AI课后习题.docx
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AI课后习题
习题一
1.什么是人类智能?
它有哪些特征或特点?
定义:
人类所具有的智力和行为能力。
特点:
主要体现为感知能力、记忆与思维能力、归纳与演绎能力、学习能力以及行为能力。
2.人工智能是何时、何地、怎样诞生的?
解:
人工智能于1956年夏季在美国Dartmouth大学诞生。
此时此地举办的关于用机器模拟人类智能问题的研讨会,第一次使用“人工智能”这一术语,标志着人工智能学科的诞生。
3.什么是人工智能?
它的研究目标是什么?
定义:
用机器模拟人类智能。
研究目标:
用计算机模仿人脑思维活动,解决复杂问题;从实用的观点来看,以知识为对象,研究知识的获取、知识的表示方法和知识的使用。
4.人工智能的发展经历了哪几个阶段?
解:
第一阶段:
孕育期(1956年以前);第二阶段:
人工智能基础技术的研究和形成(1956~1970年);第三阶段:
发展和实用化阶段(1971~1980年);第四阶段:
知识工程和专家系统(1980年至今)。
5.人工智能研究的基本内容有哪些?
解:
知识的获取、表示和使用。
6.人工智能有哪些主要研究领域?
解:
问题求解、专家系统、机器学习、模式识别、自动定论证明、自动程序设计、自然语言理解、机器人学、人工神经网络和智能检索等。
7.人工智能有哪几个主要学派?
各自的特点是什么?
主要学派:
符号主义和联结主义。
特点:
符号主义认为人类智能的基本单元是符号,认识过程就是符号表示下的符号计算,从而思维就是符号计算;联结主义认为人类智能的基本单元是神经元,认识过程是由神经元构成的网络的信息传递,这种传递是并行分布进行的。
8.人工智能的近期发展趋势有哪些?
解:
专家系统、机器人学、人工神经网络和智能检索。
9.什么是以符号处理为核心的方法?
它有什么特征?
解:
通过符号处理来模拟人类求解问题的心理过程。
特征:
基于数学逻辑对知识进行表示和推理。
10.什么是以网络连接为主的连接机制方法?
它有什么特征?
解:
用硬件模拟人类神经网络,实现人类智能在机器上的模拟。
特征:
研究神经网络。
习题二
1.什么是知识?
它有哪些特性?
有哪几种分类方法?
定义:
人们对自然现象的认识和从中总结出来的规律、经验。
特性:
相对正确性、不确定性、可表示性和可利用性。
分类方法:
(1)按知识的作用范围分为:
常识性知识和领域性知识;
(2)按知识的作用及表示分为:
事实性知识、规则性知识、控制性知识和元知识;(3)按知识的确定性分为:
确定知识和不确定知识;(4)按人类思维及认识方法分为:
逻辑性知识和形象性知识。
2.何谓知识表示?
陈述性知识表示法与过程性知识表示法的区别是什么?
定义:
研究用机器表示知识的可行性、有效性的一般方法,是一种数据结构与控制结构的统一体,考虑知识的存储与使用。
区别:
陈述性知识表示法主要用来描述事实性知识,将知识表示与应用分开处理,是一种表态的描述方法;过程性知识表示法主要用来描述规则性知识和控制结构知识,将知识的表示与应用相结合,是一种动态的描述方法。
3.在选择知识的表示方法时,应该考虑哪些主要因素?
解:
可行性、有效性、易理解性、模块性和灵活性。
4.一阶谓词逻辑表示法适合于表示哪种类型的知识?
它有哪些特点?
解:
可以表示事物的状态、属性、概念等事实性的知识,也可以表示事物间具有确定关系的规则性知识。
特点:
(1)自然性,表示问题易于理解和接受;
(2)适用于精确性知识的表示,不适用不确定性知识的表示;(3)易实现性;(4)会产生组合爆炸,效率低。
5.请写出用一阶谓词逻辑表示法表示知识的步骤。
步骤:
(1)定义谓词及个体,确定每个谓词及个体的确切含义;
(2)根据所要表达的事物或概念,为每个谓词中的变元赋予特定的值;(3)根据所要表达的知识的语义用适当的联接符号将各个谓词联接起来,形成谓词公式。
6.设有下列语句,请用相应的谓词公式把它们表示出来:
(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:
定义谓词如下:
Like(x,y):
x喜欢y。
Club(x):
x是梅花。
Human(x):
x是人。
Mum(x):
x是菊花。
“有的人喜欢梅花”可表达为:
(x)(Human(x)Like(x,Club(x)))
“有的人喜欢菊花”可表达为:
(x)(Human(x)Like(x,Mum(x)))
“有的人既喜欢梅花又喜欢菊花”可表达为:
(x)(Human(x)Like(x,Club(x))Like(x,Mum(x)))
(2)他每天下午都去玩足球。
解:
定义谓词如下:
PlayFootball(x):
x玩足球。
Day(x):
x是某一天。
则语句可表达为:
(x)(D(x)PlayFootball(Ta))
(3)太原市的夏天既干燥又炎热。
解:
定义谓词如下:
Summer(x):
x的夏天。
Dry(x):
x是干燥的。
Hot(x):
x是炎热的。
则语句可表达为:
Dry(Summer(Taiyuan))Hot(Summer(Taiyuan))
(4)所有人都有饭吃。
解:
定义谓词如下:
Human(x):
x是人。
Eat(x):
x有饭吃。
则语句可表达为:
(x)(Human(x)Eat(x))
(5)喜欢玩篮球的人必喜欢玩排球。
解:
定义谓词如下:
Like(x,y):
x喜欢y。
Human(x):
x是人。
则语句可表达为:
(x)((Human(x)Like(x,basketball))Like(x,volleyball))
(6)要想出国留学,必须通过外语考试。
解:
定义谓词如下:
Abroad(x):
x出国留学。
Pass(x):
x通过外语考试。
则语句可表达为:
Abroad(x)Pass(x)
10.产生式的基本形式是什么?
它与谓词逻辑中的蕴含式有什么共同处及不同处?
解:
基本形式:
PQ 或者 IFPTHEN Q 其中,P是产生式的前提,用于指出该产生式是否可用的条件;Q是一组结论或操作,用于指出前提P所指示的条件被满足时应该得出的结论或应该执行的操作。
产生式与谓词逻辑中蕴含式的区别:
(1)蕴含式只能表示精确性知识,而产生式可以表示精确性知识,也可以表示不精确性知识。
(2)产生式前提条件的匹配可以是精确匹配,也可以是不精确匹配,而蕴含式前提条件的匹配问题要求精确匹配。
11.何谓产生式系统?
它由哪几部分组成?
解:
一组产生式一起相互配合,协同作用,一个产生式生成的结论可以供另一个产生式作为已知事实使用,以解决问题,这样的系统称为产生式系统。
组成:
规则库、综合数据库和推理机。
12.试述产生式系统求解问题的一般步骤。
解:
(1)事实库初始化;
(2)若存在未用规则前提能与事实库相匹配则转(3),否则转(5);(3)使用规则,更新事实库,标记所用规则;(4)事实库是否包含解,若是,则终止求解过程,否则转
(2);(5)要求更多的关于问题的信息,若不能提供所要信息,则求解失败,否则更新事实库并转
(2)。
13.产生式系统中,推理的推理方式有哪几种?
在产生式推理过程中,如果发生策略冲突,如何解决?
解:
推理方式有正向,反向和双向推理三种。
在产生式推理过程中,如果发生策略冲突,常见的解决策略有专一性排序、规则排序、规模排序和就近排序。
16.何谓语义网络?
语义网络表示法的特点是什么?
定义:
通过概念及其语义关系来表示知识的一种带有标注的有向图。
特点:
结构性、自然性、联想性和非严格性。
17.语义网络表示法与产生式表示法、谓词逻辑表示法之间的关系如何?
解:
产生式表示法是以一条产生式规则作为知识的单位,各条产生式规则之间没有直接的联系。
语义网络将基本网元视作一种知识的单位,各个网元之间相互联系。
从谓词逻辑表示法来看,一个基本网元相当于一组一阶二元谓词。
18.请写出用语义网络表示法表示知识的步骤。
解:
(1)确定问题中的所有对象以及各对象的属性;
(2)确定所论对象间的关系;(3)语义网络中,如果节点间的联系是ISA/AKO,则下层节点对上层节点的属性具有继承性。
整理同一层节点的共同属性,并抽出这些属性,加入上层节点中,以免造成属性信息的冗余。
(4)将各对象作为语义网络的一个节点,而各对象间的关系作为网络中各节点间的弧,连接形成语义网络。
20.用语义网络表示下列知识:
(1)所有的鸽子都是鸟;
(2)所有的鸽子都有翅膀;
(3)信鸽是一种鸽子,它有翅膀。
解:
本题涉及对象有信鸽、鸽子和鸟。
鸽子和信鸽的属性是有翅膀。
鸽子和鸟是ISA关系,信鸽和鸽子是AKO关系。
根据分析得到本题的语义网络如下:
21.请对下列命题分别写出它的语义网络:
(1)每个学生都有多本书。
解:
根据题意可得本题的语义网络如下:
(2)孙老师从2月至7月给计算机应用专业讲《网络技术》课程。
解:
根据题意可得本题的语义网络如下:
(3)雪地上留下一串串脚印,有的大,有的小,有的深,有的浅。
解:
根据题意可得本题的语义网络如下:
(4)王丽萍是天发电脑公司的经理,她35岁,住在南内环街68号。
解:
根据题意可得本题的语义网络如下:
22.请把下列命题用一个语义网络表示出来:
(1)猪和羊都是动物;
(2)猪和羊都是偶蹄动物和哺乳动物;
(3)野猪是猪,但生长在森林中;
(4)山羊是羊,且头上长着角;
(5)绵羊是一种羊,它能生产羊毛。
解:
本题涉及对象有猪、羊、动物、野猪、山羊和绵羊。
猪和羊的属性是偶蹄和哺乳。
野猪的属性是生长在森林中。
山羊的属性是头上长着角。
绵羊的属性是产羊毛。
根据对象之间的关系得到本题的语义网络如下:
23.在基于语义网络的推理系统中,一般有几种推理方法,简述它们的推理过程。
解:
推理方法一般有两种:
匹配和继承。
匹配推理过程:
(1)根据提出的待求解问题,构造一个局部网络;
(2)根据局部网络到知识库中寻找可匹配的语义网络;(3)匹配成功时,与未知处相匹配的事实就是问题的解。
继承推理过程:
下层节点从上层节点继承一些属性。
24.何谓框架?
框架的一般表示形式是什么?
定义:
一种描述所论对象属性的数据结构。
一个框架可以由框架名、槽、侧面和值四部分组成。
一般可表示为:
框架名
<槽名>
<侧面>
<值>
<侧面>
<值>
<槽名>
<侧面>
<值>
<侧面>
<值>
25.框架表示法有何特点?
请叙述用框架表示法表示知识的步骤。
解:
特点:
结构性、继承性和自然性。
框架表示知识的步骤:
(1)分析等表达知识中的对象及其属性,对框架中的槽进行合理设置。
(2)对各对象间的各种联系进行考察。
使用一些常用的或根据具体需要定义一些表达联系的槽名,来描述上下层框架间的联系。
(3)对各层对象的“槽”及“侧面”进行合理的组织安排,避免信息描述的重复。
26.试构造一个描述你的办公室或卧室的框架系统。
解:
框架名:
<卧室>
墙数:
4
窗数:
1
门数:
1
电脑数:
3
前墙:
<前墙>
门数:
1
插座数:
2
后墙:
<后墙>
窗数:
1
书架数:
1
暖气片数:
1
左墙:
<左墙>
书架数:
3
右墙:
<右墙>
书架数:
4
插座数:
1
门:
<门>
门前:
锁:
1把
室员表:
1张
门后:
值日表:
1张
课程表:
1张
窗:
<窗>
扇数:
2
窗帘:
1副
天花板:
<天花板>
日光灯:
1座
蚊帐:
4张
地板:
<地板>
性质:
水泥地
地面:
书桌:
1张
电脑桌:
1张
凳子:
3张
床:
4张
27.试写出“学生框架”的描述。
解:
框架名:
<学生>
姓名:
温安平
班级:
24020102
学号:
**********
性别:
男
年龄:
22
职务:
无
籍贯:
福建龙岩
民族:
汉
政治面貌:
团员
28.框架系统中求解问题的一般过程是什么?
解:
(1)把待求解问题用一个框架表示出来,其中有的槽是空的,表示待求解的问题,称作未知处。
(2)通过与知识库中已有的框架进行匹配。
(3)使用一种评价方法对预先框架进行评价,以便决定是否接受它。
(4)若可接受,则与问题框架的未知处相匹配的事实就是问题的解。
29.何谓对象?
何谓类?
封装及继承的含义是什么?
解:
对象就是由一组数据和与该组数据相关的操作构成的封装体或实体。
类是一种抽象机制,是对一组相似对象的抽象。
继承就是一个类拥有另一个类的全部变量和属性。
封装就是把一切局部于对象的信息及操作都局限于对象之内。
30.面向对象的基本特征是什么?
解:
抽象性、封装性、继承性和多态性。
31.请写出用面向对象表示法表示知识的步骤。
解:
(1)定义类名,在系统中唯一标识该类。
(2)指出当前定义类的父类(可省略)。
(3)定义全局变量。
(4)定义该类对象的构成方法。
(5)定义对类元素可施行的操作。
(6)指出该类元素所应满足的限制条件。
32.什么是状态空间?
状态空间是怎样构成的?
如何表示状态空间?
定义:
表示一个问题的全部状态及一切可用算符构成的集合。
构成:
问题的所有可能初始状态构成的集合S;算符集合F;目标状态集合G。
状态空间用一个三元组(S,F,G)来表示。
33.请写出用状态空间表示法表示问题的一般步骤。
解:
(1)定义状态的描述形式。
(2)用所定义的状态描述形式把问题的所有可能的状态都表示出来,并确定出问题的初始状态集合描述和目标状态集合描述。
(3)定义一组算符,使得利用这组算符可把问题由一种状态转变为另一种状态。
习题三
1.什么是命题?
请写出3个真值为T及真值为F的命题。
定义:
能够分辨真假的语句。
3个真值为T的命题:
太阳从东边升起;地球绕着太阳转;人是高级动物。
3个真值为F的命题:
太阳从西边升起;瞎子看得见;太阳绕着地球转。
2.什么是谓词?
什么是谓词个体及个体域?
函数与谓词的区别是什么?
解:
谓词是用于刻画个体的性质、状态或个体间关系语句片断。
谓词个体是可以独立存在的物体。
个体域是谓词个体的集合。
区别:
谓词具有逻辑值“真”或“假”,而函数是自变量到因变量之间的一个映射。
3.谓词逻辑和命题逻辑的关系如何?
有何异同?
解:
谓词逻辑是命题逻辑的扩充与发展,它将一个原子命题分解成谓词与个体两部分。
命题逻辑是谓词逻辑的基础,是谓词逻辑的一种特殊形式。
不同点:
命题逻辑不能描述不同事物的共同特征,而谓词逻辑可以。
命题逻辑中可以直接通过真值指派给出解释,而谓词逻辑不行。
相同点:
归结原理都是完备的,都可以用来表示事实性知识。
4.什么是谓词的项?
什么是谓词的阶?
请写出谓词的一般形式。
解:
项是个体常数、变量和函数的统称。
若谓词个体是常量、变元或函数,则为一阶谓词,若谓词个体是一阶谓词,则为二阶谓词,依此类推是为谓词的阶。
谓词的一般形式:
P(x1,x2,…,xn),其中P是谓词,x1,x2,…,xn是个体。
5.什么是谓词公式?
什么是谓词公式的解释?
设D={1,2},试给出谓词公式(x)(y)(P(x,y)Q(x,y))的所有解释,并且对每一种解释指出该谓词公式的真值。
解:
谓词公式是按照下述五个规则由原子公式、连接词、量词及圆括号所组成的字符串。
(1)原子谓词公式是合式公式。
(2)若A是合式公式,则A也是合式公式。
(3)若A和B都是合式公式,则AB、AB、AB、AB也都是合式公式。
(4)若A是合式公式,x是任一个体变元,则(x)A和(x)A也都是合式公式。
(5)只有按
(1)(4)所得的公式才是合式公式。
谓词公式的解释:
设D为谓词公式P的个体域,若对P中的个体常量、函数和谓词按照如下规定赋值:
(1)为每个个体常量指派D中的一个元素;
(2)为每个n元函数指派一个从Dn到D的映射,其中Dn={(x1,x2,…,xn)|x1,x2,…,xnD}(3)为每个n元谓词指派一个从Dn到{F,T}的映射;则这些指派称为公式P在D上的解释。
下面给出本题的所有解释:
1.对谓词指派的真值为:
P(1,1)=T,P(1,2)=F,P(2,1)=T,P(2,2)=F,Q(1,1)=T,Q(1,2)=F,Q(2,1)=T,Q(2,2)=F,在此解释下,x=1时,P(1,1)Q(1,1)为T,P(1,2)Q(1,2)为T;x=2时,P(2,1)Q(2,1)为T,P(2,2)Q(2,2)为T。
所以在此解释下,本题谓词公式的真值为T。
2.对谓词指派的真值为:
P(1,1)=T,P(1,2)=F,P(2,1)=F,P(2,2)=T,Q(1,1)=T,Q(1,2)=F,Q(2,1)=T,Q(2,2)=F,在此解释下,x=1时,P(1,1)Q(1,1)为T,P(1,2)Q(1,2)为T;x=2时,P(2,1)Q(2,1)为T,P(2,2)Q(2,2)为F。
所以在此解释下,本题谓词公式的真值为T。
3.对谓词指派的真值为:
P(1,1)=F,P(1,2)=T,P(2,1)=T,P(2,2)=F,Q(1,1)=T,Q(1,2)=F,Q(2,1)=T,Q(2,2)=F,在此解释下,x=1时,P(1,1)Q(1,1)为T,P(1,2)Q(1,2)为F;x=2时,P(2,1)Q(2,1)为T,P(2,2)Q(2,2)为T。
所以在此解释下,本题谓词公式的真值为T。
4.对谓词指派的真值为:
P(1,1)=F,P(1,2)=T,P(2,1)=F,P(2,2)=T,Q(1,1)=T,Q(1,2)=F,Q(2,1)=T,Q(2,2)=F,在此解释下,x=1时,P(1,1)Q(1,1)为T,P(1,2)Q(1,2)为F;x=2时,P(2,1)Q(2,1)为T,P(2,2)Q(2,2)为F。
所以在此解释下,本题谓词公式的真值为F。
5.对谓词指派的真值为:
P(1,1)=T,P(1,2)=F,P(2,1)=T,P(2,2)=F,Q(1,1)=T,Q(1,2)=F,Q(2,1)=F,Q(2,2)=T,在此解释下,x=1时,P(1,1)Q(1,1)为T,P(1,2)Q(1,2)为T;x=2时,P(2,1)Q(2,1)为F,P(2,2)Q(2,2)为T。
所以在此解释下,本题谓词公式的真值为T。
6.对谓词指派的真值为:
P(1,1)=T,P(1,2)=F,P(2,1)=T,P(2,2)=F,Q(1,1)=F,Q(1,2)=T,Q(2,1)=T,Q(2,2)=F,在此解释下,x=1时,P(1,1)Q(1,1)为F,P(1,2)Q(1,2)为T;x=2时,P(2,1)Q(2,1)为T,P(2,2)Q(2,2)为T。
所以在此解释下,本题谓词公式的真值为T。
7.对谓词指派的真值为:
P(1,1)=T,P(1,2)=F,P(2,1)=T,P(2,2)=F,Q(1,1)=F,Q(1,2)=T,Q(2,1)=F,Q(2,2)=T,在此解释下,x=1时,P(1,1)Q(1,1)为F,P(1,2)Q(1,2)为T;x=2时,P(2,1)Q(2,1)为F,P(2,2)Q(2,2)为T。
所以在此解释下,本题谓词公式的真值为F。
8.对谓词指派的真值为:
P(1,1)=T,P(1,2)=F,P(2,1)=F,P(2,2)=T,Q(1,1)=T,Q(1,2)=F,Q(2,1)=F,Q(2,2)=T,在此解释下,x=1时,P(1,1)Q(1,1)为T,P(1,2)Q(1,2)为T;x=2时,P(2,1)Q(2,1)为T,P(2,2)Q(2,2)为T。
所以在此解释下,本题谓词公式的真值为T。
9.对谓词指派的真值为:
P(1,1)=T,P(1,2)=F,P(2,1)=F,P(2,2)=T,Q(1,1)=F,Q(1,2)=T,Q(2,1)=T,Q(2,2)=F,在此解释下,x=1时,P(1,1)Q(1,1)为F,P(1,2)Q(1,2)为T;x=2时,P(2,1)Q(2,1)为T,P(2,2)Q(2,2)为F。
所以在此解释下,本题谓词公式的真值为F。
10.对谓词指派的真值为:
P(1,1)=T,P(1,2)=F,P(2,1)=F,P(2,2)=T,Q(1,1)=F,Q(1,2)=T,Q(2,1)=F,Q(2,2)=T,在此解释下,x=1时,P(1,1)Q(1,1)为F,P(1,2)Q(1,2)为T;x=2时,P(2,1)Q(2,1)为T,P(2,2)Q(2,2)为T。
所以在此解释下,本题谓词公式的真值为T。
11.对谓词指派的真值为:
P(1,1)=F,P(1,2)=T,P(2,1)=T,P(2,2)=F,Q(1,1)=T,Q(1,2)=F,Q(2,1)=F,Q(2,2)=T,在此解释下,x=1时,P(1,1)Q(1,1)为T,P(1,2)Q(1,2)为F;x=2时,P(2,1)Q(2,1)为F,P(2,2)Q(2,2)为T。
所以在此解释下,本题谓词公式的真值为F。
12.对谓词指派的真值为:
P(1,1)=F,P(1,2)=T,P(2,1)=T,P(2,2)=F,Q(1,1)=F,Q(1,2)=T,Q(2,1)=T,Q(2,2)=F,在此解释下,x=1时,P(1,1)Q(1,1)为T,P(1,2)Q(1,2)为T;x=2时,P(2,1)Q(2,1)为T,P(2,2)Q(2,2)为T。
所以在此解释下,本题谓词公式的真值为T。
13.对谓词指派的真值为:
P(1,1)=F,P(1,2)=T,P(2,1)=T,P(2,2)=F,Q(1,1)=F,Q(1,2)=T,Q(2,1)=F,Q(2,2)=T,在此解释下,x=1时,P(1,1)Q(1,1)为T,P(1,2)Q(1,2)为T;x=2时,P(2,1)Q(2,1)为F,P(2,2)Q(2,2)为T。
所以在此解释下,本题谓词公式的真值为T。
14.对谓词指派的真值为:
P(1,1)=F,P(1,2)=T,P(2,1)=F,P(2,2)=T,Q(1,1)=T,Q(1,2)=F,Q(2,1)=F,Q(2,2)=T,在此解释下,x=1时,P(1,1)Q(1,1)为T,P(1,2)Q(1,2)为F;x=2时,P(2,1)Q(2,1)为T,P(2,2)Q(2,2)为T。
所以在此解释下,本题谓词公式的真值为T。
15.对谓词指派的真值为:
P(1,1)=F,P(1,2)=T,P(2,1)=F,P(2,2)=T,Q(1,1)=F,Q(1,2)=T,Q(2,1)=T,Q(2,2)=F,在此解释下,x=1时,P(1,1)Q(1,1)为T,P(1,2)Q(1,2)为T;x=2时,P(2,1)Q(2,1)为T,P(2,2)Q(2,2)为F。
所以在此解释下,本题谓词公式的真值为F。
16.对谓词指派的真值为:
P(1,1)=F,P(1,2)=T,P(2,1)=F,P(2,2)=T,Q(1,1)=F,Q(1,2)=T,Q(2,1)=F,Q(2,2)=T,在此解释下,x=1时,P(1,1)Q(1,1)为T,P(1,2)Q(1,2)为T;x=2时,P(2,1)Q(2,1)为T,P(2,2)Q(2,2)为T。
所以在此解释下,本题谓词公式的真值为T。
6.对下列谓词公式分别指出哪些是约束变元?
哪些是自由变元?
并指出各量词的辖域。
(1)(x)(P(x,y)(y)(Q(x,y)R(x,y)))
解:
(x)的辖域是(P(x,y)(y)(Q(x,y)R(x,y))),