第一章 绪 论1需要掌握的问题n1 什么是人工智能？n2 人工智能有哪些主要研究领域？234如果说现在有一台电脑，其运算速度非常快、记亿容量和 逻揖单元的数目也超过了人脑，而且还为这台电脑编写了许 多智能化的程序，并提供了合适种类的大量数据，使这台电 脑能够做一些人性化的事情，如简单地听或说。回答某些问 题等。那么，我们是否就能说这台机器具有思维能力了呢? 或者说，我们怎样才能判断一台机器是否具存了思维能力呢 ?5图灵测试图灵测试是图灵提出的一个关于机器人的著名判断原则。 一 种测试机器是不是具备人类智能的方法。 为了检验一台机器是否能合情理地被说成在思想，人工智能的 始祖阿伦图灵提出了一种称作图灵试验的方法。此原则说 ：被测试的有一个人，另一个是声称自己有人类智力的机 器。测试时，测试人与被测试人是分开的，测试人只有通 过一些装置（如键盘）向被测试人问一些问题，这些问题 随便是什么问题都可以。问过一些问题后，如果测试人能 够正确地分出谁是人谁是机器，那机器就没有通过图灵测 试，如果测试人没有分出谁是机器谁是人，那这个机器就 是有人类智能的。目前还没有一台机器能够通过图灵测试 ，也就是说，计算机的智力与人类相比还差得远呢。比如 自动聊天机器人。6【示范性问题】 图灵采用“问”与“答”模式，即观察者通过控制打字机向两个测试对象通话 ，其中一个是人，另一个是机器。要求观察者不断提出各种问题，从而辨别 回答者是人还是机器。图灵还为这项测试亲自拟定了几个示范性问题： 问： 请给我写出有关“第四号桥”主题的十四行诗. 答：不要问 我这道题，我从来不会写诗。 问：34957加70764等于多少？ 答：（停30秒后） 105721 问：你会下国际象棋吗？ 答：是的。 问：我在我的K1处有棋子K；你仅在K6处有棋子K，在R1处有棋子R。现在轮 到你走，你应该下那步棋？答：（停15秒钟后）棋子R走到R8处，将军！图灵指出：“如果机器在某些现实的条件下，能够非常好地模仿人回 答问题，以至提问者在相当长时间里误认它不是机器，那么机器就可以被认 为是能够思维的。”从表面上看，要使机器回答按一定范围提出的问题似乎没有什么困难，可 以通过编制特殊的程序来实现。然而，如果提问者并不遵循常规标准，编制 回答的程序是极其困难的事情。例如，提问与回答呈现出下列状况：7【示范性问题】问：你会下国际象棋吗？ 答：是的。 问：你会下国际象棋吗？ 答：是的。 问：请再次回答，你会下国际象棋吗？ 答：是的。你多半会想到，面前的这位是一部笨机器。如果提问与回答呈现 出另一种状态：问： 你会下国际象棋吗？答：是的。 问：你会下国际象棋吗？答：是的，我不是已经说过了吗？ 问：请再次回答，你会下国际象棋吗？答：你烦不烦，干嘛老提同样 的问题。那么，你面前的这位，大概是人而不是机器。上述两种对话的区 别在于，第一种可明显地感到回答者是从知识库里提取简单的答案， 第二种则具有分析综合的能力，回答者知道观察者在反复提出同样的 问题。“图灵测试”没有规定问题的范围和提问的标准，如果想要制 造出能通过试验的机器，以我们现在的技术水平，必须在电脑中储存 人类所有可以想到的问题，储存对这些问题的所有合乎常理的回答， 并且还需要理智地作出选择。8n【图灵简介】英国数学家、逻辑学家，他被视为计算机之父。 1931年图灵 进入剑桥大学国王学院，毕业后到美国普林斯顿大学攻读博士学位 ，二战爆发后回到剑桥，后曾协助军方破解德国的著名密码系统 Enigma，帮助盟军取得了二战的胜利。 1936年，图灵向伦敦权威的数学杂志投了一篇论文，题为“论 数字计算在决断难题中的应用”。在这篇开创性的论文中，图灵给 “可计算性”下了一个严格的数学定义，并提出著名的“图灵机 ”(Turing Machine)的设想。“图灵机”不是一种具体的机器，而 是一种思想模型，可制造一种十分简单但运算能力极强的计算装置 ，用来计算所有能想象得到的可计算函数。“图灵机”与“冯诺 伊曼机”齐名，被永远载入计算机的发展史中。1950年10月，图灵 又发表了另一篇题为“机器能思考吗”的论文，成为划时代之作。 也正是这篇文章，为图灵赢得了“人工智能之父”的桂冠。 9【图灵测试的提出】1950年，图灵来到曼彻斯特大学任教，同时还担任该大学自动计算机项目的负责人。就在这一年的十月，他又发表了另一篇 题为机器能思考吗？的论文，成为划时代之作。也正是这篇 文章，为图灵赢得了一顶桂冠“人工智能之父”。在这篇论 文里，图灵第一次提出“机器思维”的概念。他逐条反驳了机器 不能思维的论调，做出了肯定的回答。他还对智能问题从行为主 义的角度给出了定义，由此提出一假想：即一个人在不接触对方 的情况下，通过一种特殊的方式，和对方进行一系列的问答，如 果在相当长时间内，他无法根据这些问题判断对方是人还是计算 机，那么，就可以认为这个计算机具有同人相当的智力，即这台 计算机是能思维的。这就是著名的“图灵测试”(Turing Testing)。当时全世界只有几台电脑，根本无法通过这一测试。 但图灵预言，在本世纪末，一定会有电脑通过“图灵测试”。终 于他的预言在IBM的“深蓝”身上得到彻底实现。当然，卡斯帕罗 夫和“深蓝”之间不是猜谜式的泛泛而谈，而是你输我赢的彼此 较量。 10&北京时间北京时间19971997年年5 5月月1212日凌晨日凌晨4 4点点5050分，美国纽约公平大分，美国纽约公平大 厦，当厦，当IBMIBM公司的公司的“ “深蓝深蓝” ”超级电脑将棋盘上的一个兵走到超级电脑将棋盘上的一个兵走到 C4C4的位置上时，国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫对的位置上时，国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫对“ “深蓝深蓝” ”的的 人机大战落下帷幕，人机大战落下帷幕，“ “深蓝深蓝” ” 以以3.53.5：2.52.5的总比分战胜卡斯的总比分战胜卡斯 帕罗夫帕罗夫 &“ “深蓝深蓝” ”的技术指标的技术指标 uu3232个个CPUCPU uu每个每个CPUCPU有有1616个协处理器个协处理器 uu每个每个CPUCPU有有256M256M内存内存 uu每个每个CPUCPU的处理速度为的处理速度为200200万步万步/ /秒秒11【图灵奖】 图灵奖是美国计算机协会 ( ACM，Association for Computer Machinery)于 1966年设立的，专门奖励那些对计算机科学研究与推动计算机技术发展有卓 越贡献的杰出科学家。设立的初衷是因为计算机技术的飞速发展，尤其到20 世纪60年代，其已成为一个独立的有影响的学科，信息产业亦逐步形成，但 在这一产业中却一直没有一项类似“诺贝尔”、“普利策”等的奖项来促进 该学科的进一步发展，为了弥补这一缺陷，于是“图灵”奖便应运而生，它 被公认为计算机界的“诺贝尔”奖。 图灵奖已经被先后授予给了47位计算机科学界的杰出人物，其中包括关 系数据库理论的开创者Edgar Codd、程序语言和算法理论的知名科学家 Dijkstra、UNIX操作系统的开创者Dennis Ritchie、面向对象程序设计理论 的奠基人以及苹果个人电脑基于鼠标的GUI界面（也就是WINDOWS图形界 面的最原始来源）的首创者Alan Kay、Fortran语言的设计者John Backus、IBM-RISC体系结构的创立者John Cocke等大名鼎鼎的计算机科 学家。这个以图灵的名字命名的大奖，代表着几十年来世界计算机科学的重 大进步和创新，代表着计算机科学和相关技术产业的一次次质的飞跃，同时 ，也代表着计算机科学界对图灵的崇高敬意。121314151617181920212223242526272829303132补充材料1：人工智能学科体系n人工智能学科体系的层次q人工智能理论基础n数学基础:数理逻辑，计算的数学理论，离散数学,模糊数学n思维科学理论:认知心理学,逻辑或抽象思维学,形象或直感思 维学 n计算机工程技术:硬件,软件技术q人工智能原理n知识的表达,知识的处理,知识的获取与学习,利用知识求解问 题.q人工智能工程系统n专家咨询系统,专家系统开发工具与环境,自然语言理解系统, 图像理解与识别系统,智能机器人系统33n同传统的计算机程序相比较q人工智能首先研究的是以符号表示的知识而不是数值数 据为研究对象。 q人工智能采用的是启发式推理方法而不是常规算法q人工智能的控制结构与知识领域是分离的，并允许出现 不正确的解答 传统程序=数据结构+算法智能系统=知识+推理34补充材料2：AI 的未来n The future of AI is EmotionalScience University of Tokyo35补充材料2：AI 的未来n The future of AI is Emotional1997, MIT，Picard,Affective Computing： 情感计算是关于情感 、情感产生以及影响情感方面的计算。36分析识别分析识别情感理解情感理解信号获取信号获取情感表达情感表达情感机理情感机理可穿戴计算机可穿戴计算机理论基础理论基础实现平台实现平台37中国科学院自动化研究所中国科学院自动化研究所 童童童童38MIT 女性电脑虚拟人帮助人们进行身体锻炼和减肥39IBMIBM推出推出“ “情感鼠标情感鼠标” ”40MIT 实验室研制的情感玩具虎41可穿戴计算机可穿戴计算机 42可穿戴数码照相机43思考1、给出你关于机器的定义。你认为人类是机器吗？不论你的看法如何 ，运用你的定义和有关人类各种能力的证据证明你的观点 2、你能列举出用蛋白质而不是硅片制造思维机器的好处吗？3、假如你的图灵测试中的询问者，设计五个用于判断的问题，来判断 回答者是人还是机器 4、批判地用图灵测试来判定非人机器是否能思考进行评价，至少提出 一种不同观点 5、一些人工智能研究者主张人工智能地目标是建造能“帮助”人们进行智 能任务的机器，而不是去“完成”那些任务。不严格的讲，去“帮助”有 时被称为“弱人工智能”(weak AI)，而去“完成”有时被称为“强人工智能 ”(strong AI)。你怎样认为？为什么？6。调查人工智能领域有哪几位科学家获得图灵奖，他们对人工智能分 别作出了什么贡献 7、观看电影人工智能，写出你对AI未来发展的看法。44