人工知能

人工知能
（Artificial Intelligence）
Ｌecture 1
鳥取大学工学研究科
情報エレクトロニクス専攻
田中美栄子
What’s AI？
• http://www.ai-gakkai.or.jp/jsai/whatsai/
• 人工知能って何？
• 人工知能の研究には二つの立場がある．
(1)人間の知能そのものをもつ機械を作ろう
(2)人間が知能を使ってすることを機械にさせよう
• 実際の研究のほとんどは後者の立場にたっている．
• ゆえに，人工知能の研究といっても，人間のような機
械を作っているわけではない．
では何をしているのか？
• 例１：「推論」
＝「知識をもとに，新しい結論を得ること」
• 例２：「学習」
＝「情報から将来使えそうな知識を見つけること」
知識をもとに推論する
• 五目並べ：
• 「知識1」＝自分の色（黒か白）が４つ並び、その片端
が空いている時、そこに置けば勝てる
• 「知識2」＝相手の色が４つ並び、その片端が空いて
いるとき、そこに置かなければ次負ける
• 「知識3」＝自分の色が３つ並び、その両端が空いて
いる時、そのどちらかに置けば次の次、勝てる
• 「知識4」＝相手の色が３つ並び、その両端が空いて
いる時、そのどちらかに置かなければ次の次の次、
負ける
知識の発見
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１人目のお客：パン，おにぎり，牛乳を一個ずつ
２人目のお客：牛乳と新聞
３人目のお客：お弁当とお茶，
４人目のお客：パン，牛乳，ガム
共通点はあるか？→全員が買ったものは、ない
商品の相関、あるものを買ったら別のものも買う
→「パンを買ったら牛乳も買う」（知識発見!!）
人工知能の変遷
• 人工知能学会のホームページを見よ
• 常に動き続けているが、1987年頃にトレンド
が変化
• 古い部分（自然言語処理、エキスパートシス
テム、ビジョン、ロボット）も進化し続けている
• 新しい部分（学習理論）：一番ホットな研究が
行われている部分
• 保守的には「古い部分」のみを指す
本講義では
• 古い部分は教科書に学び、探索、計画、他
• 新しい部分（機械学習）からはその原点であ
るニューラルネットワークとその周辺について
解説する
人工知能研究
• 人工知能(AI)とは知能のある機械
• しかし，実際のAIの研究ではこのような機械
を作る研究は行われていない
• 強いAI ：本当に知能のある機械
• 弱いAI：知能があるようにも見える機械（人間
の知的な活動の一部と同じようなことをする）
• AI研究のほとんどはこの弱いAI
Weak AI（弱い意味でのAI）
例１．遺伝アルゴリズム（GA）
• 二つの親の特徴が子に混ざり合って遺伝す
る原理を利用した問題解決の手法．
• 探索，機械学習やプランニングを実現する方
法として利用されている．
• 遺伝アルゴリズムの原理を用いてプログラム
を生成する遺伝プログラミング（GP）．
• 生物集団の進化の過程や，生体内の活動を
シミュレーションする人工生命（ALIFE）．
例２～５
• エキスパートシステム=専門家の知見をルールとして蓄積し，
推論の手法を用いて問題を解決するシステム
• 音声認識=マイクに向かって話した内容をコンピュータに理解
させる研究．カーナビゲーションなどのシステムで実用化．車
内などの限定された状況以外での認識を可能にしたり，誰が
話しているのかを特定する研究などに発展
• 画像認識=カメラなどで撮った内容をコンピュータに理解させる
研究．コンピュータ内にある絵の内容を理解させる画像理解と，
絵の明るさや色調（例えばデジタルカメラのセピア調など)を変
えたりする画像処理とに大別．画像処理は実用化されている
が，画像理解はまだ研究段階．
• 感性処理=認知科学や人間工学の知見をもとに，感じが暖か
いとか冷たいといった感覚をコンピュータ上に実現しようとする
例6～9
• 機械学習=観測センサーやその他の手段で収集された
データの中から一貫性のある規則を見つけだそうとする
研究．数学の統計の分野と強い関連．また，機械学習
はAIの他のほとんどの分野で利用されている．
• ゲーム=人間とのゲームをコンピュータにさせようとする
研究．チェスチャンピオンとの対戦など
• 自然言語処理=ふつうの文章に何が書かれているか，
その意味内容をコンピュータに理解させる研究．音声認
識や情報検索の分野に応用
• 情報検索=蓄積されたデータの中から人間が必要とする
ものを見つけだす技術．WWWの検索エンジンなどで活
用
例10～13
• 探索=データの集まりから条件に合うものを見つけだす手法．
データの数が多く，条件が複雑なので様々な工夫が必要．機
械学習や推論の基盤となる技術．
• 知識表現=知識を，コンピュータの中で，的確に内容を表し，
効率よく蓄積する方法についての研究．
• データマイニング=データベース技術と機械学習が結びつい
た技術で，大量の整理されていないデータから役に立つと思
われる情報を見つけだす手法．例えば，ネット上で買い物を
すると，あなたの趣味にあったおすすめ品が示されることが
あるが，今までの買い物のデータをもとに顧客の好みをデー
タマイニンングによって調べているのだ．
• ニューラルネット=生物の神経を元にした手法．機械学習の
有力な手法として発展し，AIの各分野で活用．
例14～17
• ヒューマンインターフェース＝人間が，より簡単にコンピュータ
などの装置を操作できるようにするための研究．
• プランニング=目的のために，物事をどのような順序で行えば
良いかを決めるための手法．
• マルチエージェント=簡単な問題を解決できるエージェントが
たくさん集まって，複雑な問題を解決しようとするもの．自然
界の生物の集団や，金融市場でのディーラの振る舞いを調
べたりするのに利用．
• ロボット=機械工学と人工知能研究の結びついた研究．
ロボットをどう動かせばよいかは，AIの各分野の手法を応用．
人工知能の歴史
• 人工知能の夜明け（～1956）
• 古き良き人工知能（1957～1969）
• 現実からの反撃（1970～1979）
• 人工知能の産業化（1980～1988）
• 現在そして未来の彼方へ（1989～）
• その後
人工知能の夜明け（～1956）
• コンピュータが開発され機械による計算が可能になると，今まで
哲学・数学・論理学・心理学などの分野で論じられていた「人間
の知的活動を行う機械」を作る試みが始められた
•
W.McCullouchとW.Pittsの人工ニューロンの提案，C.Shannonや
A.Turingによるチェスのプログラムの作成，M.Minskyと
D.Edmondsによる人工ニューロンの制作などの試み等．1956年
にはJ.McCarthyらが発起人となった“ダートマス会議”で，この分
野が“Artificial Intelligence（人工知能）”と呼ばれる．
•
(SF) 1923 K.Kapekが“R.U.R. (Rossum‘s Universal Robots)”
がロンドンで上演．ロボットという言葉が用いられた．
• 1943 W.McCullochとW.Pittsが“A Logical Calculus of the Ideas
Immanent in Nervous Activity”を出版．
• 1943 A.Rosenblueth，N.Wiener，J.Bigelowが論文で“サイバネティ
クス”という言葉を用いた．
• 1945 V.Bush “As We May Think”を出版し，将来，コンピュータが
人間の活動を補助することを予見した．
人工知能の夜明け（～1956）
• (COMPUTER) 1946 J.P.EckertとJ.W.MauchlyがENIACを開発．
• 1950初 J.von Neumannは不可能であるとされていた自己再生可
能な機械を，29種のセルを用いて可能にする自己増殖オートマ
トンを呈示．
• 1950 A.M.Turingが“Computing Machiery and Intelligence”を出
版．知的活動をテストする方法としてチューリングテストを示した．
• 1950 C.Shannonが探索問題としてのチェスの解析を行った．
•
(SF) 1950 I.Asimov がロボット3原則を発表．「人間を傷つけ
てはなならい．傷つくのを看過してはならない」「第1原則に反しな
い限り，人間の命令に従わなくてはならない」「第1，第2原則に反
しない限り自分の身を守らなくてはならない」
• 1951 M.MinskyとD.Edmondsが40個のニューロンをシミュレートす
るSNARCを制作．
•
(SF) 1955 手塚治虫の鉄腕アトムが出版された．
• 1956 ダートマス会議．J.McCarthyにより“Artificial Intelligence
（人工知能）”という言葉が使われた．A.Newell，J.C.Shaw，
H.Simonによって，最初のAIプログラム“Logic Theorist”のデモが
行われた
古き良き人工知能（1957～1969）
• この初期の時期のAIの研究は成功の連続．それま
で，単なる計算しかできなかったコンピュータが少し
でも知的なことができるのは驚異的なことでAIの春
ともいうべき時期．この時期のAIは明示的に記号で
表された論理を基盤に成立していて，今では少し否
定的な意味を込めて「Good Old Fashioned AI（古
き良き人工知能）」と呼ばれている．この時期，順調
に成果を上げていた人工知能研究だが，1969年に
は最大の難問「フレーム問題」がJ.McCarthyと
P.J.Hayesによって指摘される．
古き良き人工知能（1957～1969）
• 1957 General Problem Solver (A.Newell，J.C.Shaw，H.Simon)
• 1957 J.Backusが最初の高級言語FORTRANを開発．
• 1952-62 A.Samuelがチェッカーというゲームを行うプログラムを
作成し，世界チャンピオンに挑戦
• 1958 J.McCarthyがLISP言語を開発．
• 1958 J.McCarthyがAdvice Takerを作成．動作中でも新たな公理
を受け入れることができるため，新しい問題に対しても再プログラ
ムが不要な，初めての本格的AIシステム．
• 1958 Friedbergが機械進化（現在の遺伝的アルゴリズム）の実験
• 1959 H.GelernterとN.Rochesterが幾何的な定理証明を行うプロ
グラムを作成．
• 1950末-1960初 M.Masterman機械翻訳に意味ネットワーク使用．
• 1960 B.WidrowがHebbのニューラルネットの学習則を拡張．
• 1961 J.Slaglesymbol integrationを行うプログラムSAINTを作成．
• 1962 最初の工業ロボット企業Unimation創設．
• 1962 F.RosenblattがB.Widrowのニューラルネットをパーセプトロ
ンと呼び，その集束定理を示した．
古き良き人工知能（1957～1969）
• 1963 T.EvansがIQテストで行われるのと同様の幾何類比問題
を扱うプログラムANALOGYを作成．
• 1963 I.Sutherlandが対話的なグラフィックの利用をコンピュータ
に導入したスケッチパットの論文を発表．
• 1963 E.A.FeigenbaumとJ.Feldmanが最初の人工知能全般に
ついての本“Computers and Thought”を出版．
• 1964 D.Bobrowが，代数の文章題を解くのに十分な自然言語
の理解がコンピュータに可能なことを示した．
• 1964 B.RaphaelがQ&Aシステムでの知識の論理表現の能力
を示したSIRプログラムを発表．
• 1965 J.A.Robinsonが機械的な証明手続きResolution Method
を発明．形式論理によってプログラムが効率よく実行できるよう
になる．
• 1965 J.WeizenbaumがELIZAを開発．英語でいろいろな話題
について会話ができるプログラムで，精神科医をまねたバージョ
ンはネットワーク上で人気を集めた．
• 1965 L.A.Zadehがファジー集合を提唱．
古き良き人工知能（1957～1969）
• 1966 最初のMachine Intelligenceワークショップの開催．
• 1966 R.Quillianが意味ネットワークのデモを行った． 1966 機械翻
訳に対する否定的なピアス勧告がでた．機械翻訳研究に対する
財政支援がうち切られ，研究が停滞．
• 1967 E.Feigenbaum，J.Lederberg，B.Buchanan，G.Sutherlandの
DENDRALは，生体の化合物の質量スペクトルを解析した．科学
解析において成功した最初の知識ベースのプログラム．
• 1967 J.MosesのMacymaは数学において成功した最初の知識
ベースのプログラム．
• 1967 R.Greenblattは知識ベースのチェスプログラムMacHackを制
作．クラスCのトーナメントで対戦できた．
• 1967 S.Amari（甘利）によるニューラルネットのバックプロパゲー
ションによる学習手法．
• 1968 M.MinskyとS.PapertがPerceptronsを出版し単層ニューラル
ネットであるパーセプトロンの限界を指摘．
• 1968 B.RaphaelのSemantic Information Retrieval(SIR)システム．
かなり，制限の強い部分英語による入力を理解できた．
古き良き人工知能（1957～1969）
• 1968 D.C.EngelbartがON Line System(NLS)のデモを行う．
マウスやビットマップディスプレイなど現在のインターフェース
の基本的な要素が含まれていた．
• 1968 N.WirthがPascal言語を開発．
• 1968 A.C.Clarkeの小説「2001年宇宙の旅」がS.Kubrickによっ
て映画化．人工知能を搭載したコンピュータHAL9000が登場．
• 1969 軍事用ネットワークのARPA-net稼働
• 1969 SRIrobotが移動能力，パーセプトロン，問題解決を統合
したデモを行う．
• 1969 R.Shankは自然言語理解での概念依存モデルを定義．
R.WilenskyとW.Lehnertは話の理解に，J.Kolodnerは記憶の理
解に利用．
• 1969 第1回International Joint Conference on Artificial
Intelligence (IJCAI)開催
• 1969 J.McCarthyとP.J.Hayesが人工知能最大の難問“フレー
ム問題”を指摘．
現実からの反撃（1970～1979）
• 1958年にH.Simonは10年以内にコンピュータはチェスチャンピ
オンに勝利することや，新たな数学の定理が証明されることを
予見した．しかし，少数の例ではうまく動作した方法が大規模な
問題には適用できないことがこの時期明らかになる．
• 三つの問題：
一つ目は初期のAIプログラムが単純な操作だけで動作し，対象
に関する知識を持っていなかったこと
二つ目は規模の問題．プログラムが原理的に解を持つことと，プ
ログラムが実際に解を得ることができることは別．
三つ目は，知的構造を生み出すための基本構造の限界が指摘さ
れた．それに対し，どんな問題でも解くことのできる汎用のシス
テムではなく，対象領域の知識を十分に用いたシステムによっ
て，これらの問題を解決する試みが行われた．しかし，これは
困難な問題を解くには，あらかじめその答えをほとんど知って
いなくてはならない．
現実からの反撃（1970～1979）
• 1970 J.Carbonellは，知識表現として意味ネットワークを用い
たコンピュータの補助による説明用プログラムである
SCHOLARを発表．
• 1970 B.Woodsは，自然言語理解の表現のためにAugmented
Transition Networksを利用．
• 1970 E.F.Coddがリレーショナル・データベースを開発．
• 1970 P.Winstonは，積み木遊びの世界で例から概念を学習す
るARCHプログラムを発表．
• 1970初 J.RobinsonとD.Walkerが有力な自然言語処理のグ
ループを創設．
• 1971 T.Winogradは積み木遊びで使われる英語を理解する
SHRDLUのデモを行う．これは英語で指示された通りにロボッ
トアームを動かすことができた．
• 1972 A.ColmerauerがPrologを開発．
• 1972 S.CookとR.KarpがNP完全性の理論を発表．
• 1973 ライトヒル勧告．組合せ爆発問題を指摘した勧告．イギリ
スで2大学を除きAI研究の補助金がうち切られる．
現実からの反撃（1970～1979）
• 1974 T.ShortliffeがMYCINというシステムで，医療診断の領域で，
知識表現と推論を用いたルールベースシステムの能力を示した．
最初のエキスパートシステム．
• 1974 E.Sacerdotiは最初のプランニングのプログラムABSTRIPS
を作成．階層的プランニングの技術を開発．
• 1975 M.Minskyが，広く利用されている知識表現の方法であるフ
レームを，スキーマやセマンティックリンクの概念と共に発表．
• 1975 Meta-Dendralプログラムが化学分野で新規の結果を得た．
コンピュータを用いた，学会誌で認められた最初の科学的発見．
• 1975 Waltzが線画を理解する為の制約伝搬アルゴリズムを発表．
• 1975 J.H.Hollandが遺伝アルゴリズムという言葉を機械進化の代
わりに用いる．
• 1970中 B.Groszは伝統的AI手法の談話のモデル化についての
限界を呈示．Grosz，B.Webber，C.Sidnerがcenteringの概念を用
いて，自然言語処理において談話と前方照応参照に注目
現実からの反撃（1970～1979）
• 1970中 D.Marrが“primal sketch”を示し，視覚パーセプトロン
でのその役割を示した．
• 1970中 A.KayとA.GoldbergがSmallTalk言語と，現在のGUIの
原型となるAltoを開発．オブジェクト指向プログラミングとグラ
フィカル・ユーザー・インターフェースを確立．
• 1976 Ethernetの開発．
• 1976 D.LenatのAMプログラムは発見モデルのデモを行った．
• 1976 R.Davisがメタレベル推論の能力を示した．
• 1978 C.Langtonにより人工生命の研究が始められた．コン
ピュータの中で生命の活動や進化のシュミレーションを行う試
み．
• 1978 B.W.KernighanとD.M.RitchieがC言語を開発．
• 1978 T.MichellがVersion Spaceを発表．概念形成プログラム
の探索空間について述べた．
現実からの反撃（1970～1979）
• 1978 M.StefikとP.FriedlandのMOLGENプログラムが知識をオ
ブジェクト指向で記述し，遺伝子複製の実験に応用した．
• 1979 B.Van MelleはMYCINの知識表現と推論を一般化した
EMYCINプログラムを開発．多くのエキスパートシステムシェ
ルの原型となる．
• 1979 J.MyersとH.PopleはINTERNISTを開発．これは
Dr.Myers'clinical knowledgeに基づく医療診断プログラム．
• 1979 C.Green，D.Barstow，E.Kantらは自動プログラミングの
CHIシステムのデモを行う．
• 1979 H.MoravecがStanford Cartを開発．最初のコンピュータ
制御の自律した車で，椅子のたくさんおかれた部屋や，スタ
ンフォードのAI研究所を周回することができた．
• 1979 D.McDermott，J.Doyle，J.McCarthyが非単調論理と
truce mentenanceの形式的な側面についての研究の発表を
始めた．
• 1979 最初の表計算ソフトVisicalcがD.Bricklinによって開発さ
れる．
• 1979 T.Truscott，J.Ellis，S.BellovinらによりUSENETの稼働
人工知能の産業化（1980～1988）
• 商用のデータベースシステムが開発されるようになった．日本
で第5世代プロジェクトが開始され，それによるAIへの関心の
高まり，日本がAI研究で優位に立つ危惧などから，各国でAI
研究への補助や投資が活発に．
• 1980 L.Erman，R.Hayes-Roth，V.Lesser，R.Reddy黒板モ
デルについて発表．このモデルは音声理解システム
HEARSAY-IIで用いられた．
• 1980 第1回Conference of the American Association of
Artificial Intelligence (AAAI)の開催．
• 1981 D.Hillisが非常に並列性の高いコネクションマシンを設
計．
• 1982 日本で第5世代プロジェクトの開始．超並列で論理型言
語を実行するコンピュータと自然言語の理解などを目標とした．
人工知能の産業化（1980～1988）
• 1982 B.KahnやV.Cerfらが中心にTCP/IPプロトコルが完成
• 1983 J.Laird，P.Rosenbloom，A.NewellがSOARを発表．
• 1983 J.AllenがInterval Calculusを発明．時系列事象の最初
に幅広く用いられた定式化．
• 1984 D.Lenat が常識をコンピュータに蓄積するCYCプロジェ
クトを開始．
• 1980中ニューラルネットのバックプロパゲーション・アルゴリズ
ムが広く用いられるようになる．
• 1986 日本人工知能学会の設立．
• 1986 R.Brooksがサブサンプション（包摂）アーキテクチャーを
提唱．
• 1985 H.Cohenの自動描画プログラムAaronのデモがAAAIで
行われた．
• 1987 M.Minskyが“Society of Mind（心の社会）”出版．心を協
調するエージェントの集団と考えた．
• 1988 Pearlが信念ネットワークの定式化を行った．
現在そして未来の彼方へ（1989～）
• 直観によらない厳密な理論や確固とした実験事実をもとに現
実の世界の問題を対象とするようになった．
• 1989 D.PomerleauがALVINN（An Autonomuous Land
Vehicle in a Neural Network）を制作．2850マイルのうち50マ
イルを除いてコンピュータ制御による運転によって大陸を横断
した．（金出）
• 1989 B.Artherが人工株式市場の構築を行った．
• 1989 T.Berners-LeeがWorld Wide Webを開発．
• 1990 J.R.Kozaが遺伝的プログラミング（GP）を開始．
• 1990初 G.TesauroがTD-Gammonを制作．強化学習によっ
て強くなるバックギャモンのチャンピオンレベルのプログラム．
現在そして未来（1989～1999）
• 1992 S.Kubrickの映画「2001年宇宙の旅」ではこの年に人工
知能を搭載したコンピュータHAL9000が稼働したことに．
• 1990中データマイニング技術の誕生．
• 1997 チェスプログラムDeepBlueがチェスチャンピオン
G.Kasparovに勝利する．
• 1997 H.Kitano（北野）らが中心となり第1回のRoboCupが開
催された．
• 1999 ロボットペットが発売された．
• 1990末 WWWから収集した情報がAI技術を用いて処理される
ようになった．
• 2003 手塚治虫の「鉄腕アトム」の中でアトムが作られたことに．
• 2112 藤子・F・不二雄の「ドラえもん」が作品中で製造．
• 未来人間と同等の知的活動が可能な人工知能が完成．
その後（1999～2005）、、、
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1999 ホンダの２足歩行ロボット発表
ソニーのペットロボット、AIBOが普及
ケータイ電話の急速普及
2004 ATRからロボットキットの販売始まる
2005 ICタグの普及へ
2005 生体認証の普及へ
2005 愛・地球博で大量のロボットが活躍
更にその後、2005-2009
• 製品（人形型：AIBO，アザラシ,ヒト型,…；
ゲームソフト，将棋・チェス；文書作成，検索）
学問的には
• 計算知能(computational intelligence)
と
• ロボット工学(Robotics)
への分化．様々な分野への応用
（例：社会工学：エージェント・シミュレーション）
でもよく考えると、
• ヒトの知能を真似したものは少ない
（ヒトは間違う）（ヒトは発想する）
• ロボットは考えていない
（ヒトに近い、と誤解できれば嬉しい）
• 我々は何をしたいのか？
• 機械に何をさせたいのか？（人知の補助？）
• 機械が得意なもの（記憶，同じことをする）と
苦手なもの（新たな発想，異なる環境に対応）、

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