隨著時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步,以智慧地球、智能制造、智能城市等為信息化社會(huì)智能標(biāo)志的智能化進(jìn)程在穩(wěn)步推進(jìn),智能機(jī)器人、互聯(lián)網(wǎng)+與各行各業(yè)的結(jié)合,在新的領(lǐng)域創(chuàng)造新的生態(tài)活動(dòng),使信息技術(shù)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)形成生態(tài)融合。
信息化和智能化是人類社會(huì)發(fā)展的大趨勢。信息化的發(fā)展日益走向成熟,智能化的發(fā)展正在成為關(guān)注焦點(diǎn)。戰(zhàn)勝國際象棋世界冠軍的DeeperBlue,戰(zhàn)勝“危險(xiǎn)邊沿”問題搶答競賽全美冠軍的Watson,以及戰(zhàn)勝圍棋世界冠軍的AlphaGo,都是智能科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的象征。
本書是我社針對智能科學(xué)的發(fā)展,面向智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)出版的規(guī)劃教材中的一本。通過對機(jī)器智能基本概念和模擬方法的梳理,把智能研究領(lǐng)域原先互相分離的結(jié)構(gòu)模擬、功能模擬、行為模擬三大主流方法融為一體;同時(shí),通過對各個(gè)主流方法的研究,繼承與發(fā)展已有的優(yōu)秀成果,展示機(jī)器智能領(lǐng)域清晰而完整的脈絡(luò)。此外,編寫了機(jī)器情感、智能信息網(wǎng)絡(luò)、智能機(jī)器人和智能研究中的未決問題和創(chuàng)新空間,為后續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
本書其他相關(guān)圖書:
本書介紹了機(jī)器智能的基本概念、理論方法和應(yīng)用情況,全書共10章,主要內(nèi)容包括智能、信息、知識、決策等相關(guān)的基本概念,結(jié)構(gòu)模擬方法(人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))的研究思路、基本模型、學(xué)習(xí)算法、工作原理、典型應(yīng)用以及優(yōu)勢與困難,功能模擬方法(傳統(tǒng)人工智能、專家系統(tǒng))的知識表示、知識獲取、知識應(yīng)用以及困難所在,行為模擬方法(感知?jiǎng)幼飨到y(tǒng))的機(jī)器感知、模式分類、感知動(dòng)作系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、計(jì)算智能以及局限性,機(jī)制模擬方法(信息知識智能轉(zhuǎn)換)的全信息理論、知識理論、知識生態(tài)模型、智能生成機(jī)制以及全信息自然語言理解等,并通過機(jī)制模擬把多年來相對獨(dú)立發(fā)展的結(jié)構(gòu)模擬、功能模擬和行為模擬三大學(xué)派有機(jī)地融為一體,介紹了智能統(tǒng)一理論。在此基礎(chǔ)上,拓展介紹了智能與情感相互作用模型、機(jī)器智能的宏觀應(yīng)用(智能信息網(wǎng)絡(luò))和微觀應(yīng)用(智能機(jī)器人)以及機(jī)器智能領(lǐng)域的幾個(gè)前沿未決問題,包括復(fù)雜系統(tǒng)理論、不確定性理論和智能數(shù)學(xué)。本書可作為高等院校智能科學(xué)與技術(shù)相關(guān)專業(yè)高年級本科生的教材以及計(jì)算機(jī)類、信息技術(shù)類與自動(dòng)化類相關(guān)專業(yè)本科生的參考用書,也適合對智能科學(xué)技術(shù)有興趣的廣大讀者閱讀。
第1章緒論1
1.1機(jī)器智能概述1
1.1.1基本概念1
1.1.2本書內(nèi)容組織2
1.2科學(xué)技術(shù)的基本概念及基本規(guī)律5
1.2.1科學(xué)技術(shù)的基本概念6
1.2.2科學(xué)技術(shù)的發(fā)生學(xué)機(jī)制7
1.2.3科學(xué)技術(shù)發(fā)展的基本規(guī)律8
1.3智能科學(xué)技術(shù)的歷史使命和研究方向11
1.3.1歷史使命11
1.3.2研究方向12
1.4本章小結(jié)12
習(xí)題13
參考文獻(xiàn)13
第2章機(jī)器智能的基本概念14
2.1智能及其相關(guān)概念14
2.1.1智能14
2.1.2自然智能17
2.1.3機(jī)器智能18
2.1.4隱智能與顯智能20
2.2信息、知識及其相關(guān)概念20
2.2.1信息20
2.2.2認(rèn)知23
2.2.3知識23
2.2.4意識24
2.2.5情感25
2.3策略及其相關(guān)概念25
2.3.1策略25
2.3.2決策26
2.3.3行為26
2.3.4執(zhí)行26
2.3.5系統(tǒng)27
2.4本章小結(jié)27
習(xí)題27
參考文獻(xiàn)27
第3章機(jī)器智能的研究方法之一: 結(jié)構(gòu)模擬29
3.1生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)29
3.1.1大腦皮層30
3.1.2生物神經(jīng)元31
3.1.3生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)32
3.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)32
3.2.1人工神經(jīng)元模型33
3.2.2感知機(jī)38
3.2.3人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本模型44
3.2.4人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展簡史46
3.3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法51
3.3.1存儲(chǔ)與映射51
3.3.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練52
3.3.3基本人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)規(guī)則53
3.4前向多層感知機(jī)和BP算法56
3.4.1前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概說56
3.4.2單層感知機(jī)58
3.4.3多層感知機(jī)和BP算法61
3.5Hopfield反饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)66
3.5.1動(dòng)力學(xué)基本概念66
3.5.2離散Hopfield網(wǎng)絡(luò)67
3.5.3連續(xù)Hopfield網(wǎng)絡(luò)70
3.5.4聯(lián)想記憶71
3.6人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用75
3.7結(jié)構(gòu)模擬方法的優(yōu)勢與困難77
3.8本章小結(jié)79
習(xí)題79
參考文獻(xiàn)80
第4章機(jī)器智能的研究方法之二: 功能模擬83
4.1發(fā)展簡史83
4.2知識表示與知識工程85
4.2.1狀態(tài)空間法85
4.2.2問題歸約法89
4.2.3謂詞邏輯法93
4.2.4語義網(wǎng)絡(luò)法97
4.2.5框架表示法100
4.2.6知識工程101
4.3知識獲取103
4.3.1知識發(fā)現(xiàn)103
4.3.2知識獲取106
4.3.3知識演繹106
4.4問題求解107
4.4.1圖搜索107
4.4.2寬度優(yōu)先搜索110
4.4.3深度優(yōu)先搜索112
4.4.4等代價(jià)搜索115
4.4.5啟發(fā)式搜索115
4.5博弈理論119
4.6定理證明124
4.6.1消解原理125
4.6.2規(guī)則演繹系統(tǒng)129
4.7專家系統(tǒng)132
4.7.1基本概念132
4.7.2發(fā)展簡史132
4.7.3基本類型133
4.7.4基本結(jié)構(gòu)135
4.7.5建造步驟136
4.7.6工作機(jī)理和結(jié)構(gòu)137
4.7.7新型專家系統(tǒng)139
4.7.8開發(fā)工具141
4.8自然語言理解141
4.8.1基本概念141
4.8.2發(fā)展歷程142
4.8.3句法分析143
4.8.4語義分析144
4.8.5簡單句的自動(dòng)理解145
4.8.6語句之間的關(guān)系147
4.8.7自然語言生成148
4.9功能模擬方法的優(yōu)勢與困難148
4.10本章小結(jié)149
習(xí)題149
參考文獻(xiàn)151
第5章機(jī)器智能的研究方法之三: 行為模擬153
5.1機(jī)器感知153
5.1.1機(jī)器感知基本原理153
5.1.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基本概念155
5.1.3信息融合基本概念156
5.1.4物聯(lián)網(wǎng)基本概念156
5.2模式分類157
5.2.1模式分類基本概念158
5.2.2文本分類基本概念158
5.2.3文本特征抽取與表示160
5.2.4常用的文本分類方法164
5.2.5文本分類性能評估166
5.3感知動(dòng)作系統(tǒng)167
5.3.1Brooks的研究背景167
5.3.2Brooks的研究思路169
5.3.3模擬生物體的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)172
5.3.4Brooks的分析177
5.4機(jī)器學(xué)習(xí)180
5.4.1基本概念和發(fā)展簡史180
5.4.2基本結(jié)構(gòu)181
5.4.3主要策略182
5.4.4機(jī)械學(xué)習(xí)182
5.4.5歸納學(xué)習(xí)183
5.4.6類比學(xué)習(xí)184
5.5計(jì)算智能185
5.5.1基本概念185
5.5.2進(jìn)化計(jì)算186
5.5.3模糊計(jì)算187
5.6行為模擬方法的優(yōu)勢與困難188
5.7本章小結(jié)189
習(xí)題189
參考文獻(xiàn)189
第6章機(jī)器智能的研究方法之四: 機(jī)制模擬191
6.1機(jī)器智能研究的方法論解析191
6.1.1近代科學(xué)觀與方法論及其對智能研究的影響192
6.1.2機(jī)器智能研究的科學(xué)觀和方法論193
6.2全信息理論195
6.2.1全信息195
6.2.2全信息的生成196
6.2.3全信息的分類198
6.2.4概率信息的描述199
6.2.5偶發(fā)信息的描述201
6.2.6確定型信息的描述202
6.2.7模糊信息的描述204
6.2.8語義信息、語用信息和全信息的描述206
6.3知識理論207
6.3.1知識的基礎(chǔ)理論208
6.3.2知識的生成理論209
6.3.3知識的激活理論216
6.3.4知識的生態(tài)模型219
6.3.5意識發(fā)生學(xué)220
6.4智能生成機(jī)制221
6.5智能統(tǒng)一理論224
6.6全信息自然語言理解225
6.7本章小結(jié)228
習(xí)題229
參考文獻(xiàn)229
第7章機(jī)器智能與機(jī)器情感230
7.1信息檢索系統(tǒng)230
7.1.1基本概念230
7.1.2基本原理231
7.1.3智能信息檢索233
7.2情感分類235
7.3情感生成機(jī)理: 信息意識情感轉(zhuǎn)換237
7.4智能與情感相互作用模型238
7.5本章小結(jié)240
習(xí)題240
參考文獻(xiàn)240
第8章機(jī)器智能的宏觀應(yīng)用: 智能信息網(wǎng)絡(luò)242
8.1基本概念242
8.1.1信息網(wǎng)絡(luò)242
8.1.2智能信息網(wǎng)絡(luò)243
8.1.3網(wǎng)絡(luò)智能246
8.1.4智能網(wǎng)246
8.2智能信息網(wǎng)絡(luò)在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用248
8.2.1網(wǎng)絡(luò)化經(jīng)營248
8.2.2配送網(wǎng)絡(luò)249
8.2.3電子商務(wù)250
8.3智能信息網(wǎng)絡(luò)在社會(huì)領(lǐng)域的應(yīng)用251
8.3.1智能信息網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)科學(xué)研究251
8.3.2智能化社區(qū)信息網(wǎng)絡(luò)253
8.3.3智能建筑信息網(wǎng)絡(luò)254
8.3.4智能化農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)與信息服務(wù)系統(tǒng)256
8.4智能信息網(wǎng)絡(luò)在安全領(lǐng)域的應(yīng)用258
8.4.1保密安全259
8.4.2網(wǎng)絡(luò)安全260
8.4.3內(nèi)容安全262
8.5本章小結(jié)265
習(xí)題265
參考文獻(xiàn)265
第9章機(jī)器智能的微觀應(yīng)用: 智能機(jī)器人267
9.1機(jī)器人267
9.1.1基本概念267
9.1.2研究歷史268
9.1.3情智一體機(jī)器人270
9.1.4群體智能機(jī)器人270
9.1.5未來的智能機(jī)器人271
9.2機(jī)器人的應(yīng)用273
9.2.1機(jī)器人在生產(chǎn)領(lǐng)域中的應(yīng)用273
9.2.2機(jī)器人在生活服務(wù)領(lǐng)域中的應(yīng)用277
9.2.3發(fā)展智能機(jī)器人所面臨的困難282
9.3智能人機(jī)合作282
9.4本章小結(jié)284
習(xí)題284
參考文獻(xiàn)284
第10章機(jī)器智能的未決問題287
10.1復(fù)雜性理論287
10.2不確定性理論288
10.3智能數(shù)學(xué)290
10.4人機(jī)關(guān)系: 隱智能與創(chuàng)造力292
10.5本章小結(jié)293
習(xí)題293
參考文獻(xiàn)293第1章緒論
本章學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.1機(jī)器智能
1.1.1基本概念
1.1.2本書內(nèi)容組織
1.2科學(xué)技術(shù)的基本概念及基本規(guī)律
1.2.1科學(xué)技術(shù)的基本概念
1.2.2科學(xué)技術(shù)的發(fā)生學(xué)機(jī)制
1.2.3科學(xué)技術(shù)發(fā)展的基本規(guī)律
1.3智能科學(xué)技術(shù)的歷史使命和研究方向
1.3.1歷史使命
1.3.2研究方向
1.4本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第2章智能科學(xué)技術(shù)的基本概念
本章學(xué)習(xí)目標(biāo)
2.1智能及其相關(guān)概念
2.1.1智能
2.1.2自然智能
2.1.3機(jī)器智能
2.1.4隱智能與顯智能
2.2信息、知識及其相關(guān)概念
2.2.1信息
2.2.2認(rèn)知
2.2.3知識
2.2.4意識
2.2.5情感
2.3策略及其相關(guān)概念
2.3.1策略
2.3.2決策
2.3.3行為
2.3.4執(zhí)行
2.3.5系統(tǒng)
2.4本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第3章機(jī)器智能的研究方法之一: 結(jié)構(gòu)模擬
3.1生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
3.1.1大腦皮層
3.1.2生物神經(jīng)元
3.1.3生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
3.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
3.2.1人工神經(jīng)元模型
3.2.2感知機(jī)(感知器)
3.2.3人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本模型
3.2.4人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展簡史
3.3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法
3.3.1存儲(chǔ)與映射
3.3.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練(學(xué)習(xí))
3.3.3基本人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)規(guī)則
3.4前向多層感知機(jī)和BP算法
3.4.1前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
3.4.2單層感知機(jī)
3.4.3多層感知機(jī)和BP算法
3.5Hopfield反饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
3.5.1動(dòng)力學(xué)基本概念
3.5.2離散Hopfield網(wǎng)絡(luò)
3.5.3連續(xù)Hopfield網(wǎng)絡(luò)
3.5.4聯(lián)想記憶
3.6人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用
3.7結(jié)構(gòu)模擬方法的特點(diǎn)和困難
3.8本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第4章機(jī)器智能的研究方法之二: 功能模擬
4.1發(fā)展簡史
4.2知識表示與知識工程
4.2.1狀態(tài)空間法
4.2.2問題歸約法
4.2.3謂詞邏輯法
4.2.4語義網(wǎng)絡(luò)法
4.2.5框架表示法
4.2.6知識工程
4.3知識獲取
4.3.1知識發(fā)現(xiàn)
4.3.2知識獲取
4.3.3知識演繹
4.4問題求解
4.4.1圖搜索
4.4.2寬度優(yōu)先搜索
4.4.3深度優(yōu)先搜索
4.4.4等代價(jià)搜索
4.4.5啟發(fā)式搜索
4.5博弈理論
4.6定理證明
4.6.1消解原理
4.6.2規(guī)則演繹系統(tǒng)
4.7專家系統(tǒng)
4.7.1基本概念
4.7.2發(fā)展簡史
4.7.3基本類型
4.7.4基本結(jié)構(gòu)
4.7.5建造步驟
4.7.6工作機(jī)理和結(jié)構(gòu)
4.7.7新型專家系統(tǒng)
4.7.8開發(fā)工具
4.8自然語言理解
4.8.1基本概念
4.8.2發(fā)展歷程
4.8.3句法分析
4.8.4語義分析
4.8.5簡單句的自動(dòng)理解
4.8.6語句之間的關(guān)系
4.8.7自然語言生成
4.9功能模擬方法的優(yōu)勢與困難
4.10本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第5章機(jī)器智能的研究方法之三: 行為模擬
5.1機(jī)器感知
5.1.1機(jī)器感知基本原理
5.1.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基本概念
5.1.3信息融合基本概念
5.1.4物聯(lián)網(wǎng)基本概念
5.2模式分類
5.2.1模式分類基本概念
5.2.2文本分類基本概念
5.2.3文本特征抽取與表示
5.2.4常用的文本分類方法
5.2.5文本分類性能評估
5.3感知-動(dòng)作系統(tǒng)
5.3.1Brooks的研究背景
5.3.2Brooks的研究思路
5.3.3模擬生物體的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
5.3.4Brooks的分析
5.4機(jī)器學(xué)習(xí)
5.4.1基本概念和發(fā)展簡史
5.4.2基本結(jié)構(gòu)
5.4.3主要策略
5.4.4機(jī)械學(xué)習(xí)
5.4.5歸納學(xué)習(xí)
5.4.6類比學(xué)習(xí)
5.5計(jì)算智能
5.5.1基本概念
5.5.2進(jìn)化計(jì)算
5.5.3模糊計(jì)算
5.6特點(diǎn)與局限性
5.7本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第6章機(jī)器智能的研究方法之四: 機(jī)制模擬
6.1機(jī)器智能研究的方法論解析
6.1.1近代科學(xué)觀與方法論及其對智能研究的影響
6.1.2機(jī)器智能研究的科學(xué)觀和方法論
6.2全信息理論
6.2.1全信息
6.2.2全信息的生成
6.2.3全信息的分類
6.2.4概率信息的描述
6.2.5偶發(fā)信息的描述
6.2.6確定信息的描述
6.2.7模糊信息的描述
6.2.8語義、語用和全信息的描述
6.3知識理論
6.3.1知識的基礎(chǔ)理論
6.3.2知識的生成理論
6.3.3知識的激活理論
6.3.4知識的生態(tài)模型
6.3.5意識發(fā)生學(xué)
6.4智能生成機(jī)制
6.5智能統(tǒng)一理論
6.6全信息自然語言理解
6.7本章小結(jié)
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第7章機(jī)器智能與機(jī)器情感
7.1信息檢索系統(tǒng)
7.1.1基本概念
7.1.2基本原理
7.1.3智能信息檢索
7.2情感分類
7.3情感生成機(jī)理: 信息-意識-情感轉(zhuǎn)換
7.4智能與情感相互作用模型
7.5本章小結(jié)
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第8章機(jī)器智能的宏觀應(yīng)用: 智能信息網(wǎng)絡(luò)
8.1基本概念
8.1.1信息網(wǎng)絡(luò)
8.1.2智能信息網(wǎng)絡(luò)
8.1.3網(wǎng)絡(luò)智能
8.1.4智能網(wǎng)
8.2智能信息網(wǎng)絡(luò)在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用
8.2.1智能信息網(wǎng)絡(luò)助力美特斯邦威快速成長
8.2.2沃爾瑪?shù)陌l(fā)展得到智能信息網(wǎng)絡(luò)支持
8.2.3電子商務(wù)
8.3智能信息網(wǎng)絡(luò)在社會(huì)領(lǐng)域的應(yīng)用
8.3.1智能信息網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)科學(xué)研究
8.3.2智能化社區(qū)信息網(wǎng)絡(luò)
8.3.3智能建筑信息網(wǎng)絡(luò)
8.3.4智能化農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)與信息服務(wù)系統(tǒng)
8.4智能信息網(wǎng)絡(luò)在安全領(lǐng)域的應(yīng)用
8.4.1保密安全
8.4.2網(wǎng)絡(luò)安全
8.4.3內(nèi)容安全
8.5本章小結(jié)
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第9章機(jī)器智能的微觀應(yīng)用:智能機(jī)器人
9.1機(jī)器人
9.1.1基本概念
9.1.2研究歷史
9.1.3情智一體機(jī)器人
9.1.4群體智能機(jī)器人
9.1.5未來的智能機(jī)器人
9.2機(jī)器人的應(yīng)用
9.2.1機(jī)器人在生產(chǎn)領(lǐng)域中的應(yīng)用
9.2.2機(jī)器人在生活服務(wù)領(lǐng)域中的應(yīng)用
9.2.3發(fā)展智能機(jī)器人所面臨的困難
9.3智能人機(jī)合作
9.4本章小結(jié)
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第10章機(jī)器智能的未決問題
10.1復(fù)雜性理論
10.2不確定性理論
10.3智能數(shù)學(xué)
10.4人機(jī)關(guān)系: 隱智能與創(chuàng)造力
10.5本章小結(jié)
習(xí)題
參考文獻(xiàn)