绪 论
很早人类就有制造机器人的幻想
黄帝的黄帝的““指南车指南车””
诸葛亮的诸葛亮的““木牛流马木牛流马””
亚里士多德的形式逻辑亚里士多德的形式逻辑
布莱尼茨的关于数理逻辑的思想布莱尼茨的关于数理逻辑的思想
““机器人机器人””一词的来源一词的来源
11
现代人工智能的兴起
现代人工智能（Artificial Intelligence，简
称AI），一般认为起源于美国1956年的一
次夏季讨论（达特茅斯会议），在这次会
议上，第一次提出了“Artificial
Intelligence”这个词。
22
什么是人工智能？
至今没有统一的定义
从“计算”到“算计”
33
像人一样思考的系统 理性地思考的系统
•• ““要使计算机能够思考要使计算机能够思考..…...….意意
思就是：有头脑的机器思就是：有头脑的机器
””（（Haugeland, 1985Haugeland, 1985））
•• ““与人类的思维相关的活动，诸与人类的思维相关的活动，诸
如决策、问题求解、学习等活动如决策、问题求解、学习等活动
””（（Bellman, 1978Bellman, 1978））
•• ““通过利用计算模型来进行心通过利用计算模型来进行心
智能力的研究智能力的研究” ”
（（ChamiakChamiak和和McDermott, McDermott,
19851985））
•• ““对使得知觉、推理和行为成对使得知觉、推理和行为成
为可能的计算的研究为可能的计算的研究” ”
（（Winston, 1992Winston, 1992））
像人一样行动的系统 理性地行动的系统
•• ““一种技艺，创造机器来执行人一种技艺，创造机器来执行人
需要智能才能完成的功能需要智能才能完成的功能” ”
（（Kurzweil, 1990Kurzweil, 1990））
•• ““研究如何让计算机能够做到那研究如何让计算机能够做到那
些目前人比计算机做得更好的事些目前人比计算机做得更好的事
情情””（（RichRich和和Knight, 1991Knight, 1991））
•• ““计算智能是对设计智能化智计算智能是对设计智能化智
能体的研究能体的研究” ”
（（PoolePoole等，等，19981998））
•• “AI..….“AI..….关心的是人工制品中关心的是人工制品中
的智能行为的智能行为” ”
（（Nilsson, 1998Nilsson, 1998）） 44
图灵测试
如何知道一个系统是否
具有智能呢？
1950年，计算机科学家
图灵提出了著名的“图
灵测试”。
55
希尔勒的中文屋子
罗杰•施安克的故事理解
程序（举例）
机器是否真的理解了呢
？
希尔勒的中文屋子
问题：通过了图灵测试
就具有了智能吗？
思考题：如何理解希尔
勒的中文屋子？
66
故事理解程序举例
“一个人进入餐馆并订了一份汉堡包。当汉
堡包端来时发现被烘脆了，此人暴怒地离开
餐馆，没有付帐或留下小费。”
“一个人进入餐馆并订了一份汉堡包。当汉
堡包端来后他非常喜欢它，而且在离开餐馆
付帐之前，给了女服务员很多小费。”
作为对“理解”故事的检验，可以向计算机
询问，在每一种情况下，此人是否吃了汉堡
包。
返回
77
AI的本质问题
研究如何制造出人造
的智能机器或系统，
来模拟人类智能活动
的能力，以延伸人们
智能的科学。
88
AI的历史回顾
第一阶段（40年代中～50年代末） 神
经元网络时代
双层网络双层网络
M-PM-P模型模型 、感知器模型等、感知器模型等
问题：问题：XORXOR问题不能解决问题不能解决
99
AI的历史回顾（续1）
XOR问题（异或问题）
输入输入11 输入输入22 输出输出
00 00 00
00 11 11
11 00 11
11 11 00 (0, 0)
(1, 1)
(0, 1)
(1, 0)
1010
AI的历史回顾（续2）
Minsky的著作：《Perceptions》（感知器）
从理论上证明了二层神经元网络不可能解决从理论上证明了二层神经元网络不可能解决
XORXOR问题问题
如果要求解如果要求解XORXOR问题，神经元网络必须是问题，神经元网络必须是33层层
或或33层以上的结构层以上的结构
对于对于33层或层或33层以上的神经元网络，难于找到一层以上的神经元网络，难于找到一
个通用的学习算法个通用的学习算法
1111
AI的历史回顾（续3）
第二阶段（50年代中～60年代中） 通
用方法时代
物理符号系统物理符号系统
主要研究的问题：主要研究的问题：GPSGPS、游戏、翻译等、游戏、翻译等
对问题的难度估计不足，陷入困境对问题的难度估计不足，陷入困境
1212
AI的历史回顾（续6）
知识就是力量——培根
知识蕴涵着力量——费根鲍姆
1313
AI的历史回顾（续7）
第三阶段（60年代中～80年代初）
知识工程时代
专家系统专家系统
知识工程知识工程
知识工程席卷全球知识工程席卷全球
各国发展计划：各国发展计划：
美国星球大战计划美国星球大战计划
英国英国ALVEYALVEY计划计划
法国法国UNIKA UNIKA 计划计划
日本五代机计划日本五代机计划
中国中国“863”“863”计划计划 1414
AI的历史回顾（续8）
遇到的困难：
知识获取的瓶颈问题知识获取的瓶颈问题
1515
AI的历史回顾（续9）
第四阶段（80年代中～90年代初）
新的神经元网络时代
BPBP网（算法），解决了多层网的学习问题网（算法），解决了多层网的学习问题
HopfieldHopfield网，成功求解了旅行商问题网，成功求解了旅行商问题
存在问题：存在问题：
理论依据理论依据
解决大规模问题的能力解决大规模问题的能力
新的动向新的动向————构造化方法构造化方法
1616
AI的历史回顾（续10）
第五阶段（90年代初～现在） 海
量数据处理与网络时代
网络给网络给AIAI带来无限的机会带来无限的机会
知识发现与数据挖掘知识发现与数据挖掘
AIAI走向实用化走向实用化
1717
AI的研究内容
搜索技术
知识表示
规划方法
机器学习
认知科学
1818
AI的研究内容（续1）
自然语言理解与机器翻译
专家系统与知识工程
定理证明
博弈
机器人
数据挖掘与知识发现
1919
AI的研究内容（续2）
多Agent系统
复杂系统
足球机器人
人机交互技术
2020
人工智能取得的一些成果
四十多年来，人工智能的研究虽然步履艰
难，但也取得了一些很突出的成绩。下面
列举一些实例。
2121
定理证明
50年代中期，世界上最早的启发式程序“
逻辑理论家”，证明了数学名著《数学原
理》中的38个定理。经改进后，62年证明
了该书中全部的52个定理。被认为是用计
算机探讨人类智力活动的第一个真正的成
果。
2222
四色定理的证明
四色定理
从1852年发现四色问题，世界上很多著名
的科学家试图证明，当一直未能完成。
1976年6月，哈肯在美国伊利诺斯大学的两
台不同的电子计算机上，用了1200个小时，
作了100亿次判断，终于完成了四色定理的
证明，从而解决了一个历时100多年的问题，
轰动了世界。
2323
定理证明的“吴方法”
2000年我国最高科学技术奖获得者吴文俊
教授，提出了“数学机器化”。
1977年，吴文俊关于平面几何定理的机械
化证明首次取得成功。
创立了定理机器证明的
“吴方法”。
2424
通用问题求解器（GPS）
从1957年开始，Newell等人开始研究一种
不依赖于具体领域的通用解题程序，这个
程序的设计是从模仿人类问题求解的规程
开始的。在它能处理的有限类别的问题中，
它显示出程序决定的子目标及可能采取的
行动的次序，与人类求解同样问题是类似
的。因此，GPS很可能是第一个实现了“
像人一样思考”方法的程序。
2525
专家系统
人类之所以能求解问题，是因为人类具有
知识。
专家系统就是把有关领域专家的知识整理
出来，让计算机利用这些知识求解专门领
域的问题。
1968年世界上第一个专家系统DENDRAL
问世。
MYCIN，一个著名的医疗诊断专家系统
2626
第一个商用专家系统：R1
世界上第一个成功的商用专家系统，1982
年开始正式在DEC公司使用。该程序帮助
为新计算机系统配置订单；到1986年为止，
估计它为公司每年节省了4千万美元。
2727
海湾战争中的专家系统
在1991年的海湾危机中，美国军队使用专
家系统用于自动的后勤规划和运输日程安
排。这项工作同时涉及到50000个车辆、货
物和人，而且必须考虑到起点、目的地、
路径以及解决所有参数之间的冲突。AI规划
技术使得一个计划可以在几小时内产生，
而用旧的方法需要花费几个星期。
2828
数字识别
清华大学智能技术与系统国家重点实验室
采用神经元网络方法研制的数字识别系统，
用于2000年我国人口普查。对普查数据进
行自动识别，错误率达到了万分之一以下
的高水平。
2929
古籍数字化——《四库全书》
3030
IBM的“深蓝”
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
：的总比分战胜卡斯帕罗夫。
3131
正在与深蓝下棋的卡斯帕罗夫
3232
IBM的“深蓝”（续1）
96年2月第一次比赛结果：
“深蓝”：胜、负、平、平、负、负
97年5月第二次比赛结果：
“深蓝”：负、胜、平、平、平、胜
3333
IBM的“深蓝”（续2）
“深蓝”的技术指标：
3232个个CPUCPU
每个每个CPUCPU有有1616个协处理器个协处理器
每个每个CPUCPU有有256M256M内存内存
每个每个CPUCPU的处理速度为的处理速度为200200万步万步//秒秒
3434
“人机之战”简史
1958年，IBM704成为第一台能同人下棋的计算
机，名为“思考”，思考速度每秒200步
60年代中期，科学家德里夫斯断言，计算机将
无法击败一位年仅10岁的棋手
1973年，国际象棋软件被开发出来，这是未
来程序的基础
1979年，国际象棋软件达到专家级水平
1981年，CRAYBLITZ新的超级计算机拥有特殊
的集成电路，预言将可在1995年击败世界棋王
3535
1983年，BELLEAT＆T开发了国际象棋硬件，
达到了大师水平
80年代中期，皮兹堡的
CARNEGIEMELLON大学开始研究世界级的
国际象棋计算机程序
1987年，“深思”首次以每秒钟75万步的思
考速度露面，它的水平相当于拥有国际等级
分为2450的棋手
1988年，“深思”击败丹麦特级大师拉尔森
1989年，“深思”已经有6台信息处理器，
每秒思考速度达200万步，但在与世界棋王
卡斯帕罗夫进行的“人机大战”中对阵以0
比2败北
3636
19901990年，年，““深思深思””第二代产生，使用第二代产生，使用IBMIBM的硬的硬
件，吸引了前世界棋王卡尔波夫与之对抗件，吸引了前世界棋王卡尔波夫与之对抗
19911991年，年，““弗里茨弗里茨””问世问世
19931993年，年，““深思深思””二代击败了丹麦国家队，在二代击败了丹麦国家队，在
与世界优秀女棋手小波尔加的对抗中获胜与世界优秀女棋手小波尔加的对抗中获胜
19951995年，年，““深蓝深蓝””更新程序，新的集成电路将更新程序，新的集成电路将
其思考速度达到每秒其思考速度达到每秒300300万步万步
19961996年，年，““深蓝深蓝””在与卡斯帕罗夫的挑战赛中，在与卡斯帕罗夫的挑战赛中，
以以22比比44不敌卡斯帕罗夫不敌卡斯帕罗夫
19971997年，年，““超级深蓝超级深蓝””开发出了更加高级的开发出了更加高级的““
大脑大脑””，，44名国际大师参与名国际大师参与IBMIBM的挑战小组为电的挑战小组为电
脑与卡斯帕罗夫重战出谋划策，最后脑与卡斯帕罗夫重战出谋划策，最后““超级深超级深
蓝蓝””以以33比比22击败了卡斯帕罗夫，卡斯帕罗夫要击败了卡斯帕罗夫，卡斯帕罗夫要
求重赛，但没有得到回应求重赛，但没有得到回应
3737
1999年，“弗里茨”升级为“更弗里茨
”(Deep Fritz)
2001年，“更弗里茨”更新了程序，击败
了卡斯帕罗夫和阿南德，以及除了克拉姆
尼克之外的所有排名世界前十位的棋手
2002年10月，“更弗里茨”与克拉姆尼克
在巴林进行“人机大战”，思考速度为每
秒600万步，双方4比4战平
2003年1～2月“更年少者”与卡斯帕罗夫
举行人机对抗，双方3比3战平
3838
思考题2：国际象棋、中国象棋
与围棋
为什么已经有了可以战胜国际大师的国际
象棋程序，而中国象棋和围棋的程序水平
却比较低呢？
力量投入问题？力量投入问题？
计算机发展水平问题？计算机发展水平问题？
棋本身的复杂性问题？棋本身的复杂性问题？
其他别的问题？其他别的问题？
3939
智能汽车
智能技术与系统国家重点实验室研制的
智能汽车
4040
在高速公路上，该汽车可以自动识别道路，
自动躲避障碍物
在最近的实验中，平均速度为100公里，最
高速度达到了150公里，达到了世界先进水
平。
4141
足球机器人
两个组织：RoboCup和FIRA
设有仿真组、小型组、中型组和有腿组
控制方式：FIRA采用集中控制，而
RoboCup采用分布式控制
清华大学获得2001、2002年RoboCup世界
冠军、2003年亚军（仿真组）
清华大学获得2003年RoboCup小型组全国
冠军
4242
小型组 有腿组
4343
历史上的人工智能大师
下面介绍图灵和几位获得图灵奖的人工智
能大师
4444
阿伦•图灵
（Alan
Turing）
计算机科学理论的
创始人
4545
阿伦•图灵（Alan Turing）
1912年出生于英国伦敦，1954年去世
1936年发表论文“论可计算数及其在判定
问题中的应用”，提出图灵机理论
1950年发表论文“计算机与智能”，阐述
了计算机可以具有智能的想法，提出图灵
测试
1966年为纪念图灵的杰出贡献，ACM设立
图灵奖
4646
马文•明斯基
（Marniv Lee
Minsky）
人工智能之父
框架理论的创立者
首位获得图灵奖的人工智能学者
4747
马文•明斯基
（Marniv Lee Minsky）
1927年出生于美国纽约
1951年提出思维如何萌发并形成的基本理
论
1956年达特茅斯会议的发起人之一
1958年在MIT创建世界上第一个AI实验室
1969年获得图灵奖
1975年首创框架理论
4848
约翰•麦卡锡
（John
McCarthy）
人工智能之父
LISP语言的发明人
首次提出AI的概念
4949
约翰•麦卡锡
（John McCarthy）
19271927年出生于美国波士顿年出生于美国波士顿
19561956年发起达特茅斯会议，并提出年发起达特茅斯会议，并提出““人工智能人工智能
””的概念的概念
19581958年与明斯基一起创建世界上第一个人工智年与明斯基一起创建世界上第一个人工智
能实验室能实验室
发明发明αα－－ββ剪枝算法剪枝算法
19591959年开发年开发LISPLISP语言语言
开创逻辑程序研究，用于程序验证和自动程序开创逻辑程序研究，用于程序验证和自动程序
设计设计
19711971年获得图灵奖年获得图灵奖
5050
赫伯特•西蒙
（Herbert A.
Simon）
符号主义学派的创始人
爱好广泛的全能科学家
中国科学院外籍院士
5151
赫伯特•西蒙(Herbert A.
Simon）
1916年出生于美国的威斯康辛州
1943年在匹兹堡大学获政治学博士学位
1969年因心理学方面的贡献获得杰出科
学贡献奖
1975年和他的学生艾伦•纽厄尔共同获得
图灵奖
1978年获得诺贝尔经济学奖
1986年因行为学方面的成就获得美国全
国科学家奖章
5252
5050年代至年代至6060年代初开发了世界上最早的启发式程年代初开发了世界上最早的启发式程
序序““逻辑理论家逻辑理论家”LT”LT，证明了《数学原理》第二，证明了《数学原理》第二
章中的全部章中的全部5252个定理，开创了机器定理证明这一个定理，开创了机器定理证明这一
新的学科领域新的学科领域
5757年开发了年开发了IPL(Information Processing IPL(Information Processing
Language)Language)语言，是最早的语言，是最早的AIAI语言。语言。
6060年开发了年开发了““通用问题求解系统通用问题求解系统”GPS”GPS
6666年开发了最早的下棋程序之一年开发了最早的下棋程序之一MATERMATER
7070年发展与完善了语义网络的概念和方法年发展与完善了语义网络的概念和方法
7070年代提出了年代提出了““物理符号系统假说物理符号系统假说””
7070年代提出决策过程模型，成为年代提出决策过程模型，成为DSSDSS的核心内容的核心内容
5353
艾伦•纽厄尔
（Allen Newell）
符号主义学派的创始
人之一
西蒙的学生与同事
1975年与西蒙同获图
灵奖
5454
查理德•卡普
（Richard M.
Karp）
发明“分枝界限法”
的三栖学者
5555
查理德•卡普（Richard M.
Karp）
19351935年出生于美国波士顿年出生于美国波士顿
是加州大学伯克利分校三个系的教授：是加州大学伯克利分校三个系的教授：
电气工程和计算机系电气工程和计算机系
数学系数学系
工业工程和运筹学系工业工程和运筹学系
6060年代提出年代提出““分枝界限法分枝界限法””，成功求解含有，成功求解含有6565个个
城市的旅行商问题，创当时的记录城市的旅行商问题，创当时的记录
19851985年获得图灵奖年获得图灵奖
5656
爱德华•费根鲍姆
（Edward A. Feigenbaum）
知识工程的提出者
大型人工智能系统
的开拓者
5757
爱德华•费根鲍姆
（Edward A. Feigenbaum）
1936年出生于美国的新泽西州
通过实验和研究，证明了实现智能行为
的主要手段是知识
1977年提出知识工程，使人工智能从理
论转向应用
名言：知识蕴藏着力量
1994年和劳伊•雷迪共同获得图灵奖
5858
1963年主编了《计算机与思想》一书，
被认为是世界上第一本有关人工智能的
经典性专著
1965年开发出世界上第一个专家系统
开发出著名的专家系统MYCIN
80年代合著了四卷本的《人工智能手册
》
开设Teknowledge和IntelliGenetics两个
公司，是世界上第一家以开发和将专家
系统商品化的公司
5959
劳伊•雷迪
（Raj Reddy）
大型人工智能系统
的开拓者
6060
劳伊•雷迪（Raj Reddy）
37年出生于印度，66年在美国获得博士
1994年与费根鲍姆共同获得图灵奖
主持过一系列大型AI系统的开发
Navlab Navlab 能在道路行驶的自动车辆项目能在道路行驶的自动车辆项目
LISTEN LISTEN 用于扫盲的语音识别系统用于扫盲的语音识别系统
以诗人但丁命名的火山探测机器人项目以诗人但丁命名的火山探测机器人项目
自动机工厂项目，提出自动机工厂项目，提出““白领机器人学白领机器人学””
6161
