《人工智能/21世紀大學本科計算機專業係列教材》主要闡述人工智能問題求解方法的一般性原理和基本思想。主要內容有:一般的搜索問題,包括盲目搜索和啓發式搜索等;與或圖搜索,包括AO*算法和博弈樹搜索等;謂詞邏輯以及基於歸結的定理證明方法;知識錶示,包括産生式方法、語義網絡、框架等;不確定性推理方法,包括貝葉斯方法、證據理論和確定性方法等;機器學習,包括實例學習、解釋學習、決策樹學習和神經網絡等;高級搜索,包括局部搜索方法、模擬退火方法和遺傳算法等。
第0章 緒論
0.1 什麼是人工智能
0.2 圖靈測試
0.3 中文屋子問題
0.4 人工智能的研究目標
0.5 人工智能發展簡史
0.6 人工智能研究的課題
第1章 搜索問題
1.1 迴溯策略
1.2 圖搜索策略
1.3 無信息圖搜索過程
1.4 啓發式圖搜索過程
1.5 搜索算法討論
習題
第2章 與或圖搜索問題
2.1 與或圖的搜索
2.2 與或圖的啓發式搜索算法AO
2.3 博弈樹的搜索
習題
第3章 謂詞邏輯與歸結原理
3.1 命題邏輯
3.1.1 命題
3.1.2 命題公式
3.1.3 命題邏輯的意義
3.1.4 命題邏輯的推理規則
3.1.5 命題邏輯的歸結方法
3.2 謂詞邏輯基礎
3.2.1 謂詞基本概念
3.2.2 一階謂詞邏輯
3.2.3 謂詞演算與推理
3.2.4 謂詞知識錶示
3.3 謂詞邏輯歸結原理
3.3.1 歸結原理概述
3.3.2 Skolem標準型
3.3.3 子句集
3.3.4 置換與閤一
3.3.5 歸結式
3.3.6 歸結過程
3.3.7 歸結過程控製策略
3.4 Herbrand定理
3.4.1 概述
3.4.2 H域
3.4.3 H解釋
3.4.4 語義樹與Herbrand定理
3.4.5 Herbrand定理
3.4.6 Herbrand定理與歸結法的完備性
習題
第4章 知識錶示
4.1 概述
4.1.1 知識
4.1.2 知識錶示
4.1.3 知識錶示觀
4.2 産生式錶示
4.2.1 事實與規則的錶示
4.2.2 産生式係統的結構
4.2.3 産生式係統的推理
4.2.4 産生式錶示的特點
4.3 語義網絡錶示
4.3.1 語義網絡的結構
4.3.2 基本的語義關係
4.3.3 語義網絡的推理
4.3.4 語義網絡錶示法的特點
4.4 框架錶示
4.4.1 框架結構
4.4.2 框架錶示下的推理
4.4.3 框架錶示法的特點
4.5 其他錶示方法
4.5.1 腳本知識錶示方法
4.5.2 過程性知識錶示法
4.5.3 直接性知識錶示方法
習題
第5章 不確定性推理方法
5.1 概述
5.1.1 不確定性
5.1.2 不確定性推理的基本問題
5.1.3 不確定性推理方法的分類
5.2 概率論基礎
5.2.1 隨機事件
5.2.2 事件的概率
5.2.3 貝葉斯定理
5.2.4 信任幾率
5.3 貝葉斯網絡
5.3.1 貝葉斯網絡基本概念
5.3.2 貝葉斯網絡的推理模式
5.4 主觀貝葉斯方法
5.4.1 規則的不確定性
5.4.2 證據的不確定性
5.4.3 推理計算
5.5 確定性方法
5.5.1 規則的不確定性度量
5.5.2 證據的不確定性度量
5.5.3 不確定性的傳播與更新
5.5.4 問題
5.6 證據理論(D-Stheory)
5.6.1 基本概念
5.6.2 證據的不確定性
5.6.3 規則的不確定性
5.6.4 推理計算
習題
第6章 機器學習
6.1 概述
6.1.1 機器學習的基本概念
6.1.2 機器學習研究的意義
6.1.3 機器學·習發展曆史
6.1.4 機器學習分類
6.2 機器學習的基本係統結構
6.2.1 環境
6.2.2 知識庫
6.2.3 學習環節
6.2.4 執行環節
6.3 實例學習
6.3.1 實例學習的基本概念
6.3.2 實例學習方法的分類
6.3.3 變型空間法
6.4 解釋學習
6.4.1 解釋學習的基本概念
6.4.2 解釋學習方法
6.5 決策樹學習
6.5.1 概述
6.5.2 1D3算法
6.6 神經網絡學習
6.6.1 神經網絡基礎
6.6.2 前饋型人工神經網絡
6.6.3 自組織競爭人工神經網絡
6.6.4 人工神經網絡的應用
習題
第7章 高級搜索
7.1 基本概念
7.1.1 組閤優化問題
7.1.2 鄰域
7.2 局部搜索算法
7.3 模擬退火算法
7.3.1 固體退火過程
7.3.2 模擬退火算法
7.3.3 參數的確定
7.3.4 應用舉例——旅行商問題
7.4 遺傳算法
7.4.1 生物進化與遺傳算法
7.4.2 遺傳算法的實現問題
習題
參考文獻
人工智能自從1956年問世以來,已經經曆瞭近50年的風風雨雨,其發展並非一帆風順,曆經幾次大起大落。也正是在這樣的起落中,人工智能這門學科得以逐步發展壯大起來。
實際上,從古代開始,人類就一直幻想著製造齣具有智能的機器。很多古代的傳說,無不體現瞭這樣的思想。但是,隻有在計算機齣現以後,藉助於計算機這種工具,人工智能纔有可能從幻想走嚮現實。
究竟什麼是人工智能?人工智能是否能夠實現?一直是人們爭議的問題。由於對智能本身研究得不夠充分,人們往往將智能神秘化。當IBM的“深藍”第一次戰勝國際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫的時候,先是驚嘆人工智能的發展,繼而,當對“深藍”的原理有所瞭解之後,又有很多人提齣這樣的疑問:這就是智能嗎?人類下棋可不是這樣的。
機器智能是對人類智能的一種模仿,是功能上的模仿,而不是機理上的模仿。由於對人類智能的瞭解還遠遠不夠,因此.,從機理上模仿人類的智能,至少在近期內是不可能實現的,而且即使實現也不一定就是成功的。當年萊特兄弟成功地製造瞭飛機,正是因為他們沒有模仿鳥的飛行,他們製造的飛機不是像鳥那樣依靠翅膀的煽動而飛行,纔取得瞭成功。可以想象,如果當時人們製造的是翅膀可以煽動的飛機的話,也許到現在飛機也不能成為一種常用的交通工具。因此,在研究人工智能的過程中,不必追求其機理是否與人類一緻,所追求的應該是人工智能的功能。
通俗地講,人工智能就是一些方法,依靠這些方法,計算機可以比較好地求解問題,能夠幫助人類做許多以前需要人類的智能纔能完成的工作。
人工智能發展至今,已經形成瞭一整套的理論和方法,這些理論和方法已經在專傢係統、自然語言處理、模式識彆、人機交互、智能信息處理、信息檢索、圖像處理、數據挖掘和機器人技術等各個人工智能的應用領域發揮著巨大的作用。
目前,人工智能仍處於發展時期,很多問題解決得還不夠好,甚至不能求解;很多問題的求解還需要一定的條件。人工智能畢竟是依靠機器實現的。與人類相比,機器相對呆闆、不夠靈活。因此,人工智能應該是一個人機協調的係統。為瞭機器處理的方便,人類應該做一些讓步,為機器提供一定的條件,以便機器發揮其優勢。就像火車一樣,火車拉得多,跑得快,但火車離不開鐵路,一旦離開瞭鐵路,火車將一事無成。修建鐵路就是人類對火車的讓步。人工智能的應用,也許同樣需要人類修建一條能讓人工智能在其上麵“跑”的“鐵路”。
人工智能是多學科的交叉學科,涉及的內容廣泛,而且一直在不斷地發展,隨時都在産生新的方法和理論。本書作為人工智能入門性的教材,主要介紹人工智能研究中最基本的、最經典的理論和方法,為計算機科學和技術人員以及其他學科領域中對人工智能感興趣的科技工作者和學生提供最基本的人工智能技術和有關問題的入門知識。
全書共8章,第1至第7章每一章介紹人工智能的一種方法。
第0章緒論,首先介紹什麼是人工智能,並闡述瞭圖靈測試和中文屋子問題。這些問題的闡述將有助於理解什麼是人工智能問題。然後介紹人工智能的研究目標、發展曆史,以及人工智能所涉及的研究課題。這將有助於理解哪些問題屬於人工智能領域。
第1章介紹搜索問題。餿索被認為是人工智能,尤其是傳統的人工智能的兩大支柱之一,很多人工智能問題的求解,最終都可以歸結為搜索問題,或者與搜索問題有聯係。本章主要介紹盲目搜索算法和啓發式搜索算法,給齣算法的描述和應用舉例。
第2章介紹與或圖的搜索問題,給齣與或圖的啓發式搜索算法——AO*搜索算法和博弈樹搜索算法——a—B剪支算法。a—B剪支算法是求解博弈問題最主要的算法。
第3章介紹一階謂詞邏輯及歸結原理。一階謂詞邏輯是知識錶示的方法之一,具有很好的數學基礎。本章從命題邏輯入手,著重討論邏輯運算在人工智能推理方法中的意義、謂詞邏輯錶示方法、歸結原理推理方法及其理論基礎。
第4章介紹知識錶示方法。知識錶示是支撐人工智能的兩大支柱之一。人工智能問題的求解離不開知識,首先遇到的就是知識錶示問題。本章主要介紹人工智能中最常用的産生式、語義網絡和框架等知識錶示方法及基於這些知識錶示方法的推理方法。
第5章介紹不確定性推理方法。現實世界的問題,往往包含大量模糊性、隨機性、不可靠性或不知道等不確定性因素,因此不確定性也是人工智能問題的主要特徵之一。本章主要介紹人工智能中用於求解不確定性問題的推理方法,包括貝葉斯網絡、主觀貝葉斯方法、確定性方法和證據理論等。
第6章介紹機器學習方法。學習是人類最重要的能力,通過學習,人們可以解決過去不能解決的問題。因此機器學習在人工智能中起著舉足輕重的作用。本章主要介紹機器學習的基本思想和基於實例的學習、基於解釋的學習、決策樹學習、人工神經網絡學習等具體的機器學習方法。
第7章介紹高級搜索方法。高級搜索是近年發展起來的搜索方法,其特點是通過引入隨機因素,把尋求最優解降低為求解滿意解,從而達到降低算法復雜度的目的。本章主要介紹局部搜索方法、模擬退火算法和遺傳算法。
學習人工智能,掌握方法固然重要,但更重要的是應用這些方法解決實際問題。這就涉及編程實現問題。與一般的程序設計相比,人工智能程序設計具有其特殊性。本書並不涉及人工智能程序設計問題,但並不是說這部分內容不重要。在學習本書的同時,一定要邊學習邊編程實現,通過程序的實現,進一步理解算法,瞭解算法是如何解決實際問題的。這一點在人工智能學習中是至關重要的。
本書每一章後麵都附有習題,有些習題比較簡單,有些習題是探討性的,並沒有“標準答案”。解答習題對於學習者來說,同樣是重要的環節。
本書在寫作過程中,參考瞭大量的國內外文獻資料,在此一並錶示感謝。
對於本書中齣現的缺點和錯誤,歡迎讀者給予批評指正。
馬少平
硃小燕
清華大學計算機係
2004年7月
在閱讀的過程中,我發現這本書在知識體係的構建上做得非常齣色,呈現齣一種循序漸進、層層遞進的學習路徑。它從最基礎的AI概念入手,逐步深入到機器學習、深度學習等核心技術,再到具體領域的應用,以及對未來發展趨勢和倫理問題的探討,形成瞭一個完整的知識閉環。書中沒有齣現為瞭追求新穎而犧牲基礎的情況,而是將各個部分有機地串聯起來,使得讀者在學習過程中能夠感受到知識的連貫性和係統性。例如,在學習神經網絡時,作者會先迴顧邏輯迴歸等基礎模型,然後引入激活函數、反嚮傳播算法等核心概念,最終纔能理解深度神經網絡的強大之處。這種紮實的基礎鋪墊,讓我能夠更好地理解復雜的模型。此外,書中也適當地提及瞭當前人工智能領域的一些前沿研究方嚮,例如生成對抗網絡(GANs)和Transformer模型等,但並沒有過多地糾纏於細節,而是給齣瞭一個概覽性的介紹,這對於本科生來說是恰到好處的,既能激發興趣,又不會造成知識負擔。總的來說,這本書為我構建瞭一個全麵而清晰的人工智能知識框架,讓我對這個學科有瞭整體的把握。
評分這本書在講解人工智能的核心概念時,其邏輯清晰度和深度都令我印象深刻。例如,關於機器學習的介紹,它沒有停留在簡單的定義上,而是深入淺齣地剖析瞭監督學習、無監督學習和強化學習這三大分支的原理、適用場景以及各自的優缺點。在講解監督學習時,書中不僅介紹瞭常見的迴歸和分類算法,如綫性迴歸、邏輯迴歸、支持嚮量機等,還對這些算法的數學原理進行瞭較為詳盡的闡述,並通過圖示和代碼示例,將抽象的數學公式具象化,讓我能夠更容易地理解算法的內在機製。讓我尤其驚喜的是,書中對過擬閤和欠擬閤問題的討論,以及如何通過正則化、交叉驗證等方法來解決這些問題,這都是在實際應用中非常關鍵的技術細節,能夠幫助我避免常見的陷阱。此外,書中對無監督學習中聚類和降維算法的講解,也讓我看到瞭數據內在結構的奧秘。對於強化學習,書中通過馬爾可夫決策過程等概念,清晰地解釋瞭智能體如何通過與環境交互來學習最優策略,這對我理解遊戲AI、機器人控製等領域的應用至關重要。總而言之,這本書在概念的講解上,做到瞭既有廣度,又有深度,讓我能夠建立起紮實的理論基礎。
評分作為一名初次接觸人工智能領域的學生,我懷揣著探索未來的激動心情翻開瞭這本《人工智能/21世紀大學本科計算機專業係列教材》。書本的裝幀設計簡潔大氣,給我一種專業而嚴謹的學術氛圍。在閱讀的第一部分,我被書中關於人工智能發展曆史的詳盡梳理深深吸引。作者從人工智能的萌芽時期,如圖靈測試的提齣,到專傢係統的興起,再到機器學習的崛起,娓娓道來,讓我對這個學科的演進脈絡有瞭清晰的認識。書中不僅僅是枯燥的曆史陳述,更穿插瞭許多對關鍵人物和重要事件的生動解讀,仿佛讓我親曆瞭那個時代科學傢們智慧的碰撞與探索。例如,對於“AI的寒鼕”時期,書中對其成因、影響以及如何走齣睏境的分析,都極具啓發性,讓我理解到任何偉大的技術發展都不是一帆風順的,而是充滿瞭挑戰與突破。我對書中關於早期符號主義和連接主義的討論尤為感興趣,它們代錶瞭兩種不同的思考路徑,而正是這種多元的探索,纔最終推動瞭人工智能學科的發展。這種宏觀的曆史視角,為我後續深入學習具體的算法和技術奠定瞭堅實的基礎,讓我不再覺得人工智能是一個憑空齣現的概念,而是有著深厚曆史積澱的學科。
評分這本書的另一大亮點在於其對人工智能倫理和社會影響的深刻反思。在深入探討技術的同時,作者並沒有迴避人工智能發展可能帶來的負麵效應,而是進行瞭積極而審慎的討論。書中關於人工智能的偏見問題,以及如何避免和糾正這些偏見,讓我對算法的公平性有瞭更深刻的認識。例如,在討論人臉識彆技術時,書中揭示瞭不同人群在識彆準確率上的差異,並分析瞭其可能帶來的歧視性後果。此外,關於人工智能對就業市場的影響、隱私保護的挑戰以及潛在的濫用風險,書中都進行瞭多角度的探討,並呼籲讀者在追求技術進步的同時,也要關注其社會責任。這種前瞻性的思考,讓我覺得這本書不僅僅是一本技術教材,更是一本引導我們成為負責任的人工智能從業者的啓迪之作。它讓我明白,作為未來的技術開發者,我們不僅需要掌握先進的技術,更需要具備人文關懷和社會責任感。這種思考方式,對我而言,比單純的學習算法更具價值,也讓我對未來職業生涯有瞭更深層次的規劃。
評分令我贊賞的是,這本書在理論講解的同時,非常注重與實際應用的結閤。書中在介紹完各種算法後,會緊接著給齣相應的案例分析,這些案例涵蓋瞭圖像識彆、自然語言處理、推薦係統等多個熱門領域。例如,在講解捲積神經網絡(CNN)時,書中不僅詳細介紹瞭CNN的結構和工作原理,還通過一個貓狗圖像分類的實例,一步步展示瞭如何構建、訓練和評估一個CNN模型。書中提供的代碼片段雖然不是完整的可執行程序,但其邏輯清晰,能夠引導我理解整個實現過程。更難得的是,書中還對這些應用背後的挑戰和局限性進行瞭客觀的評價,例如在自然語言處理部分,對於機器翻譯的準確性、情感分析的細微差彆等問題,都進行瞭深入的探討,讓我認識到人工智能並非萬能,其發展仍有很長的路要走。這種理論與實踐的無縫對接,極大地激發瞭我學習的興趣,也讓我對人工智能的未來發展方嚮有瞭更清晰的認識。我不再隻是被動地接受知識,而是能夠通過這些案例,思考如何將所學知識應用於解決實際問題。
評分此書概念性強,可以看齣人工智能的起點要求比較高
評分經典教材,
評分物流效率超高,書有點難啃
評分感覺東西還可以吧。。
評分感覺是正版圖書,紙張不錯
評分書不錯,內容比較詳實,實用
評分挺不錯的,上課用
評分很好的書!通俗易懂!栗子都很好!
評分書不錯,內容比較詳實,實用
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