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人工智能实验方法与步骤

发布时间:2022-04-25 02:13:41

Ⅰ 认知科学实验研究方法的一般步骤

主要由四个步骤组成:步骤一是确定模型,即为了实现行动计划,需要建立一个综合而又灵活的分类系统,并把有关现象秩序化。步骤二是确定有意义的行动模式。要研究必须对已经选择作为有关主题的认知实践执行进行分析、分类和计算编程等这样的行动。认知活动是符号的并由规则、惯例和习俗来控制,因而这一阶段需要建立产生正确性和适当性的任务的相关标准。步骤三是人工智能的模拟操作化,对认知任务的知识和运行工具之间的假说建立必需的桥梁。即模拟仿真路径,既可以作为文化规则系统的抽象表达,又作为关于脑结构和实现过程的假定。制造出具有人工智能的类似“记忆机”和“意识机”一类的智能产品。步骤四为评价与校正阶段。对理论模型关键是经验验证、检验。

Ⅱ 人工智能需要什么基础

当下,人工智能成了新时代的必修课,其重要性已无需赘述,但作为一个跨学科产物,它包含的内容浩如烟海,各种复杂的模型和算法更是让人望而生畏。对于大多数的新手来说,如何入手人工智能其实都是一头雾水,比如到底需要哪些数学基础、是否要有工程经验、对于深度学习框架应该关注什么等等。


那么,学习人工智能该从哪里开始呢?人工智能的学习路径又是怎样的?
本文节选自王天一教授在极客时间 App 开设的“人工智能基础课”,已获授权。更多相关文章,请下载极客时间 App,订阅专栏获取。
数学基础知识蕴含着处理智能问题的基本思想与方法,也是理解复杂算法的必备要素。今天的种种人工智能技术归根到底都建立在数学模型之上,要了解人工智能,首先要掌握必备的数学基础知识,具体来说包括:

Ⅲ AI怎么

人工智能(Artificial Intelligence),英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。
人工智能是计算机科学的一个分支,它企图了解智能的实质,并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器,该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。人工智能从诞生以来,理论和技术日益成熟,应用领域也不断扩大,可以设想,未来人工智能带来的科技产品,将会是人类智慧的“容器”。人工智能可以对人的意识、思维的信息过程的模拟。人工智能不是人的智能,但能像人那样思考、也可能超过人的智能。
人工智能是一门极富挑战性的科学,从事这项工作的人必须懂得计算机知识,心理学和哲学。人工智能是包括十分广泛的科学,它由不同的领域组成,如机器学习,计算机视觉等等,总的说来,人工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂工作。但不同的时代、不同的人对这种“复杂工作”的理解是不同的。[1]2017年12月,人工智能入选“2017年度中国媒体十大流行语”。[2]2021年9月25日,为促进人工智能健康发展,《新一代人工智能伦理规范》发布。
用来研究人工智能的主要物质基础以及能够实现人工智能技术平台的机器就是计算机,人工智能的发展历史是和计算机科学技术的发展史联系在一起的。除了计算机科学以外,人工智能还涉及信息论、控制论、自动化、仿生学、生物学、心理学、数理逻辑、语言学、医学和哲学等多门学科。人工智能学科研究的主要内容包括:知识表示、自动推理和搜索方法、机器学习和知识获取、知识处理系统、自然语言理解、计算机视觉、智能机器人、自动程序设计等方面。

研究方法
如今没有统一的原理或范式指导人工智能研究。许多问题上研究者都存在争论。其中几个长久以来仍没有结论的问题是:是否应从心理或神经方面模拟人工智能?或者像鸟类生物学对于航空工程一样,人类生物学对于人工智能研究是没有关系的?智能行为能否用简单的原则(如逻辑或优化)来描述?还是必须解决大量完全无关的问题?
智能是否可以使用高级符号表达,如词和想法?还是需要“子符号”的处理?JOHN HAUGELAND提出了GOFAI(出色的老式人工智能)的概念,也提议人工智能应归类为SYNTHETIC INTELLIGENCE,[29]这个概念后来被某些非GOFAI研究者采纳。
大脑模拟
主条目:控制论和计算神经科学
20世纪40年代到50年代,许多研究者探索神经病学,信息理论及控制论之间的联系。其中还造出一些使用电子网络构造的初步智能,如W. GREY WALTER的TURTLES和JOHNS HOPKINS BEAST。 这些研究者还经常在普林斯顿大学和英国的RATIO CLUB举行技术协会会议.直到1960, 大部分人已经放弃这个方法,尽管在80年代再次提出这些原理。
符号处理
主条目:GOFAI
当20世纪50年代,数字计算机研制成功,研究者开始探索人类智能是否能简化成符号处理。研究主要集中在卡内基梅隆大学, 斯坦福大学和麻省理工学院,而各自有独立的研究风格。JOHN HAUGELAND称这些方法为GOFAI(出色的老式人工智能)。[33] 60年代,符号方法在小型证明程序上模拟高级思考有很大的成就。基于控制论或神经网络的方法则置于次要。[34] 60~70年代的研究者确信符号方法最终可以成功创造强人工智能的机器,同时这也是他们的目标。
认知模拟经济学家赫伯特·西蒙和艾伦·纽厄尔研究人类问题解决能力和尝试将其形式化,同时他们为人工智能的基本原理打下基础,如认知科学, 运筹学和经营科学。他们的研究团队使用心理学实验的结果开发模拟人类解决问题方法的程序。这方法一直在卡内基梅隆大学沿袭下来,并在80年代于SOAR发展到高峰。基于逻辑不像艾伦·纽厄尔和赫伯特·西蒙,JOHN MCCARTHY认为机器不需要模拟人类的思想,而应尝试找到抽象推理和解决问题的本质,不管人们是否使用同样的算法。他在斯坦福大学的实验室致力于使用形式化逻辑解决多种问题,包括知识表示, 智能规划和机器学习. 致力于逻辑方法的还有爱丁堡大学,而促成欧洲的其他地方开发编程语言PROLOG和逻辑编程科学.“反逻辑”斯坦福大学的研究者 (如马文·闵斯基和西摩尔·派普特)发现要解决计算机视觉和自然语言处理的困难问题,需要专门的方案-他们主张不存在简单和通用原理(如逻辑)能够达到所有的智能行为。ROGER SCHANK 描述他们的“反逻辑”方法为 "SCRUFFY" .常识知识库 (如DOUG LENAT的CYC)就是"SCRUFFY"AI的例子,因为他们必须人工一次编写一个复杂的概念。基于知识大约在1970年出现大容量内存计算机,研究者分别以三个方法开始把知识构造成应用软件。这场“知识革命”促成专家系统的开发与计划,这是第一个成功的人工智能软件形式。“知识革命”同时让人们意识到许多简单的人工智能软件可能需要大量的知识。
子符号法
80年代符号人工智能停滞不前,很多人认为符号系统永远不可能模仿人类所有的认知过程,特别是感知,机器人,机器学习和模式识别。很多研究者开始关注子符号方法解决特定的人工智能问题。
自下而上, 接口AGENT,嵌入环境(机器人),行为主义,新式AI机器人领域相关的研究者,如RODNEY BROOKS,否定符号人工智能而专注于机器人移动和求生等基本的工程问题。他们的工作再次关注早期控制论研究者的观点,同时提出了在人工智能中使用控制理论。这与认知科学领域中的表征感知论点是一致的:更高的智能需要个体的表征(如移动,感知和形象)。计算智能80年代中DAVID RUMELHART 等再次提出神经网络和联结主义. 这和其他的子符号方法,如模糊控制和进化计算,都属于计算智能学科研究范畴。
统计学法
90年代,人工智能研究发展出复杂的数学工具来解决特定的分支问题。这些工具是真正的科学方法,即这些方法的结果是可测量的和可验证的,同时也是人工智能成功的原因。共用的数学语言也允许已有学科的合作(如数学,经济或运筹学)。STUART J. RUSSELL和PETER NORVIG指出这些进步不亚于“革命”和“NEATS的成功”。有人批评这些技术太专注于特定的问题,而没有考虑长远的强人工智能目标。
集成方法
智能AGENT范式智能AGENT是一个会感知环境并作出行动以达致目标的系统。最简单的智能AGENT是那些可以解决特定问题的程序。更复杂的AGENT包括人类和人类组织(如公司)。这些范式可以让研究者研究单独的问题和找出有用且可验证的方案,而不需考虑单一的方法。一个解决特定问题的AGENT可以使用任何可行的方法-一些AGENT用符号方法和逻辑方法,一些则是子符号神经网络或其他新的方法。范式同时也给研究者提供一个与其他领域沟通的共同语言--如决策论和经济学(也使用ABSTRACT AGENTS的概念)。90年代智能AGENT范式被广泛接受。AGENT体系结构和认知体系结构研究者设计出一些系统来处理多ANGENT系统中智能AGENT之间的相互作用。一个系统中包含符号和子符号部分的系统称为混合智能系统 ,而对这种系统的研究则是人工智能系统集成。分级控制系统则给反应级别的子符号AI 和最高级别的传统符号AI提供桥梁,同时放宽了规划和世界建模的时间。RODNEY BROOKS的SUBSUMPTION ARCHITECTURE就是一个早期的分级系统计划。

智能模拟
机器视、听、触、感觉及思维方式的模拟:指纹识别,人脸识别,视网膜识别,虹膜识别,掌纹识别,专家系统,智能搜索,定理证明,逻辑推理,博弈,信息感应与辨证处理。

学科范畴
人工智能是一门边沿学科,属于自然科学、社会科学、技术科学三向交叉学科。

涉及学科
哲学和认知科学,数学,神经生理学,心理学,计算机科学,信息论,控制论,不定性论,仿生学,社会结构学与科学发展观。

研究范畴
语言的学习与处理,知识表现,智能搜索,推理,规划,机器学习,知识获取,组合调度问题,感知问题,模式识别,逻辑程序设计,软计算,不精确和不确定的管理,人工生命,神经网络,复杂系统,遗传算法人类思维方式,最关键的难题还是机器的自主创造性思维能力的塑造与提升。

安全问题
人工智能还在研究中,但有学者认为让计算机拥有智商是很危险的,它可能会反抗人类。这种隐患也在多部电影中发生过,其主要的关键是允不允许机器拥有自主意识的产生与延续,如果使机器拥有自主意识,则意味着机器具有与人同等或类似的创造性,自我保护意识,情感和自发行为。

实现方法
人工智能在计算机上实现时有2种不同的方式。一种是采用传统的编程技术,使系统呈现智能的效果,而不考虑所用方法是否与人或动物机体所用的方法相同。这种方法叫工程学方法(ENGINEERING APPROACH),它已在一些领域内作出了成果,如文字识别、电脑下棋等。另一种是模拟法(MODELING APPROACH),它不仅要看效果,还要求实现方法也和人类或生物机体所用的方法相同或相类似。遗传算法(GENERIC ALGORITHM,简称GA)和人工神经网络(ARTIFICIAL NEURAL NETWORK,简称ANN)均属后一类型。遗传算法模拟人类或生物的遗传-进化机制,人工神经网络则是模拟人类或动物大脑中神经细胞的活动方式。为了得到相同智能效果,两种方式通常都可使用。采用前一种方法,需要人工详细规定程序逻辑,如果游戏简单,还是方便的。如果游戏复杂,角色数量和活动空间增加,相应的逻辑就会很复杂(按指数式增长),人工编程就非常繁琐,容易出错。而一旦出错,就必须修改原程序,重新编译、调试,最后为用户提供一个新的版本或提供一个新补丁,非常麻烦。采用后一种方法时,编程者要为每一角色设计一个智能系统(一个模块)来进行控制,这个智能系统(模块)开始什么也不懂,就像初生婴儿那样,但它能够学习,能渐渐地适应环境,应付各种复杂情况。这种系统开始也常犯错误,但它能吸取教训,下一次运行时就可能改正,至少不会永远错下去,用不到发布新版本或打补丁。利用这种方法来实现人工智能,要求编程者具有生物学的思考方法,入门难度大一点。但一旦入了门,就可得到广泛应用。由于这种方法编程时无须对角色的活动规律做详细规定,应用于复杂问题,通常会比前一种方法更省力。

Ⅳ 人工智能如何入门

人工智能的入门学习需要具备以下知识结构:

第一:编程语言。编程语言是学习人工智能的基础内容之一,掌握了编程语言才能完成一系列具体的实验。推荐学习Python语言,一方面原因是Python语言简单易学,实验环境也易于搭建,另一方面原因是Python语言有丰富的库支持。目前Python语言在人工智能领域有广泛的应用,包括机器学习、自然语言处理和计算机视觉等方向。

在完成以上内容的学习之后,最好能参加一个人工智能的项目组(课题组),在具体的实践中完成进一步的学习过程。

Ⅳ 求一个关于人工智能的小实验

人工智能第二次实验报告

1.实验题目:

遗传算法的设计与实现

2.实验目的:

通过人工智能课程的学习,熟悉遗传算法的简单应用。

3.实验内容

用遗传算法求解f (x) = x2 的最大值,x∈ [0,31],x取整数。

可以看出该函数比较简单,只要是为了体现遗传算法的思想,在问题选择上,选了一个比较容易实现的,把主要精力放在遗传算法的实现,以及核心思想体会上。

4. 实验过程:

1. 实现过程

(1)编码
使用二进制编码,随机产生一个初始种群。L 表示编码长度,通常由对问题的求解精度决定,编码长度L 越长,可期望的最优解的精度也就越高,过大的L 会增大运算量。针对该问题进行了简化,因为题设中x∈ [0,31],所以将二进制长度定为5就够用了;

(2)生成初始群体
种群规模表示每一代种群中所含个体数目。随机产生N个初始串结构数据,每个串结构数据成为一个个体,N个个体组成一个初始群体,N表示种群规模的大小。当N取值较小时,可提高遗传算法的运算速度,但却降低种群的多样性,容易引起遗传算法早熟,出现假收敛;而N当取值较大时,又会使得遗传算法效率降低。一般建议的取值范围是20—100。
(3)适应度检测
根据实际标准计算个体的适应度,评判个体的优劣,即该个体所代表的可行解的优劣。本例中适应度即为所求的目标函数;

(4)选择
从当前群体中选择优良(适应度高的)个体,使它们有机会被选中进入下一次迭代过程,舍弃适应度低的个体。本例中采用轮盘赌的选择方法,即个体被选择的几率与其适应度值大小成正比;

(5)交叉
遗传操作,根据设置的交叉概率对交配池中个体进行基因交叉操作,形成新一代的种群,新一代中间个体的信息来自父辈个体,体现了信息交换的原则。交叉概率控制着交叉操作的频率,由于交叉操作是遗传算法中产生新个体的主要方法,所以交叉概率通常应取较大值;但若过大的话,又可能破坏群体的优良模式。一般取0.4到0.99。

(6)变异
随机选择中间群体中的某个个体,以变异概率大小改变个体某位基因的值。变异为产生新个体提供了机会。变异概率也是影响新个体产生的一个因素,变异概率小,产生新个体少;变异概率太大,又会使遗传算法变成随机搜索。一般取变异概率为0.0001—0.1。

(7)结束条件
当得到的解大于等于900时,结束。从而观看遗传的效率问题

Ⅵ 人工智能实验报告

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文档介绍:“人工智能”实验报告专业智能科学与技术班级学号姓名日期:2015.实验一搜索策略一实验内容熟悉和掌握启发式搜索的定义、估价函数和算法过程;比较不同算法的性能。2. 修改八数码问题或路径规划问题的源程序,改变其启发函数定义,观察结果的变化,分析原因。3. 熟悉和掌握各种搜索策略的思想,掌握A*算法的定义、估价函数和算法过程,理解求解流程和搜索顺序。二实验思路1.分别以各种搜索算法为例演示搜索过程,分析各种算法中的OPEN表CLOSE表的生成过程,分析估价函数对搜索算法的影响,分析某种启发式搜索算法的特点。进入演示系统后,选择搜索策略演示程序,可从多种不同搜索算法选择装载相

Ⅶ 人工智能研究内容有哪些(简答题)

人工智能学科研究的主要内容包括:知识表示、自动推理和搜索方法、机器学习和知识获取、知识处理系统、自然语言理解、计算机视觉、智能机器人、自动程序设计等方面。

用来研究人工智能的主要物质基础以及能够实现人工智能技术平台的机器就是计算机,人工智能的发展历史是和计算机科学技术的发展史联系在一起的。除了计算机科学以外,人工智能还涉及信息论、控制论、自动化、仿生学、生物学、心理学、数理逻辑、语言学、医学和哲学等多门学科。

(7)人工智能实验方法与步骤扩展阅读

智能模拟:机器视、听、触、感觉及思维方式的模拟:指纹识别,人脸识别,视网膜识别,虹膜识别,掌纹识别,专家系统,智能搜索,定理证明,逻辑推理,博弈,信息感应与辨证处理。

学科范畴:人工智能是一门边沿学科,属于自然科学、社会科学、技术科学三向交叉学科。

涉及学科:哲学和认知科学,数学,神经生理学,心理学,计算机科学,信息论,控制论,不定性论,仿生学,社会结构学与科学发展观。

Ⅷ 人工智能的科学研究方向

利用计算机模拟大脑的方向,计算神经科学注重神经元层面的模拟,但智能并不产生于神经元层面。多数生物的神经元都类似,但智能却天差地别,原因可能在于神经网络的差异,如智力较高的灵长类生物的细胞要比啮齿类动物的神经网络更加复杂。
研究大脑有不同的学科,心理学,认知科学,认知神经科学,神经生物学,甚至分子生物学等,不同的学科在不同的尺度下研究大脑,就像我们在不同的倍数的显微镜下观察一个物体,更大的尺度意味着我们能看到更宏观的东西,但可能忽略了某些细节,相反,更小的尺度意味着我们能够观察到更多的细节,但忽略了宏观的整体性。利用计算机模拟大脑需要一个合适的尺度,现有的计算神经科学尺度略小。
利用计算机模拟大脑涉及两个方面的学科,第一是计算机科学,第二是脑科学,目前二者结合的发展显然不能让人满意,问题出在哪里?原因不在计算机科学,而在神经科学或者是脑科学。现在多数的神经科学文献研究发现的都是相关而非因果关系,例如杨扬、蒲慕明等人发现恐惧经典条件反射的学习可以引发听觉至杏仁核神经通路中突触的形成和增长[7],这是一种相关关系,但为什么突触的形成会导致经典条件反射是不清楚的。神经科学或者脑科学需要一个像牛顿那样的仁波切,能够整合现有零散的脑科学的实验证据,形成理论框架,提出合适的模型。就像杰夫·霍金斯[8]认为的那样,神经科学需要一个自上而下的理论框架,哪怕是错的。一旦模型提出来之后,相信计算机人员可以很快的在计算机上模拟出来。

所以合理的人工智能实验者应由神经科学和计算机人员组成,其中神经科学尤为重要,因为他们需要综合现有神经科学的实验证据来提出模型,同时,在计算机模拟的过程中发现问题后,还需要修改自己的模型。这个模型不应该拘泥于其形式是否与大脑内的神经元相同,而更应该关注够其是否能说明生物学习行为的产生和其原理。因此这是一种自上而下的模拟,从学习行为出发,至原理至模型。错误的做法是自下而上的模拟——从单个神经元出发的模拟,这会让这个方向产生极大的困难和挫败感,毕竟人类大脑的神经元有近千亿个,突触的数量更要高上2-3个数量级,可惜的是,这便是目前计算神经科学做的。

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