Artificial Intelligence

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電機三朱浩瑋

Outline

What is AI?

The history of AI

Overview of AI applicati

on areas

What is AI?

Elaine Rich: AI is the study of techniques for solving exponentially hard problems in polynomial time by exploiting knowledge about the problem domain. Elaine Rich and Kevin Knight: AI is the study of how to make computers do things at which, at the moment, people are better.Douglas Baker: AI is the attempt to make computers do what people think computers cannot do.

What is AI? (Cont’d)

利用電腦技術去模擬人類腦部的思考運作，使電腦能夠有智慧地瞭解 (Understand) 與理解 (Perceive) 事物，並經由推理過程而導出結果的一種科技應用技術

AI 的特色

1. 啟發式的推理能力 (heuristic)

2. 有表達知識的能力3. 可以容忍錯誤，不完整的

數據仍可處理4. 自動學習的能力

AI 的研究途徑

1. 生理學途徑採用仿生學的方法，模擬動物和人的感官以及大腦的結構和機能，製成神經元模型和腦模型

2. 心理學途徑應用實驗心理學方法，總結人們思維活動的規律，用電腦進行心理模擬

3. 工程技術途徑研究怎樣用電腦從功能上模擬人的智能行為

AI 的架構

Input Processing Output

外界刺激推理、學習

判斷、思考

反應解決問題

模組化 公式化

History of AI -1

1950 年，圖靈（ Alan Turing ）提出了圖靈實驗，藉以判斷一台電腦是否具有人工智能。為了通過測試，電腦必須努力的方向：

自然語言處理、知識表達、自動推論、機器學習

Turing Test

See me

History of AI -2

第一個發展時期（ 1956 - 1970 ）：發展期許多早期人工智慧系統均在此時期萌芽1956 年夏， Dartmouth Computer Conference 開創了人工智慧的第一個發展时期 1956 年， Newell ， Shaw 和 Simon 完成了一個自動證明數學定理的程式 Logic Theorist 1956 年， Samnel 研製了一個自動學習的西洋棋程式

History of AI –3

第二個發展時期（ 70 年代）：成功期在此時期，許多重要的專家系統被發展出來。70 年代中期， Feigenbaum 提出了知識工程的概念，人工智慧進入了第二個發展時期 知識工程分為三個部份：

知識獲取：研究怎樣有效地獲得專家知識 知識表示：研究怎樣將專家知識表示成在電腦内易於儲存使用的形式 知識利用：研究怎樣利用已得到恰當表示的專家知識去解決具體領域内的問題

History of AI –4

第三個發展時期（ 80 年代 - ）：衝擊期

人們開始將人工智慧知識予以商業化。這個時期的研究重點：研究能在動態、不可預測的環境中自主、協調工作的系統，這種系統被稱為 Agent 。

Overview of AI application areas

1. Game Playing2. Automated Reasoning and Theorem

Proving3. Expert Systems4. Natural Language Understanding

and Semantic Modeling

Overview of AI application areas (Cont’d)

5. Planning and Robotic6. Machine Learning7. Neutral Nets and

Genetic Algorithms8. Intelligent Agent9. Computer Vision

Game Playing

西元 1997 在電腦科學發展史上，是個重要的年代， IBM 所設計的電腦深藍 (Deep Blue) 以兩勝一敗三和的戰績擊敗了人類西洋棋王 Garry Kasparov

Game Playing (cont’d)

在西洋棋中，平均每次移動都有 35 種可能的下法平均每盤棋每人要下 50 手所以如果要能檢查整個棋勢的樹，要檢查範圍為 35的 100 次方－不實際！解決方案： Heuristic Search

Game Playing – Heuristic Search

An Example of tic-tac-toe :

Game Playing – Heuristic Search (Cont’d)

Expert Systems -1

當我們賦予它某一領域的專家知識時，它便能模仿人類專家去求解問題並提供最適當的意見一個專家系統由知識庫 (knowledge base)和推論引擎 (inference engine)等機構所組成。

Expert Systems -1

Architecture of a typical expert system:

UserUser

interface

Knowledge – baseeditor

Inference engine

Explanationsubsystem

GeneralKnowledge-base

Case-specificdata

Expert Systems – 知識庫

電腦能在推論之前，必須要有足夠的知識，先定義和人類一樣的基本概念例如深藍能贏棋王，主要得力於強大的運算能力和海量的儲存空間，儲存空間當然就是存應有的資料

Expert Systems – 推論功能

推論功能簡單的說，就是讓電腦能做自我判斷的意思。比如說，有兩句敘述句為「小明的爸爸是大華」，「大華的爸爸是老王」，則可推論出「小明的爺爺是老王」

Expert Systems (Cont’d)

可以幫助專家做事業性的諮詢及判斷的系統。 主要是依據使用者所輸入的特徵來判斷結果。可以代替專家做很多事，但它只是居於一個輔助的地位，而無法完全替代專家 較有名的專家系統：

MYCIN ：醫療診斷用途DENDRAL ：分析化合物結構PROSPECTOR ：從地理資訊分析礦物結構

Intelligent Agent

將每一個資料庫都設計一個軟體「代理人」，這個代理人對資料庫內部的資料存取有清楚的概念，並且能夠以自然語言和外面溝通。

Intelligent Agent (Cont’d)

Agent – oriented 的特性：Agents are autonomous or semi-autonomous.

Agents are situated.

Agents are interactional.

The society of agents is structured.

The phenomenon of intelligence in the environment is “Emergent”.

References

1. http://ai-depot.com/Intro.html2.

http://www-formal.stanford.edu/jmc/whatisai/whatisai.html

3. http://library.thinkquest.org/2705/history.html

4. http://www.usatoday.com/tech/news/2001-06-20-ai-history.htm

5. http://www.dobrev.com/AI/

6. http://blog.csdn.net/mentat/archive/2004/11/04/167036.aspx

References (Cont’d)

7. http://cogsci.ucsd.edu/~asaygin/tt/ttest.html

8. http://www.research.ibm.com/deepblue/

9. http://www.gct.ntou.edu.tw/Lab/aiwww/neural.html

10. George F Luger , 2002 , Artificial Intelligence : Structures and Strategies for Complex Problem Solving. – 4th edition

11. 人工智慧學 Elaine Rich原著 梁定彭譯 國立編譯館主編