1 第一章 绪 论. 2 需要掌握的问题 1 什么是人工智能？ 2 人工智能有哪些主要研究领域？

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1 1 第一章 绪 论

2 2 需要掌握的问题 1 什么是人工智能？ 2 人工智能有哪些主要研究领域？

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5 5 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 ?

6 6 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。

7 7 【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：

8 8 【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。

9 9 【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。

10 10 【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。

11 11  北京时间 1997 年 5 月 12 日凌晨 4 点 50 分，美国纽约公平大 厦，当 IBM 公司的 “ 深蓝 ” 超级电脑将棋盘上的一个兵走到 C4 的位置上时，国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫对 “ 深蓝 ” 的 人机大战落下帷幕， “ 深蓝 ” 以 3.5 ： 2.5 的总比分战胜卡斯 帕罗夫  “ 深蓝 ” 的技术指标  32 个 CPU  每个 CPU 有 16 个协处理器  每个 CPU 有 256M 内存  每个 CPU 的处理速度为 200 万步 / 秒

12 12 【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。

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33 33 补充材料 1 ：人工智能学科体系 人工智能学科体系的层次  人工智能理论基础 数学基础 : 数理逻辑，计算的数学理论，离散数学, 模糊数学 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 计算机工程技术 : 硬件, 软件技术  人工智能原理 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.  人工智能工程系统 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

34 34 同传统的计算机程序相比较  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。  人工智能采用的是启发式推理方法而不是常规算法  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

35 35 补充材料 2 ： AI 的未来 The future of AI is Emotional Science University of Tokyo

36 36 补充材料 2 ： AI 的未来 The future of AI is Emotional 1997, 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。

37 37 分析识别 情感理解 信号获取 情感表达 情感机理 可穿戴计算机理论基础 实现平台

38 38 中国科学院自动化研究所 童童

39 39 MIT 女性电脑虚拟人帮助人们进行身体锻炼和减肥

40 40 IBM 推出 “ 情感鼠标 ”

41 41 MIT 实验室研制的情感玩具虎

42 42 可穿戴计算机

43 43 可穿戴数码照相机

44 44 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。