然而日本人太低估了人工智能的難度，日本的第五代計算機計劃在扔了上度，日本的第五代計算機計劃在扔了上1010億億美元之后不得不不了了之。不過，美國、歐美元之后不得不不了了之。不過，美國、歐洲和日本以及一些發展中國家仍把人工智能洲和日本以及一些發展中國家仍把人工智能作為重中之重。作為重中之重。 當時，科學家已在研制模糊計算機和神經當時，科學家已在研制模糊計算機和神經網絡計算機，并把希望寄托于光芯片和生物網絡計算機，并把希望寄托于光芯片和生物芯片上。專家認為，一個以人工智能為龍頭、芯片上。

39、專家認為，一個以人工智能為龍頭、以各種高新技術產業為主體的以各種高新技術產業為主體的 智能時代智能時代 將將徹底改變人類社會。智能時代將是成熟的知徹底改變人類社會。智能時代將是成熟的知識經濟時代。識經濟時代。.23 在人工智能領域，美國仍在絕大多數方面領在人工智能領域，美國仍在絕大多數方面領先世界，但是在個別方面已被日本和歐洲超過。先世界，但是在個別方面已被日本和歐洲超過。 據據19951995年年6 6月美國商業部的一份調查報告月美國商業部的一份調查報告對美國在人工智能領域關鍵技術的評估對美國在人工智能領域關鍵技術的評估，美，美國在人工智能領域的領先地位正在下降。國在人工智能領域的領先地位正

40、在下降。 美國在人工智能領域地位的下降主要是因為美國在人工智能領域地位的下降主要是因為國防預算中用于研究開發的費用被削減，以及人國防預算中用于研究開發的費用被削減，以及人工智能技術成果遲遲不能投入商業應用。工智能技術成果遲遲不能投入商業應用。 美國國防部是人工智能研究的主要資助者，美國國防部是人工智能研究的主要資助者，國防方面的研究經費減少將會大大影響人工智能國防方面的研究經費減少將會大大影響人工智能的基礎研究、應用研究和技術開發。的基礎研究、應用研究和技術開發。 商用部門難以彌補國防研究開發費用的減商用部門難以彌補國防研究開發費用的減少，由此可能降低美國的長期競爭力。少，由此可能降低美國的長

41、期競爭力。 .24 9090年代，人工智能出現新的研究高潮年代，人工智能出現新的研究高潮 由于網絡技由于網絡技術特別是國際互連網的技術發展，人工智能開始由單個術特別是國際互連網的技術發展，人工智能開始由單個智能主體研究轉向基于網絡環境下的分布式人工智能研智能主體研究轉向基于網絡環境下的分布式人工智能研究。不僅研究基于同一目標的分布式問題求解，而且研究。不僅研究基于同一目標的分布式問題求解，而且研究多個智能主體的多目標問題求解，將人工智能更面向究多個智能主體的多目標問題求解，將人工智能更面向實用。另外，由于實用。另外，由于HopfieldHopfield多層神經網絡模型的提出，多層神經網絡模型的

42、提出，使人工神經網絡研究與應用出現了欣欣向榮的景象。人使人工神經網絡研究與應用出現了欣欣向榮的景象。人工智能已深入到社會生活的各個領域。工智能已深入到社會生活的各個領域。 公司公司 深藍深藍 電腦擊敗了人類的世界國際象棋電腦擊敗了人類的世界國際象棋冠軍，美國制定了以多冠軍，美國制定了以多AgentAgent系統應用為重要研究內容系統應用為重要研究內容的信息高速公路計劃，基于的信息高速公路計劃，基于AgentAgent技術的技術的Softbot(Softbot(軟機軟機器人器人) )在軟件領域和網絡搜索引擎中得到了充分應用，在軟件領域和網絡搜索引擎中得到了充分應用，同時，美國同時，美國Sandi

43、aSandia實驗室建立了國際上最龐大的實驗室建立了國際上最龐大的 虛擬虛擬現實現實 實驗室，擬通過數據頭盔和數據手套實現更友好實驗室，擬通過數據頭盔和數據手套實現更友好的人機交互，建立更好的智能用戶接口。的人機交互，建立更好的智能用戶接口。 .25 圖像處理和圖像識別，聲音處理和聲音識別圖像處理和圖像識別，聲音處理和聲音識別取得了較好的發展，取得了較好的發展，IBMIBM公司推出了公司推出了ViaVoiceViaVoice聲聲音識別軟件，以使聲音作為重要的信息輸入媒體。音識別軟件，以使聲音作為重要的信息輸入媒體。國際各大計算機公司又開始將國際各大計算機公司又開始將“人工智能人工智能”作為作為

44、其研究內容。人們普遍認為，計算機將會向網絡其研究內容。人們普遍認為，計算機將會向網絡化、智能化、并行化方向發展。化、智能化、并行化方向發展。 人工智能研究與應用雖取得了不少成果，人工智能研究與應用雖取得了不少成果，但離全面推廣應用還有很大的距離，還有許多問但離全面推廣應用還有很大的距離，還有許多問題有待解決，且需要多學科的研究專家共同合作。題有待解決，且需要多學科的研究專家共同合作。 未來人工智能的研究方向主要有：人工智能未來人工智能的研究方向主要有：人工智能理論、機器學習模型和理論、不精確知識表示及理論、機器學習模型和理論、不精確知識表示及其推理、常識知識及其推理、人工思維模型、智其推理、常

45、識知識及其推理、人工思維模型、智能人機接口、多智能主體系統、知識發現與知識能人機接口、多智能主體系統、知識發現與知識獲取、人工智能應用基礎等。獲取、人工智能應用基礎等。 .26 19981998年年8 8月月2121日，英國大學的一位電子學教日，英國大學的一位電子學教授凱萬授凱萬沃威克（沃威克（Kevin WarwickKevin Warwick）成為世界上）成為世界上第一個將芯片植入體內的人。這個植入胳膊的芯第一個將芯片植入體內的人。這個植入胳膊的芯片長片長2323毫米、寬毫米、寬3 3毫米，外層裹有一層玻璃，它毫米，外層裹有一層玻璃，它可以接受外界傳來的信號，能探測體內信號，并可以接受外界

46、傳來的信號，能探測體內信號，并能向外發射信號。它可存貯有關植入者的個人信能向外發射信號。它可存貯有關植入者的個人信息，在設有電子保護系統的地方，計算機可以根息，在設有電子保護系統的地方，計算機可以根據體內芯片發出無線電波查明植入者的身份，決據體內芯片發出無線電波查明植入者的身份，決定是否放行。定是否放行。 機器將可能與人體結合在一起，有未來學機器將可能與人體結合在一起，有未來學家預測，未來將微型超級計算機植入人腦也可能家預測，未來將微型超級計算機植入人腦也可能變成現實，那時人到底是機器，還是人，是一個變成現實，那時人到底是機器，還是人，是一個非常難以回答的問題。非常難以回答的問題。.27 21

47、21世紀在分布式人工智能與多智能主體系統、世紀在分布式人工智能與多智能主體系統、人工思維模型、知識系統（包括專家系統、知識人工思維模型、知識系統（包括專家系統、知識庫系統和智能決策系統）、知識發現與數據挖掘庫系統和智能決策系統）、知識發現與數據挖掘（從大量的、不完全的、模糊的、有噪聲的數據（從大量的、不完全的、模糊的、有噪聲的數據中挖掘出對我們有用的知識）、遺傳與演化計算中挖掘出對我們有用的知識）、遺傳與演化計算（通過對生物遺傳與進化理論的模擬，揭示出人（通過對生物遺傳與進化理論的模擬，揭示出人的智能進化規律）、人工生命（通過構造簡單的的智能進化規律）、人工生命（通過構造簡單的人工生命系統（如

48、：機器蟲）并觀察其行為，探人工生命系統（如：機器蟲）并觀察其行為，探討初級智能的奧秘）、人工智能應用（如：模糊討初級智能的奧秘）、人工智能應用（如：模糊控制、智能大廈、智能人機接口、智能機器人等）控制、智能大廈、智能人機接口、智能機器人等）等方面有重大的突破。等方面有重大的突破。.281.3 1.3 人類智能的計算機模擬人類智能的計算機模擬 人類的知識認知過程至今未能被完全人類的知識認知過程至今未能被完全解釋。解釋。 需要從認知生理學、認知心理學和認需要從認知生理學、認知心理學和認知工程學等相關學科來研究。知工程學等相關學科來研究。思維策略初級信息處理生理過程計算機語言計算機硬件計算機程序人類

49、計算機大腦中樞神經神經元中層低層高層.29 心理活動的最高層級是思維策略，中間一心理活動的最高層級是思維策略，中間一層是初級信息處理，最低層級是生理過程，即中層是初級信息處理，最低層級是生理過程，即中樞神經系統、神經元和大腦的活動，與此相應的樞神經系統、神經元和大腦的活動，與此相應的是計算機程序、語言和硬件。是計算機程序、語言和硬件。研究認知過程的主要任務是探求高層次思維研究認知過程的主要任務是探求高層次思維決策與初級信息處理的關系，并用計算機程序來決策與初級信息處理的關系，并用計算機程序來模擬人的思維策略水平，而用計算機語言模擬人模擬人的思維策略水平，而用計算機語言模擬人的初級信息處理過程。

50、的初級信息處理過程。 .30智能信息處理的假設 假設假設 對于任何一個系統，如果它能表現出智能，對于任何一個系統，如果它能表現出智能，那么它就必定能夠執行如下一個完善的物理符號那么它就必定能夠執行如下一個完善的物理符號系統的系統的6 6種基本功能：種基本功能： （1 1）輸入符號；）輸入符號； （2 2）輸出符號；（）輸出符號；（3 3）存）存儲符號；儲符號； （4 4） 復制符號；（復制符號；（5 5）建立符號結）建立符號結構：通過找出各符號之間的關系，構：通過找出各符號之間的關系， 在符號系統在符號系統中形中形 成符號結構；（成符號結構；（6 6）條件性遷移：根據已有）條件性遷移：根據已有

51、符號，繼續完成信息處理活動的過程。符號，繼續完成信息處理活動的過程。.31l推論1 人具有智能，那么人是一個物理符號系統。l推論2 計算機是一個物理符號系統，那么它能夠表現出智能。l推論3 人與計算機是一個物理符號系統，那么我們就能夠用計算機來模擬人類活動。.32 人類智能的計算機模擬實例人類智能的計算機模擬實例 我們認為計算機模擬人類智能的目的是通過我們認為計算機模擬人類智能的目的是通過賦予計算機推理、識別、理解、表達和適應人的賦予計算機推理、識別、理解、表達和適應人的感知的能力來建立更為和諧的人機環境，在一定感知的能力來建立更為和諧的人機環境，在一定的環境范圍中，使計算機系統具有更高的、全

52、面的環境范圍中，使計算機系統具有更高的、全面的智能。的智能。 19971997年，世界科技界發生了兩件令人深思的年，世界科技界發生了兩件令人深思的事情。一是事情。一是19971997年年2 2月英國科學家宣布培養出世月英國科學家宣布培養出世界第一個克隆動物小羊多利。另一個則是界第一個克隆動物小羊多利。另一個則是19971997年年5 5月，美國公司的月，美國公司的“深藍深藍”超級計算機首超級計算機首次擊敗國際象棋男子世界冠軍卡斯帕羅夫。次擊敗國際象棋男子世界冠軍卡斯帕羅夫。19971997年年5 5月月1111日，在國際象棋日，在國際象棋“人機大戰人機大戰”最后一局最后一局較量中，超級計算機較

53、量中，超級計算機“深藍深藍”僅用了一個僅用了一個小時便輕松戰勝國際象棋特級大師卡斯帕羅夫，小時便輕松戰勝國際象棋特級大師卡斯帕羅夫，并以并以3.53.5比比2.52.5的總比分贏得勝利和的總比分贏得勝利和7070萬美元的獎萬美元的獎金。金。.3319851985年，美國卡內基年，美國卡內基- -梅隆（梅隆（Carnegie-MellonCarnegie-Mellon）大學的博士生（大學的博士生（Feng-hsiung HsuFeng-hsiung Hsu）著手研制一）著手研制一個國際象棋的計算機程序：個國際象棋的計算機程序：“Chiptest”Chiptest”。19891989年年Hsu H

54、su 與與Murray CampbellMurray Campbell加入了加入了IBMIBM的深藍研究的深藍研究項目，最初研究目的是為了檢驗計算機的并行處項目，最初研究目的是為了檢驗計算機的并行處理能力。幾年后，研制小組開發了專用處理器，理能力。幾年后，研制小組開發了專用處理器，可以在每秒中計算可以在每秒中計算2-30002-3000步棋局。經歷了數百次步棋局。經歷了數百次的失利，在科研人員的不斷完善下，的失利，在科研人員的不斷完善下，19971997年，深年，深藍的硬件系統采用了藍的硬件系統采用了3232節點的大規模并行結構，節點的大規模并行結構，每個節點由每個節點由8 8片專用的處理器同

55、時工作，這樣，片專用的處理器同時工作，這樣，系統由系統由256256個處理器組成了一個高速并行計算機個處理器組成了一個高速并行計算機系統；研究小組又不斷完善了博弈的程序。深藍系統；研究小組又不斷完善了博弈的程序。深藍發展為高水平的博弈大師，在國際象棋比賽規定發展為高水平的博弈大師，在國際象棋比賽規定的每步棋限時的每步棋限時3 3分鐘里，可以推演分鐘里，可以推演1000-20001000-2000億步億步棋局。卡斯帕羅夫的思考速度是棋局。卡斯帕羅夫的思考速度是200200步步/ /分。分。.34.35.36.37.38 2.1 2.1 問題求解問題求解 2.2 2.2 邏輯推理與定理證明邏輯推理

56、與定理證明 2.3 2.3 自然語言理解自然語言理解 2.4 2.4 自動程序設計自動程序設計 2.5 2.5 專家系統專家系統 2.6 2.6 機器學習機器學習 2.7 2.7 人工神經網絡人工神經網絡 .39 2.8 2.8 機器人學機器人學 2.9 2.9 模式識別模式識別 2.10 2.10 機器視覺機器視覺 2.11 2.11 智能控制智能控制 2.12 2.12 智能檢索智能檢索 2.13 2.13 智能調度與指揮智能調度與指揮 2.14 2.14 系統與語言工具系統與語言工具.40 人工智能研究的研究領域人工智能研究的研究領域 人工智能的三個大分支即人工智能的三個大分支即知識工程

57、、模式識別以知識工程、模式識別以及機器人學。其中最革命而最活躍的是知識工程。及機器人學。其中最革命而最活躍的是知識工程。 因為，我們常說知識就是力量。而由機器以其因為，我們常說知識就是力量。而由機器以其高速度、高精確性地利用知識去解決問題，就使得高速度、高精確性地利用知識去解決問題，就使得人類更有力量。人類更有力量。 機器人學在人工智能研究中，由於其只是一種機器人學在人工智能研究中，由於其只是一種在相對固定環境中工作的一種工具，配備智能較少。在相對固定環境中工作的一種工具，配備智能較少。所以在人工智能中所占比重也較少。機器在既定的所以在人工智能中所占比重也較少。機器在既定的知識庫中，針對問題能

58、快速收斂到應該作為問題最知識庫中，針對問題能快速收斂到應該作為問題最佳解決的知識上去的這類系統。佳解決的知識上去的這類系統。 第二大分支則有著完全不同的目的，即第二大分支則有著完全不同的目的，即利用利用外延規則使機器在既定知識庫上對其中知識進行外外延規則使機器在既定知識庫上對其中知識進行外延操作，藉以高速度創造新知識！所以，雖然都是延操作，藉以高速度創造新知識！所以，雖然都是用機器在處理知識，但其目的是很不相同的。用機器在處理知識，但其目的是很不相同的。 前前者典型如者典型如專家系統專家系統，後者典型為，後者典型為機器發明系機器發明系統統。 .41人工智能的目的與方法人工智能的目的與方法 目的

59、：目的： 1 1）通過計算機技術模擬人腦智能，替代人類解決生）通過計算機技術模擬人腦智能，替代人類解決生產、生活中的具體問題。產、生活中的具體問題。 2 2）通過計算機技術延伸人類智力，提高人類解決生）通過計算機技術延伸人類智力，提高人類解決生產、生活中的具體問題的能力。產、生活中的具體問題的能力。 3 3）通過計算機技術研究和推動人類智力發展。）通過計算機技術研究和推動人類智力發展。 方法：方法： 1 1）將對象信息轉換為計算機內碼（數字化信息）。）將對象信息轉換為計算機內碼（數字化信息）。 2 2）建立相關知識庫和知識應用模型（包括各種算法）建立相關知識庫和知識應用模型（包括各種算法和知識

60、推理的邏輯運算方法）。和知識推理的邏輯運算方法）。 3 3）通過計算機程序語言實現對象信息的加工處理。）通過計算機程序語言實現對象信息的加工處理。 無論是替代、延伸，還是研究和推動人腦智能，我們無論是替代、延伸，還是研究和推動人腦智能，我們必須首先明確：人工智能是對機器智能的發現科學？還必須首先明確：人工智能是對機器智能的發現科學？還是一種實用工程技術？從人工智能的定義看，人工智能是一種實用工程技術？從人工智能的定義看，人工智能只是一種實用工程技術。只是一種實用工程技術。 .42 既然是一種實用工程技術，就必須建立人既然是一種實用工程技術，就必須建立人工智能技術開發的規范性方法。借鑒工程技術工