第1章 計(jì)算智能導(dǎo)論

1、埃克特（右）和莫克利（左）?？颂兀ㄓ遥┖湍死ㄗ螅T馮諾依曼諾依曼 運(yùn)算運(yùn)算器器輸出設(shè)輸出設(shè)備備控制控制器器輸入設(shè)輸入設(shè)備備存儲(chǔ)存儲(chǔ)器器指令流指令流控制命令控制命令數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流(指令和數(shù)據(jù)指令和數(shù)據(jù))njijjiivwu1)(iiufv 0,00,1iiiuuv輸入輸入輸出輸出BACDEFA F E D C B AnjxWxwxgxcxfjnjjjnjjj,.,2 , 1, 1or0)(t.s.)(max11otherwiseselectedisitemif, 0, 1wherejxj1 n(c1 cn)(w1 wn)where W: weight capacity00101 yyniiii

2、ybpwyg（x，y）y01x001110Xy產(chǎn)生式規(guī)則產(chǎn)生式規(guī)則 與或圖與或圖 狀態(tài)空間狀態(tài)空間等等 人工智能語言人工智能語言 （如（如Prolog語言）語言） 通用程序設(shè)計(jì)語言通用程序設(shè)計(jì)語言（如（如C、C+）自然語言表示自然語言表示 格式化表示格式化表示 計(jì)算機(jī)語言表示計(jì)算機(jī)語言表示自然語言描述知識(shí)自然語言描述知識(shí)產(chǎn)生式規(guī)則表示知識(shí)產(chǎn)生式規(guī)則表示知識(shí)產(chǎn)生式規(guī)則的基本形式：產(chǎn)生式規(guī)則的基本形式：If P then Q或者或者PQ老虎老虎黃褐色黃褐色黑色條紋黑色條紋食肉動(dòng)物食肉動(dòng)物吃肉吃肉有犬牙有犬牙有爪有爪眼睛向前眼睛向前哺育動(dòng)物哺育動(dòng)物產(chǎn)奶產(chǎn)奶有毛發(fā)有毛發(fā)產(chǎn)生式規(guī)則表示知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生式規(guī)

3、則表示知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)老虎老虎黃褐色黃褐色黑色條紋黑色條紋食肉動(dòng)物食肉動(dòng)物吃肉吃肉有犬牙有犬牙有爪有爪眼睛向前眼睛向前哺育動(dòng)物哺育動(dòng)物產(chǎn)奶產(chǎn)奶有毛發(fā)有毛發(fā)與或圖表示知識(shí)與或圖表示知識(shí)定義如下謂詞：定義如下謂詞： positive(X)表示該動(dòng)物具有特點(diǎn)表示該動(dòng)物具有特點(diǎn)X; negative(X)表示該動(dòng)物不具有特點(diǎn)表示該動(dòng)物不具有特點(diǎn)X; It_is(X)表示該動(dòng)物屬于表示該動(dòng)物屬于X類別類別; Animal_is(X)表示該動(dòng)物的名字叫表示該動(dòng)物的名字叫X.用用PrologProlog語言表示知識(shí)（語言表示知識(shí)（1 1）It_is(“哺育動(dòng)物哺育動(dòng)物”):-positive(“有毛發(fā)有毛發(fā)”)I

4、t_is(“哺育動(dòng)物哺育動(dòng)物”):-positive(“產(chǎn)奶產(chǎn)奶”)It_is(“食肉動(dòng)食肉動(dòng) 物物”):-positive(“吃肉吃肉”)It_is(“食肉動(dòng)物食肉動(dòng)物”):-positive(“有犬有犬齒齒”),positive(“有爪有爪”),positive(“眼視前方眼視前方”)Animal_is(“老虎老虎”):-It_is(“哺育動(dòng)物哺育動(dòng)物”),It_is(“食肉食肉動(dòng)物動(dòng)物”),positive(“黃褐色黃褐色”),positive(“有黑色條紋有黑色條紋”)用用PrologProlog語言表示知識(shí)（語言表示知識(shí)（2 2）附：規(guī)則（知識(shí)）附：規(guī)則（知識(shí)） r1： if 該動(dòng)物

5、有毛發(fā)該動(dòng)物有毛發(fā) then 該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物 r2： if 該動(dòng)物有奶該動(dòng)物有奶 then 該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物 r3： if 該動(dòng)物有羽毛該動(dòng)物有羽毛 then 該動(dòng)物是鳥該動(dòng)物是鳥 r4： if 該動(dòng)物會(huì)飛該動(dòng)物會(huì)飛 and 會(huì)下蛋會(huì)下蛋 then 該動(dòng)物是鳥該動(dòng)物是鳥 r5： if 該動(dòng)物吃肉該動(dòng)物吃肉 then 該動(dòng)物是食肉動(dòng)物該動(dòng)物是食肉動(dòng)物 r6： if 該動(dòng)物有犬齒該動(dòng)物有犬齒 and 有爪有爪 and 眼盯前方眼盯前方 then 該動(dòng)物是食肉動(dòng)物該動(dòng)物是食肉動(dòng)物 r7： if 該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物 and 有蹄有蹄 then 該動(dòng)物是有

6、蹄類動(dòng)物該動(dòng)物是有蹄類動(dòng)物 r8： if 該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物 and 是嚼反芻類動(dòng)物是嚼反芻類動(dòng)物 then 該動(dòng)物是有蹄類動(dòng)物該動(dòng)物是有蹄類動(dòng)物 r9： if 該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物 and 是食肉類動(dòng)物是食肉類動(dòng)物 and 是黃褐色是黃褐色 and 身上有暗斑點(diǎn)身上有暗斑點(diǎn) then 該動(dòng)物是金錢豹該動(dòng)物是金錢豹 r10： if 該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物 and 是食肉類動(dòng)物是食肉類動(dòng)物 and 是黃褐色是黃褐色 and 身上有黑色條紋身上有黑色條紋 then 該動(dòng)物是虎該動(dòng)物是虎 r11： if 該動(dòng)物是有蹄類動(dòng)物該動(dòng)物是有蹄類動(dòng)物 and 有長脖子有長脖

7、子 and 有長腿有長腿 and 身上有暗斑點(diǎn)身上有暗斑點(diǎn) then 該動(dòng)物是長頸鹿該動(dòng)物是長頸鹿 r12： if 該動(dòng)物是有蹄類動(dòng)物該動(dòng)物是有蹄類動(dòng)物 and 身上有黑色條紋身上有黑色條紋 then 該動(dòng)物是斑馬該動(dòng)物是斑馬 r13： if 該動(dòng)物是鳥該動(dòng)物是鳥 and 有長脖子有長脖子 and 有長腿有長腿 and 不會(huì)飛不會(huì)飛 then 該動(dòng)物是鴕鳥該動(dòng)物是鴕鳥 r14： if 該動(dòng)物是鳥該動(dòng)物是鳥 and 會(huì)游泳會(huì)游泳 and 不會(huì)飛不會(huì)飛 and 有黑白兩色有黑白兩色 then 該動(dòng)物是企鵝該動(dòng)物是企鵝 r15： if 該動(dòng)物是鳥該動(dòng)物是鳥 and 善飛善飛 then 該動(dòng)物是信天翁

8、該動(dòng)物是信天翁- Nature, 417:37-38,2002.動(dòng)物的腦是可以和電腦結(jié)合在一起，按人類的意志來控制動(dòng)物的行為的。這樣，在新的世紀(jì)里，有可能出現(xiàn)一種這樣的產(chǎn)物，它是生物機(jī)體和電子電路結(jié)合的產(chǎn)物，我們可以稱呼它為 “人工智能動(dòng)物人工智能動(dòng)物” 利用動(dòng)物的感受器來作為一個(gè)動(dòng)物和機(jī)器的通訊界面，利用巴普洛夫的操作式條件反射理論完全可能達(dá)到控制的目的。 研究者可通過腦刺激來控制動(dòng)物的行為，但仔細(xì)分析表明，在個(gè)體較大的動(dòng)物，其實(shí)這種直接的腦刺激是不必要，也不可取的，它需要復(fù)雜的腦外科手術(shù)和昂貴的設(shè)備，局限于實(shí)驗(yàn)室研究。靜止膜電位：靜止膜電位：當(dāng)沒有輸入信號(hào)時(shí)的膜電位成為靜止膜電位，通常為-

9、70mv 當(dāng)外部有輸入信號(hào)時(shí)，將使膜電位發(fā)生變化，倘若使膜電位升高，比靜止膜電位高15mv以上，即超過-55mv（閾值），神經(jīng)元被激活，內(nèi)部電位急劇上升至100mv左右，并維持約1ms，然后急劇下降。相當(dāng)輸出一個(gè)100mv高1ms寬的脈沖，并沿軸突以100m/s的速度傳至其它的神經(jīng)元。細(xì)胞體突觸軸突樹突圖12.2 生物神經(jīng)元功能模型輸入輸出信息處理電脈沖形成傳輸黑箱x1x2xnw1w2wny下圖是一個(gè)MP神經(jīng)元模型常用的人工神經(jīng)元模型常用的人工神經(jīng)元模型根據(jù)功能函數(shù)的不同，可得到不同的神經(jīng)元模型。常用模型包括：根據(jù)功能函數(shù)的不同，可得到不同的神經(jīng)元模型。常用模型包括：閾值型閾值型(Thresh

10、old)(Threshold)f()1 這種模型的神經(jīng)元沒有內(nèi)部狀態(tài)，作用函數(shù)這種模型的神經(jīng)元沒有內(nèi)部狀態(tài)，作用函數(shù)f f是一是一個(gè)階躍函數(shù)，他表示激活值個(gè)階躍函數(shù)，他表示激活值 和輸出之間的關(guān)系。和輸出之間的關(guān)系。 這是一種連續(xù)的神經(jīng)元模型，其輸入輸出特性常用指數(shù)、對(duì)數(shù)或雙曲正切等S型函數(shù)表示。它反映的是神經(jīng)元的飽和特性.分段線性強(qiáng)飽和型分段線性強(qiáng)飽和型(Linear Saturation)(Linear Saturation)S S型型(Sibmoid)(Sibmoid) 這種模型又稱為偽線性，其輸入這種模型又稱為偽線性，其輸入/ /輸出之間在一定輸出之間在一定范圍內(nèi)滿足線性關(guān)系，一直延續(xù)到輸出為最大值范圍內(nèi)滿足線性關(guān)系，一直延續(xù)到輸出為最大值1 1為為止。但當(dāng)達(dá)到最大值后，輸出就不再增。止。但當(dāng)達(dá)到最大值后，輸出就不再增。00101 yyniiiiybpwyA traditional crisp setA fuzzy setred0.33white0.5greensplit_xsplit_yrootred0.33white0.5yellow0.5greensplit_ysplit_xsplit_yrootwhite