《人工智能及其应用》PPT课件 (1)PPT文档格式.ppt

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1956年夏在美国Dartmouth大学召开的讨论会，讨论：

用机器模拟人类智能行为的各种特征、方法等方面的问题，会后在美国形成了三个以AI为目标的研究组织。

（1）卡纳奇工科大学-蓝德公司协作组

（2）IBM公司研究组（3）MIT研究组。

2、人工智能的发展史形成期（1956-1970年）,2、形成期见成立了学术组织：

（1）1969年国际人工智能联合会（IJCAI）

（2）1970年创办“ArtificialIntelligence”（双月刊）及人工智能联合会会议录,1）形成人工智能学科体系2）知识工程兴起：

知识表示知识获取3）从实验室走向实际应用：

如专家系统、智能机器人最引人注目,2、人工智能的发展史成长期（1970年-80年代初）,

（1）经典书籍出版：

N.J.尼尔逊色人工智能原理费根鲍姆人工智能手册,

（2）一批学术团体成立：

美人工智能学会AAAI,英国AISB中国人工智能学会CAAI,（3）AI杂志文集：

日本“AI”,英国机器智能（MachineIntelligence）,美认知科学（CongnitiveScience）中国人工智能学会CAAI,2、人工智能的发展史发展期（80年代初以后）,日本1982年开始“第五代计算机研制计划”即：

“知识信息处理计算机系统KIPS”,目的：

使逻辑推理达到数值计算那么快！

意义：

“第五代计算机研制”推进人工智能得到迅速发展！

2、人工智能的发展史发展期（80年代初以后）,部分成果：

1、1984年完成了串行推理机PSI和操作系统SIMPOS,2、1988年完成了并行推理机Multi-PSI和操作系统PIMOS！

80年代末期ANN飞速发展给AI发展注入新血液：

1、80年代Hopfield模型及B-P反向传播模型的提出使ANN兴起了一个热潮,1987年美国召开了第一次ANN国际会议，1988年日本称为神经计算机六年，提出研制第六代计算机计划,第二节人工智能的学科范畴,一、研究目标AI是一门研究：

如何使机器具有智能，如何设计智能机器的学科，即使机器具有象人那样的,

（1）感知能力

（2）思维能力（3）行为能力（4）学习、记忆能力,四种能力：

AI近期目标：

第二节人工智能的学科范畴,研究用机器的软、硬件来模拟人类上述能力的,用仿生学的观点和方法研究,AI远期目标：

基本理论基本技术基本方法,脑模型模拟智能,二、人工智能的具体研究领域,1、模式识别：

目的：

研究如何使机器认识图形、语言，即如何给计算机配置感觉器官，以便由计算机直接接受外界的各种信息，涉及机器输入问题。

现状：

用电话摄像机、送话器、扫描仪等传感器把外界的信息（语音、图、文字）转成电信号序列给计算机，计算机进一步对这些电信号序列进行处理，再处理。

第二节人工智能的学科范畴,目前研究在两个方面进行：

（1）图形识别：

研究各种图形的分类（文字、符号、图象、照片），已能识别印刷体和手写体，识别指纹、白血球、癌细胞

（2）语音识别：

研究各种语音信号的区别,二、人工智能的具体研究领域,2、智能机器人：

目的

（1）代替人从事精密仪器搬运、有限环境和危险环境工作（原子能、海底开发、宇宙开发、化学、核电），提高工作效率和质量

（2）为AI研究提供试验场所。

第二节人工智能的学科范畴,机器人的发展：

（1）程序控制机器人（第一代机器人）

（2）自适应机器人（第二代机器人）（3）智能机器人（第三代机器人）,第二节人工智能的学科范畴,二、人工智能的具体研究领域,3、专家系统（ES）：

用人类专家的水平解决领域中难以用精确的数学模型表示的困难问题的计算机软件。

4、自然语言理解：

让机器理解自然语言，以实现人和计算机之间自然语言的直接通讯，从而推动计算机更广范的应用。

60年代以前偏重于语法研究70年代后期注意了语义分析，研究自然语言理解程序交替运用语法、语义和推理规则,二、人工智能的具体研究领域,5、自动程序设计目的：

让计算机根据原始条件和要求，自动生成计算机程序。

任务：

（1）自动编程

（2）验证程序,第二节人工智能的学科范畴,6、数据库的智能检索智能检索要求：

（1）理解自然语言

（2）不仅存储专门知识，还要存储一般知识（3）具有一定的推理能力（4）有较强的知识获取能力，能方便地删除、查找、自学习,#1,第二节人工智能的学科范畴,二、人工智能的具体研究领域,7、博弈：

斗智、对策：

本课程主要内容,1、人工智能基本原理,2、人工智能中的知识表示技术,3、人工智能中的搜索策略,4、专家系统介绍,5、人工智能中的推理技术,6、人工智能在电力系统中的应用介绍,参考书：

专家系统及其在电力系统中的应用杨以涵等水利电力出版社人工智能原理与方法王永庆西安交通大学出版社人工智能与专家系统尹朝庆尹皓编著中国水利水电出版社,第二章人工智能基本原理,第一节问题求解与问题表示,一、问题表示的三要素所谓问题表示就是把所要解决的问题用一个恰当的方式来表示与描述。

一切问题有三个要素构成：

问题的状态、操作（或称算符、走步）、目标,状态：

初始状态、当前状态及可能出现的状态。

操作：

使问题从一个状态转换成另一个状态。

目标：

问题求解需达到的最终状态。

第二章人工智能基本原理,第一节问题求解与问题表示,问题表示要确定三件事：

1、确定状态描述的方式，特别是初始状态的描述；

2、确定操作的集合及它们对状态的作用；

3、确定目标状态以及目标状态描述的特性。

问题求解过程就是要找出一组操作序列，使问题从初始状态最终达到目标状态。

第二章人工智能基本原理,第一节问题求解与问题表示,二、状态空间法,1、图的概念与术语,nr,nh,np,ni,nq,nj,ns,nl1,nl2,nl3,图，,父辈结点与后继结点,路径，,树,2、状态空间表示,一个问题求解系统，问题的状态可由图中的结点代表，它的所有可能的状态就成结点的集合，构成了状态空间，或称状态图。

状态空间图中：

有向弧线代表操作，反应状态间的转移关系；

节点代表问题的状态。

问题求解的过程相当于在状态图上从根节点（起始节点）寻找一条路径最终达到目标节点（叶节点）,第一节问题求解与问题表示,三、实例简介,2,8,1,3,6,7,4,5,1,2,8,3,6,7,4,5,八数码难题,推销员旅行问题,A,B,E,D,C,2,8,1,3,6,7,4,5,2,8,1,3,6,7,4,5,2,8,1,3,6,7,4,5,2,8,1,3,6,7,4,5,2,8,1,3,6,7,4,5,2,8,1,3,6,7,4,5,2,8,1,3,6,7,4,5,2,8,1,3,6,7,4,5,（A）,（AB）,（AC）,（AD）,（AE）,（ACD）,（ACDE）,（ACDEB）,（ACDEBA）,第二节搜索策略,搜索：

人工智能研究的是那些没有成熟方法可循的问题领域，必须通过逐步的探索求得问题的解，这种探索的过程称为搜索。

在状态图中就是搜索一条解的路径。

np,ns1,ns2,ns3,nsm,扩展节点,第二节搜索策略,搜索策略：

指在搜索过程中如何选择扩展节点的次序问题。

回溯策略,图搜索策略：

盲目的图搜索启发式搜索,第二节搜索策略,盲目的图搜索策略,1、宽度优先搜索：

从根节点开始，按层进行搜索，即按层扩展节点。

（A）,（AB）,（AC）,（AD）,（AE）,第1层,第2层,第3层,特点：

完备的搜索。

但有时搜索过程会很长,第二节搜索策略,盲目的图搜索策略：

盲目的、无信息引导的搜索,2、深度优先搜索：

从根节点开始，首先扩展最新产生的节点，即沿着搜索树的深度方向发展，直到没有后继节点再返回。

0,1,7,特点：

不完备的搜索。

有时会陷入“死胡同”，可进行“界”的限制,2,3,4,5,6,8,9,10,11,第二节搜索策略,启发式的图搜索策略：

有信息引导的搜索,启发信息：

特定问题领域的信息能有效引导搜索，使搜索简化。

启发信息的作用：

1、用它来决定下一步先扩展哪一个节点，不是盲目、随意地扩展,2、扩展节点时，用它来决定选哪一个或哪几个操作，即有选择性地扩展节点。

不是所有的操作都选择。

3、用它来决定哪些节点在搜索树上应舍弃，即确定哪些路径是无望的,例如：

“八数码难题”：

设计估价函数：

f（n）=d（n）+w（n）作为启发信息。

d（n）:

表示从初始结点到第n个中间结点已花的代价。

w（n）表示从第n个中间结点到目标结点花的代价。

如果设d（n）反映搜索层次或深度，当w（n）=0，f（n）=d（n），即同一层代价相同，就全部要扩展，挨个判断是否为目标宽度优先搜索当d（n）=0，极好地反映被解问题的特性，使搜索完全向目标结点进行深度优先搜索。

讨论,2,8,1,3,6,7,4,5,2,8,1,3,6,7,4,5,2,8,1,3,6,7,4,5,2,8,1,3,6,7,4,5,2,8,1,3,6,7,4,5,2,8,1,3,6,7,4,5,2,8,1,3,6,7,4,5,2,8,1,3,6,7,4,5,6,5,5,5,5,4,6,4,推销员旅行问题,A,B,E,D,C,城市间的距离为：

AB=7,AC=6,AD=10,AE=13，BC=7,BD=10,BE=10，CD=5,CE=9,DE=6设计启发搜索函数求最小推销路径,不同搜索策略搜索效率的衡量指标,1、外显率（P）:

反映搜索过程中，从初始结点向目标结点进行时搜索区域的宽度。

定义：

P=L/TL:

从初始结点到达目标的路径长度T:

整个搜索过程中所生成的结点总数（不包括初始结点）,不同搜索策略搜索效率的衡量指标,2、有效分枝因数（B）:

表示每个有效结点平均生成的子结点数目。

B+B2+B3+BL=TL:

整个搜索过程中所生成的结点总数（不包括初始结点）,思考题,用“八数码难题”比较宽度优先搜索和深度优先搜索的搜索成效！

第三节问题归约,所谓“归约”就是“约简”“化简”的意思！

问题归约就是把一个初始问题经过一系列变换归约为若干较易解决的子问题的集合。

问题归约的描述,1、问题的描