计算机人工智能技术纵览---入门部分

1万 · 2015-4-3 09:27

本文尽量用简单的例子，易懂的语言来综述一些人工智能的主流技术，其实很多看似高深复杂的技术原理，都是可以用一句话直接点透核心原理。

请注意：本文有的技术被分为两个部分，第一部分为面向初学者的原理介绍，第二部分为面向程序员的进阶编程内容，非程序员请忽略第二个部分。

为了能直观简单的领略人工智能技术从低到高的过程，我们从最简单的乐高机器人自动倒垃圾开始。其实楼主写这篇**也是自我学习的过程，开发了很多年的游戏，人工智能技术运用了不少，但是都是在虚拟游戏世界中的，但是这回买了一台真正的机器人，很想将这些技术运用在现实中，于是整理了这篇**

http://www.tudou.com/programs/view/jzkkUHmMSbM

1万 · 2015-4-3 09:28

一、入门技术

（1）自动流水线技术

这是最为简单的人工智能技术了，程序中可能连IF ELSE 都不需要，以这个乐高机器人倒垃圾的程序来说，他的步骤很简单：

1.启动
2.电机后退10圈
3.左电机转3圈(转身)
4.电机前进5圈
5.翻转垃圾桶，倒垃圾
6.等待2秒后，翻转还原垃圾桶
7.原路返回

这项技术的缺点也很明显，由于简单，可以说应付不了任何突发情况，而且只要把他放在别人家里，或者更换起点，他就找不到垃圾桶的位置了。

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

（2）布尔逻辑 IF ELSE

这个技术就是我们程序员最喜欢的 if else了，如果...那么... 否则...

比如这台倒垃圾机器人，我们可以利用头上的红外线传感器，做if else判断，如果红外线传感器返回的值小于XXX,那么就开始倒垃圾，这样就比流水线机器人智能一些，他可以通过红外线传感器，感知到你在伸手在他面前放垃圾，然后他会自动开启1中所示的程序。

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
（3）有限状态机(FSM)

可以说，从现在开始，才真正的进入了人工智能的领域，上面的只是最基本的程序概念。

有限状态机，其实就是由更多的IF ELSE来实现的，简单的理解就是IF ELSE的多层嵌套。

例如，这个倒垃圾机器人，就可以有三个状态：
1.待命状态
2.移动状态
3.倒垃圾状态

【状态机第一个重要功能：就是可以自定义状态切换的顺序】

例如这三个状态的切换是这样的
1.待命
2.移动
3.倒垃圾
4.移动
5.待命

他比IF ELSE的优势在于，状态机可以随意跳转到任意状态，反复执行，而不是固定死的流程。

【状态机第二个重要功能，就是可以赋予每个状态，不同的响应】

例如，我们可以只在待命状态下，加入IF ELSE ，如果红外线传感器值<XXX(感知到前方有人手在放垃圾) ，那么跳转到移动状态。这样，这段IF ELSE 只会在待命状态下生效，而移动过程中，则不受干绕。

【状态机第三个重要功能，就是历史记录功能】

例如在移动状态中我们写了一个IF ELSE，如果声音传感器收到了“停”这个声音，那么跳转回待命状态，并记录当前已经走过的步骤，比如已经后退了10圈，并转身2.5圈。那么在待命状态下，我们又给机器人放上额外的垃圾，触发机器人的移动状态，这时机器人不会从移动状态的开始进行，而是从我们刚刚停止的那个位置进行，机器人会知道他已经后退了10圈，并转了一半的身，这时他们继续转完剩下的一半，然后前进5圈，跳转到倒垃圾状态。

有限状态机的基本原理到此结束，下面是程序员进阶部分：

====================如果你没接触过编程，可以忽略此部分===================

对于有限状态机，在程序中有个通用的图纸表达方式，那就是UML图中的状态图（Statechart Diagram）

图中展示的，就是一张状态机图:

箭头：代表我们说的第一个功能，状态切换.

方框：代表我们说的第二个功能，自定义状态功能，大的方框代表大状态，里面可以包含多个子状态，子状态里面还可以包括更小的子状态。每个状态的功能都是不同的。

(圆圈H)图标：代表我们说的第三个功能，历史记录，例如关闭电源状态Power Off，会记录当前其它状态的运行情况，然后再次开机时，继续原有的进程运行。

想深度学习UML状态图的朋友请点击：http://www.cnblogs.com/ywqu/archive/2009/12/17/1626043.html

这里推荐一个C++状态机程序库，Boost库中的statechart库。

Boost是大名鼎鼎的C++准标准库，相信C++程序员都不陌生，但是其中statechart库确很少有人使用，Boost.statechart库完美的支持UML状态图，跟据图纸，你可以轻松的用boost.statechart库搭建你需要的有限状态机组。

想深度学习C++ Boost.statechart库的请点击：http://blog.csdn.net/521/article/details/5565144

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
工作比较忙，中级部分内容待续中......(模糊状态机FUSM，决策树，博弈论，A星D星寻路算法，空间搜索算法)