15人工智能宁波效实中学任立椋.docx
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15人工智能宁波效实中学任立椋
图形计算器之人工智能
宁波效实中学任立椋指导老师梁毅
在接触CASIO公司的图形计算器Classpad330的三个月里，我们通过研究发现Classpad的编程功能真的很强大，简直就是一个可以随身携带的VisualBasic语言编程器，同时，也是因为一次偶然的机会，在了解到iphone4s的siri语音控制功能给人们所带来的便利之后，我便有了编一个人工智能对话程序的想法。
【探究目的】
利用图形计算器的编程功能，在机器上实现一个便利的人工智能对话程序，从而对计算机算法以及相关知识有一个深入的认识。
【探究过程】
说起人机智能对话，我最先想到的是这样一个简单的程序：
Lblr‘设置循环点r
Inputstrx,"Hello!
"‘输入语句，保存至x变量
Ifx=m
Then
Printn‘输出变量n
Ifend
Inputstrx,"nexttalk?
","nexttalk"
Gotor‘前往循环点r
（其中m为预设问题，n为预设回答）
通过判断输入问题是否与预设问题等价，来进行回答。
有了这个基础，我便有了信心，开始扩大这个数据库的容量，而dt（）这个子程序就是那个时期的产物。
可是很快，我就遇到了困难，如果要实现日常的对话，这个数据库将会变得无比巨大，因为一旦有一个字符不同，系统便会无法判别，就连大小写甚至句末的空格、句号、问号等都要加以区分，实在是很麻烦，所以我便开发了如下的筛选化归程序段：
Strlwrx,x‘将字符串x全部改成小写字母
Strlenx,xl‘测量字长保存至xl变量
Chrtonumx,ui,xl‘ui取得末位字符对应的机内码
Ifui=32orui=44orui=46orui=33orui=63‘32代表“空格”的机内码，44代表“句号”的机内码，以此类推…
Then
Strleftx,xl-1,x‘x取得左起至xl-1的字符串
Ifend
于是乎，当你输入“howareyou”或“howareyou?
”或“Howareyou?
”时，对于机内变量x，都是同一个问题“howareyou”，这样就有效地节约了数据库的空间。
然而随后，在使用的过程中，我又发现，数据库再大，也还是有无法识别的问题，所以，我便想让它具有学习的功能，程序段如下：
z=0‘z变量起标志作用
Ifx=m
Then
z=z+1
Printn
Ifend
Ifx=m2
……
Ifx=m3
……
…………‘以此类推就可以扩大数据库容量
Ifz=0
Then
lp（）‘运行学习子程序（learningpart）
Ifend
子程序段如下:
q=0‘q变量起标志作用
Ifq=1
Then
m1=x
Inputstrn1
q=q+1
Return‘返回主程序
Ifend
Ifq=2
Then
m2=x
Inputstrn2
q=q+1
Return
Ifend
Ifq=3
……
………‘以此类推就可以扩大数据库容量
这样，它就具有了学习的功能。
此时的程序已经趋于完善，可当我通过看说明书知道了Strleft这个函数的作用之后，顿时有了新的想法——给对话程序加上“调用其他程序“的功能，程序段如下：
计算：
Strleftx,4,xt‘xt取得左起第4个字符之前的字符串
Ifat=“calc”
Then
Strmidx,6,xy‘xy取得左起第6个字符之后的字符串
te=StrtoExp（xy）‘将xy转换为表达式并计算
ExptoStrte,ter‘将te转换为字符串
Printter
Ifend
绘图：
Ifxt=“draw”
Then
Strmidx,6,xy
DelVarf‘删除变量f
Definef（x）=StrtoExp（xy）‘定义变量f为函数f（x）
Clrgraph
Drawgraphf（x）‘画出f（x）的函数图象
Pause
Ifend
调用其他自制程序：
Strleftx,5,xtt
Ifxtt=“solve”
Then
Fc（）‘解一元二次方程程序
ifend
控制程序自身：
Ifx=“bye”or“goodbye”……
Then
Stop‘程序结束
Ifend
Ifx=“pause”
……
Ifx=“cleartext”
……
至此，程序的主体已经完成，再加上心情和体力这两项富有人性化的模块，和富有人性化的提示语，整个程序就算是完成了,程序段大致如下：
心情模块：
a=Rand（1,100）
Lblr
a=a-1
If75Then
显示好的回答
Elseif25Then
显示一般的回答
Elseifa<=25
显示差的回答
Ifend
Gotor
体力模块：
c=rand（1，50）
Lblr
b=rand（0,1）
c=c-1
Ifc<0
Then
Print"Iamtired..."
Pause
Inputv,"Wanttotalkmore?
（Input1/0）"
ifv≠b‘体力耗尽后，每次都有50%的几率结束程序
Then
Print"Sorry,Iamreallytired."
Print“TALKEND”
Stop
Ifend
Ifend
Gotor
【探究步骤】
1.开机后，按Menu键进入主菜单，如图：
2.找到Program模块，通过触摸笔单击的方式进入该模块，如图：
3.单击左上角的下拉菜单，选择VariableManager项，如图；
4.单击左上角的Edit菜单，选择CreateFolder项，如图：
5.输入文件夹名称，单击OK，如图：
6.关闭VariableManager，Folder下拉菜单中选择新建的文件夹进入，如图：
7.单击上方左起第二个图标，输入主程序名称，单击OK，如图：
8.单击上方左起第一个图标，输入主程序代码如下：
DispText‘显示文本框
SetDecimal‘设置为十进制
rand（1,100）⇒a
rand（1,50）⇒c
InputStrx,"Hello!
"
print"Hello!
"
Lblr
rand（0,1）⇒b
StrJoin"-",x,y
printy
ifc≤0
then
print"Iamtired..."
pause
inputv,"Wanttotalkmore?
（input1/0）"
ifv≠b
then
print"Sorry,Iamreallytired."
print"TALKEND"
stop
ifend
ifend
StrLwrx,x
StrLenx,xl
ifxl=0
then
Print"Whatdoyouwanttosay?
"
gotort
ifend
ChrToNumx,ui,xl
ifui=32orui=44orui=46orui=33orui=63
then
strleftx,xl-1,x
IfEnd
StrLeftx,4,xt
ifxt="calc"
then
StrMidx,6,xy
strToExp（xy）⇒te
ExpToStrte,ter
strjoin"Theansweris",ter,strr
printstrr
gotort
ifend
StrLeftx,6,xt
ifxt="draw2d"
then
StrMidx,8,xy
DelVarf
definef（x）=strToExp（xy）
Print"Iamdrawingit..."
DrawGraphf（x）
print"Done!
"
pause
gotort
ifend
StrLeftx,5,xtt
ifxtt="solve"
then
print"Iamsolving..."
fc（）
print"Done!
"
ExpToStrua,ua
ExpToStrub,ub
StrJoin"x₁=",ua,strr1
StrJoin"x₂=",ub,strr2
Printstrr1
Printstrr2
gotort
ifend
StrLeftx,6,xt
ifxt="draw3d"
then
StrMidx,8,xy
DelVarz14
definez14（x,y）=strToExp（xy）‘3D绘图
Print"Iamdrawingit..."
SelOn3D14
draw3d
print"Done!
"
pause
gotort
ifend
lp（）
dt（）
lp2（）
lblrt
a-1⇒a
c-1⇒c
inputstrx,"nexttalk?
","nexttalk"
Gotor
注意1：
fc（）,lp（）,dt（）,lp2（）都为子程序，分别起学习数据库（输入），原始数据库，学习数据库（输出）的功能，代码中所涉及的所有语句都可以通过手动输入的方式“依样画葫芦”得到，也可以在上方的“Misc”、“I/O”、“Ctrl”菜单中找到。
注意2：
计算器中赋值语句为“⇒”而不是“=”。
9.同理，新建子程序fc,dt,lp，lp2及辅助程序pp，输入代码如下：
dt：
ifx="idonotwanttosayanything"orx="886"orx="goodbye"orx="byebye"orx="bye"
Then
print"So,goodbye!
"
print"TALKEND"
Message"Goodbye!
"
Stop
IfEnd
ifa≥75andx="howareyou"orx="how'reyou"
then
print"I'mfine,thankyou."
1⇒k
ElseIf25≤a<75andx="howareyou"orx="how'reyou"‘心情模块的体现
Then
print"I'mjustsoso."
1⇒k
ElseIfa<25andx="howareyou"orx="how'reyou"
then
print"Idon'tfeelverynice..."
1⇒k
IfEnd
ifx="showyourdata"
then
print"Here'smymood:
"
printa
print"Here'smypower:
"
printc
1⇒k
ifend
ifx=""
then
print"?
?
"
1⇒k
ifend
Ifx="hello"orx="hi"
then
print"Hi!
"
1⇒k
ifend
ifx="whatisyourname"
then
print"MynameisCasio."
1⇒k
ifend
ifx="pause"
then
print"Ok,Ihavebeenpaused."
pause
1⇒k
ifend
ifx="goodjob"orx="howkindofyou"
then
print"Thankyou."
print"Itismypleasure."
a+2⇒a
1⇒k
ifend
ifx="cleartext"
then
print"Ok,Iwillclearit..."
wait1
ClrText
1⇒k
ifend
ifx="cleargraph"
then
print"Ok,Iwillclearit..."
wait1
ClrGraph
print"Done!
"
1⇒k
ifend
Return
fc：
Inputua,"ax²+bx+c=0,a?
"
Inputub,"b?
"
Inputuc,"c?
"
ub^2-4×ua×uc⇒ud
ifud>0
Then
（-b+√（ud））/（2ua）⇒ux
（-b-√（ud））/（2ua）⇒uy
message"liangjie"
PrintNaturalux,"x1="
PrintNaturaluy,"x2="
IfEnd
Ifud=0
Then
（-ub）/（2ua）⇒uz
message"chonggen"
PrintNaturaluz,"x1=x2="
IfEnd
Ifud<0
then
（-ub+√（ud））/（2ua）⇒ua
（-ub-√（ud））/（2ua）⇒ub
message"xvgen"
PrintNaturalua,"x1="
PrintNaturalub,"x2="
ifend
return
lp:
0⇒k
ifx=m1
then
printn1
1⇒k
ifend
ifx=m2
then
printn2
1⇒k
ifend
ifx=m3
then
printn3
1⇒k
ifend
ifx=m4
then
printn4
1⇒k
ifend
ifx=m5
then
printn5
1⇒k
ifend
ifx=m6
then
printn6
1⇒k
ifend
……‘以此类推，程序便获得了100句的记忆力
ifx=m100
then
printn100
1⇒k
ifend
Return
Lp2:
ifk=0
then
print"Icannotunderstand..."
print"Pleaseteachme..."
Ifq=1
then
x⇒m1
inputstrn1,"Pleaseteachme.Theanswer?
"
q+1⇒q
Return
ifend
Ifq=2
then
x⇒m2
inputstrn2,"Pleaseteachme.Theanswer?
"
q+1⇒q
Return
ifend
Ifq=3
then
x⇒m3
inputstrn3,"Pleaseteachme.Theanswer?
"
q+1⇒q
Return
ifend
Ifq=4
then
x⇒m4
inputstrn4,"Pleaseteachme.Theanswer?
"
q+1⇒q
Return
ifend
Ifq=5
then
x⇒m5
inputstrn5,"Pleaseteachme.Theanswer?
"
q+1⇒q
Return
Ifend
……‘以此类推，程序便获得了100句的记忆力
Ifq=100
then
x⇒m100
inputstrn100,"Pleaseteachme.Theanswer?
"
1⇒q
Return
ifend
IfEnd
return
pp:
"0"⇒m1
"0"⇒m2
"0"⇒m3
"0"⇒m4
"0"⇒m5
……‘以此类推
"0"⇒m96
"0"⇒m97
"0"⇒m98
"0"⇒m99
"0"⇒m100
"0"⇒n1
"0"⇒n2
"0"⇒n3
"0"⇒n4
"0"⇒n5
……‘以此类推
"0"⇒n97
"0"⇒n98
"0"⇒n99
"0"⇒n100
1⇒q
0⇒a
0⇒b
0⇒c
10.运行辅助程序pp，如图：
11.运行主程序，就可以实现智能对话以及各种各样的调用功能了，如图：
【探究反思&总结】
1.classpad330没有数组变量功能，这是最大的遗憾。
因为如果有了数组变量，就可以利用Forto语句，以空格为标志，分割各个单词，过滤掉“please”之类无意义的词汇，抓关键词回答问题，甚至还可以具有统计词频的功能，从而实现更加高级的人工智能，达到目前市面上成熟的人机对话程序的水平。
然而，终究没有数组变量，所以只能成为泡影。
2.classpad330不支持中文，这也是一种缺憾，所以对使用者的英语水平有一定要求（当然要求也不高）。
不过，中文复杂的语言结构也是很难被计算器所驾驭的。
3.对于第一次接触计算器编程的我来说，能编出这样的程序，确实让我自己感到很惊讶。
回想起以前那些为了寻找程序中的bug（漏洞）而绞尽脑汁的日子，现在也觉得挺有成就感的。
感谢老师给予我们的帮助，也感谢那些一起研究计算器编程的同学，正是通过我们之间相互的交流学习，才有了今天的思想火花。
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