人工智能导论

1-2讲

~课程学习：COOM

第一讲·概述

1·1发展简史

• 公元前：
  • 古希腊伟大的哲学家、思想家Aristotle（亚里士多德，公元前384-322）提出三段论为形式逻辑奠定了基础。
  • 形式逻辑是一切推理活动的最基本的出发点。
• 1936年：图灵制图灵机。
• 1937-1941年：第一台电子计算机ABC计算机。奠定物质基础
• 1943年：麦克洛奇、匹慈：M—P模型（早期深度学习模型）
• 1956年：
  • 麦卡锡、香农等人于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。
  • 会上麦卡锡正式提出人工智能(AI，artificial intelligence)，标志着一门新兴科学的名称
• 1969年：成立国际人工智能联合会议 (IJACI)
• 中国自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，并于1981年成立中国人工智能学会。

1·2人工智能的概念

1. 智能
   • 并没有确切的定义，主要流派有：
     • 思维理论：智能的核心是思维
     • 知识阈值理论：智能取决于知识的数量及一般化程度
     • 进化理论：用控制取代知识的表示
   • 本课程所下定义：智能是知识与智力的总和。
2. 人类智能的特征包括：感知能力，记忆与思维能力，学习能力，行为能力。
3. 人工智能：用人工的方法在机器（计算机）上实现的智能。
4. 人工智能中通常把图灵测试作为衡量机器智能的准则。
   • 不过即使通过图灵测试也不能说明计算机能思维——中文屋思考实验。
5. 研究内容：机器行为，机器感知，机器思维，机器学习
6. 目的：让机器能够模拟、延伸和扩展人的智能，以实现某些脑力劳动的机械。

第二讲·一阶谓词逻辑知识表示法

2·1命题逻辑

离散数学中有相关概念，但并不一样。

1. 命题
   • 定义：一个非真即假的称述句。（命题：P/Q/…；真：T；假：F）
   • 注意，命题也可以在一种条件下为真，在另一种条件下为假. eg:1+1=10
2. 命题逻辑
   • 用途：研究命题及命题之间关系的符号逻辑系统

• eg：“P:北京是中华人民共和国的首都”

3. 命题逻辑表示法
   • 缺陷：
     • 无法把它所描述的食物的结构及逻辑特征反映出来——eg:“P:老李是小李的父亲”；
     • 也不能把不同事物之间的共同逻辑表述出来——eg：“P:李白是诗人；Q:杜甫也是诗人”

2·2谓词逻辑

1. 谓词

   • 谓词一般形式：P(X₁,X₂,…,X_n)

   • 个体—X₁ …：，某个独立存在的事物或者某个抽象的概念

     1. 可以是常量：一个或者一组指定的个体。举例如下：
        • “P:老张是一个教师”——一元谓词：Teacher(zhang)
        • “Q:5>3”——二元谓词：Greater(5,3)
        • “L:Smith作为一个工程师为IBM工作”——L(X₁,X₂,X₃)：Works（Smith，IBM，Engineer)
     2. 个体是变量（变元）：没有指定的一个/一组个体。需要赋值后才能判别真值是TF。举例如下：
        • “P:X<5”——Less（X，5）
     3. 个体是函数：一个个体到另一个个体的映射,函数关系必真，举例如下
        • ”P:小李的父亲是教师"——Teacher(Father(小李))
     4. 个体是谓词：
        • “L:Smith作为一个工程师为IBM工作”——二阶谓词/L(Z(X₁),X₂,)：Works（Engineer(Smith),IBM)

   • 谓词名—P：刻画个体的性质、状态或个体间的关系

   • 注：谓词名/个体名一般用具有意义的英文单词表示，也可以用英文字母、其他符号、中文表示。

2. 连接词

   • ∧：与。eg:”我喜欢音乐和绘画“：Like（I，Music）∧Like（I，Painting）

   • ∨：或。eg:”小李在唱歌或绘画“：Playing（Li，Sing）∨Playing（Li，Paint）

   • ﹁：非。eg：”机器人不在2号房“：﹁In_Room(Robot,R2)

   • →：蕴含或条件。

   • |（↔）：等价或双条件。

2.3总结

1. 谓词公式表示知识的步骤：
   • 定义谓词及个体。
   • 给变元赋值。
   • 用连接词连接各谓词，形成谓词公式。
2. 可以用一阶谓词逻辑来表示关系型数据库。
3. 特点：自然性，精确性，严密性，容易实现。
4. 局限性：不能表示不确定的知识，组合爆炸，效率低
5. 应用:
   • 自动问答系统（Green等人研制的QA3系统）
   • 机器人行动规划系统（Fikes等人研制的STRIPS系统）
   • 机器博弈系统（Filman等人研制的FOL系统）
   • 问题求解系统（Kowalski等设计的PS系统）