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  • 人工智能导论

    2014-06-27 21:42:12
    人工智能导论
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    人工智能导论 14520450722 马航空

    物理与电子工程学院

    《人工智能》

    课程设计报告

    课题名称 人工智能的日常应用与研究

    专 业 自动化

    班 级 14级7班

    学生姓名 马航空

    学 号 14520450722

    摘 要

    人工智能 (Artificial Intelligence),英文缩写为AI,是一门由计算机

    科学、控制论、信息论、语言学、神经生理学、心理学、数学、哲学等多种学科

    相互渗透而发展的综合性学科。21世纪是计算机科技飞速发展的时代,随着科

    技的不断发展,一些新型人工智能技术正在走进人类的生活,在我们的日常生活

    和学习当中也有许多地方得到应用。本文就符号计算、模式识别、专家系统、机

    器翻译等方面的应用作简单介绍,通过这篇文章使我们对身边的人工智能应用有

    一个感性的认识。

    关键词:人工智能 (AI)应用 计算机

    1引 言

    人工智能(ArtificialIntelligence) ,英文缩写为AI,也称机器智能。“人

    工智能”一词最初是在 1956年Dartmouth学会上提出的。它是计算机科学、控

    制论、信息论、神经生理学、心理学、语言学等多种学科互相渗透而发展起来的

    一门综合性学科。从计算机应用系统的角度出发,人工智能是研究如何制造智能

    机器或智能系统,来模拟人类智能活动的能力,以延伸人们智能的科学。

    2 人工智能的研究领域与日常生活应用

    人工智能是近年来引起人们很大兴趣的一个研究领域:它的研究目标是用机

    器,通常为电子仪器、电脑等,尽可能地模拟人的精神活动,并且争取在这些方

    面最终改善并超出人的能力;其研究领域及应用范围十分广泛、例如,自动定理

    证明、推理、模式识别、专家知识系统、智能机器人、学习、博彩、自然语言理

    解等等。本文主要介绍符号计算、模式识别、专家系统、机器翻译四个方面的人

    工智能的日常生活应用。

    2.1符号计算

    计算机最主要的用途之一就是科学计算,科学计算可分为两类:一类是纯数

    值的计算,例如求函数的值,方程的数值解,比如天气预报、油藏模拟、航天等领

    域;。另一类是符号计算,又称代数运算,这是一种智能化的计算,处理的是符号。

    符号可以代表整数、有理数、实数和复数,也可以代表多项式,函数,集合等。长

    期以来,人们一直盼望有一个可以进行符号计算的计算机软件系统。早在50年代

    末,人们就开始对此研究。进入80年代后,随着计算机的普及和人工智能的发展,

    相继出现了多种功能齐全的计算机代数系统软件,其中Mathematica和Maple是

    它们的代表,由于它们都是用C语言写成的,所以可以在绝大多数计算机上使用。

    Mathematica是第一个将符号运算,数值计算和图形显示很好地结合在一起的数

    学软件,用户能够方便地用它进行多种形式的数学处理。

    计算机代数系统的优越性主要在于它能够进行大规模的代数运算。通常我们

    用笔和纸进行代数运算只能处理符号较少的算式,当算式的符号上升到百位数后,

    手工计算就很困难了,这时用计算机代数系统进行运算就可以做到准确,快捷,有

    效。现在符号计算软件有一些共同的特点就是在可以进行符号运算、数值计算和

    图形显示等同时,还具有高效的可编程功能。在操作界面上一般都支持交互式处

    理,人们通过键盘输入命令,计算机处理后即显示结果。并且人机界面友好,命令

    输入方便灵活,很容易寻求帮助。

    尽管计算机代数系统在代替人繁琐的符号运算上有着无比的优越性,但是,

    计算机毕竟是机器,它只能执行人们给它的指令,有一定的局限性。首先,多数计

    算机代数系统对计算机硬件有较高的要求,在进行符号运算时,通常需要很大的

    内存和较长的计算时间,而精确的代数运算以时间和空间为代价的。第二个问题

    是用计算机代数系统进行数值计算,虽然计算精度可以到任意位,但由于计算机

    代数系统是用软件本身浮点运算代替硬件算术运算,所以在速度要比用Fortran

    语言算同样的问题慢百倍甚至千倍。另外,虽然计算机代数系统包含大量的数学

    知识,但这仅仅是数学中的一小部分,目前仍有许多数学领域未

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    人工智能导论 教材: 王万良《人工智能导论》(第3版) 高等教育出版社,2011. 2 第1章 绪论 1956年正式提出人工智能(artificial intelligence, AI)这个术语并把它作为一门新兴科学的名称。 第1章 绪论 1.1 人工智能的基本概念 1.2 人工智能的发展简史 1.3 人工智能研究的基本内容 1.4 人工智能的主要研究领域 第1章 绪论 1.1 人工智能的基本概念 1.2 人工智能的发展简史 1.3 人工智能研究的基本内容 1.4 人工智能的主要研究领域 1.1.1 智能的概念 自然界四大奥秘:物质的本质、宇宙的起源、生命的本 质、智能的发生。 对智能还没有确切的定义,主要流派有: (1)思维理论:智能的核心是思维 (2)知识阈值理论:智能取决于知识的数量及一般化程度 (3)进化理论:用控制取代知识的表示 智能是知识与智力的总和 1.1.2 智能的特征 感知能力:通过视觉、听觉、触觉、嗅觉等感觉器官感知外部世界的能力。 80%以上信息通过视觉得到,10%信息通过听觉得到。 (1)逻辑思维(抽象思维) 依靠逻辑进行思维。 思维过程是串行的。 容易形式化。 思维过程具有严密性、可靠性。 1.1.2 智能的特征 4. 行为能力(表达能力) 1.1.3 人工智能 人工智能:用人工的方法在机器(计算机)上实现的智能;或者说是人们使机器具有类似于人的智能。 第1章 绪论 1.1 人工智能的基本概念 1.2 人工智能的发展简史 1.3 人工智能研究的基本内容 1.4 人工智能的主要研究领域 1.2 人工智能的发展简史 1.2.1 孕育(1956年之前) 公元前,亚里斯多德(Aristotle):三段论 培根(F. Bacon):归纳法 莱布尼茨(G. W. Leibnitz):万能符号、推理计算 布尔(G. Boole):用符号语言描述思维活动的基本推理法则 1936年,图灵:图灵机 1943年,麦克洛奇(W. McCulloch)、匹兹(W. Pitts):M-P模型 1.2.2 形成(1956年-1969年) 1956年夏,当时美国达特茅斯大学数学助教、现任斯坦福大学教授麦卡锡和哈佛大学数学和神经学家、现任MIT教授明斯基、IBM公司信息研究中心负责人洛切斯特、贝尔实验室信息部数学研究员香农共同发起,邀请普林斯顿大学莫尔和IBM公司塞缪尔、MIT的塞尔夫里奇和索罗莫夫以及兰德公司和卡内基-梅隆大学的纽厄尔、西蒙等10名年轻学者在达特莫斯大学召开了两个月的学术研讨会,讨论机器智能问题。 会上经麦卡锡提议正式采用“人工智能”这一术语,标志着人工智能学科正式诞生。麦卡锡因而被称为人工智能之父。 此后,美国形成了多个人工智能研究组织,如纽厄尔和西蒙的Carnegie RAND协作组,明斯基和麦卡锡的MIT研究组,塞缪尔的IBM工程研究组等。 1.2.2 形成(1956年-1969年) 1956年以后,人工智能的研究在机器学习、定理证明、模式识别、问题求解、专家系统及人工智能语言等方面都取得了许多引人瞩目的成就 。 1969年,成立了国际人工智能联合会议(International Joint Conferences on Artificial Intelligence,IJCAI)。 1970年,创刊了国际性的人工智能杂志(Artificial Intelligence)。 1.2.3 发展(1970年- ) 20世纪60年代末,人工智能研究遇到困难,如机器翻译。1966年美国顾问委员会的报告裁定:还不存在通用的科学文本机器翻译,也没有很近的实现前景。英国、美国中断了大部分机器翻译项目的资助。 1977年,费根鲍姆在第五届国际人工智能联合会议上提出了“知识工程”概念,推动了知识为中心的研究。 1981年,日本宣布第五代计算机发展计划,并在1991年展出了研制的PSI-3智能工作站和由PSI-3构成的模型机系统。 我国自1978年开始把“智能模拟”作为国家科学技术发展规划的主要研究课题。1981年成立了中国人工智能学会。 现在,人工智能已经成为计算机、航空航天、军事装备、工业等众多领域的关键技术。 第1章 绪论 1.1 人工智能的基本概念 1.2 人工智能的发展简史 1.3 人工智能研究的基本内容 1.4 人工智能的主要研究领域 1.3 人工智能研究的基本内容 知识表示 知识表示:将人类知识形式化或者模型化。 知识表示方法:符号表示法、连接机制表示法。 2. 机器感知 2. 机器感知 机器感知:使机器

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    5月29—30日,由中国科学技术协会指导,中国人工智能学会、辽宁省科协和辽宁省教育厅联合主办,东北大学承办的辽宁省《人工智能导论》教学研讨活动在东北大学国际会议交流中心成功举办。此次教学研讨活动由《人工智能导论》编委会专家,包括复旦大学、中国科学院自动化所在内的高校、科研院所和企业的一线专家进行授课,来自省内58所高校的共计220余位相关专业老师参加了活动。

    ae634310180c5bb44eec443526e54309.png

    为期两天的活动中,中国人工智能学会副秘书长董晶,浙江工业大学计算机学院院长、软件学院院长、教授王万良,复旦大学教授肖仰华,中国科学院信息工程研究所信息安全国家重点实验室副研究员张华,合肥工业大学教授谷雨,北京航空航天大学自动驾驶实训特约讲师武东锟等6位专业领域的专家学者立足人才教育理念,围绕《人工智能导论》的知识体系,分别从绪论、知识表示、群智能算法、深度学习、知识图谱、机器学习、计算机视觉和自然语言处理等方面,以严谨的学术思维、详实的案例分析、生动的授课技巧,向学员们传授教学方法和经验,并进行互动交流,分享行业发展最新动态与前沿信息。

    通过本次研讨活动将全国学会的优质资源引入辽宁,是实施“全国学会入辽计划”的具体体现,同时联合辽宁省教育厅组织全省相关专业的高校教师参加活动,进一步扩大了覆盖面,更加具有针对性,通过搭建平台使人工智能相关专业的教师建立密切联系,促进交流合作,有效提升了省内高校新一代信息技术师资队伍能力,从而推动我省相关学科和产业不断发展。下一步,省科协将继续加强与全国学会的联系与合作,深入推动“全国学会入辽计划”向纵深实施,助力辽宁实现全面振兴、全方位振兴。 (省科协学会部供稿)

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