人工智能导论课参考答案第2章.docx

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人工智能导论课参考答案第2章

第2章知识表示方法部分参考答案

设有如下语句，请用相应的谓词公式分别把他们表示岀来：

（1）有的人喜欢梅花，有的人喜欢菊花，有的人既喜欢梅花又喜欢菊花。

解：

左义谓词

P（x）：

X是人

L（x,y）：

X喜欢y

其中，y的个体域是{梅花，菊花}。

将知识用谓词表示为：

（3x）（P（x）刁L（x,梅花WL（x,菊花）VL（x,梅花）AL（x,菊花））

（2）有人每天下午都去打篮球。

解：

是义谓词

P（x）：

X是人

B（x）：

X打篮球

A{y）：

y是下午

将知识用谓词表示为：

（3x）（Vy）（A{yHB（x）AP{x））

（3）新型il算机速度又快，存储容量又大。

解：

义谓词

NC{x）：

X是新型计算机

F（x）：

X速度快

B（x）：

X容量大

将知识用谓词表示为：

{Vx）（NC{xHF{x）AB（x））

（4）不是每个计算机系的学生都喜欢在计算机上编程序。

解：

世义谓词

S（x）：

X是il•算机系学生

L（x,Pragramming）：

x喜欢编程序

U（x,computer）：

x使用计算机

将知识用谓词表示为：

-（VX）（S（x）->L（x,pragramming）AU（x,computer））

（5）凡是喜欢编程序的人都喜欢计算机。

解：

是义谓词

P（x）：

X是人

L（x,y）：

X喜欢y

将知识用谓词表示为：

（VX）（P（x）AL（x,pragramming）->L{x,computer））

用谓词表示法求解机器人摞枳木问题。

设机器人有一只机械手，要处理的世界有一张桌子，桌上可堆放若干相同的方积木块。

机械手有4个操作积木的典型动作：

从桌上拣起一块积木：

将手中的积木放到桌之上：

在积木上再摞上一块积木：

从积木上而拣起一块积木。

积木世界的布局如下图所示。

解:

{1）先定义描述

CLEAR（x）：

积木X上而是空的。

ON（x,y）：

积木X在积木y的上面。

ONTABLEfx）：

积木x在桌子上。

HOLDING（x）：

机械手抓住X。

HANDEMPTY：

机械手是空的。

其中，X和y的个体域都是{A,B,C}e问题的初始状态是：

ONIABLE（A）

ONIABLE（B）

ON（CA）

CLEAR（B）CLEAR（C）HANDEMPIY问题的目标状态是:

ONTABLEfC）

ON（B,C）

ON（A,B）

CLEARfA）HANDEMPTY

（2）再定义描述操作的谓词

在本问题中•机械手的操作需要定义以下4个谓词：

Pickup（x）：

从桌而上拣超一块积木X。

Putdown（x）：

将手中的枳木放到桌而上。

Stack{x,y）：

在积木X上而再摞上一块积木*

Upstack{x,y）：

从积木x卜•而拣起一块枳木丫。

K中，每一个操作都可分为条件和动作两部分，具体描述如2Pickup（x）

条件：

动作：

ONlABLE（x）.HANDEMPTY,CLEAR（x）删除表：

ONTABLE（x）.HANDEMPTY

添加表JHANDEMPTY（x）

Putdown（x）

条件:

动作:

HANDEMPTY（x）

删除表：

HANDEMPTY（x）

添加表：

ONTABLE（x）・CLEAR（x）,HANDEMPTY

Stack（x,y）

条件:

动作:

HANDEMPTY（x）,CLEAR（y）

删除表JHANDEMPTY（x）,CLEARfy）

添加表JHANDEMPTY.ON{x,y）,CLEAR（x）

Upstackfx,y）

条件:

动作:

HANDEMPTY.CLEAR（y）,ON（y,x）删除表：

HANDEMPTY,ON（y,x）添加表sHOLDING®）.CLEAR（x）

（3）问题求解过程

利用上述谓词和操作，苴求解过程为:

ONIABLE（A）ONIABLE（B）ON（CA）CLEAR（B）

ONTABLE（A）

Upstack（AX）

ONIABLE（B）

・，hhiniNW）

ONTABLE（A）

ONTABLE（B）

Putdown（C）ONTABLE（C）Pickup⑹

CLEAR（A）

CLEARfC）

CLEAR（A）

CLEAR（B）

HANDEMPTY

CLEAR（B）

CLEAR（C）

0N7ABLE（A）ONTABLE（C）HOLDING（B）CLEAR（A）CLEAR（B）CLEAR（C）

ONTABLE（A）ONTABLE（C）ON（B,C）CLEAR（A）CLEAR（B）

ONTABLE（C）

Pidajp（A）ON（B,C）stack（B,A）

ACLEAR（A）=

CLEAR（B）

HOLDING（A）

ONIABLE（C）ON{BX）

ON（A,B）CLEAR（A）

IIAJir\T

用谓词表示法求解农夫、狼、山羊、白菜问题。

农夫、狼、山羊、白菜全部放在一条河的左岸，现在要把他们全部送到河的右岸去，农夫有一条船，过河时，除农夫外船上至多能载狼、山羊、白菜中的一种。

狼要吃山羊，山羊要吃白菜，除非农夫在那里。

似规划出一个确保全部安全过河的计划。

请写出所用谓词的宦义，并给出毎个谓词的功能及变虽的个体域。

解：

（1）先立义描述状态的谓词

要描述这个问题，需要能够说明农夫、狼、羊、白菜和船在什么位置，为简化问题表示，取消船在河中行驶的状态，只描述左岸和右岸的状态。

并且，由于左岸和右岸的状态互补，因此可仅对左岸或右岸的状态做直接描述。

本题选择对左岸进行宜接描述的方法，即左义谓词如下：

AL（x）：

X在左岸

其中，X的个体域是｛农夫，船，狼，羊，白菜｝。

对应地，rAL（x）表示X在右岸。

问题的初始状态：

AL侬夫）

AL（船）

AL（狼）

AL（羊）

AL（白菜）

问题的目标状态：

rAL侬夫）

rAL（船）

rAL（狼）

rAL（羊）

rAL（白菜）

｛2）再立义描述操作的谓词

本题需要以卜'4个描述操作的谓词：

L-R：

农夫自己划船从左岸到右岸L-R（x）：

农夫带着X划船从左岸到右岸R-L：

农夫自己划船从右岸到左岸

R-L（x）:

农夫带着X划船从右岸到左岸其中，X的个体域是｛狼，羊，白菜｝。

对上述每个操作，都包括条件和动作两部分。

它们对应的条件和动作如下:

L-R：

农夫划船从左岸到右岸

条件：

AL（船），AL侬夫），rAL（狼）v^AL｛羊），从1_（羊W从1_（白菜）

动作：

删除表：

AL（船），AL（农夫）

添加表：

-AL（船），-AL（农夫）

L-R（狼）：

农夫带着狼划船从左岸到右岸

条件：

AL（船），AL侬夫），AL（狼），rAL（羊）动作：

删除表：

AL（船），AL（农夫），AL（狼）

动作:

L・R（白菜）:

条件:

动作:

添加表：

-AL（船），「AL（农夫），-AL（狼）

L-R（羊）：

农夫带着羊划船从左岸到右岸

条件：

AL（船），AL侬夫），AL（羊），AL（狼），AL（白菜）或：

AL（船），AL侬夫），AL洋），rAL（狼），ML（白菜）删除表：

AL（船），AL侬夫），AL（羊）添加表：

rAL（船），rAL（农夫），rAL（羊）农夫带着白菜划船从左岸到右岸

AL（船），AL侬夫），AL（白菜），rAL（狼）删除表：

AL（船），AL侬夫），AL（白菜）添加表：

-AL（船），-AL（农夫），「AL（白菜）

R-L：

农夫划船从右岸到左岸

条件：

rAL（船），rAL侬夫），AL（狼）VAL（羊），AL洋）vAL（白菜）或：

rAL（船），rAL（农夫），rAL（狼），"AL（白菜），AL（羊）动作：

删除表：

rAL（船），rAL（农夫）添加表：

AL（船），AL侬夫）

R-L（羊）：

农夫带着羊划船从右岸到左岸

条件：

rAL（船），rAL（农夫），rAL（羊），从|_（狼），"AL（羊），AL（白菜）动作：

删除表：

rAL（船），rAL侬夫），rAL（羊）

添加表:

（3）问题求解过程

AL（船"AL侬夫），AL（羊）

三个野人和一条船,

用谓词表示法求解修逍士和野人问题。

在河的北岸有三个修道士.

修道士们想用这条船将所有的人都运过河去，但要受到以下条件限制：

{1）修逍七和野人都会划船，但船一次只能装运两个人。

（2）在任何岸边•野人数不能超过修逍士，否则修逍士会被野人吃掉。

假定野人愿意服从任何一种过河安排，请规划出一种确保修道士安全的过河方案。

要求写出所用谓词的定义、功能及变虽的个体域。

解：

（1）立义谓词

先立义修道I：

和野人人数关系的谓词：

G（x,y,S）：

在状态S卜\大于y

GE（x，y，S）：

在状态S下X大于或等于y

其中，x，Y分别代表修道士人数和野人数，他们的个体域均为©1,2,3}。

再泄义船所在岸的谓词和修逍七不在该岸上的谓词：

Boat（z,S）：

状态S卜•船在Z岸

EZ（x,S）：

状态SKx等于0,即修道上不在该岸上

其中，Z的个体域是{L,R},L表示左岸，R表示右岸。

再；4^义安全性谓词：

Safety（2,x,y,S）={G（x,0,S）aGE{x,y,S））v（EZ（x,S））

瓦中，Z¥N的含义同上。

该谓词的含义是：

状态S2在2岸，保证修道士安全，当且仅当修道士不在该岸上，或者修道士在该岸上，但人数超过野人数。

该谓词同时也描述了相应的状态。

再立义描述过河方案的谓词：

L-R（x,X1,V，vtS）：

xl个修道士和yl个野人渡船从河的左岸到河的右岸

条件JSafety!

L,x-xl,y-yl,S3^Safety{R,3-x+xl3-V+yl/S3aBoat（US）

动作JSafety{Ux-xl,y-yl,S3-^Safety（R,3-x+xl3-y+yl^S3aBoat（RS）

R-L（X,xl,y,yl.S）：

x2个修逍上和y2个野人渡船从河的左岸到河的右岸

条件：

Safety（R3-x-x2,3-V-y233^Safety（L,x+x2,y+y2,S3ABoat（R,S）

动作：

Safety（R,3-x-x23-y-y2,S3aSafety（Ux+x2,y+y2,S*）Boat（LS）

⑵过河方案

Safety{L3/3,S0）ASafety（R,0,0,S01ABoatfUSO）JL-R（3,1,3,XSO）

Safety{U27.Sl）ASafety（R,l,l,Sl）^Boat{R,Sl）

Safety（L34zSr）ASafQty（RQ2ST）人Boat（R,S13

IR-L{2,X2,O,S1）

Safety（L,32S2）ASafety（R,0,132）^Boat（L,S2）

IL-R（3,0,2,2,S2）

Safety（^3,0,S3）ASafety（R,0,3,S3）ABoat（R,S3）

R・L⑶0,0,bS3）

Safety{L3,l.S4）^Safety{R,0,231）ABoat（L,S4）JL-R（3,2,1,0,S4）

Safety{Ul,l.S5）ASafety（R22,S5）人Boat（R,S5）IR-L{1,X1.1.S5）

Safety{U2,2.S6）ASafety{R,l,l,S6）ABoat（L,S6）

IL・R（2,2,2OS6）

Safety{U0,2.S7）ASafety{R,3437）ABoat（R,S7）

JR・L©0,24S7）

Safety{U0,3|S8）ASafety（R，3OS8）人Boat{US8）

IL-R（0,0,3,2,S8）

Safety{U0,l.S9）ASafQty（R,32S9）人Boat{R,S9）jR-L{0,X1.0,S9）

Safety{Ul,tS10）ASafety（R,2,2,S10）ABoatfUSlO）IL-R（l,1,1,l,S10）

Safety{UOASll）ASafety（R33zSll）ABoat（R,Sll）

请对下列命题分别写出它们的语义网络:

（1）每个学生都有一台il•算机。

解：

⑵高老师从3月到7月给计算机系学生讲《计算机网络》课。

解：

讲课il•算机网络

⑶学习班的学员有男、有女、有研究生、有本科生。

解：

参例

（4）创新公司在科海大街56号，刘洋是该公司的经理，他32岁、硕士学位。

解：

参例

⑸红队与蓝队进行足球比赛，最后以3：

2的比分结朿。

解：

比赛

Participantsl

AKO

足球赛

Outcomei

►3:

2

^Participants2

I蓝k

请把下列命题用一个语义网络表示出来:

（1）树和草都是植物：

（3）水草是草，且生长在水中:

解：

（4）

果树是树，且会结果:

解：

（5）

梨树是果树中的一种，它会结梨。

解^

假设有以下一段天气预报：

“北京地区今天白天硝，偏北风3级，最高气温12。

，最低气温-2。

降水概率15%„”请用框架表示这一知识。

解：

Frame＜天气预报＞

地域：

北京

时段：

今天白天

偏北

3级

最髙：

12度

最低：

-2度降水概率：

15%

天气：

睛

风向：

风力：

气温：

按“师生框架"、“教师框架X“学生梔架"的形式写出一个框架系统的描述。

解：

师生框架

Frame

Name：

Unit（Last-name.First-name）

Sex：

Area（male»female）

Default：

male

Age：

Unit（Years）

Telephone；HomeUnit（Number）

MobileUnit（Number）

教师框架

Frame

AKCXTeachers-Students>

Major：

Unit（Major-Name）Lectures:

Unit（Course-Name）

Field：

Unit（Field-Name）

Project:

Area（National*ProvincialsOther）

Default：

Provincial

Paper：

Area（SChEhCorerGeneral）

Default：

Core

学生框架

Frame

AKO

Major：

Unit（Major-Name）

Classes：

Unit（Classes-Name）

Degree：

Area（doctor,mastoGbachelor）

Default：

bachelor