2023年7月28日发(作者:)
中国西部科技2们1年06月(中旬)第10卷第17期总第250期朱祝武(山东科技大学,山东青岛2665l0)摘要:人工智能是一门极富发展潜力和挑战性的学科,和大多数事物发展规律一样,该学科也呈“肯定一否定一否定之否定”的螺旋上升发展趋势。文章分析了人工智能的内涵、发展历程以及目前人工智能研究领域占主导地位的三种发展观,最后简要的介绍其应用领域及发展前景。关键词:人工智能;简史;发展观DOI:10.5969/j.j88n.1671—6596.20l1.17.0041人工智能的定义2.2诞生及第一个兴旺阶段(1956年至1966年)人工智能(AritificialIntelligence,英文缩写为1956年夏季,在美国Dart∞th大学举办的“侃谈会”AI)是一门综合了计算机科学、控制论、信息论、神经生上,第一次正式使用了人工智能(AI)这一术语,从而开创了理学、心理学、语言学、哲学等多种学科互相渗透而发展人工智能的研究方向和学科,并有了AI的第一个发展期(兴起来的的一门交叉学科,是二十一世纪三大尖端技术(基旺期)。这段时期AI研究的主要方向是机器翻译、定理证因工程、纳米科学、人工智能)之一。关于人工智能,目明、博弈等,代表性工作有:1956年,Newell和Simon等人前研究界尚无统一的定义,美国斯坦福大学人工智能研究在定理证明工作中首先取得突破,开启了以计算机程序来模中心尼尔逊教授下过这样一个定义:“人工智能是关于知拟人类思维的道路;1960年,Mccarthy建立了人工智能程序识的学私}_一怎样表示知识以及怎样获得知识并使用知识设计语言LISP。一系列的成功使人工智能科学家们认为可以的科学。”而麻省理工学院的温斯顿教授认为:“人工智研究和总结人类思维的普遍规律并用计算机模拟它的实现,能就是研究如何使计算机去做过去只有人才能做的智能工乐观的预计可以创造一个万能的逻辑推理体系。作。”“11我们认为,人工智能就是研究怎样用人工的方法2.3萧条波折期(1967年至70年代初期)在机器(计算机)上模拟、实现和扩展人类智能的一门技当人们进行了比较深入的工作后,发现人工智能研究碰术和科学。到的困难比原来想象的要多得多。例如:1965年发明的消解2人工智能的发展简史阿法(归结原理)曾给人们带来了希望,可很快就发现了消解法人工智能从诞生至今已有近60年的历史,其发展大致的能力也有限,证明“连续函数之和仍连续”是微积分中的可分为以下几个阶段。简单事实,可是用消解法(归结法)来证明时,推了十万步2.1萌芽阶段(1956年之前)(归结出几十万个子句)尚无结果;s锄uel的下棋程序当了人工智能的思想自古中外均有萌芽。公元前900多州冠军之后没能进一步当上全国冠军更不要说世界冠军;年,我国有歌舞机器人传说的记载。公元850年,古希腊1965年世界冠军Hel髓nn与Sa眦el的程序对弈了四局获得全就有制造机器人帮助人们劳动的神话传说。萌芽阶段期间胜,仅有的一个和局是因为世界冠军“匆忙地同时和几个人涌现出的代表性人物或成果有:十七世纪法国物理学家、对弈”的结果;已过去的十年计算机并未证明出重要的人还数学家B.Pascal制成了世界上第一台会演算的机械加法未证明出的定理;最糟糕的还是机器翻译,最初采用的主要器;十八世纪德国数学家、哲学家Leibnitz作出了能做四办法是依靠一部词典的词到词的简单映射方法,结果没有成则运算的手摇计算器并提出了关于数理逻辑的思想(把形功;从神经生理学角度研究AI的人发现他们遇到了几乎是不式逻辑符号化);1936年,英国数学家A.M.Turing在论文可逾越的困难,以电子线路模拟神经元及人脑都没有成功。“理想计算机”中提出的图灵机模型以及1950年在“计算这一切都说明:由于50年代的盲目乐观和期望值过高,没有机能思维吗”一文中提出机器能够思维的论述(图灵实充分估计困难,没有抓到科学本质。因此,60年代中期至验);1946年美国科学家J.w.Mauchly和Eckert等人共同发70年代初期AI受到了各种责难,进入了萧条波折期。明了世界上第一台电子数字计算机ENIAc,为AI研究奠定尽管社会压力很大,却没能动摇AI研究先驱者的信念,了物质基础;之后贡献最卓著、最大的是vonNeu阻nn,他们认真总结经验教训。斯坦福大学的年轻教授目前世界上占统治地位的仍是冯・诺伊曼的计算机;美国Feigenba姗为代表的先驱者认为,万能的逻辑推理体系根本数学家N.wiener控制法的创立、美国数学家就不可能存在。总之,在这个波拆萧条期,很多国家的AI研C.E.Shannon信息论的创立等等,都为人工智能学科的诞究人员并没有灰心,而是扎扎实实的做工作,不仅是加强基生做了理论和实验工具的巨大贡献。础理论研究,而且在专家系统、自然语言理解、机器人、计收稿日期:20”一04—13修回日期:20”一05—06作者简介:朱祝武(1979一).男.汉族,江苏灌南籍,山东科技大学在读博士。研究方向为矿业信息工程、管理科学与工程。万方数据08算机视觉等方面作出了很有成效的工作。这个时期出现的代表性成果有:ELIEA(1968年J.Weizenba岫在美国麻省理工学院设计的基于“模式匹配”的自然语言系统);DENDRAL(1970年斯坦福大学计算机科学系E.A.Feigenba岫和化学家C.Djerassi以及J.Leberberg等人研制出的世界上第一个专家系统);MAcs砒(麻省理工学院的c.Engle晚n,w.Martin和J.Moses研制成的基于知识的数学专家系统);^IYCIN(E.H.Shortliffe等人于1972年至1974年研制、1976年发表的医疗专家系统);LUNAR(1972年w.woods研制成功的基于知识的自然语言理解系统);SHRDLU(1972年麻省理工学院的T.winogradl研制成功的在“积木世界”中进行英语对话的自然语言理解系统);STUDENT(1968年美国麻省理工学院的博士生D.Bobrow完成的一个基于模式匹配的自然语言理解系统);MARGIE(是由R.Schank及其学生们在美国斯坦福大学的人工智能实验室里建立的一个英语的分析、理解和推理系统);EARsAY—I(卡内基一梅隆大学的L.D.Er妣n等人1973年设计的自然语言理解系统)。还有,1973年R.C.Sch锄k提出的概念从属理论;1974年Minsky提出表示知识的另一种方法框架理论,又称画面理论;1970年由英国爱丁堡大学的R.Kowalski首先提出以逻辑为基础的程序设计语言Pr0109,1972年由法国马赛大学的A.colmeraues及其研究小组实现了第一个Prolog系统。Prolog和LIsP一样被称为面向AI的语言,成为继LIsP语言之后的最主要的一种人工智能语言。2.4第二个兴旺期(70年代中期至80年代末)1977年第五届国际人工智能联合会会议上,Feigenbaum教授在一篇题为“人工智能的艺术:知识工程课题及实例研究”的特约文章中系统地阐述了专家系统的思想并提出“知识工程”的概念。至此人工智能的研究又有新的转折点,即从获取智能的基于能力的策略,变成了基于知识的方法研究。知识作为智能的基础开始受到重视,知识工程的方法很快渗透了AI各个领域,促使AI从实验室研究走向实际应用。由于理论研究(例如各种表示方法的研究)和计算机软、硬件的飞速发展,各种专家系统、自然语言处理系统等AI实用系统开始商业化并进入市场,而且取得了较大的经济效益和社会效益,展示了人工智能应用的广阔前景。例如,AI系统用作VAx计算机的组装,每年为DEc公司节约2000万美元:斯坦福大学国际研究所sRI的R.O.Duda等人1976年开始研制的用于地质勘探的专家系统PR0sPEcTOR在1982年预测了华盛顿州的一个勘探地段的钼矿位置,其开采价值超过了一亿美元。总之,随着智能机器人和第五代计算机研制计划的产生,使人工智能研究从萧条期转入第二个兴旺期并进入黄金时代。但是在兴旺发展中也不是事事顺心,例如,日本的第五代机计划未能达到预期效果而不了了之。八十年代中期、后期,人们想研究通用的智能机器或专家系统的设想或计划开始出现危机,存在几个问题:一是智能系统的实时性以及与环境的交互性不尽人意,感知问题要解决很不容易,声音、图象、文字信息等多媒体信息处理也是个问万方数据题,而要模拟人的直觉、顿悟、灵感等智能就更难了;二是人工智能问题在规模扩大后有了新问题,例如专家系统走向一般化时出现了问题,问题不在存储量和检索速度,而在于专家系统的专用领域有质的变化,目标判断(属于哪个领域的问题)要求更高层的知识、常识、推理知识、通用概念和理论等;三是推理问题,常识的形式化问题没有解决,常用的一阶谓词推理与常识推理有较大差别。于是人工智能研究人员开始做“顶天立地”的工作。“顶天”是指研究和解决AI的一系列关键技术问题,例如常识性知识表示、非单调推理、不确定推理、机器学习、分布式人工智能、智能机器体系结构等基础性研究,以期取得突破性进展。“立地”是指研究人工智能的实际应用,特别是专家系统、自然语言理解、计算机视觉、智能机器人、机器翻译系统都朝实用化迈进。以人工智能为主要技术的知识工程、知识产业日益发展。2.5平稳发展期(20世纪90年代至今)由于网络技术特别是国际互连网的技术发展,人工智能开始由单个智能主体研究转向基于网络环境下的分布式人工智能研究。不仅研究基于同一目标的分布式问题求解,而且研究多个智能主体的多目标问题求解,将人工智能面向实用。3三种发展观‘硼符号主义、联结主义、行为主义分别代表了人工智能最重要的理论成果,同时又是人工智能学科发展的理论基础。符号主义又称为逻辑主义或计算机学派,它认为符号是人类的认识基元,同时人认识的过程即是对符号的计算与推理的过程。符号主义首先将人的认识对象通过数学逻辑的方法以符号形式表示出来,然后再利用计算机自身所具有的符号处理推算能力来模拟人的认识过程。支撑符号主义的原理主要为物理符号系统假设和有限合理性原理。符号主义的主要研究内容就是基于逻辑的知识表示和发式算法、专家系统、知识工程理论与技术等。符号主义在逻辑问题求解方面取得了巨大的成功。例如,人工智能明的“四色猜想”问题,上世纪70年代专家系统的成功开发和应用等。又被叫做仿生学派,其主要原理是人类的智能是由人的过程。因此,联结主义主张从结构和工作模式上对人脑联结主义研究的主要内容是神经网络。其主要代表人研究领域的三种主要发展观。它们是人工智能学科发展的3.1符号主义推理技术。其主要的代表人物有纽厄尔、西蒙、麦卡锡、鲁宾逊、肖特利菲。主要的研究成果有归结推理方法、启证明了人类所能证明的全部定理,并且解决了尚无手工证3.2联结主义脑的生理结构和工作模式决定的。联结主义认为人的认识基元是人脑的神经元,认识的过程就是人脑进行信息处理进行模仿从而真正实现人类智能在机器上的模拟。物有麦克莱伦德和鲁梅尔哈特等。主要的研究成果有脑模型研究和多层嘲络中的反向传播(B-P)算法。3.3行为主义中国西部科技20”年06月(中旬)篱10卷簟17姐总第250期行为主义又被称作进化主义,控制论学派。其主要原序设计(Aut伽aticProgr姗i刀g);感知问题理是智能取决于感知和行动,它不需要知识、不需要表(PerceptionProblems):视觉、听觉、嗅觉、触觉;示、不需要推理。行为主义认为人的本质能力是行为能组合和调度问题(C∞bination锄dsche“ling);分布力、感知能力和维持生命及自我繁殖的能力,智能行为是式人工智能(DistributedArtificialIntelligence,通过与现实世界环境的交互作用体现出来的;人工智能应DAI)和多Agent系统(Multi_AgentSystem);模式识别像人类智能一样通过逐步进化而实现,而与知识的表示和(PatternRecognition);人工神经网络(Artificial知识的推理无关。NeuralNet们rk)等等。行为主义的研究重点是模拟人的各种控制行为。其主5结论要代表人物是布鲁克。主要的发展成果是实现了智能控制人工智能是一门极富发展潜力和挑战性的学科,和大和智能机器人系统。行为主义目前还没有形成完整的理论多数事物发展规律一样,该学科也呈“肯定~否定一否定之体系,但因为它与传统的人工智能观点完全不同,所以引否定”的螺旋上升发展趋势,科研工作者要大胆否定自起了人工智能界的关注。我、突破自我、相信自我。我们有理由相信,随着研究的以上三种观点对人工智能的发展意义重大、影响深深入,目前尚未完善的人工智能理论和方法体系将得到进远,可以说正是在这三种观点的指导下才诞生出各种具体一步补充;人工智能的三种发展观必将得到进一步整合;的人工智能的分析模型、实现方法和算法。即使是最新出人工智能应用领域的深度和广度将进一步拓展。现的数据挖掘和知识发现以及智能Agent技术也深受上述观参考文献:点的影响。[1]陈庆霞.人工智能研究纲领的发展历程和前景[J】.科技信4应用领域田息,2008,33:49~50.[2]俞萍.人工智能发展预测[J].电脑知识与技人工智能的研究领域十分广泛,主要有:专家咨询系术,2009,10(5):27lO~2711.统(ExpertC0nsultingSyst锄);自然语言理解【3]武海丽.初识人工智能£J】.科技包l新导报,2009,2:196.(№turalLanguageUnderst8nding)和机器翻译[4]http://冒,阿.Sztvu.com/tsinghua/rgzn/menu.html.(№chineTr锄slation);数据库的智能检索[5】肖斌,薛日百敏,李照顺.对人工智能发展新方向的思考[J】.信(IntelligentRetrievalfr伽Database);定理证明息技术,2009,12:166~168.(TheoremProving);博奕游戏和决策(G锄ePlaying[6]冯锐,张君瑞.人工智能研究进路的范式转化[J】.现代远程教arIdDecisionMaking);机器人学(Robotics);自动程育研究,20lO。l:14~17.[7]史忠植.高级人工智能[M].科学出版社,2006.(上接第07页)(1)1型挡土墙。墙高8.om,墙面、5.4施工中注意的问题墙背坡率均为1:0.25,顶宽度为1.2m,墙底宽度为2.1m。由于该滑坡为受人为切坡因素影响的“工程滑坡”,(2)2型挡土墙。墙高10.5m,墙面、墙背坡率均为在滑坡体范围内施工时,应采取分段跳槽开挖,并且及时1:O.25,2型挡墙项宽度为1.5m,墙底宽度为2.1m。采取支挡措施,做到边开挖边支护,支护后再开挖,避免挡土墙以基岩强风化层为基础持力层,基础进入持力后续工程对边坡的开挖更加恶化滑坡的稳定性。施工用水层深度不小于1.0m,基底均采用O.20:1的逆坡。挡土墙结的排放应修建专用的截、排水措施,将水排放到滑坡体范合地形每10~15m设置一道伸缩缝,挡墙墙脚设置侧沟以排围之外,避免施工用水对滑坡进一步滑动的影响。除地下水。6结论5.2.2泄水孔江安大井加油站滑坡属于中小型堆积层滑坡,该滑坡在挡土墙背侧设置泄水孔,泄水孔倾向坡外,倾角是受到地形因素、工程地质与水文地质因素、人为因素以>5%。其中,1型挡土墙长约50m,设置3排泄水孔;2型抗滑及大气降水因素的影响而形成的,现状稳定,但是若受到桩桩间挡土墙长约50m,设置4排泄水孔。泄水孔孔径为人为、强降水等因素进一步的影响,有进一步滑动的趋lOO咖,水平间距为2.O~3.0m,上下左右交错布置,泄水势,威胁了江安一红桥的正常运营以及拟建江安大井加油孔处用40~60硼的卵石做反滤层。站的施工安全,经过计算分析,采用抗滑桩、抗滑挡墙以5.3排水工程及排水工程等措施对滑坡进行治理,治理后滑坡稳定,治在滑坡体后缘一带,即滑坡体上方设排水沟,拦截地理效果较好。表汇水以防渗入坡体。由于本场地滑坡已导致地表裂缝增参考文献:多,为减少场地地表水对滑坡体的影响,减小裂缝充水增[1】中华人民共和国国家标准.《岩土工程勘察规范》(GB5002卜加推力,对滑坡体表面进行整平及裂缝填塞工作,并设置2001)[s].北京:中国建筑工业出版社,2002.一定数量的截排水渗沟、盲沟或泄水涵洞等排水设施。同[2]中华人民共和国国家标准.《建筑边坡工程技术规范》(G850330_2002)[S】.北京:中国建筑工业出版社,2002.时,对地表采取植被护坡措施,铺撤草种或设置其他植[3]赵明阶,何光春,王多垠.边坡工程处置技术[M].北京:人民交通被。出版社,2004.万方数据10
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