绪论-智能科学与计算

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1、第一章绪论--智能科学与技术什么是智能科学与技术？以人工智能理论和方法为核心，研究如何用计算机去模拟、延伸和扩展人的智能；如何设计和建造具有高智能水平的计算机应用系统；如何设计和制造更聪明的计算机。2什么是智能科学与技术？一个完整的智能行为周期为：从机器感知，到知识表达；从机器学习，到知识发现；从搜索推理，到规划决策；从智能交互，到机器行为，到人工生命等等，构成智能科学与技术学科特有的认识对象。这些既奠定了智能科学的理论与技术，也界定了智能科学与技术统一的学科范畴。3雨果.德.加里斯——世界人工大脑之父被比作人工智能研究领域的斯蒂芬·霍金。世界上仅有的四个制

2、作人脑的机器均源自他之手。他因研发成功第一台制作人脑的机器CBM（CamBrainMachine）进入吉尼斯纪录。在世界上开创了“可进化硬件”的研究领域，是“进化硬件和进化工程学”的奠基人。这些都是人工大脑领域的启动技术。可进化硬件（EvolvableHardware，EHW）研究将进化计算技术应用于系统（特别是电子系统）内部结构的设计、调理、实时自适应等方面，以实现复杂电路的自动化设计和显著提高电子系统的自适应和容错能力。4雨果.德.加里斯认为对于21世纪科技所产生的“高智机器”的潜在能力，我比大多数人看得更清楚。所谓“高智”，是指比人类大脑智慧不止2倍或

3、者10倍，而是万亿个万亿倍的人工大脑，也就是真正神一样的东西。21世纪科技智能机器将达到并且大规模超越不借助外力的人类智慧；通过和这些机器的结合，人类才能提高自身。5使人工智能成为可能的关键技术摩尔定律可逆计算纳米科技：分子级工程人工胚胎形成学进化工程学自我装配6什么是摩尔定律？1965年，英特尔微处理器制造公司创始人之一戈登·摩尔提出。现代历史上，“摩尔定律”一直是一个伟大的科技经济趋势。描述并解释集成电路或者芯片的运算能力，例如，电子元件密度、电子信号处理速度等等，每年都成两倍增加。2乘以2乘以2乘以2……(10次)，等于1024乘20次，得到10485

4、76乘30次，得到10亿；乘40次，得到万亿……过去40年，摩尔定律一直有效，以至于倍数增加得到的数字非常巨大7摩尔定律的实现摩尔定律是芯片上电路尺寸不断缩小的结果，以至于电子在电子元件（例如两个晶体管）间传递的距离被缩短了。根据爱因斯坦的理论，物体可以移动的最快速度是光速(大概300000千米/秒)，这也是电流必须遵守的自然常量。如果两个电子元件间的距离被缩短了，它们之间电子信号的传递距离也将缩短，因此，通过这个距离所需要的时间就会更少（以恒定的光速）。8摩尔定律与海量存储如果摩尔定律一直有效到2020年，海量内存芯片上电路尺寸可能允许在一个原子上面存储一

5、个比特的信息。一个像苹果这么大的存储器可以存储多少比特)呢？万亿万亿个原子(比特)1后面跟24个零。9经典计算机为何经典？第一台电子计算机ENIAC（60年前）每秒完成5000次运算重达30吨，占地1千平方英尺使用1万8千个真空电子管﹑总长达800公里的电线笔记本电脑每秒能够做20亿次运算的P4CPU计算机结构相同：处理一串由0和1组成的符号串10经典物理与量子物理设计计算机的一个基本前提：找到一个合适的物理系统，使得它的不同状态可以用来表示不同的信息。硅晶片上的加工尺度已达到0.1微米量级，再往细微的方向走，经典物理会逐渐失效。所有为表示0和1而应用的物理

6、现象都属于经典物理微观世界——量子物理最简单的量子物理系统，除了能表达0和1两种状态外，还能够同时表达0或者1，只是表达0具有一定的概率，而表达1则具有相应的概率，这两个概率和为1。11量子计算机系统不同状态之间的变换，可以并列存在多个途径，使系统可以在多条路径上并行处理多个计算。计算机的计算能力获得了指数性的增强。12量子计算的发展AT&T贝尔实验室的计算机科学家皮特·休尔，最早实际地揭示出量子计算的威力。1994年，设计了第一个适合于量子计算机使用的算法，专门用来对大数进行因子分解。对经典计算机，大数的因子分解绝对是一个不可能任务。现代计算机的加密算法，

7、包括银行密码系统，都是基于论断：一个大数无法被人在有生之年分解为一些素数之积。13量子计算的发展里程碑式的实验：1998年，在美国MIT和拉斯阿莫斯国家实验室的以拉夫雷门为首的一组科学家，运用液态核磁共振（NMR）实现了量子计算。解决了量子计算的重大问题：如何在读出计算结果的同时，不销毁系统其他的状态信息。14产生“高智能机器”的基础思想一：雨果.德.加里斯认为：“大规模存储能力和惊人的运算能力就足以产生高智能机器。”思想二：以黑洞理论闻名的罗杰·彭罗斯爵士及他的主要竞争对手英国宇宙学家斯蒂芬·霍金认为：要产生智能机器需要的远不止是大规模的计算能力。彭罗斯声

8、称意识也是必要的，并且认为需要新的物理知识来理解自然