人工智能答案教学提纲.docx

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人工智能答案教学提纲

一简答

1，什么是人工智能？

人工智能的研究目标是什么？

①从学科的界定来定义：

人工智能（学科）是计算机科学中涉及研究、设计和应用智能机器的一个分支。

它的近期主要目标在于研究用机器来模仿和执行人脑的某些智能功能，并开发相关理论和技术。

②从人工智能所实现的功能来定义：

·人工智能（能力）是智能机器所执行的通常与人类智能有关的功能，如判断、推理、证明、识别、感知、理解、设计、思考、规划、学习和问题求解等思维活动

③从“研究如何在机器上实现人类智能”角度讲，人工智能被定义为是一门研究如何构造智能机器（智能计算机）或智能系统，使它能模拟、延伸、扩展人类智能的学科。

通俗地说，人工智能就是研究如何使机器具有能听、会说、能看、会写、能思维、会学习、能适应环境变化、能解决各种面临的实际问题等功能的学科。

2.什么是知识？

知识有哪些表示的方法？

知识是某论域中所涉及的各有关方面、状态的一种符号表示。

知识（Knowledge）是人们在改造客观世界的实践中形成的对客观事物（包括自然的和人造的）及其规律的认识，包括对事物的现象、本质、状态、关系、联系和运动等的认识

知识是把有关的信息关联在一起，形成的关于客观世界某种规律性认识的动态信息结构。

知识=事实+规则+概念

事实就是指人类对客观世界、客观事物的状态、属性、特征的描述，以及对事物之间关系的描述。

规则是指能表达在前提和结论之间的因果关系的一种形式；

概念主要指事实的含义、规则、语义、说明等。

知识的要素

事实：

事物的分类、属性、事物间关系、科学事实、客观事实等。

（最低层的知识）

规则：

事物的行动、动作和联系的因果关系知识。

（启发式规则）。

控制：

当有多个动作同时被激活时，选择哪一个动作来执行的知识。

（技巧性）

元知识：

高层知识。

怎样实用规则、解释规则、校验规则、解释程序结构等知识。

方式：

一阶谓词逻辑、产生式表示、状态空间图表示、与或图表示、语义网络、框架结构表示，还有问题归纳法、面向对象法等。

3.什么是机器学习？

机器学习的基本系统结构由哪几部分组成？

各部分的功能是什么？

机器学习（MachineLearning）是研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为，以获取新的知识或技能，重新组织已有的知识结构使之不断改善自身的性能。

它是人工智能的核心，是使计算机具有智能的根本途径，其应用遍及人工智能的各个领域，它主要使用归纳、综合而不是演绎。

环境向系统的学习部分提供某些信息，学习部分利用这些信息修改知识库，以增进系统执行部分完成任务的效能，执行部分根据知识库完成任务，同时把获得的信息反馈给学习部分。

在具体的应用中，环境，知识库和执行部分决定了具体的工作内容，学习部分所需要解决的问题完全由上述3部分确定。

下面我们分别叙述这3部分对设计学习系统的影响。

无统一的机器学习定义。

机器学习是研究如何使用机器来模拟人类学习活动的一门学科。

稍严格的提法是:

ML是一门研究机器获得新知识和新技能，并识别现有知识的学问

4.什么是确定性推理？

什么是不确定性推理？

不确定性推理是建立在不确定性知识和证据的基础上的推理。

从不确定的初始证据出发，通过运用不确定性知识，最终推出具有一定程度的不确定性但却又是合理或基本合理的结论。

确定性推理是建立在确定性知识和证据的基础上的推理。

从确定的初始证据出发，通过运用确定性知识，最终推出具有一定程度的确定性但却又是合理或基本合理的结论。

5.人工智能研究有哪些主要的学派？

各有什么特点

人工智能研究的三个学派:

符号主义（主流学派）又称：

逻辑主义、心理学派或计算机学派

原理：

物理符号系统（即符号操作系统）假设和有限合理性原理

起源：

源于数理逻辑

学派代表：

纽厄尔、西蒙和尼尔逊等

认为人的认知基元是符号，认知过程即符号操作过程；

认为人是一个物理符号系统，计算机也是一个物理符号系统，因此，能用计算机来模拟人的智能行为；

认为知识是信息的一种形式，是构成智能的基础。

人工智能的核心问题是知识表示、知识推理和知识运用。

连结主义又称：

仿生学派或生理学派

原理：

神经网络及神经网络间的连接机制与学习算法

起源：

源于仿生学，特别是人脑模型的研究

学派代表：

卡洛克、皮茨、Hopfield、鲁梅尔哈特等

认为思维基元是神经元，而不是符号处理过程；

认为人脑不同于电脑，并提出连结主义的大脑工作模式，用于取代符号操作的电脑工作模式

行为主义又称：

进化主义或控制论学派

原理：

控制论及感知—动作型控制系统

起源：

源于控制论

学派代表作：

布鲁克斯（Brooks）的六足行走机器人，一个基于感知—动作模式的模拟昆虫行为的控制系统

认为智能取决于感知和行动（所以被称为行为主义），提出智能行为的“感知—动作”模式；

认为智能不需要知识、不需要表示、不需要推理；人工智能可以象人类智能一样逐步进化（所以称为进化主义）；智能行为只能在现实世界中与周围环境交互作用而表现出来。

2．用谓词逻辑表示下面的句子，并给出推理过程（自己定义合适的谓词）

1.每个学术会议的成员是专家，有些成员是年轻人。

所以有的成员是年轻专家。

2.任何鸵鸟都不会飞，有所的刺鸵鸟是鸵鸟，故雌鸵鸟都不会飞。

3.每个大学生不是文科生就是理工科生，有些大学生是优秀生，小丁不是理工科生，但他是优秀生，则当小丁是大学生时，小丁是文科生。

3．解答题

1.用语义网络表示知识的方法给出下列知识的表示

MichelleisanemployeeandJackishisboss.SomedayMichellekickedhisboss.

2.用问题归约法将四阶汉诺塔问题的求解以图示的形式描述出来。

4．将下列命题用谓词逻辑表示出来

1.直线a和b平行，当且仅当a与b不相交。

令L（x）:

x是直线

P（x,y）：

x与y平行

G（x,y）:

x与y不相交

（Vx）（Vy）（（L（x）˄L（y））→（P（x,y）↔G（x,y））

2.所有老师和有些学生总是准时到达教室

3.所有的人都是要死的，苏格拉底是人，所以，苏格拉底要死。

证明：

定义谓词如下：

H（x）：

x是人；

D（x）：

x是要死的；

a：

苏格拉底。

于是苏格拉底三段论符号化（翻译）如下：

（

x）（P（x）gQ（x））∧P（苏格拉底）→Q（苏格拉底）

（1）（

x）（P（x）→Q（x））

前提

（2）P（苏格拉底）→Q（苏格拉底）

全称量词消去

　　（3）P（苏格拉底）

前提

　　（4）Q（苏格拉底）

（2）（3）分离

5．解答题

1.对于八数码问题。

2

8

3

1

6

4

7

5

1

2

3

8

4

7

6

5

初始状态

目标状

2.七枚硬币，请分析如何才能使得“先走必输”。

（7）

（6,1）

（5,2）

（4,3）

（5,1,1）

（4,2,1）

（3,2,2）

（3,3,1）

（4,1,1,1）

（3,2,1,1）

（2,2,2,1）

（3,1,1,1,1）

（2,2,1,1,1）

（2,1,1,1,1,1）

先走必输

我方必胜

3.设有3个传教士和3个野人。

有一天三个传教士来到一个野蛮人居住的地方进行传教，传说这个部落是吃人的氏族，在一条小河前，他们遇到了三个野人同时也要过河，六个人虎目眈眈，而河中只有一只仅容纳两人的小船。

如果在渡过小河的过程中，野人数目多于传教士，那么势单力孤的传教士就要被吃掉。

而传教士又不能伤害野人。

请你想个办法让六个人都安全的过河。

有N个传教士和N个野人来到河边渡河，河岸有一条船，每次至多可供k人乘渡。

问传教士为了安全起见，应如何规划摆渡方案，使得任何时刻，河两岸以及船上的野人数目总是不超过传教士的数目（否则不安全，传教士有可能被野人吃掉）。

即求解传教士和野人从左岸全部摆渡到右岸的过程中，任何时刻满足M（传教士数）≥C（野人数）和M+C≤k的摆渡方案

（1）设定状态变量及确定值域。

为了建立这个问题的状态空间，设左岸传教士数为m，则

m={0,1,2,3}；

对应右岸的传教士数为3－m；左岸的野人数为c，则有

c={0,1,2,3}；

对应右岸野人数为3－c；左岸船数为b，故又有b={0,1}，右岸的船数为1－b.  

（2）确定状态组，分别列出初始状态集和目标状态集。

问题的状态可以用一个三元数组来描述，以左岸的状态来标记，即

Sk=（m,c,b），

右岸的状态可以不必标出。

初始状态一个：

S0=（3,3,1），初始状态表示全部成员在河的左岸；

目标状态也只一个：

Sg=（0,0,0），表示全部成员从河左岸渡河完毕。

（3）定义并确定操作集。

仍然以河的左岸为基点来考虑，把船从左岸划向右岸定义为Pij操作。

其中,第一下标i表示船载的传教士数,第二下标j表示船载的野人数；同理，从右岸将船划回左岸称之为Qij操作，下标的定义同前。

则共有10种操作，操作集为

F={P01，P10，P11，P02，P20，Q01，Q10，Q11，Q02，Q20} 

（4）估计全部的状态空间数，并尽可能列出全部的状态空间或予以描述之。

在这个问题世界中，S0=（3,3,1）为初始状态，S31=Sg=（0,0,0）为目标状态。

全部的可能状态共有32个，如表所示。

 1传教士和野人问题的全部可能状态 

注意：

按题目规定条件，应划去非法状态，从而加快搜索效率。

1）首先可以划去左岸边野人数目超过传教士的情况，即S4、S8、S9、S20、S24、S25等6种状态是不合法的；

2）应划去右岸边野人数目超过修道士的情况，即S6、S7、S11、S22、S23、S27等情况；

3）应划去4种不可能出现状态：

划去S15和S16——船不可能停靠在无人的岸边；划去S3——传教士不可能在数量占优势的野人眼皮底下把船安全地划回来；划去S28——传教士也不可能在数量占优势的野人眼皮底下把船安全地划向对岸。

可见，在状态空间中，真正符合题目规定条件的只有16个合理状态。

（4）当状态数量不是很大时，按问题的有序元组画出状态空间图，依照状态空间图搜索求解。

根据上述分析，共有16个合法状态和允许的操作，可以划出传教士和食人者问题的状态空间图，如图所示。

图2传教士和野人问题的状态空间

答案出来了：

任何一条从S0到达S31的路径都是该问题的解。

4试构造出一个描述你的寝室或教室的框架系统

下面是关于房间的框架：

框架名：

<房间>

墙数x1：

缺省：

x1=4

条件：

x1>0

窗数x2：

缺省：

x2=2

条件：

x2≥0

门数x3：

缺省：

x3=1

条件：

x3>0

前墙：

（墙框架（w1，d1））

后墙：

（墙框架（w2，d2））

左墙：

（墙框架（w3，d3））

右墙：

（墙框架（w4，d4））

天花板：

<天花板框架>

地板：

<地板框架>

门：

<门框架>

窗：

<窗框架>

条件：

w1+w2+w3+w4=x2

d1+d2+d3+d4=x3

类型：

（<办公室>，<教室>，<会客室>，<卧室>，<厨房>，<仓库>，…）