人工智能基础
前言
在过去十多年中，随着社会进步和科技发展，人工智能作为一门前沿和交叉学科，在自身取得很大进展的同时，也促进了其他学科的发展。进入2l世纪以来，人类社会对人工智能表现出更好的认同，寄予更大的希望。人工智能正处在一个最好的时期，它的发展及其成果已经而且必将在更大的广度和深度上造福于人类。为了落实教育部《面向2l世纪教育振兴行动计划》，加快现代远程教育工程资源建设步伐，提高我国高等学校的教学现代化水平，教育部于2000年5月启动了国家级“新世纪网络课程建设工程”，以便采用更先进的教学手段，为提高教学质量和培养高素质人才服务。“人工智能网络课程”就是该工程首批支持的项目之一。在教育部及其现代远程教育资源建设委员会和中南大学的大力支持下，经过我们的深入研究和认真开发，本网络课程开发取得成功，于2004年先后通过教育部组织的专家验收和质量认证，并被评为优秀网络课程。本书就是“人工智能网络课程”的配套教材。本书共10章。第1章叙述人工智能的概况，列举出人工智能的研究与应用领域。第2章～第4章研究传统人工智能的知识表示方法、搜索技术和知识推理，并介绍了两种计算智能技术，即遗传算法和模拟退火算法。第5章～第9章比较详细地讨论了人工智能的主要应用，包括机器学习、自动规划、专家系统、自然语言理解和智能控制等。第10章简要介绍人工智能的程序设计工具，涉及LISP和PROLOG语言、专用开发工具和人工智能机等。书后附有人工智能网络课程使用指南，简要介绍该网络课程的使用方法，包括客户端的安装说明、网络课程使用说明、教师注册及使用说明等。内容概要
本书是国家教育部立项建设的优秀网络课程“AI智能网络课程”的配套教材。全书共10章，主要内容：绪论、知识表示、搜索原理、推理技术、机器学习、规划系统、专家系统、自然语言理解、智能控制、人工智能程序设计。附录中给出了人工智能网络课程使用指南。本书可作为本科学校和高职高专学校计算机相关专业的“人工智能”课程教材或教学参考书，还可供从事人工智能研究、开发与应用的科技工作者学习参考。建议读者尽可能结合“人工智能网络课程”进行学习和训练，充分利用该网络课程提供的丰富教学资源。书籍目录
第1章绪论1.1人工智能的定义与发展1.1.1人工智能的定义1.1.2人工智能的起源与发展1.2人类智能与人工智能1.2.1研究认知过程的任务1.2.2智能信息处理系统的假设1.2.3人类智能的计算机模拟1.3人工智能的学派及其争论1.3.1人工智能的主要学派1.3.2对人工智能基本理论的争论1.3.3对人工智能技术路线的争论1.4人工智能的研究与应用领域1.4.1问题求解1.4.2逻辑推理与定理证明1.4.3自然语言理解1.4.4自动程序设计1.4.5专家系统1.4.6机器学习1.4.7人工神经网络1.4.8机器人学1.4.9模式识别1.4.10机器视觉1.4.11智能控制1.4.12智能检索1.4.13智能调度与指挥1.4.14分布式人工智能与Agent1.4.15计算智能与进化计算1.4.16数据挖掘与知识发现1.4.17人工生命1.4.18系统与语言工具1.5人工智能对人类的影响1.5.1人工智能对经济的影响1.5.2人工智能对社会的影响1.5.3人工智能对文化的影响1.6对人工智能的展望1.6.1更新的理论框架1.6.2更好的技术集成1.6.3更成熟的应用方法第2章知识表示2.1概述2.2状态空间法2.2.1问题状态描述2.2.2状态图示法2.2.3状态空间表示举例2.3问题归约法2.3.1问题归约描述2.3.2与或图表示2.3.3问题归约机理2.4谓词逻辑法2.4.1谓词演算2.4.2谓词公式2.4.3置换与合一2.5语义网络法2.5.1二元语义网络的表示2.5.2多元语义网络的表示2.5.3连词和量化的表示2.5.4语义网络的推理过程……第3章搜索原理第4章推理技术第5章机器学习第6章规划系统第7章专家系统第8章自然语言理解第9章智能控制第10章人工智能程序设计附录网络课程使用说明参考文献章节摘录
插图：2.社会结构变化人们一方面希望人工智能和智能机器能够代替人类从事各种劳动，另一方面又担心它们的发展会引起新的社会问题。实际上，近10多年来，社会结构正在发生一种静悄悄的变化。“人-机器”的社会结构，终将为“人-智能机器-机器”的社会结构所取代。智能机器人就是智能机器的一种。人们将不得不学会与有智能的机器相处，并适应新的社会结构。3.思维方式与观念的变化人工智能的发展与推广应用，将影响甚至改变人类的思维方式和传统观念。例如，传统知识一般印在书本、报刊或杂志上，因而是固定不变的，而人工智能系统的知识库中的知识却是可以不断修改、扩充和更新的。又如，一旦专家系统的用户开始相信系统（智能机器）的判断和决定，那么他们就可能不愿多动脑筋，变得懒惰，并失去对许多问题及其求解任务的责任感和敏感性。那些过分依赖计算器的学生，他们的主动思维能力和计算能力也会明显下降。过分地依赖计算机的建议而不加分析地接受，将会使智能机器用户的认知能力下降，并增加误解。在设计和研制智能系统时，应考虑到上述问题，尽量鼓励用户在问题求解中的主动性，让他们的智力积极参与问题求解过程。4.心理上的威胁人工智能还使一部分社会成员感到心理上的威胁，或称做精神威胁。人们一般认为，只有人类才具有感知精神，而且以此与机器相别。如果有一天，人们开始相信机器也能够思维和创作，他们可能会感到失望，甚至感到威胁。人们担心：有朝一日，智能机器的人工智能会超过人类的自然智能，使人类沦为智能机器和智能系统的奴隶。对于人的观念（更具体地指人的精神）和机器的观念（更具体地指人工智能）之间的关系问题，哲学家、神学家和科学家之间一直存在着争论。按照人工智能的观点，人类有可能用机器来规划自己的未来，甚至可以把这个规划问题想象为一类状态空间搜索。编辑推荐
《人工智能基础》为新世纪高等学校教材之一，是由高等出版社出版。图书封面
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《人工智能及其应用（本科生用书）（第3版）》蔡自兴、徐光祐 著
《人工智能及其应用（本科生用书）（第3版）》第三版本科生用书共11章。第一章叙述人工智能的概况，列举出人工智能的研究与应用领域。第二章和第三章研究传统人工智能的知识表示方法和搜索推理技术。第四章和第五章初步阐述了计算智能的基本知识，包含神经计算、模糊计算、进化计算和人工生命诸内容。第六-第十章比较详细地讨论了人工智能的主要应用，包括专家系统、机器学习、自动规划、艾真体（Agent）和自然语言理解等。第十一章评述近年来关于人工智能的争论，讨论人工智能对人类经济、社会和文化的影响，展望人工智能的发展。与第二版相比，许多内容都是第一次出现的，如分布工人工智能与艾真体、计算智能与进化计算以及知识发现和数据挖掘等。其他章节也在第二版式的基础上作了相应的修改、精简或补充。《人工智能及其应用（本科生用书）（第3版）》也可作为高等院校有关专业高年级学生的人工智能课程教材，也可供从事人工智能研究与应用的科技工作者学习参考。 蔡自兴，1962年毕业于西安交通大学电机工程系工业电气与自动化专业。1983至1985年为美国普度（Purdue）大学和内华达大学（UNR）访问学者。1988年10月至1989年8月任中国科学院自动化研究所客座研究员。1989年9月至1990年5月任北京大学信息科学中心客座研究员。1992年至1993年为美国伦塞勒工学院（RPI）客座教授。现任中南大学信息科学与工程学院学位委员会主席、首席教授、博士生导师，联合国专家，纽约科学院院士，中国人工智能学会副理事长，智能机器人分会名誉理事长，中国计算机学会人工智能与模式积别专业委员会委员，中国自动化学会理事，IEEE高级会员和全国政协委员等职，曾任湖南省政协副主席。
蔡自兴教授的主要研究领域为人工智能、机器人学和智能控制等。1985年，在国际上首创机器人规划专家系统。1986年，在国际上首次提出智能控制的四元交集结构理论。1989年，提出智能控制学科体系的初步框架。已在国内外发表论文400多篇，出版专著和教材20部，如《人工智能及其应用》、《机器人学》、《智能控制》和《Intelligent Control：Principles，Techniques and Applications》等。他主持和参加国家级和省部级科教研究10多项，其中获国家级奖励2项，省部级奖励7项，其他奖励5项。2003年获国家级全国高校教学名师奖。前沿学科的最精彩成就
第三版序
第二版序
前言
第1章绪论
1.1人工智能的定义与发展
1.2人类智能与人工智能
1.3人工智能各学派的认知观
1.4人工智能的研究与应用领域
1.5本书概要
习题
第2章知识表示方法
2.1状态空间法
2.2问题归约法
2.3谓词逻辑法
2.4语义网络法
2.5框架表示
2.6剧本表示
2.7过程表示
2.8小结
习题
第3章搜索推理技术
3.1图搜索策略
3.2盲目搜索
3.3启发式搜索
3.4消解原理
3.5规则演绎系统
3.6产生式系统
3.7系统组织技术
3.8不确定性推理
3.9非单调推理
3.10小结
习题
第4章计算智能（1）:神经计算模糊计算
4.1概述
4.2神经计算
4.3模糊计算
4.4小结
习题
第5章计算智能（2）:进化计算人工生命
5.1遗传算法
5.2进化策略
5.3进化编程
5.4人工生命
5.5小结
习题
第6章专家系统
6.1专家系统概述
6.2基于规则的专家系统
6.3基于框架的专家系统
6.4基于模型的专家系统
6.5新型专家系统
6.6专家系统设计
……
第7章机器学习
第8章自动规划
第9章Agent（艾真体）
第10章自然语言理解
第11章人工智能的争论与展望
参考文献
内容简介: 《人工智能及其应用（本科生用书）（第3版）》第三版本科生用书共11章。第一章叙述人工智能的概况，列举出人工智能的研究与应用领域。第二章和第三章研究传统人工智能的知识表示方法和搜索推理技术。第四章和第五章初步阐述了计算智能的基本知识，包含神经计算、模糊计算、进化计算和人工生命诸内容。第六-第十章比较详细地讨论了人工智能的主要应用，包括专家系统、机器学习、自动规划、艾真体（Agent）和自然语言理解等。第十一章评述近年来关于人工智能的争论，讨论人工智能对人类经济、社会和文化的影响，展望人工智能的发展。与第二版相比，许多内容都是第一次出现的，如分布工人工智能与艾真体、计算智能与进化计算以及知识发现和数据挖掘等。其他章节也在第二版式的基础上作了相应的修改、精简或补充。《人工智能及其应用（本科生用书）（第3版）》也可作为高等院校有关专业高年级学生的人工智能课程教材，也可供从事人工智能研究与应用的科技工作者学习参考。
作者简介: 蔡自兴，1962年毕业于西安交通大学电机工程系工业电气与自动化专业。1983至1985年为美国普度（Purdue）大学和内华达大学（UNR）访问学者。1988年10月至1989年8月任中国科学院自动化研究所客座研究员。1989年9月至1990年5月任北京大学信息科学中心客座研究员。1992年至1993年为美国伦塞勒工学院（RPI）客座教授。现任中南大学信息科学与工程学院学位委员会主席、首席教授、博士生导师，联合国专家，纽约科学院院士，中国人工智能学会副理事长，智能机器人分会名誉理事长，中国计算机学会人工智能与模式积别专业委员会委员，中国自动化学会理事，IEEE高级会员和全国政协委员等职，曾任湖南省政协副主席。蔡自兴教授的主要研究领域为人工智能、机器人学和智能控制等。1985年，在国际上首创机器人规划专家系统。1986年，在国际上首次提出智能控制的四元交集结构理论。1989年，提出智能控制学科体系的初步框架。已在国内外发表论文400多篇，出版专著和教材20部，如《人工智能及其应用》、《机器人学》、《智能控制》和《Intelligent Control：Principles，Techniques and Applications》等。他主持和参加国家级和省部级科教研究10多项，其中获国家级奖励2项，省部级奖励7项，其他奖励5项。2003年获国家级全国高校教学名师奖。
目录:前沿学科的最精彩成就第三版序
第二版序
前言
第1章绪论
1.1人工智能的定义与发展
1.2人类智能与人工智能
1.3人工智能各学派的认知观
1.4人工智能的研究与应用领域
1.5本书概要
习题
第2章知识表示方法
2.1状态空间法
2.2问题归约法
2.3谓词逻辑法
2.4语义网络法
2.5框架表示
2.6剧本表示
2.7过程表示
2.8小结
习题
第3章搜索推理技术
3.1图搜索策略
3.2盲目搜索
3.3启发式搜索
3.4消解原理
3.5规则演绎系统
3.6产生式系统
3.7系统组织技术
3.8不确定性推理
3.9非单调推理
3.10小结
习题
第4章计算智能（1）:神经计算模糊计算
4.1概述
4.2神经计算
4.3模糊计算
4.4小结
习题
第5章计算智能（2）:进化计算人工生命
5.1遗传算法
5.2进化策略
5.3进化编程
5.4人工生命
5.5小结
习题
第6章专家系统
6.1专家系统概述
6.2基于规则的专家系统
6.3基于框架的专家系统
6.4基于模型的专家系统
6.5新型专家系统
6.6专家系统设计
……
第7章机器学习
第8章自动规划
第9章Agent（艾真体）
第10章自然语言理解
第11章人工智能的争论与展望
参考文献
人工智能基础（第2版）
本书是国家级精品课程“人工智能”的配套教材，也是教育部立项建设的优秀网络课程“人工智能网络课程”的配套教材。第2版共10章，主要内容包括绪论、知识表示、搜索技术、推理技术、机器学习、专家系统、自动规划系统、自然语言理解、智能控制、人工智能程序设计等。书末附有网络课程使用说明。与第1版相比，大多数章节都作了相应的修改、精简或补充。
本书可作为高等本科院校计算机专业和其他信息类专业的“人工智能”课程教材或教学参考书，也可供从事人工智能研究与应用的科技工作者学习参考。建议读者尽可能结合“人工智能网络课程”进行学习和训练，充分利用该网络课程提供的丰富教学资源。
人工智能基础（第4版）
本书第4版共10章。第1章叙述人工智能的定义、起源与发展，归纳了人工智能的研究目标、研究内容和核心要素，简介人工智能的研究和计算方法，列举出人工智能的研究与应用领域，归纳了人工智能对人类经济、社会和文化的影响。第2章主要研究人工智能的知识表示方法，如状态空间法、问题归约法、谓词逻辑法、语义网络法、框架表示、知识图谱、和面向对象表示等。第3章论述人工智能的搜索推理技术，涉及盲目搜索、启发式搜索、博弈树搜索、遗传算法、模拟退火算法和免疫算法等。第4章探讨人工智能的推理技术，包含消解原理、规则演绎系统、产生式系统、定性推理和不确定性推理等。第5章至第9章比较详细地逐一讨论了人工智能的主要应用领域，包括机器学习、专家系统、自动规划、自然语言理解和智能控制等。第10章介绍人工智能常用程序设计方法。书末附有人工智能网络课程使用说明，简要介绍我们开发的人工智能网络课程的使用方法。与第3版相比，大多数章节都作了相应的修改、规范、精简或补充。
人工智能基础
内容概要
本书是国家级精品课程“人工智能”的配套教材，也是教育部立项建设的优秀网络课程“人工智能网络课程”的配套教材。第2版共10章，主要内容包括绪论、知识表示、搜索技术、推理技术、机器学习、专家系统、自动规划系统、自然语言理解、智能控制、人工智能程序设计等。书末附有网络课程使用说明。与第1版相比，大多数章节都作了相应的修改、精简或补充。本书可作为高等本科院校计算机专业和其他信息类专业的“人工智能”课程教材或教学参考书，也可供从事人工智能研究与应用的科技工作者学习参考。建议读者尽可能结合“人工智能网络课程”进行学习和训练，充分利用该网络课程提供的丰富教学资源。作者简介
蔡自兴，中南大学信息科学与工程学院教授、博士生导师、学位委员会主席。联合国工业发展组织（UNIDO）审定的联合国专家、国际导航与运动控制科学院院士、纽约科学院院士、首届全国高校国家级教学名师。历任第八届湖南省政协副主席兼文教卫体委员会主任、全国政协第九届和第十届委员会委员，兼任中国人工智能学会副理事长及智能机器人专业委员会主任、中国自动化学会理事及智能自动化专业委员会委员、中国计算机学会模式识别与人工智能专业委员会委员等，并任美国伦塞勒大学、俄罗斯科学院圣彼得堡自动化与信息学研究所、丹麦技术大学、北京大学信息科学中心、中国科学院自动化研究所、国防科技大学、北京航空航天大学、北京邮电大学等校客座教授／客座研究员等。主要从事智能系统、人工智能、智能控制、智能机器人研究。主持并完成科教研究30多项，其中获国际奖励2项、国家级奖励2项，省部级以上奖励12项。已在国内外发表学术论文600多篇，出版专著、教材30多部，如《人工智能及其应用》、《机器人学》、《智能控制》和IntellinentControl:Principles,TechniquesandApplications等。此外，还主持国家级精品课程（2门）、国家级教学团队和全国双语教学示范课程等教育部质量工程项目。蒙祖强，广西大学教授。2004年博士毕业于中南大学计算机应用技术专业，同年到广西大学任教。2005年晋升广西大学副教授，2008年晋升教授。2009年5月从中国科学院计算技术研究所博士后流动站出站，成绩优秀。已在国内外期刊和学术会议上发表论文近50篇，其中有10篇被SCI、EI和ISTP收录。已出版教材、专著6部。作为主要科研人员参与自然科学基金项目3项、863项目2项、973项目1项。现为中国计算机学会会员、中国人工智能学会会员，目前主要从事知识发现、粒度计算等方面的研究。书籍目录
第1章绪论1.1人工智能的定义和发展1.1.1人工智能的定义1.1.2人工智能的起源与发展1.2人工智能的各种认知观1.2.1人工智能的主要学派1.2.2对人工智能的争论1.3人类智能与人工智能1.3.1研究认知过程的任务1.3.2智能信息处理系统的假设1.3.3人类智能的计算机模拟1.4人工智能的研究目标和内容1.4.1人工智能的研究目标1.4.2人工智能研究的基本内容1.5人工智能研究的主要方法1.6人工智能的研究和应用领域1.7人工智能对人类的影响1.7.1人工智能对经济的影响1.7.2人工智能对社会的影响1.7.3人工智能对文化的影响1.8对人工智能的展望1.8.1更新的理论框架1.8.2更好的技术集成1.8.3更成熟的应用方法习题一第2章知识表示2.1知识及其表示概述2.2状态空间法2.2.1问题状态描述2.2.2状态图示法2.2.3状态空间表示举例2.3问题归约法2.3.1问题归约描述2.3.2与或图表示2.3，3问题归约机理2.4谓词逻辑法2.4.1谓词公式2.4.2谓词演算2.4.3置换与合2.5产生式表示法……第3章搜索技术第4章推理技术第5章机器学习第6章专家系统第7章自动规划系统第8章自然语言理解第9章智能控制第10章人工程序设计附录参考文献章节摘录
第1章绪论人工智能学科经过半个多世纪的发展，已取得长足的进步，成为一门理论基础日臻完善、应用领域日益广泛的交叉和前沿科学。总的来说，人工智能的目的就是让计算机这种机器能够像人一样思考。如果希望造出一台能够思考的机器，那么就必须知道什么是思考，什么是智慧。什么样的机器才算具有智慧呢？人类已经制造出汽车、火车、飞机、宇宙飞船、电视机和手机等，它们能够模仿人体某些器官的功能，能不能让机器模仿人类大脑的功能呢？到目前为止，仅仅知道这个装在人类天灵盖里面的东西是由数十亿个神经细胞组成的器官，我们对它知之甚少，模仿它或许是天下最困难的一件事情了。当计算机出现后，人类开始真正有了一个可以模拟自己思维的工具。在以后的60多年岁月中，无数科学家和工程师为这个目标而不懈努力着。现在人工智能已不再是少数科学家的专利了，全世界几乎所有大学的计算机系都有人在研究这门学科，计算机系的大学生也必须学习这样一门课程，许多非计算机专业的学生及数以百万千万计的计算机应用人员天天都与计算机打交道。经过长期的改进和发展，现在计算机已经变得十分聪明了。例如，1997年5月，IBM公司研制的“深蓝”（DeepBlue）计算机战胜了国际象棋大师卡斯帕罗夫（Kasparov）。大家或许不会注意到，在一些地方计算机帮助人进行其他原来只能由人类完成的工作。计算机以它的高速运行和准确计算为人类社会发挥着它的重大作用。人工智能是计算机科学的一门前沿学科，许多计算机编程语言和其他计算机软件都因为有了人工智能的进展而得以存在和发展。伴随世界社会进步和科技发展的步伐，人工智能与时俱进，不断取得新的进展。进入21世纪以来，人工智能理论正酝酿着新的突破。例如，人工生命的提出，不仅意味着人类试图从传统的工程技术途径，而且将开辟生物工程技术途径，去发展人工智能；同时人工智能的发展，又将作为人工生命科学的重要支柱和推动力量。计算智能已成为人工智能一个新的研究和应用领域，为人工智能提供新的理论基础和新的研究方向。可以预言：人工智能的研究成果必将创造出更多更高级的“智能制品”，并使之在越来越多的领域超越人类智能；人工智能将为发展国民经济和改善人类生活做出更大贡献。编辑推荐
《普通高等教育十一五国家级规划教材·人工智能基础(第2版)》是“普通高等教育十一五国家级规划教材”之一，全书共分10个章节，主要对人工智能基础知识作了介绍，具体内容包括搜索技术、推理技术、机器学习、专家系统、自动规划系统、自然语言理解、智能控制、人工智能程序设计等。该书可供各大专院校作为教材使用，也可供从事相关工作的人员作为参考用书使用。图书封面
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蔡自兴，中南大学信息科学与工程学院教授、博士生导师、学位委员会主席。联合国工业与发展组织(UNIDO)审定的联合国专家、国际导航与运动控制科学院院士、纽约科学院院士、IEEE高级会员、首届全国高校国家级教学名师。历任第八届湖南省政协副主席兼文教卫体委员会主任，全国政协第九届和第十届委员会委员，兼任中国人工智能学会副理事长及智能机器人专业委员会主任、中国自动化学会理事、中国计算机学会模式识别与人工智能专业委员会委员等，并任美国伦塞勒大学、俄罗斯科学院圣彼德堡自动化与信息学研究所、丹麦技术大学、北京大学信息科学中心、中国科学院自动化研究所、国防科技大学、北京航空航天大学、北京邮电大学等校客座教授／客座研究员等。主要从事智能系统、人工智能、智能控制、智能机器人研究。主持并完成科教研究30多项，其中获国际奖励2项，国家级奖励2项，省部级以上奖励12项。已在国内外发表学术论文600多篇，出版专著，教材30多部，如《人工智能及其应用》、《机器人学》、《智能控制》等。此外，还主持国家级精品课程(2门)、国家级教学团队和全国双语教学示范课程等国家教育部质量工程项目。