人工智能第一章简介.ppt

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1、第1章 人工智能概述第1章 人工智能概述 1.1 人工智能的概念 1.2 人工智能的研究途径与方法 1.3 人工智能的分支领域1.4 人工智能的基本技术 1.5 人工智能的发展概况1第1章 人工智能概述1.1 人工智能的概念 1.1.1 什么是人工智能 顾 名 思 义，人 工 智 能 就 是 人 造 智 能，其 英 文 表 示是“Artificial Intelligence”，简 称AI。当 然，这 只 是人 工 智 能 的 字 面 解 释 或 广 义 解 释。目 前 的“人 工 智 能”一 词 是 指 用 计 算 机 模 拟 或 实 现 的 智 能，同 时，人 工智能又是一个学科名称。2第

2、1章 人工智能概述 作 为 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 自 然 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、生 命 科 学 和 数 学，以

3、 及 信 息 论、控制论和系统论等许多学科领域。智 能：内 涵 指“知 识+思 维”；外 延 指 发 现 规 律、运用规律的能力和分析、解决问题的能力。3第1章 人工智能概述 1.1.2 为什么要研究人工智能 我 们 知 道，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

4、 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。4第1章 人工智能概述 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。信息 化 的 进 一 步 发 展，就 必

5、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 去 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。5第1章 人工智能概述 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

6、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。6第1章 人工智能概述 1.1.3 人工智能的目标 人 工 智 能 的 研 究 目 标 可 分 为 远 期 目 标 和 近 期 目 标。远 期 目 标 是 要 制 造 智 能 机 器。具 体 来 讲，就 是 要 使 计算 机 具 有 看、听、说、写

7、 等 感 知 和 交 互 功 能，具 有 联想、推 理、理 解、学 习 等 高 级 思 维 能 力，还 要 有 分 析问 题、解 决 问 题 和 发 明 创 造 的 能 力。简 言 之，也 就 是使 计 算 机 像 人 一 样 具 有 自 动 发 现 规 律 和 利 用 规 律 的 能力，或 者 说 具 有 自 动 获 取 知 识 和 利 用 知 识 的 能 力，从而扩展和延伸人的智能。7第1章 人工智能概述 从 目 前 的 技 术 水 平 来 看，要 全 面 实 现 上 述 目 标，还 存 在 很 多 困 难。人 工 智 能 的 近 期 目 标 是 实 现 机 器 智能，即 先 部 分 地

8、或 某 种 程 度 地 实 现 机 器 的 智 能，从 而使 现 有 的 计 算 机 更 灵 活、更 好 用 和 更 有 用，成 为 人 类的智能化信息处理工具。1997年 深 蓝 打 败 卡 世 界 象 棋 冠 军 斯 帕 罗 夫。比 如各 种 机 器 人，水 下 机 器 人、爬 壁 机 器 人、鱼 形 机 器 人、旅 游 机 器 人、足 球 机 器 人（RoboCup）、篮 球 机 器 人等，各具特色。8第1章 人工智能概述 1.1.4 人工智能的表现形式 人 工 智 能 的 表 现 形 式 至 少 有 这 么 几 种：智 能 软 件、智 能 设 备、智 能 网 络、智 能 计 算 机、智

9、 能 机 器 人 和 更一般的Agent 等。智 能 软 件 的 范 围 比 较 广 泛，譬 如：它 可 以 是 一 个完 整 的 智 能 软 件 系 统，如 专 家 系 统、知 识 库 系 统 等；也 可 以 是 具 有 一 定 智 能 的 程 序 模 块，如 推 理 程 序、学习 程 序 等，这 种 程 序 可 以 作 为 其 它 程 序 系 统 的 子 程 序；智 能 软 件 还 可 以 是 有 一 定 知 识 或 智 能 的 应 用 软 件，如字 处 理 软 件Word 就 有 一 定 的 英 语 语 法 知 识，所 以 在 英文 文 稿 的 录 入、编 辑 过 程 中，Word 就

10、表 现 出 一 定 的 智能。9第1章 人工智能概述 智 能 设 备 包 括 具 有 一 定 智 能 的 仪 器、仪 表、机 器、设 施 等。如 采 用 智 能 控 制 的 机 床、汽 车、武 器 装 备、家 用 电 器 等。这 种 设 备 实 际 上 是 被 嵌 入 了 某 种 智 能 软件的设备。智 能 网 络 也 就 是 智 能 化 的 信 息 网 络。具 体 来 讲，从 网 络 的 构 建、管 理、控 制、信 息 传 输，到 网 上 信 息发布和检索以及人机接口等，都是智能化的。智能计算机如前所述，而智能机器人则是一种拟人化的智能机器。Agent 是智能主体或主体，即具有智能的实体，具

11、有自主性、反应性、适应性和社会性。是热门方向。10第1章 人工智能概述1.2 人工智能的研究途径与方法 1.2.1 结构模拟，神经计算 所 谓 结 构 模 拟，就 是 根 据 人 脑 的 生 理 结 构 和 工 作机 理，实 现 计 算 机 的 智 能，即 人 工 智 能。我 们 知 道，人 脑 的 生 理 结 构 是 由 大 量 神 经 细 胞 组 成 的 神 经 网 络。人 脑 是 由 大 约1011个 神 经 细 胞 组 成 的 一 个 动 态 的、开 放的、高 度 复 杂 的 巨 系 统，以 致 于 人 们 至 今 对 它 的 生 理结构和工作机理还未完全弄清楚。这一学派被称为连接主义

12、学派或生理学派。11第1章 人工智能概述 1.2.2 功能模拟，符号推演 由 于 人 脑 的 奥 秘 至 今 还 未 彻 底 揭 开，所 以，人 们就 在 当 前 的 数 字 计 算 机 上，对 人 脑 从 功 能 上 进 行 模 拟，实现人工智能。这种途径称为功能模拟法。具 体 来 讲，功 能 模 拟 法 就 是 以 人 脑 的 心 理 模 型，将 问 题 或 知 识 表 示 成 某 种 逻 辑 网 络，采 用 符 号 推 演 的方 法，实 现 搜 索、推 理、学 习 等 功 能，从 宏 观 上 来 模拟人脑的思维，实现机器智能。这 一 学 派 被 称 为 符 号 主 义 学 派、心 理 学

13、 派 或 逻 辑学派。12第1章 人工智能概述 1.2.3 行为模拟，控制进化 除 了 上 述 两 种 研 究 途 径 和 方 法 外，还 有 一 种 基 于 感知-行 为 模 型 的 研 究 途 径 和 方 法。我 们 称 其 为 行 为 模 拟 法。这 种 方 法 是 模 拟 人 在 控 制 过 程 中 的 智 能 活 动 和 行 为 特 性，如 自 寻 优、自 适 应、自 学 习、自 组 织 等，来 研 究 和 实 现人 工 智 能。基 于 这 一 方 法 研 究 人 工 智 能 的 典 型 代 表 要 算MIT 的R.Brooks 教 授，他 研 制 的 六 足 行 走 机 器 人(亦

14、 称 为人 造 昆 虫 或 机 器 虫)，曾 引 起 人 工 智 能 界 的 轰 动。这 个 机器 虫 可 以 看 作 是 新 一 代 的“控 制 论 动 物”，它 具 有 一 定的 适 应 能 力，是 一 个 运 用 行 为 模 拟 即 控 制 进 化 方 法 研 究人 工 智 能 的 代 表 作。这 一 学 派 被 称 为 行 为 主 义、进 化 主义或控制论学派。13第1章 人工智能概述1.3 人工智能的分支领域 1.3.1 基于脑功能模拟的领域划分 1.机器感知 机 器 感 知 就 是 计 算 机 直 接“感 觉”周 围 世 界。具体 来 讲，就 是 计 算 机 像 人 一 样 通 过

15、“感 觉 器 官”直 接从 外 界 获 取 信 息。如 通 过 视 觉 器 官 获 取 图 形、图 像 信息，通 过 听 觉 器 官 获 取 声 音 信 息。所 以，要 使 机 器 具有 感 知 能 力，就 首 先 必 须 给 机 器 配 置 各 种 感 觉 器 官，如 视 觉 器 官、听 觉 器 官、嗅 觉 器 官 等 等。于 是，机 器感知还可以再分为机器视觉、机器听觉等分支课题。14第1章 人工智能概述 要 研 究 机 器 感 知，首 先 要 涉 及 图 像、声 音 等 信 息的 识 别 问 题。为 此，现 在 已 发 展 了 一 门 称 为“模 式 识别”的 专 门 学 科。模 式 识

16、 别 的 主 要 目 标 就 是 用 计 算 机来 模 拟 人 的 各 种 识 别 能 力，当 前 主 要 是 对 视 觉 能 力 和听 觉 能 力 的 模 拟，并 且 主 要 集 中 于 图 形 识 别 和 语 音 识别。图 形 识 别 主 要 是 研 究 各 种 图 形（如 文 字、符 号、图 形、图 像 和 照 片 等）的 分 类。例 如 识 别 各 种 印 刷 体和 某 些 手 写 体 文 字，识 别 指 纹、白 血 球 和 癌 细 胞 等 等。这方面的技术已经进入实用阶段。15第1章 人工智能概述 语 音 识 别 主 要 是 研 究 各 种 语 音 信 号 的 分 类。语 音识 别

17、技 术 近 年 来 发 展 很 快，现 已 有 商 品 化 产 品(如 汉 字语音录入系统)上市。模 式 识 别 的 过 程 大 体 是 先 将 摄 像 机、送 话 器 或 其它 传 感 器 接 受 的 外 界 信 息 转 变 成 电 信 号 序 列，计 算 机再 进 一 步 对 这 个 电 信 号 序 列 进 行 各 种 预 处 理，从 中 抽出 有 意 义 的 特 征，得 到 输 入 信 号 的 模 式，然 后 与 机 器中 原 有 的 各 个 标 准 模 式 进 行 比 较，完 成 对 输 入 信 息 的分类识别工作。16第1章 人工智能概述 2.机器联想 仔 细 分 析 人 脑 的 思

18、 维 过 程，可 以 发 现，联 想 实 际是 思 维 过 程 中 最 基 本、使 用 最 频 繁 的 一 种 功 能。例 如，当 听 到 一 段 乐 曲，我 们 头 脑 中 可 能 会 立 即 浮 现 出 几 十年前的某一个场景，甚至一段往事，这就是联想。机器联想就是机器具有联想的功能。要 实 现 联 想 无 非 就 是 建 立 事 物 之 间 的 联 系，比 如通过指针、函数、链表、关系等。传 统 的 信 息 查 询 是 基 于 传 统 计 算 机 的 按 地 址 存 取方 式 进 行 的。而 研 究 表 明，人 脑 的 联 想 功 能 是 基 于 神经网络的按内容记忆方式进行的，与存储地

19、址无关。17第1章 人工智能概述 当 前，对 机 器 联 想 功 能 的 研 究 中，人 们 就 是 利 用 这种 按 内 容 记 忆 原 理，采 用 一 种 称 为“联 想 存 储”的 技术实现联想功能。联想存储的特点是：(1)可以存储许多相关（激励，响应）模式对;(2)通过自组织过程可以完成这种存储;(3)以 分 布、稳 健 的 方 式（可 能 会 有 很 高 的 冗 余 度）存储信息;(4)可 以 根 据 接 收 到 的 相 关 激 励 模 式 产 生 并 输 出 适当的响应模式;(5)即 使 输 入 激 励 模 式 失 真 或 不 完 全 时，仍 然 可 以产生正确的响应模式;(6)可

20、在原存储中加入新的存储模式。18第1章 人工智能概述 3.机器推理 机 器 推 理 就 是 计 算 机 推 理，也 称 自 动 推 理。它 是 人工 智 能 的 核 心 课 题 之 一。因 为，推 理 是 人 脑 的 一 个 基 本功 能 和 重 要 功 能。机 器 推 理 是 人 工 智 能 的 基 本 的、重 要的 研 究 方 向。事 实 上，几 乎 所 有 的 人 工 智 能 领 域 都 与 推理 有 关。因 此，要 实 现 人 工 智 能，就 必 须 将 推 理 的 功 能赋予机器，实现机器推理。实 现 机 器 推 理 要 模 拟 人 脑 推 理 的 宏 观 过 程，按 照 符号 推

21、演 的 方 法，依 据 形 式 逻 辑、数 理 逻 辑 的 推 理 规 则 进行，也 可 以 采 用 数 值 计 算 的 方 法 实 现。还 有 采 用 并 行 推理，如神经网络计算机，是重要的研究方向。机器推理可分为确定性（精确推理）和不确定推理。19第1章 人工智能概述 4.机器学习 机 器 学 习 就 是 机 器 自 己 获 取 知 识。具 体 来 讲，机器学习主要有这几层意思：(1)对 人 类 已 有 知 识 的 获 取（这 类 似 于 人 类 的 书 本知识学习）；(2)对客观规律的发现（这类似于人类的科学发现）；(3)对 自 身 行 为 的 修 正（这 类 似 于 人 类 的 技

22、能 训 练和对环境的适应）。学习分为符号学习和连接学习。20第1章 人工智能概述 5.机器理解 机 器 理 解 就 是 使 机 器 能 够 理 解 包 括 自 然 语 言 和 图形在内的各种符号。机器理解主要包括自然语言理解和图形理解等。自 然 语 言 理 解 就 是 计 算 机 理 解 人 类 的 自 然 语 言，如 汉 语、英 语 等，并 包 括 口 头 语 言 和 文 字 语 言 两 种 形式。试 想，计 算 机 如 果 能 理 解 人 类 的 自 然 语 言，那 么计 算 机 的 使 用 将 会 变 得 十 分 方 便 和 简 单，而 且 机 器 翻译也将真正成为现实。21第1章 人工

23、智能概述例如，美国认知心理学家G.M.Ulson 曾为理解提出了四条判别标准:(1)能够成功地回答与输入材料有关的问题；(2)能够具有对所给材料进行摘要的功能；(3)能用不同的词语叙述所给材料；(4)具有从一种语言转译成另一种语言的能力。图形理解是图形识别的自然延伸，也是计算机视觉的组成部分。理解实际是感知的延伸，或者说深层次的感知。22第1章 人工智能概述 6.机器行为 机 器 行 为 主 要 指 机 器 人 行 动 规 划。它 是 智 能 机 器人 的 核 心 技 术，规 划 功 能 的 强 弱 反 映 了 智 能 机 器 人 的智 能 水 平。因 为，虽 然 感 知 能 力 可 使 机

24、器 人 认 识 对 象和 环 境，但 解 决 问 题，还 要 依 靠 规 划 功 能 拟 定 行 动 步骤和动作序列。23第1章 人工智能概述 1.3.2 基于研究途径与实现技术的领域划分 1.符号智能 符 号 智 能 就 是 以 符 号 知 识 为 基 础，通 过 符 号 推 理进 行 问 题 求 解 而 实 现 的 智 能。这 也 就 是 所 说 的 传 统 人工 智 能 或 经 典 人 工 智 能。符 号 智 能 研 究 的 主 要 内 容 包括 知 识 工 程 和 符 号 处 理 技 术。知 识 工 程 涉 及 知 识 获 取、知 识 表 示、知 识 管 理、知 识 运 用 以 及 知

25、 识 库 系 统 等 一系 列 知 识 处 理 技 术。符 号 处 理 技 术 指 基 于 符 号 的 推 理和 学 习 技 术，它 主 要 研 究 经 典 逻 辑 和 非 经 典 逻 辑 理 论以 及 相 关 的 程 序 设 计 技 术。简 而 言 之，符 号 智 能 就 是基 于 人 脑 的 心 理 模 型，运 用 传 统 的 程 序 设 计 方 法 实 现的人工智能。24第1章 人工智能概述 2.计算智能 计 算 智 能 是 以 数 据 为 基 础，通 过 数 值 计 算 进 行 问题 求 解 而 实 现 的 智 能。计 算 智 能 研 究 的 主 要 内 容 包 括人 工 神 经 网

26、络、进 化 计 算(包 括 遗 传 算 法、遗 传 程 序 设计、进 化 规 划、进 化 策 略 等)、模 糊 技 术 以 及 人 工 生 命等。计 算 智 能 主 要 模 拟 自 然 智 能 系 统，研 究 其 数 学 模型 和 相 关 算 法，并 实 现 人 工 智 能。计 算 智 能 是 当 前 人工智能学科中一个十分活跃的分支领域。25第1章 人工智能概述 1.3.3基于应用领域的领域划分 1.难题求解 这 里 的 难 题，主 要 指 那 些 没 有 算 法 解，或 虽 有 算法 解 但 在 现 有 机 器 上 无 法 实 施 或 无 法 完 成 的 困 难 问 题。例 如：路 径 规

27、 划、运 输 调 度、电 力 调 度、地 质 分 析、测 量 数 据 解 释、天 气 预 报、市 场 预 测、股 市 分 析、疾病 诊 断、故 障 诊 断、军 事 指 挥、机 器 人 行 动 规 划、机器博弈等等。26第1章 人工智能概述 2.自动定理证明 自 动 定 理 证 明 就 是 机 器 定 理 证 明，这 也 是 人 工 智能 的 一 个 重 要 的 研 究 领 域，也 是 最 早 的 研 究 领 域 之 一。定 理 证 明 是 最 典 型 的 逻 辑 推 理 问 题 之 一，它 在 发 展 人工智能方法上起过重大作用。27第1章 人工智能概述 自动定理证明的方法主要有四类：(1)自

28、 然 演 绎 法。它 的 基 本 思 想 是 依 据 推 理 规 则，从 前 提 和 公 理 中 可 以 推 出 许 多 定 理，如 果 待 证 的 定 理恰在其中，则定理得证。(2)判 定 法。即 对 一 类 问 题 找 出 统 一 的 计 算 机 上 可实 现 的 算 法 解。在 这 方 面 一 个 著 名 的 成 果 是 我 国 数 学家吴文俊教授1977年提出的初等几何定理证明方法。28第1章 人工智能概述(3)定理证明器。它研究一切可判定问题的证明方法。(4)计 算 机 辅 助 证 明。它 是 以 计 算 机 为 辅 助 工 具，利用 机 器 的 高 速 度 和 大 容 量，帮 助

29、人 完 成 手 工 证 明 中 难 以完成的大量计算、推理和穷举。29第1章 人工智能概述 3.自动程序设计 自 动 程 序 设 计 就 是 让 计 算 机 设 计 程 序。具 体 来 讲，就 是 人 只 要 给 出 关 于 某 程 序 要 求 的 非 常 高 级 的 描 述，计 算 机 就 会 自 动 生 成 一 个 能 完 成 这 个 要 求 目 标 的 具 体程 序。所 以，这 相 当 于 给 机 器 配 置 了 一 个“超 级 编 译系 统”，它 能 够 对 高 级 描 述 进 行 处 理，通 过 规 划 过 程，生 成 所 需 的 程 序。但 这 只 是 自 动 程 序 设 计 的

30、主 要 内 容，它 实 际 是 程 序 的 自 动 综 合。自 动 程 序 设 计 还 包 括 程 序自动验证，即自动证明所设计程序的正确性。30第1章 人工智能概述 4.自动翻译 自 动 翻 译 即 机 器 翻 译，就 是 完 全 用 计 算 机 作 为 两种 语 言 之 间 的 翻 译。机 器 翻 译 由 来 已 久。早 在 电 子 计算 机 问 世 不 久，就 有 人 提 出 了 机 器 翻 译 的 设 想。随 后就 开 始 了 这 方 面 的 研 究。当 时 人 们 总 以 为 只 要 用 一 部双 向 词 典 及 一 些 语 法 知 识 就 可 以 实 现 两 种 语 言 文 字 间

31、的 机 器 互 译，结 果 遇 到 了 挫 折。机 器 翻 译 的 实 现 依 赖于自然语言理解研究的进展。31第1章 人工智能概述 5.智能控制 智 能 控 制 就 是 把 人 工 智 能 技 术 引 入 控 制 领 域，建立 智 能 控 制 系 统。自 从 国 际 知 名 美 籍 华 裔 科 学 家 傅 京孙(KS.Fu)在1965年 首 先 提 出 把 人 工 智 能 的 启 发 式 推 理规 则 用 于 学 习 控 制 系 统 以 来，国 内 外 众 多 的 研 究 者 投身于智能控制研究，并取得一些成果。32第1章 人工智能概述 智能控制系统的智能可归纳为以下几方面：(1)先 验 智

32、 能：有 关 控 制 对 象 及 干 扰 的 先 验 知 识，可以从一开始就考虑到控制系统的设计中;(2)反 应 性 智 能：在 实 时 监 控、辨 识 及 诊 断 的 基 础上，对系统及环境变化的正确反应能力;(3)优 化 智 能：包 括 对 系 统 性 能 的 先 验 性 优 化 及 反应性优化;(4)组织与协调智能：表现为对并行耦合任务或子系统之间的有效管理与协调。33第1章 人工智能概述 6.智能管理 智 能 管 理 就 是 把 人 工 智 能 技 术 引 入 管 理 领 域，建立 智 能 管 理 系 统。智 能 管 理 是 现 代 管 理 科 学 技 术 发 展的 新 动 向。智 能

33、 管 理 是 人 工 智 能 与 管 理 科 学、系 统 工程、计 算 机 技 术 及 通 信 技 术 等 多 学 科、多 技 术 互 相 结合、互 相 渗 透 而 产 生 的 一 门 新 技 术、新 学 科。它 研 究如 何 提 高 计 算 机 管 理 系 统 的 智 能 水 平，以 及 智 能 管 理系统的设计理论、方法与实现技术。34第1章 人工智能概述 7.智能决策 智 能 决 策 就 是 把 人 工 智 能 技 术 引 入 决 策 过 程，建立 智 能 决 策 支 持 系 统。智 能 决 策 支 持 系 统 是 在20世 纪80年 代 初 提 出 来 的。它 是 决 策 支 持 系

34、统 与 人 工 智 能，特别是专家系统相结合的产物。35第1章 人工智能概述一般来说，智能部件中可以包含如下一些知识：(1)建立决策模型和评价模型的知识。(2)如何形成候选方案的知识。(3)建立评价标准的知识。(4)如何修正候选方案，从而得到更好候选方案的知识。(5)完善数据库，改进对它的操作及维护的知识。36第1章 人工智能概述 8.智能通信 智 能 通 信 就 是 把 人 工 智 能 技 术 引 入 通 信 领 域，建立 智 能 通 信 系 统。智 能 通 信 就 是 在 通 信 系 统 的 各 个 层次 和 环 节 上 实 现 智 能 化。例 如 在 通 信 网 的 构 建、网 管与 网

35、 控、转 接、信 息 传 输 与 转 换 等 环 节，都 可 实 现 智能 化。这 样，网 络 就 可 运 行 在 最 佳 状 态，使 呆 板 的 网变 成 活 化 的 网，使 其 具 有 自 适 应、自 组 织、自 学 习、自修复等功能。37第1章 人工智能概述 9.智能仿真 智 能 仿 真 就 是 将 人 工 智 能 技 术 引 入 仿 真 领 域，建立 智 能 仿 真 系 统。我 们 知 道，仿 真 是 对 动 态 模 型 的 实验，即 行 为 产 生 器 在 规 定 的 实 验 条 件 下 驱 动 模 型，从而产生模型行为。38第1章 人工智能概述 10.智能CAD 智 能CAD（简

36、称ICAD）就 是 把 人 工 智 能 技 术 引 入计 算 机 辅 助 设 计 领 域，建 立 智 能CAD 系 统。事 实 上，AI 几 乎 可 以 应 用 到CAD 技 术 的 各 个 方 面。从 目 前 发 展的趋势来看，至少有下述四个方面：(1)设计自动化。(2)智能交互。(3)智能图形学。(4)自动数据采集。39第1章 人工智能概述 从 具 体 技 术 来 看，ICAD 技 术 大 致 可 分 为 如 下 几 种方法：(1)规则生成法。(2)约束满足方法。(3)搜索法。(4)知识工程方法。(5)形象思维方法。40第1章 人工智能概述 11.智能CAI 智 能CAI 就 是 把 人

37、工 智 能 技 术 引 入 计 算 机 辅 助 教 学领域，建立智能CAI 系统，即ICAI。ICAI 的 特 点 是 能 对 学 生 因 才 施 教 地 进 行 指 导。为此，ICAI 应具备下列智能特征:(1)自动生成各种问题与练习。(2)根 据 学 生 的 水 平 和 学 习 情 况 自 动 选 择 与 调 整 教学内容与进度。(3)在 理 解 教 学 内 容 的 基 础 上 自 动 解 决 问 题 生 成 解答。41第1章 人工智能概述 1.3.4 基于应用系统的领域划分 1.专家系统 所 谓 专 家 系 统，就 是 基 于 人 类 专 家 知 识 的 程 序 系统。专 家 系 统 的

38、 特 点 是 拥 有 大 量 的 专 家 知 识（包 括 领域 知 识 和 经 验 知 识），能 模 拟 专 家 的 思 维 方 式，面 对领 域 中 复 杂 的 实 际 问 题，能 作 出 专 家 水 平 级 的 决 策，像专家一样解决实际问题。42第1章 人工智能概述 2.知识库系统 所 谓 知 识 库 系 统，从 概 念 来 讲，它 可 以 泛 指 所 有包 含 知 识 库 的 计 算 机 系 统（这 是 广 义 理 解）；也 可 以仅 指 拥 有 某 一 领 域 广 泛 知 识 以 及 常 识 的 知 识 咨 询 系 统（这 是 一 种 狭 义 理 解）。按 广 义 理 解，专 家 系

39、 统、智能 数 据 库 系 统 等 也 都 是 知 识 库 系 统。这 里 我 们 对 知 识库系统按狭义理解。知 识 库 系 统 是 人 工 智 能 从 数 据 处 理 到 知 识 的 必 然结果。43第1章 人工智能概述 3.智能数据库系统 智 能 数 据 库 系 统 就 是 给 传 统 数 据 库 系 统 中 再 加 上智 能 成 分。例 如：演 绎 数 据 库、面 向 对 象 数 据 库、主动数据库等等，都是智能数据库系统。4.智能机器人系统 智 能 机 器 人 是 这 样 一 类 机 器 人：它 能 认 识 工 作 环境、工 作 对 象 及 其 状 态，能 根 据 人 给 予 的 指

40、 令 和“自身”认 识 外 界 的 结 果 来 独 立 地 决 定 工 作 方 法，实 现 任务 目 标，并 能 适 应 工 作 环 境 的 变 化。它 具 有 感 知、思维、人机通讯和运动四种机能。44第1章 人工智能概述 1.3.5 基于计算机系统结构的领域划分 1.智能操作系统 智 能 操 作 系 统 就 是 将 人 工 智 能 技 术 引 入 计 算 机 的操作系统之中，从质上提高操作系统的性能和效率。智 能 操 作 系 统 的 基 本 模 型，将 以 智 能 机 为 基 础，并 能 支 撑 外 层 的AI 应 用 程 序，以 实 现 多 用 户 的 知 识 处理和并行推理。45第1章

41、 人工智能概述 2.智能多媒体系统 多 媒 体 技 术 是 当 前 计 算 机 最 为 热 门 的 研 究 领 域 之一。多 媒 体 计 算 机 系 统 就 是 能 综 合 处 理 文 字、图 形、图 像 和 声 音 等 多 种 媒 体 信 息 的 计 算 机 系 统。智 能 多 媒体 就 是 将 人 工 智 能 技 术 引 入 多 媒 体 系 统，使 其 功 能 和性 能 得 到 进 一 步 发 展 和 提 高。事 实 上，多 媒 体 技 术 与人 工 智 能 所 研 究 的 机 器 感 知、机 器 理 解 等 技 术 也 不 谋而合。46第1章 人工智能概述 3.智能计算机系统 智 能 计

42、 算 机 系 统 就 是 人 们 正 在 研 制 的 新 一 代 计 算机 系 统。这 种 计 算 机 系 统 从 基 本 元 件 到 体 系 结 构，从处 理 对 象 到 编 程 语 言，从 使 用 方 法 到 应 用 范 围，同 当前 的 诺 依 曼 型 计 算 机 相 比，都 有 质 的 飞 跃 和 提 高，它将全面支持智能应用开发，且自身就具有智能。47第1章 人工智能概述 4.智能网络系统 智 能 网 络 系 统 就 是 将 人 工 智 能 技 术 引 入 计 算 机 网络 系 统。如 在 网 络 构 建、网 络 管 理 与 控 制、信 息 检 索与 转 换、人 机 接 口 等 环

43、节，运 用AI 的 技 术 与 成 果。研究 表 明，AI 的 专 家 系 统、模 糊 技 术 和 神 经 网 络 技 术 可用 于 网 络 的 连 接 接 纳 控 制、业 务 量 管 制、业 务 量 预 测、资 源 动 态 分 配、业 务 流 量 控 制、动 态 路 由 选 择、动 态缓冲资源调度等许多方面。48第1章 人工智能概述 1.3.6 基于实现工具与环境的领域划分 1.智能软件工具 包 括 开 发 建 造 智 能 系 统 的 程 序 语 言 和 工 具 环 境 等，这 方 面 现 已 有 不 少 成 果。如：函 数 程 序 设 计 语 言(LISP)、逻 辑 程 序 设 计 语 言

44、(PROLOG)、对 象 程 序 设 计语 言(Smalltalk、C+、Java)、框 架 表 示 语 言(FRL)、产 生 式 语 言(OPS5)、神 经 网 络 设 计 语 言(AXON)、智 能体(Agent)程 序 设 计 语 言 等 等，以 及 各 种 专 家 系 统 工具、知识工程工具、知识库管理系统等。49第1章 人工智能概述 2.智能硬件平台 指 直 接 支 持 智 能 系 统 开 发 和 运 行 的 机 器 硬 件，这方 面 现 在 也 取 得 了 不 少 成 果。如：LISP 机、PROLOG机、神 经 网 络 计 算 机、知 识 信 息 处 理 机、模 糊 推 理 计算

45、 机、面 向 对 象 计 算 机、智 能 计 算 机 等，以 及 由 这 些计 算 机 组 成 的 网 络 系 统，有 的 已 研 制 成 功，有 的 正 在研制之中。50第1章 人工智能概述 1.3.7 基于体系结构的领域划分 基 于 智 能 系 统 的 体 系 结 构，人 工 智 能 可 以 分 为 集中 式 人 工 智 能 和 分 布 式 人 工 智 能，前 者 研 究 的 是 个 体智 能，而 后 者 研 究 的 则 是 群 体 智 能。个 体 智 能 是 指 个体 的 推 理、学 习、理 解 等 智 能 行 为。群 体 智 能 则 是 若干个体共同协作所表现出来的智能。分 布 式 人

46、 工 智 能（Distributed Artificial Intelligence，简 称DAI）主 要 研 究 在 逻 辑 上 或 物 理 上 分 散 的 智 能 个体 或 智 能 系 统 如 何 并 行 地、相 互 协 作 地 实 现 大 型 复 杂问题求解。51第1章 人工智能概述1.4 人工智能的基本技术 1.4.1 推理技术 几 乎 所 有 的 人 工 智 能 领 域 都 要 用 到 推 理，因 此，推 理 技 术 是 人 工 智 能 的 基 本 技 术 之 一。需 指 出 的 是，对 推 理 的 研 究 往 往 涉 及 到 对 逻 辑 的 研 究。逻 辑 是 人 脑思 维 的 规

47、 律，从 而 也 是 推 理 的 理 论 基 础。机 器 推 理 或人 工 智 能 用 到 的 逻 辑，主 要 包 括 经 典 逻 辑 中 的 谓 词 逻辑 和 由 它 经 某 种 扩 充、发 展 而 来 的 各 种 逻 辑。后 者 通常称为非经典或非标准逻辑。52第1章 人工智能概述 1.4.2 搜索技术 所 谓 搜 索，就 是 为 了 达 到 某 一“目 标”，而 连 续地 进 行 推 理 的 过 程。搜 索 技 术 就 是 对 推 理 进 行 引 导 和控 制 的 技 术，它 也 是 人 工 智 能 的 基 本 技 术 之 一。事 实上，许 多 智 能 活 动 的 过 程，甚 至 所 有

48、 智 能 活 动 的 过 程，都 可 看 作 或 抽 象 为 一 个“问 题 求 解”过 程。而 所 谓“问 题 求 解”过 程，实 质 上 就 是 在 显 式 的 或 隐 式 的 问 题空 间 中 进 行 搜 索 的 过 程。即 在 某 一 状 态 图，或 者 与 或图，或 者 一 般 地 说，在 某 种 逻 辑 网 络 上 进 行 搜 索 的 过程。53第1章 人工智能概述 搜 索 技 术 也 是 一 种 规 划 技 术。因 为 对 于 有 些 问 题，其 解 就 是 由 搜 索 而 得 到 的“路 径”。搜 索 技 术 是 人 工智 能 中 发 展 最 早 的 技 术。在 人 工 智 能

49、 研 究 的 初 期，“启 发 式”搜 索 算 法 曾 一 度 是 人 工 智 能 的 核 心 课 题。截至 目 前，对 启 发 式 搜 索 的 研 究，人 们 已 取 得 了 不 少 成果。如 著 名 的A*算 法 和AO*算 法 就 是 两 个 重 要 的 启 发式 搜 索 算 法。但 至 今，启 发 式 搜 索 仍 然 是 人 工 智 能 的重要研究课题之一。54第1章 人工智能概述 1.4.3 知识表示与知识库技术 知 识 表 示 是 指 知 识 在 计 算 机 中 的 表 示 方 法 和 表 示 形式，它 涉 及 到 知 识 的 逻 辑 结 构 和 物 理 结 构。知 识 库 类 似

50、于 数 据 库，所 以 知 识 库 技 术 包 括 知 识 的 组 织、管 理、维护、优 化 等 技 术。对 知 识 库 的 操 作 要 靠 知 识 库 管 理 系 统的支持。显然，知识库与知识表示密切相关。需 说 明 的 是，知 识 表 示 实 际 也 隐 含 着 知 识 的 运 用，知 识 表 示 和 知 识 库 是 知 识 运 用 的 基 础，同 时 也 与 知 识 的获取密切相关。智 能 就 是 发 现 规 律、运 用 规 律 的 能 力，而 规 律 就 是知 识。知 识 是 智 能 的 基 础 和 源 泉。所 以，知 识 表 示 与 知识库技术是人工智能的核心技术。55第1章 人工智