人工智能一本书

摘要: 一本不错的《人工智能》书

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搜索、知识、推理、规划、不确定性、学习、感知、行动

本文介绍人工智能的一本书，一般是计算机系大三的专业课。

作为计算机科学的一个分支，人工智能主要研究、开发用于模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法、技术及应用系统。涉及机器人、语音识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等方向。

本书包括引言、基础知识、基于知识的系统、高级专题以及现在和未来五部分内容。

• 第一部分从人工智能的定义讲起，就人工智能的早期历史、思维和智能的内涵、图灵测试、启发法、新千年人工智能的发展进行了简要论述。
• 第二部分详细讲述了人工智能中的盲目搜索、知情搜索、博弈中的搜索、人工智能中的逻辑、知识表示和产生式系统等基础知识。
• 第三部分介绍并探究了人工智能领域的成功案例，如DENDRAL、MYCIN、EMYCIN 等经典的专家系统，振动故障诊断、自动牙科识别等新的专家系统，以及受到自然启发的搜索等。
• 第四部分介绍了自然语言处理和自动规划等高级专题。
• 第五部分对人工智能的历史和现状进行了梳理，回顾了几十年来人工智能所取得的诸多成就，并对其未来进行了展望。

本书系统、全面地涵盖了人工智能的相关知识，既简明扼要地介绍了这一学科的基础知识，也对自然语言处理、自动规划、神经网络等内容进行了拓展，并辅以实例。

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$1 引言

人工智能概述

• 引言
  • 人工智能的定义
  • 思维是什么？智能是什么？
• 图灵测试
  • 图灵测试的定义
  • 图灵测试的争议和批评
• 强人工智能与弱人工智能
• 启发法
  • 长方体的对角线：解决一个相对简单但相关的问题
  • 水壶问题：向后倒推
• 识别适用人工智能来求解的问题
• 应用和方法
  • 搜索算法和拼图
  • 二人博弈
  • 自动推理
  • 产生式规则和专家系统
  • 细胞自动机
  • 神经计算
  • 遗传算法
  • 知识表示
  • 不确定性推理
• 人工智能的早期历史
• 人工智能的近期历史到现在
  • 博弈
  • 专家系统
  • 神经计算
  • 进化计算
  • 自然语言处理
  • 生物信息学
• 新千年人工智能的发展

$2 基础知识

盲目搜索

• 简介：智能系统中的搜索
• 状态空间图
• 生成与测试范式
  • 回溯
  • 贪婪算法
  • 旅行销售员问题
• 盲目搜索算法
  • 深度优先搜索
  • 广度优先搜索
• 盲目搜索算法的实现和比较
  • 实现深度优先搜索
  • 实现广度优先搜索
  • 问题求解性能的测量指标
  • DFS和BFS的比较

知情搜索

• 启发法
• 知情搜索（第一部分）——找到任何解
  • 爬山法
  • 最陡爬坡法
• 最佳优先搜索
• 集束搜索
• 搜索算法的其他指标
• 知情搜索（第二部分）——找到最佳解
  • 分支定界法
  • 使用低估值的分支定界法
  • 采用动态规划的分支定界法
  • A*搜索
• 知情搜索（第三部分）—高级搜索算法
  • 约束满足搜索
  • 与或树
  • 双向搜索

博弈中的搜索

• 博弈树和极小化极大评估
  • 启发式评估
  • 博弈树的极小化极大评估
• 具有α-剪枝的极小化极大算法
• 极小化极大算法的变体和改进
  • 负极大值算法
  • 渐进深化法
  • 启发式续篇和地平线效应
• 概率游戏和预期极小化极大值算法
• 博弈理论

人工智能中的逻辑

• 逻辑和表示
• 命题逻辑
  • 命题逻辑—基础
  • 命题逻辑中的论证
  • 证明命题逻辑论证有效的第二种方法
• 谓词逻辑——简要介绍
  • 谓词逻辑中的合一
  • 谓词逻辑中的反演
  • 将谓词表达式转换为子句形式
• 其他一些逻辑
  • 二阶逻辑
  • 非单调逻辑
  • 模糊逻辑
  • 模态逻辑

知识表示

• 图形草图和人类视窗
• 图和哥尼斯堡桥问题
• 搜索树
• 表示方法的选择
• 产生式系统
• 面向对象
• 框架法
• 脚本和概念依赖系统
• 语义网络
• 关联
• 新近的方法
  • 概念地图
  • 概念图
  • Baecker的工作
• 智能体：智能或其他
  • 智能体的一些历史
  • 当代智能体
  • 语义网
  • IBM眼中的未来世界
  • 作者的观点

产生式系统

• 背景
• 基本示例
• CARBUYER系统
• 产生式系统和推导方法
  • 冲突消解
  • 正向链接
  • 反向链接
• 产生式系统和细胞自动机
• 随机过程与马尔可夫链

$3 基于知识的系统

人工智能中的不确定性

• 模糊集
• 模糊逻辑
• 模糊推理
• 概率理论和不确定性

专家系统

• 背景
• 专家系统的特点
• 知识工程
• 知识获取
• 经典的专家系统
  • DENDRAL
  • MYCIN
  • EMYCIN
  • PROSPECTOR
  • 模糊知识和贝叶斯规则
• 提高效率的方法
  • 守护规则
  • Rete算法
• 基于案例的推理
• 更多最新的专家系统
  • 改善就业匹配系统
  • 振动故障诊断的专家系统
  • 自动牙科识别
  • 更多采用案例推理的专家系统

机器学习第一部分

• 机器学习：简要概述
• 机器学习系统中反馈的作用
• 归纳学习
• 利用决策树进行学习
• 适用于决策树的问题
• 熵
• 使用ID3构建决策树
• 其余问题

机器学习第二部分：神经网络

• 人工神经网络的研究
• 麦卡洛克-皮茨网络
• 感知器学习规则
• 增量规则
• 反向传播
• 实现关注点
  • 模式分析
  • 训练方法
• 离散型霍普菲尔德网络
• 应用领域

受到自然启发的搜索

• 模拟退火
• 遗传算法
• 遗传规划
• 禁忌搜索
• 蚂蚁聚居地优化

$4 高级专题

自然语言处理

• 概述：语言的问题和可能性
• 自然语言处理的历史
  • 基础期（20世纪40年代和50年代）
  • 符号与随机方法（1957—1970）
  • ４种范式（1970—1983）
  • 经验主义和有限状态模型（1983—1993）
  • 大融合（1994—1999）
  • 机器学习的兴起（2000—2008）
• 句法和形式语法
  • 语法类型
  • 句法解析：CYK算法
• 语义分析和扩展语法
  • 转换语法
  • 系统语法
  • 格语法
  • 语义语法
  • Schank系统
• NLP中的统计方法
  • 统计解析
  • 机器翻译（回顾）和IBM的Candide系统
  • 词义消歧
• 统计NLP的概率模型
  • 隐马尔可夫模型
  • 维特比算法
• 统计NLP语言数据集
  • 宾夕法尼亚州树库项目
  • WordNet
  • NLP中的隐喻模型
• 应用：信息提取和问答系统
  • 问答系统
  • 信息提取
• 现在和未来的研究（基于CHARNIAK的工作）
• 语音理解
• 语音理解技术的应用

自动规划

• 规划问题
  • 规划术语
  • 规划应用示例
• 一段简短的历史和一个著名的问题
• 规划方法
  • 规划即搜索
  • 部分有序规划
  • 分级规划
  • 基于案例的规划
  • 规划方法集锦
• 早期规划系统
  • STRIPS
  • NOAH
  • NONLIN
• 更多现代规划系统
  • O-PLAN
  • Graphplan
  • 规划系统集锦
  • 学习系统的规划方法
  • SCIBox自动规划器

$5 现在和未来

机器人技术

• 历史：服务人类、仿效人类、增强人类和替代人类
  • 早期机械机器人
  • 电影与文学中的机器人
  • 20世纪早期的机器人
• 技术问题
  • 机器人的组件
  • 运动
  • 点机器人的路径规划
  • 移动机器人运动学
• 应用：21世纪的机器人

高级计算机博弈

• 跳棋：从塞缪尔到舍弗尔
  • 在跳棋博弈中用于机器学习的启发式方法
  • 填鸭式学习与概括
  • 签名表评估和棋谱学习
  • 含有奇诺克程序的世界跳棋锦标赛
  • 彻底解决跳棋游戏
• 国际象棋：人工智能的“果蝇”
  • 计算机国际象棋的历史背景
  • 编程方法
  • 超越地平线效应
  • DeepThought和DeepBlue与特级大师的比赛（1988—1995年）
• 计算机国际象棋对人工智能的贡献
  • 在机器中的搜索
  • 在搜索方面，人与机器的对比
  • 启发式、知识和问题求解
  • 蛮力：知识vs.搜索；表现vs.能力
  • 残局数据库和并行计算
  • 本书第一作者的贡献
• 其他博弈
  • 奥赛罗
  • 西洋双陆棋
  • 桥牌
  • 扑克
• 围棋：人工智能的“新果蝇”？

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