人工智能技术在分析化学中得应用.ppt

人工智能在化学中的应用 1 智能 智能是个体有目的的行为、合理的思维，以及有效地适应环境的综合能力。通俗地讲，智能是个体认识客观事物、客观世界和运用知识解决问题的能力。 智能的分类 生物质能 BI Biological Intelligence 人工智能 AI Artificial Intelligence 计算智能 CI Computational Intelligence NN -- Neural Networks 神经网络 PR -- Pattern Recognition 模式识别 生物智能 以脑为主体的神经系统，最基本单位是生物神经元。 人类个体的智能是一种综合性能力 1）感知与认识事物、客观世界与自我的能力； 2）通过学习取得经验、积累知识的能力； 3）理解知识、运用知识和运用经验分析问题和解决问题的能力； 4）联想、推理、判断、决策的能力； 5）运用语言进行抽象、概括的能力； 6）发现、发明、创造、创新的能力； 7）实时地、迅速地、合理地应付复杂环境的能力； 8）预测、洞察事物发展变化的能力。 智能是相对的、发展的。离开特定时间说智能是困难的、没有意义的。 人工智能 人工智能是相对人的自然智能而言，即用人工的方法和技术，研制智能机器或智能系统来模仿、延伸和扩展人的智能，实现智能行为和“机器思维”解决需要人类专家才能处理的问题。 人工智能是人工制品(artifact)中所涉及的智能行为。其中，智能行为包括：感知(perception)、推理(Reasoning)、学习(learning)、通信(communicating)和复杂环境下的动作行为(acting)。 人工智能目标 人工智能目标是实现智能行为和“机器思维”， 解决需要人类专家才能处理的问题。 1、研究像人一样工作的机器，甚至比人做得更好 2、能够理解机器、人或动物的智能行为 智能革命 智能革命是指人的自然智能通过人工智能的模仿和扩展，实现社会生产的自动化和智能化，促进知识密集型经济的发展。 2 人工智能的研究方法 人工智能经过发展，形成了许多学派。不同学派的研究方法、学术观点、研究重点有所不同。这里主要介绍认知学派、逻辑学派、行为主义学派和连接主义学派。 2.1 认知学派(以Simon,Minskey和Newell等为代表) 基本思想 从人的思维活动出发，利用计算机进行宏观功能模拟。基于物理符号系统假设，将任何信息加工系统看成是一个具体的物理系统。 基本观点 物理系统表现智能行为的充要条件是该系统是一个物理符号系统。 主要工作 1）Newell的Logic Theorist，模拟人证明数学定理的思维过程 2）GPS，模拟人的解题过程(拟定初步解题计划?利用公理、定理和规则，按规则实施解题过程?不断进行“目的—手段“分析，修订解题计划。 3）物理符号系统假设。符号是模式。物理符号系统的基本任务和功能是辨认相同的符号和区别不同的符号。 2.2 逻辑学派 （以McCarthy和Nilsson等为代表) 基本思想 用逻辑来研究人工智能，用形式化的方法（统一的逻辑框架）描述客观世界。 基本观点 1）智能机器必须有关于自身环境的知识 2）通用智能机器要能陈述性地表达关于自身环境的大部分知识 3）通用智能机器表示陈述性知识的语言至少要有一阶逻辑的能力 主要工作 1）概念化知识表示 2）模型论语义 3）演绎推理 4）非单调逻辑用于常识推理 2.3 行为主义学派 (以Brooks为代表) 基本思想 以复杂的现实世界为背景，让人工智能理论先经受解决实际问题的考验，并在这种考验中成长。智能只是在与环境的交互作用中表现出来。 基本观点 1）到现场去 2）物理实现 3）初级智能 4）行为产生智能 主要工作 1）无需知识表示的智能 2）无需推理的智能 3）机器虫 2.4 连接主义学派 基本思想 从脑的神经系统结构出发来研究脑的功能，研究大量简单的神经元的集团信息处理能力及其动态行为，模拟和实现人的认识过程中的感知觉过程、形象思维、分布式记忆和自学习自组织过程。 基本观点 1）神经网络以分布式方式存储信息 2）神经网络以并行方式处理信息 3）神经网络具有自组织、自学习能力 主要工作 人工神经网络 知识系统 知识工程已成为人工智能应用最显著的特点。 知识系统主要研究内容： 1、专家系统 知识库+推理机 2、知识库系统 将知识以一定的结构存入，进行知识管理，实现知识共享 3、智能决策系统 4、知识科学 人工智能 借助技术或理论手段，应用数学方法和数值逻辑。使用计算机等工具，模拟、延