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(共38张PPT)
第五单元 第2课
费根鲍姆和专家系统
清华版（小学）
通
1
学习目标
3
新知讲解
5
拓展延伸
7
板书设计
2
新知导入
4
课堂练习
6
课堂总结
课后作业
8
01
教学目标
（1）了解费根鲍姆提出专家系统的背景和人工智能发展的曲折历程。
（2）了解专家系统的基本思路，知道专家系统的典型例子。
（3）体会费根鲍姆在逆境中坚持不懈的精神。
02
新知导入
人工智能发展的曲折性
人工智能发展历程中存在多次高潮与低谷，许多学者在低谷期被迫转向其他领域。
02
新知导入
科学家的坚守与突破
在AI低谷期，以费根鲍姆为代表的科学家坚持研究，通过专家系统的创新重振领域信心。
02
新知导入
专家系统的历史意义
费根鲍姆开创的专家系统成功引领人工智能进入继达特茅斯会议后的第二次发展浪潮，成为连接早期理论与现代应用的重要里程碑。
03
新知讲解
学科确立与初期发展
1956年达特茅斯会议正式确立人工智能学科地位，开启"黄金十年"，基于规则的方法在逻辑推理与问题求解领域取得突破性进展，为AI发展奠定理论基础。
1
黄金十年的终结
03
新知讲解
规则驱动的技术范式
此阶段以"基于规则的人工智能"为核心，通过编程将牛顿定律、欧几里得公理等基础规则嵌入机器，使机器具备逻辑推理能力，验证了通用性原则的可行性。
1
黄金十年的终结
03
新知讲解
早期成就与局限
早期虽实现了超越人类的跳棋程序、快速证明数学定理等里程碑，但过度依赖预设规则的局限性也逐渐显现，为后续AI发展路径提供了重要反思。
1
黄金十年的终结
03
新知讲解
基于规则方法的局限性暴露
20世纪70年代，研究者发现基于通用规则的人工智能仅适用于跳棋、简单几何证明等狭窄领域，面对自然语言理解、复杂物理过程等现实问题时效能骤降。
1
黄金十年的终结
03
新知讲解
AI发展遭遇首次寒冬
技术瓶颈导致学术界与工业界对AI的预期落空，投资锐减、研究停滞，人工智能陷入首个发展低谷，形成"AI寒冬"现象。
1
黄金十年的终结
03
新知讲解
费根鲍姆的破局创新
在行业低迷期，费根鲍姆提出"知识中心"新范式，推动了AI从规则驱动转向知识工程时代，开发出首套专家系统（如DENDRAL），为领域开辟新路径。
1
黄金十年的终结
03
新知讲解
历史认可与学科转折
1994年图灵奖授予费根鲍姆与雷迪，既是对知识工程里程碑贡献的肯定，也标志着AI研究从理想化规则向实用化知识处理的战略转型完成。
1
黄金十年的终结
03
新知讲解
早期学术兴趣的培养
费根鲍姆1936年生于美国新泽西州，自幼展现出对科学的浓厚兴趣，尤其擅长数学与物理，常自学超纲知识，童年时对家中机电式计算器的好奇埋下了计算科学的种子。
2
知识就是智能
03
新知讲解
学术生涯的关键转折
在卡内基理工学院（现卡内基-梅隆大学）师从赫伯特·西蒙教授期间，开发了模拟人类记忆的EPAM程序并完成博士论文，奠定了认知科学与AI交叉研究的学术基础。
2
知识就是智能
03
新知讲解
国际视野的拓展
费根鲍姆获得Fulbright奖学金赴英国国家物理实验室（NPL）工作，虽未与图灵共事，但深受其遗留的ACE计算机和自由探索精神影响。
2
知识就是智能
03
新知讲解
学术传承的象征意义
从西蒙的指导到图灵精神的熏陶，费根鲍姆的成长轨迹体现了AI领域"师承-创新"的学术脉络，为后续知识工程突破储备了方法论与精神力量。
2
知识就是智能
03
新知讲解
学术坚守与信念
费根鲍姆在人工智能低谷期（1960年代）仍坚持机器模拟人类智能的可行性，在斯坦福大学任教期间拒绝随波逐流，展现出科学家对核心问题的执着探索精神。
2
知识就是智能
03
新知讲解
方法论反思与突破
他批判性指出传统AI困境根源在于"重方法轻知识"，类比人类解决问题需知识储备，提出"知识驱动"的新范式，实现从规则导向到知识导向的范式革命。
2
知识就是智能
03
新知讲解
专家系统的开创性设计
他基于知识核心理论，首创专家系统（如医疗诊断AI），通过构建专业领域知识库（如疾病症状库）与推理机制，使计算机能模拟人类专家决策过程，奠定了知识工程基础。
2
知识就是智能
03
新知讲解
技术实现的生动诠释
他以医疗AI为例具体说明专家系统运作：通过症状输入调用知识库数据，模拟医生诊断逻辑，输出治疗方案，形象揭示"AI医生"如何将专业知识转化为智能服务。
2
知识就是智能
03
新知讲解
首个专家系统的里程碑意义
1965年费根鲍姆团队开发的DENDRAL系统，通过整合化学家经验与质谱数据实现分子结构识别，首次实证了知识驱动型AI的可行性，为专家系统建立技术范本。
2
知识就是智能
03
新知讲解
核心理论的哲学升华
"知识中蕴藏着力量"的论断，将AI研究重心从规则计算转向知识获取与表示，开创性提出知识处理四要素（收集/表示/推理/迭代），奠定知识工程理论基础。
2
知识就是智能
03
新知讲解
学科发展的时代转型
DENDRAL的成功推动AI进入"知识工程时代"，研究焦点转向领域知识体系构建（如医疗/法律专家系统），实现从通用推理到垂直领域智能的技术跃迁。
2
知识就是智能
03
新知讲解
爱
思
考
1.历史智慧的传承 ：从培根"知识就是力量"的哲学论断到费根鲍姆的AI实践，人类对知识价值的认知完成了从思想到技术的千年跨越。
2.智力结构的科学解析 ：卡特尔心理学理论揭示人类智能由"流动智力（推理）"和"固定智力（知识）"共同构成，为AI领域"知识驱动"路径提供了认知科学依据。
3.文明进步的底层逻辑 ：费根鲍姆的专家系统证明，无论是人类文明发展还是AI技术突破，知识积累与传承都是核心驱动力，实现了哲学命题的技术验证。
03
新知讲解
爱
思
考
1.为什么费根鲍姆认为'知识就是力量？
(1)知识驱动智能 ：费根鲍姆提出知识是AI的核心，让机器像人类一样通过专业知识解决问题。
(2)专家系统突破 ：DENDRAL系统证明，知识库能让AI在特定领域达到专家水平，如化学分子识别。
(3)AI发展新方向 ：从依赖规则转向构建知识体系，开创了知识工程时代，影响至今。
03
新知讲解
知
识
库
1.知识的力量 ：从培根的哲学思想到费根鲍姆的AI实践，"知识就是力量"完成了从理论到技术的跨越。
2.智能的双重构成 ：人类智能=推理能力+知识储备，这一理论为AI的"知识驱动"提供了科学依据。
3.文明的底层逻辑 ：费根鲍姆用专家系统证明，知识积累是推动人类文明和AI发展的共同动力。
04
课堂练习
一、填空题。
1.费根鲍姆开发的第一个专家系统叫 。
2.费根鲍姆的名言"知识中蕴藏着 "成为AI新方向的核心思想。
3.专家系统通过模拟 的决策过程来解决问题。
4.1994年费根鲍姆因 研究获得图灵奖。
5.人类智能包含流动智力和 两部分。
DENDRAL
力量
人类专家
知识工程
固定智力
04
课堂练习
二、判断题。
1.费根鲍姆在AI低谷期放弃了研究。（ ）
2.DENDRAL系统证明了知识驱动型AI的可行性。（ ）
3.专家系统不需要专业知识库就能工作。（ ）
4.费根鲍姆认为人类智能只需要推理能力。（ ）
5."知识工程时代"强调知识收集和表示。（ ）
×
√
×
√
×
04
课堂练习
三、选择题。
1.费根鲍姆提出的"知识驱动"AI新范式是指：( )
A. 让计算机学习更多数学公式 B. 通过构建专业知识库使AI具备专家能力
C. 提高计算机的运算速度 D. 增加计算机的内存容量
2.世界上第一个专家系统DENDRAL用于：( )
A. 医疗诊断 B. 化学分子结构识别 C. 法律案件分析 D. 天气预报
3."知识就是力量"这句话最早出自：( )
A. 爱因斯坦 B. 弗朗西斯·培根 C.图灵 D. 牛顿
4.专家系统的基本工作原理是：( )
A. 通过大量数据训练模型 B. 基于知识库进行逻辑推理
C. 随机生成解决方案 D. 模仿动物行为
B
B
B
B
05
拓展延伸
1.AI发展史上的关键转折点
从1956年达特茅斯会议确立AI学科，到专家系统突破AI寒冬，再到深度学习掀起第三次浪潮，展现技术演进的螺旋式上升。
05
拓展延伸
2.图灵与费根鲍姆的思想联系
图灵提出"机器思考"的哲学框架，费根鲍姆用专家系统实现"知识即智能"的技术验证，二者分别奠定AI的理论根基与实践路径。
05
拓展延伸
3.中国在知识工程领域的贡献
吴文俊的几何定理证明开创机器推理先河，中文信息处理专家系统推动本土化应用，体现中国在知识自动化领域的独特探索。
06
课堂总结
1
黄金十年的终结
2
知识就是智能
3
完成课堂练习
4
进行相关知识拓展
1
2
4
5
费根鲍姆和专家系统
4
人工智能发展
3
07
板书设计
费根鲍姆和专家系统
1、黄金十年的终结
2、知识就是智能
3、人工智能发展
4、完成课堂练习
5、进行知识拓展
课后作业。
1、为什么说费根鲍姆是"AI寒冬"中的破冰者？
08
课后作业
为什么说费根鲍姆是"AI寒冬"中的破冰者？
(1)在低谷期坚持AI研究
(2)提出知识驱动新范式
(3)用DENDRAL系统证明可行性
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