第1章+++人工智能概述

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1、第1章人工智能概述1.1人工智能的概念1.2人工智能的研究途徑與方法1.3人工智能的分支領(lǐng)域1.4人工智能的基本技術(shù)1.5人工智能的發(fā)展概況1.1人工智能的概念1.1.1什么是人工智能顧名思義，人工智能就是人造智能，其英文表示是“ArtificialIntelligence”，簡稱AI。當(dāng)然，這只是人工智能的字面解釋或廣義解釋。目前的“人工智能”一詞是指用計算機(jī)模擬或?qū)崿F(xiàn)的智能，同時，人工智能又是一個學(xué)科名稱。作為學(xué)科，人工智能研究的是如何使機(jī)器（計算機(jī)）具有智能的科學(xué)和技術(shù)，特別是自然智能如何在計算機(jī)上實現(xiàn)或再現(xiàn)的科學(xué)和技術(shù)。因此，從學(xué)科角度講，當(dāng)前的人工智能是計

2、算機(jī)科學(xué)的一個分支。人工智能雖然是計算機(jī)科學(xué)的一個分支，但它的研究卻不僅涉及到計算機(jī)科學(xué)，而且還涉及到腦科學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)、語言學(xué)、邏輯學(xué)、認(rèn)知(思維)科學(xué)、行為科學(xué)、生命科學(xué)和數(shù)學(xué)，以及信息論、控制論和系統(tǒng)論等許多學(xué)科領(lǐng)域。1.1.2為什么要研究人工智能我們知道，計算機(jī)是迄今為止最有效的信息處理工具，以至于人們稱它為“電腦”。但現(xiàn)在的普通計算機(jī)系統(tǒng)的智能還相當(dāng)?shù)拖?，譬如缺乏自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)、自優(yōu)化等能力，也缺乏社會常識或?qū)I(yè)知識等，而只能是被動地按照人們?yōu)樗孪劝才藕玫墓ぷ鞑襟E進(jìn)行工作。因而它的功能和作用就受到很大的限制，難以滿足越來越復(fù)雜和越來越廣泛的社會需

3、求。既然計算機(jī)和人腦一樣都可進(jìn)行信息處理，那么是否也能讓計算機(jī)同人腦一樣也具有智能呢？這正是人們研究人工智能的初衷。研究人工智能也是當(dāng)前信息化社會的迫切要求。我們知道，人類社會現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了信息化時代。信息化的進(jìn)一步發(fā)展，就必須有智能技術(shù)的支持。例如，當(dāng)前迅速發(fā)展著的國際互聯(lián)網(wǎng)(Internet)就強(qiáng)烈地需要智能技術(shù)。特別是當(dāng)我們要在Internet上構(gòu)筑信息高速公路時，其中有許多技術(shù)問題就要用人工智能的方法去解決。這就是說，人工智能技術(shù)在Internet和未來的信息高速公路上將發(fā)揮重要作用。智能化也是自動化發(fā)展的必然趨勢。自動化發(fā)展到一定水平，再向前發(fā)展就是智能化

4、，即智能化是繼機(jī)械化、自動化之后，人類生產(chǎn)和生活中的又一個技術(shù)特征。另外，研究人工智能，對探索人類自身智能的奧秘也可提供有益的幫助。因為我們可以通過電腦對人腦進(jìn)行模擬，從而揭示人腦的工作原理，發(fā)現(xiàn)自然智能的淵源。1.1.3人工智能的目標(biāo)人工智能的研究目標(biāo)可分為遠(yuǎn)期目標(biāo)和近期目標(biāo)。遠(yuǎn)期目標(biāo)是要制造智能機(jī)器。具體來講，就是要使計算機(jī)具有看、聽、說、寫等感知和交互功能，具有聯(lián)想、推理、理解、學(xué)習(xí)等高級思維能力，還要有分析問題、解決問題和發(fā)明創(chuàng)造的能力。簡言之，也就是使計算機(jī)像人一樣具有自動發(fā)現(xiàn)規(guī)律和利用規(guī)律的能力，或者說具有自動獲取知識和利用知識的能力，從而擴(kuò)展和延伸人的

5、智能。從目前的技術(shù)水平來看，要全面實現(xiàn)上述目標(biāo)，還存在很多困難。人工智能的近期目標(biāo)是實現(xiàn)機(jī)器智能，即先部分地或某種程度地實現(xiàn)機(jī)器的智能，從而使現(xiàn)有的計算機(jī)更靈活、更好用和更有用，成為人類的智能化信息處理工具。1.1.4人工智能的表現(xiàn)形式人工智能的表現(xiàn)形式至少有這么幾種：智能軟件、智能設(shè)備、智能網(wǎng)絡(luò)、智能計算機(jī)、智能機(jī)器人和更一般的Agent等。智能軟件的范圍比較廣泛，譬如：它可以是一個完整的智能軟件系統(tǒng)，如專家系統(tǒng)、知識庫系統(tǒng)等；也可以是具有一定智能的程序模塊，如推理程序、學(xué)習(xí)程序等，這種程序可以作為其它程序系統(tǒng)的子程序；智能軟件還可以是有一定知識或智能的應(yīng)用軟件，

6、如字處理軟件Word就有一定的英語語法知識，所以在英文文稿的錄入、編輯過程中，Word就表現(xiàn)出一定的智能。智能設(shè)備包括具有一定智能的儀器、儀表、機(jī)器、設(shè)施等。如采用智能控制的機(jī)床、汽車、武器裝備、家用電器等。這種設(shè)備實際上是被嵌入了某種智能軟件的設(shè)備。智能網(wǎng)絡(luò)也就是智能化的信息網(wǎng)絡(luò)。具體來講，從網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建、管理、控制、信息傳輸，到網(wǎng)上信息發(fā)布和檢索以及人機(jī)接口等，都是智能化的。智能計算機(jī)如前所述，而智能機(jī)器人則是一種擬人化的智能機(jī)器。1.2人工智能的研究途徑與方法1.2.1結(jié)構(gòu)模擬，神經(jīng)計算所謂結(jié)構(gòu)模擬，就是根據(jù)人腦的生理結(jié)構(gòu)和工作機(jī)理，實現(xiàn)計算機(jī)的智能，即人工智能

7、。我們知道，人腦的生理結(jié)構(gòu)是由大量神經(jīng)細(xì)胞組成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。人腦是由大約1011個神經(jīng)細(xì)胞組成的一個動態(tài)的、開放的、高度復(fù)雜的巨系統(tǒng)，以致于人們至今對它的生理結(jié)構(gòu)和工作機(jī)理還未完全弄清楚。1.2.2功能模擬，符號推演由于人腦的奧秘至今還未徹底揭開，所以，人們就在當(dāng)前的數(shù)字計算機(jī)上，對人腦從功能上進(jìn)行模擬，實現(xiàn)人工智能。這種途徑稱為功能模擬法。具體來講，功能模擬法就是以人腦的心理模型，將問題或知識表示成某種邏輯網(wǎng)絡(luò)，采用符號推演的方法，實現(xiàn)搜索、推理、學(xué)習(xí)等功能，從宏觀上來模擬人腦的思維，實現(xiàn)機(jī)器智能。1.2.3行為模擬，控制進(jìn)化除了上述兩種研究途徑和方法外，還有