Bài giảng Nhập môn trí tuệ nhân tạo - Từ Minh Phương

Mục tiêu của môn học nhằm giúp sinh viên làm quen với khái niệm trí tuệ nhân tạo thông qua việc giới thiệu một số kỹ thuật và ứng dụng cụ thể. Với việc học về trí tuệ nhân tạo, một mặt, sinh viên sẽ được làm quen với những phương pháp, cách giải quyết vấn đề không thuộc lĩnh vực toán rời rạc hoặc giải thuật truyền thống, chẳng hạn các phương pháp dựa trên heuristics, các phương pháp dựa trên tri thức, dữ liệu. Mặt khác, sinh viên sẽ được làm quen với khả năng ứng dụng tiềm tàng các kỹ thuật trí tuệ nhân tạo trong nhiều bài toán thực tế.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Nhập môn trí tuệ nhân tạo - Từ Minh Phương HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ---------------------------- TỪ MINH PHƯƠNG BÀI GIẢNG Nhập môn trí tuệ nhân tạo Hà nội 2010 1 LỜI NÓI ĐẦU Trí tuệ nhân tạo là một nhánh của khoa học máy tính với mục tiêu nghiên cứu xây dựng và ứng dụng các hệ thống thông minh nhân tạo. Đây là một trong những lĩnh vực được quan tâm nghiên cứu nhiều nhất của khoa học máy tính hiện nay với nhiều kết quả được ứng dụng rộng rãi. Môn học Nhập môn trí tuệ nhân tạo là môn học mang tính chuyên ngành trong chương trình đào tạo công nghệ thông tin hệ đại học. Mục tiêu của môn học nhằm giúp sinh viên làm quen với khái niệm trí tuệ nhân tạo thông qua việc giới thiệu một số kỹ thuật và ứng dụng cụ thể. Với việc học về trí tuệ nhân tạo, một mặt, sinh viên sẽ được làm quen với những phương pháp, cách giải quyết vấn đề không thuộc lĩnh vực toán rời rạc hoặc giải thuật truyền thống, chẳng hạn các phương pháp dựa trên heuristics, các phương pháp dựa trên tri thức, dữ liệu. Mặt khác, sinh viên sẽ được làm quen với khả năng ứng dụng tiềm tàng các kỹ thuật trí tuệ nhân tạo trong nhiều bài toán thực tế. Do trí tuệ nhân tạo hiện đã phát triển thành một lĩnh vực rộng với khá nhiều lĩnh vực chuyên sâu, việc lựa chọn các nội dung để giới thiệu cho sinh viên là vấn đề không đơn giản. Trong tài liệu này, các nội dung được lựa chọn hoặc là những nội dung có tính tiêu biểu, kinh điển của trí tuệ nhân tạo như nội dung về biểu diễn tri thức bằng logic, các phương pháp tìm kiếm, hoặc là những nội dung có tính ứng dụng và đang có tính thời sự hiện nay, tiêu biểu là phương pháp suy diễn xác suất và các kỹ thuật học máy. Do khuôn khổ có hạn của tài liệu với tính chất là bài giảng, phần giới thiệu về việc sử dụng kỹ thuật trí tuệ nhân tạo trong ứng dụng cụ thể không được trình bày nhiều. Chúng tôi dành phần lựa chọn ứng dụng cụ thể cho giảng viên trong quá trình lên lớp và hướng dẫn sinh viên. Tùy điều kiện, giảng viên có thể lựa chọn trong danh mục ứng dụng rất phong phú để giới thiệu và minh họa cho các nội dung của tài liệu. Nội dung tài liệu được trình bày thành năm chương. Chương 1 là phần giới thiệu tổng quan về trí tuệ nhân tạo bao gồm khái niệm, lịch sử hình thành, sơ lược về những kỹ thuật và ứng dụng tiêu biểu. Nội dung chương không đi quá sâu vào việc định nghĩa chính xác trí tuệ nhân tạo là gì, thay vào đó, sinh viên được giới thiệu về những lĩnh vực nghiên cứu chuyên sâu và lịch sử phát triển, trước khi làm quen với nội dung cụ thể trong các chương sau. Chương 2 trình bày cách giải quyết vấn đề bằng phương pháp tìm kiếm. Các phương pháp tìm kiếm bao gồm: tìm kiếm mù, tìm kiếm có thông tin, và tìm kiếm cục bộ. Khác với một số tài liệu khác về trí tuệ nhân tạo, nội dung về tìm kiếm có đối thủ không được đề cập đến trong tài liệu này. Chương 3 tóm tắt về vấn đề sử dụng, biểu diễn tri thức và suy diễn, trước khi đi sâu trình bày về biểu diễn tri thức và suy diễn với logic. Trong hai hệ thống logic được trình bày là logic mệnh đề và logic vị từ, nội dung chương được dành nhiều hơn cho logic vị từ. Do nội dung về lập trình logic hiện không còn ứng dụng nhiều, chúng tôi không giới thiệu về vấn đề lập trình và xây dựng ứng dụng cụ thể ở đây. Chương 4 là mở rộng của biểu diễn tri thức và suy diễn với việc sử dụng nguyên tắc suy diễn xác suất và mạng Bayes. Sau khi trình bày về sự cần thiết của lập luận trong điều kiện 2 không rõ ràng cùng với nguyên tắc suy diễn xác suất, phần chính của chương tập trung vào khái niệm cùng với ứng dụng mạng Bayes trong biểu diễn tri thức và suy diễn. Chương 5 là chương nhập môn về học máy. Trong chương này, sinh viên được làm quen với khái niệm, nguyên tắc và ứng dụng của học máy. Trong phạm vi chương cũng trình bày ba kỹ thuật học máy dùng cho phân loại là cây quyết định, phân loại Bayes và phân loại dựa trên ví dụ. Đây là những phương pháp đơn giản, dễ giới thiệu, đồng thời là những phương pháp tiêu biểu và có nguyên lý khác nhau, thuận tiện để trình bày với tính chất nhập môn. Tài liệu được biên soạn từ kinh nghiệm giảng dạy học phần Nhập môn trí tuệ nhân tạo của tác giả tại Học viện Công nghệ bưu chính viễn thông, trên cơ sở tiếp thu phản hồi từ sinh viên và đồng nghiệp. Tài liệu có thể sử dụng làm tài liệu học tập cho sinh viên đại học ngành công nghệ thông tin và các ngành liên quan, ngoài ra có thể sử dụng với mục đích tham khảo nhanh cho những người quan tâm tới trí tuệ nhân tạo. Trong quá trình biên soạn tài liệu, mặc dù tác giả đã có nhiều cố gắng song không thể tránh khỏi những thiếu sót. Ngoài ra, trí tuệ nhân tạo một lĩnh vực rộng, đang tiến bộ rất nhanh của khoa học máy tính đòi hỏi tài liệu phải được cập nhật thường xuyên. Tác giả rất mong muốn nhận được ý kiến phản hồi, góp ý cho các thiếu sót cũng như ý kiến về việc cập nhật, hoàn thiện nội dung của tài liệu. Hà nội 2010 Tác giả 3 Mục lục CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG ................................................................................ 7 1.1. KHÁI NIỆM TRÍ TUỆ NHÂN TẠO .......................................................................... 7 1.2. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN ............................................................. 9 1.3. CÁC LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CHÍNH.................................... 10 1.3.1. Các lĩnh vực nghiên cứu ....................................................... ...