人工智能练习题答案.docx

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人工智能练习题答案

1、什么是人工智能？

人工智能有哪些研究领域？

何时创建该学科，创始人是谁？

（1）AI（ArtificialIntelligence）是利用计算机技术、传感器技术、自动控制技术、仿生技术、电子技术以及其他技术仿制人类智能机制的学科（或技术），再具体地讲就是利用这些技术仿制出一些具有人类智慧（能）特点的机器或系统

（2）人工智能的研究领域主要有专家系统、机器学习、模式识别、自然语言理解、自动定力证明、自动程序设计、机器人学、博弈、智能决策支持系统、人工神经网络等

（3）人工智能于1956年夏季，由麦卡锡，明斯基、洛切斯特、香农等发起创建

2、产生式系统的由哪三部分组成？

各部分的功能是什么？

课本29页

（1）产生式系统由综合数据库、产生式规则和控制系统三部分组成

（2）综合数据库用于存放当前信息，包括初始事实和中间结果；

产生式规则用于存放相关知识；

控制系统用于规则的解释或执行程序。

3、设有三枚硬币，其初始状态为（反，正，反），允许每次翻转一个硬币（只翻一个硬币，必须翻一个硬币）。

必须连翻三次。

用知识的状态空间表示法求出到达状态（反，反，反）的通路。

画出状态空间图。

课本51页

问题求解过程如下：

（1）构建状态

用数组表示的话，显然每一硬币需占一维空间，则用三维数组状态变量表示这个知识：

Q=（q1,q2,q3）

取q=0表示钱币的正面;q=1表示钱币的反面

构成的问题状态空间显然为：

Q0=（0，0，0），Q1=（0，0，1），Q2=（0，1，0）,Q3=（0，1，1），

Q4=（1，0，0），Q5=（1，0，1），Q6=（1，1，0），Q7=（1，1，1）

（2）引入操作

f1：

把q1翻一面。

f2：

把q2翻一面。

f3：

把q3翻一面。

显然：

F={f1，f2，f3}

目标状态：

（找到的答案）Qg=（0，0，0）或（1，1，1）

（3）画出状态图

从状态图可知：

从“反，正，反”（1，0,1）到“正，正，正”（0,0,0）没有解题路径；

从“反，正，反”（1，0,1）到“反，反，反”（1,1,1）有几条解题路径

f3f2f3,f1f2f1,…

4、八数码问题：

已知八数码的初始状态和目标状态如下：

请画出相应的启发式搜索树。

估价函数f（n）=g（n）+h（n）,g（n）=d（n）,h（n）=p（n）。

d（n）表示节点n的深度。

p（n）表示节点n的格局与目标格局不相同的牌数。

5、将谓词公式化成子句集的步骤是什么？

课本94、95页

将谓词公式化成子句集共需9步：

（1）消蕴涵符→

（2）否定深入﹁

（3）变元标准化

（4）消去存在量词

（5）把量词移到公式最左边

（6）化为Skolem标准形——前束合取范式

（7）消去全称量词

（8）变元标准化——变元换名

（9）表示为子句集——消去合取词,用“,”代替“∧”

6、鲁滨逊归结原理的基本思想是什么？

鲁宾逊的归结原理基本思想方法是：

首先把欲证明的问题的结论进行否定，并加入到子句集，得到一个扩充的子句集S’。

然后设法检查子句集S’中是否包含空子句，若包含，则S’不可满足，若不包含，就要在子句集中选择合适的子句进行归结，一旦能归结出空子句，就说明子句集S’是不可满足的。

7、已知：

（∀x）{（∃y）[A（x,y）∧B（y）]→（∃y）[C（y）∧D（x,y）]}

﹁（∃x）C（x）→（∀x）（∀y）[A（x,y）→﹁B（y）]

求证：

G是F的逻辑结论。

8、某村农民张某被害，有四个嫌疑犯A,B,C,D。

公安局派出五个侦察员，他们的侦察结果分别是：

A，B之中至少有一人作案，B，C中至少有一人作案，C，D中至少有一人作案，A，C中至少有一人与此案无关，B，D中至少有一人与此案无关，所有侦察结果都是可靠的。

请用归结原理求出谁是罪犯？

解：

设谓词C（D）表示D为罪犯

对于第一个侦察员：

C（A）∨C（B）

（1）

对于第二个侦察员:

C（B）∨C（C）

（2）

对于第三个侦察员:

C（C）∨C（D）（3）

对于第四个侦察员:

﹁C（A）∨﹁C（C）（4）

对于第五个侦察员:

﹁C（B）∨﹁C（D）（5）

结论：

﹁C（U）∨ANSWER（U）（6）

（1）与（4）归结：

C（B）∨﹁C（C）（7）

（2）与（7）归结：

C（B）（8）

（6）与（8）归结：

ANSWER（B）.

•B是罪犯

（3）与（5）归结：

C（C）∨﹁C（B）（7）

（2）与（7）归结：

C（C）（8）

（6）与（8）归结：

ANSWER（C）.

•C是罪犯

9、试用归结原理证明结论成立。

（7分）

已知：

任何能够阅读的人都是识字的，海豚不识字。

某些海豚是有智力的。

求证：

某些有智力者不能阅读。

定义谓词

R（x）—x是能阅读的

L（x）—x能识字

D（x）—x是海豚

I（x）—x是有智力的

已知条件和结论的谓词公式

已知公式集

（∀x）（R（x）→L（x））

（∀x）（D（x）→﹁L（x））

（∃x）（D（x）∧I（x））

求证（∃x）（I（x）∧﹁R（x））

•事实化子句集

（∀x）（R（x）→L（x））

⇒（∀x）（﹁R（x）∨L（x））

⇒﹁R（x）∨L（x）

（1）

（∀x）（D（x）→﹁L（x））

⇒（∀x）（﹁D（x）∨﹁L（x））

⇒﹁D（x）∨﹁L（x）

（2）

（∃x）（D（x）∧I（x））

⇒D（A）∧I（A）

⇒D（A）（3）

I（A）（4）

•目标求反

﹁（∃x）（I（x）∧﹁R（x））

⇒（∀x）﹁（I（x）∧﹁R（x））

⇒（∀x）（﹁I（x）∨R（x））

⇒﹁I（x）∨R（x）（5）

10、已知事实和规则的描述如下：

事实：

P（x,y）∨（Q（x,A）∧R（B,y））

规则：

P（A,B）→（S（A）∨X（B））

Q（B,A）→U（A）

R（B,B）→V（B）

用正向演绎推理推出目标：

S（A）∨X（B）∨V（B），同时保证解图的一致性。

11、设有子句集S={﹁Q（x）∨﹁P（x）,Q（y）∨﹁P（y）,﹁Q（w）∨P（w）,Q（A）∨P（A）}用祖先过滤策略进行归结。

12、试用基于规则的演绎方法证明下题。

设事实和规则描述如下：

事实：

Fidobarksandbites，orFidoisnotadog.

规则：

Allterriersaredogs.Anyonewhobarksisnoisy.

要证明的目标是：

Thereexistssomeonewhoisnotaterriersorwhoisnoisy.

课本111页例4-29

解事实和规则描述如下：

﹁DOG（FIDO）∨[BARKS（FIDO）∧BITES（FIDO）]

R1:

﹁DOG（x）→﹁TERRIER（x）

R2：

BARKS（y）→NOISY（y）

目标公式：

﹁TERRIER（z）∨NOISY（z）

13、设子句集S={P（x）,Q（f（x））,R（g（y））},求S的海伯伦域H（S）。

设S为子句集，则按下述方法构造成的域H∞称为海伯伦域，简记为H域（也有记为H（S）），在此域中子句处处不可满足，则认为子句集处处不可满足。

（1）令H0是S中所有个体常量的集合，若S中不包含个体常量，则令H0={a}，其中a为任意指定的一个个体常量。

（2）令Hi+1=Hi∪{S中出现的所有n元函数f（x1,x2,…xn）|xj（j=1,2,…,n）是Hi中的元素},其中i=0,1,2……

14、写出语句“每个学生都读过《红楼梦》这本书”的语义网络表示。

15、用框架表示法描述“学生框架”，要求槽名不少于8个。

框架名：

<学生>

姓名：

单位（姓，名）

性别：

范围（男，女）

默认（男）

年龄：

单位（岁）

条件（岁>16）

学习专业：

单位（专业名）

研究方向：

单位（方向名）

住址：

单位（楼号，房间号）

入学时间：

单位（年，月）

学制：

单位（年）

默认（4年）

16、什么是专家系统？

专家系统的一般结构是什么？

开发专家系统有哪些阶段？

（1）专家系统：

•是一个计算机程序系统

•拥有某个领域人类专家的知识与经验

•能够利用人类专家的知识和解决问题的方法处理该领域问题

•能够在运行过程中不断地增长新知识和修改原有知识

•

（2）

（3）专家系统的开发阶段有：

认识阶段、概念化阶段、形式化阶段、实现阶段、测试修改阶段

17、已知如下事实：

（1）凡是容易的课程小王（wang）都喜欢

（2）C班的课程都是容易的

（3）ds是C班的一门课程

证明：

小王喜欢ds这门课程。

（1）定义谓词

easy（x）:

x是容易的课程

like（x,y）:

x喜欢y

c（x）:

x是c班的一门课程

（2）用谓词表示已知事实和问题

（1）easy（x）→like（wang,x）

（2）（∀x）（c（x）→easy（x））

（3）c（ds）

（3）应用推理规则进行推理

c（y）→easy（y）全称固化

c（ds）,c（y）→easy（y）

⇒easy（ds）假言推理

easy（ds）,easy（x）→like（wang,x）

⇒like（wang,ds）假言推理

因此小王喜欢ds这门课

18、什么是个体？

什么是个体域？

函数与谓词的区别是什么？

个体（个体词）是指所研究对象中可以独立存在的具体事物、状态或个体之间的关系。

个体域（论域）：

个体变量的值域（取值范围），常用D表示

谓词与函数的区别：

1.谓词的真值是真和假，而函数无真值可言，其值是个体域中的某个个体。

2.谓词实现的是从个体域中的个体到T或F的映射，而函数实现的是同一个个体域中从一个个体到另一个个体的映射。

3.在谓词逻辑中，函数本身不能单独使用，它必须嵌入到谓词中。

19、请将下面的谓词公式F化为子句集。

（∀x）{（∃y）[A（x,y）∧B（y）]→（∃y）[C（y）∧D（x,y）]}

20、写出三阶梵塔问题的prolog程序。

domains

loc=right;middle;left

predicates

hanoi（integer）

move（integer,loc,loc,loc）

inform（loc,loc）

clauses

hanoi（N）:

-move（N,left,middle,right）.

move（1,A,_,C）:

-inform（A,C）,!

move（N,A,B,C）:

N1=N-1,move（N1,A,C,B）,inform（A,C）,move（N1,B,A,C）.

inform（Loc1,Loc2）:

write（"\nMoveadiskfrom",Loc1,"to",Loc2）.

21、写出N的阶乘的prolog程序。

domains

n,f=integer

predicates

factorial（n,f）

goal

reading（I）

factorial（I,F）,

write（I,”!

=”,F）

clauses

factorial（1,1）.

factorial（N,Res）:

N>0,

N1=N-1,

factorial（N1,FacN1）,

Res=N*FacN1.

22、用语义网络表达：

Everydoghasbittenapostman。

课本130页图5-19

23、设S={P（x）∨Q（a）,

R（f（y））},求S的海伯伦全域H（S）。

解：

H0={a}

H1={a,f（a）}

H2={a,f（a）,f（f（a））}

……

H（S）={a,f（a）,f（f（a））,...}

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