Artificial Intelligence

Artificial Intelligence B91901145 電機三朱浩瑋

Outline • What is AI? • The history of AI • Overview of AI application 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 • 啟發式的推理能力 (heuristic) • 有表達知識的能力 • 可以容忍錯誤，不完整的數據仍可處理 • 自動學習的能力

AI的研究途徑 • 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 • 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 • 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 推理、學習判斷、思考反應解決問題外界刺激模組化公式化

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 • Game Playing • Automated Reasoning and Theorem Proving • Expert Systems • Natural Language Understanding and Semantic Modeling

Overview of AI application areas (Cont’d) • Planning and Robotic • Machine Learning • Neutral Nets and Genetic Algorithms • Intelligent Agent • 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: User interface Knowledge – base editor General Knowledge-base Inference engine User Case-specific data Explanation subsystem

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 • http://ai-depot.com/Intro.html • http://www-formal.stanford.edu/jmc/whatisai/whatisai.html • http://library.thinkquest.org/2705/history.html • http://www.usatoday.com/tech/news/2001-06-20-ai-history.htm • http://www.dobrev.com/AI/ • http://blog.csdn.net/mentat/archive/2004/11/04/167036.aspx

References (Cont’d) • http://cogsci.ucsd.edu/~asaygin/tt/ttest.html • http://www.research.ibm.com/deepblue/ • http://www.gct.ntou.edu.tw/Lab/aiwww/neural.html • George F Luger , 2002 , Artificial Intelligence : Structures and Strategies for Complex Problem Solving. – 4th edition • 人工智慧學 Elaine Rich原著梁定彭譯國立編譯館主編

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