第2章 人工智能与自然计算

2.1人工智能

人工智能，就是人类设计并在机器或者精密仪器上实现的智能，换句话说，就是使机器或者某些精密仪器具备人类一样智能性。最早提出人工与智能这一概念的是英国数学家图灵（A.M.Turing），最初，由他提出了并论述了著名的“图灵测试”理念，而其中就明确给出了机器智能化以及人工智能所应该具备的标准，而一直到现在，还是有许多人仍旧把它作为衡量机器是否具备智能的法则。人工智能又是计算机技术的分支，经过几十年的不断探索与发展，人工智能在计算机范畴内，得到了更加广泛的应用，比如机器人技术，智能控制系统，生物仿真模拟系统等。

2.1.1 人工智能的研究领域

人工智能有着许多的研究领域，而各个领域的研究重点也不尽相同，并且，在人工智能发展的不同阶段，研究的侧重面也有区别，那些最初是研究重点的课题，一旦理论及技术上的问题得到解决，或许就不再成为研究的重点了。因此，我们只要在大范围内谈论人工智能的基本研究内容及领域。

大多数的学科中都存在着几个不同的研究领域，而每个领域又都其感兴趣的研究课题。在人工智能学科中，也存在着这样的研究领域：自然语言处理、自动程序系统、智能检索、机器学习、机器人学、专家系统、计算智能、人工生命等。在过去的几十年间，已经初步建立了一些具有人工智能的计算机系统，下面我们主要介绍一下计算智能这个研究领域。

计算智能（computational intelligence）涉及模糊计算、进化计算、自然计算、免疫计算与人工生命等研究领域。

进化计算（evolutionary computation）以进化论为理论基础从而进行发展变革人工智能系统。受到达尔文进化论思想的影响，科学家们认识到，如果想要获得一个性能较为优越的算法，单单靠某一个策略是不够的，还需要依靠许多候选策略的群体模式。

人工生命是1987年提出来的，目的在于能够用计算机等精密机器去构造出能表现出自然界生命系统的机理并通过计算机来仿真模拟。人工生命的方法理论区别于传统的人工智能的方法与理论。人工生命更着重于把生命现象所体现出来的生命机理通过计算机仿真，对生命对象能进行更真实的动态描述与特征研究。

人工生命学科的研究内容有：人工建模与仿真、仿生系统、进化与学习系统及其人工生命的应用等。

2.1.2自然计算

从自然计算科学的发展来看，它是各类生命科学与计算机科学相互交融交叉而产生的一门新的研究方向，自然计算学科的发展壮大顺应了时代的趋势，这是个多门学科交融并发展的时代。而经过了几十年的摸索与发展，自然计算学科的研究领域慢慢扩大到分子计算、量子计算、、生态环境、网络安全、硬件设计、蚁群系统、神经网络、内分泌系统、免疫系统、群体智能系统、复杂问题优化求解、智能控制等。

从我们人类所认知的角度分析，现在主要的自然计算基本包含了我们生活的各个地方。从宏观角度来看，自然计算包含了生物进化、神经系统、免疫系统、内分泌系统、种群的迁徙等，从微观角度来看，它包含了细胞、原子、分子、量子等。所以，根据这些现象和行为，在数学基础上建立相应的模型，并且设置与之相应的数学优化算法，从而能够在将来的生活中更好的解决这些问题。

2.2自然计算的研究领域

    自然计算实现各类随机运动模式的方式多种多样，那我们对自然计算进行一个简单的概括。 Matlab贻贝随机运动模式研究+程序(3):http://www.751com.cn/zidonghua/lunwen_49592.html