作业参考答案2.docx

1、作业参考答案2作业参考答案(2)第1章1.1 何谓人工智能？人类智能主要包括那些能力？1.2 知识工程是在什么背景下提出的？知识工程对人工智能的发展有何重要作用？1.4 人工智能有哪几个主要学派？各学派的基本理论框架和研究方法有何不同？1.6 人工智能主要的研究应用领域有哪些？第2章2.4 请用相应的谓词公式表示下述语句： 有的人喜欢足球，有的人喜欢排球，有的人既喜欢足球又喜欢排球。MAN(x): x是人 LIKE(x,y): x喜欢y(x) (MAN(x)LIKE(x, Football) (x) (MAN(x)LIKE(x, Volleytball) (x) (MAN(x)LIKE(x,

2、Football)LIKE(x, Volleytball) 不是每一个人都喜欢游泳。MAN(x): x是人 LIKE(x,y): x喜欢y (x) (MAN(x)LIKE(x, Swimming) 或者 (x) (MAN(x)LIKE(x, Swimming) 如果没有利息，那么就没有人去储蓄钱。 S(x, y): x储蓄 y M(y): y是钱 I (x): x是利息 MAN(x): x是人(x) I (x)(x)(y)(MAN(x)M(y) S(x, y) 对于所有的x和y，如果x是y的父亲，y是z的父亲，那么x是z的祖父。 FATHER(x,y)： x是y的父亲 GRANDPA(x,y)

3、： x是y的祖父 (x)(y)( FATHER(x,y)(z) FATHER(y,z)GRANDPA(x,z) 对于所有的x和y , 若x是y的孩子，那么y是x的父母。 CHILDE(x,y) : x是y的孩子 PARENT(x,y): x是y的父母 (x)(y)( CHILDE(x,y)PARENT(y,x) 登高望远。 CLIMBHIGH(x): x登的高 SEEFAR(x): x望的远 (x)(CLIMBHIGH(x)SEEFAR(x) 响鼓不用重锤。 P(x): x是鼓 M(x): x是响的 Q(x, y): x使用y N (y): y是锤子 H(y):是重的 (x)(y) ( P(x

4、)M(x) Q (x, y)N (y)H(y) 如果ba0 和cd0 ，则有 (b *(a+c) / d)b 。 GREATER(x,y): x大于y f(x): b*(a+c)/d (GREATER(b, a)GREATER(a,0)GREATER(b,0)GREATER(c,d)GREATER(c,0)GREATER(d,0)GREATER(f(x),b)2.10 有下述猴子摘香蕉问题：在一个房间的地板上有一只猴子和一个箱子，天花板下挂有一串香蕉，猴子的水平位置为a,箱子的水平位置为b,香蕉的水平位置为c,猴子只有爬到箱子上才能摘到香蕉。猴子被允许有以下4种行为：在地板上行走：在地板上推动

5、箱子：爬到箱子上：摘香蕉。为了规划处猴子摘香蕉的方案，请把猴子的4种行为表示为4条产生式规则。解：R1: if 猴子离开a, then 猴子在地板上行走 R2: if 猴子离开a and 箱子离开b, then 猴子推动箱子 R3: if 猴子位置在箱子上, then 猴子爬到箱子上 R4: if 猴子到达c, then 猴子摘香蕉用四元组P(x,y,z,w)来表示某一时刻猴子，香蕉，箱子的状态x表示猴子的水平位置 y表示箱子的水平位置z:z=0时，表示猴子在箱子上面；z=1时，猴子不在箱子上面w:w=0时，表示猴子没有拿到香蕉；w=1时，猴子拿到香蕉Move(m):表示猴子在地板上行走Pus

6、h(m):表示猴子推动箱子Stand(m):表示猴子爬到箱子上Pick(m):表示猴子摘香蕉P(b,b,1,0) move(m)P(c,c,1,0) push(m)P(c,c,0,0) stand(m)P(c,c,0,1) pick(m)2.11 有下述传教士与野人问题：有3名传教士和3名野人来到一条河的左岸，欲乘一条船渡河到右岸，该船的最大负载能力为2人，传教士与野人均可撑船。在任何时候，不论是在右岸还是左岸，如果野人人数超过传教士人数，那么，野人就会吃掉传教士。为了规划出一个渡河方案，把6个人都安全地渡过河去，请用产生式表示法表示求解该问题的所有规划。解：(1) 综合数据库: 用三元组表示

7、, 即：(ML, CL, BL), 其中0ML , CL3, BL0, 1 其中M、C分别代表某一岸上传教士与野人的数目, B=1表示船在这一岸, B=0则表示船不在。 此时问题述简化为：(3, 3, 1) (0, 0, 0)。对于N3的MC问题，状态空间的总数为44232，根据约束条件的要求，可以看出只有20个合法状态。再进一步分析后，又发现有4个合法状态实际上是不可能达到的。因此实际的问题空间仅有16种状态可符合要求，其它的状态不符合要求。下表列出分析的结果：(ML,CL,BL)(ML,CL,BL)(0 0 1)达不到（0 0 0）（0 1 1）（0 1 0）(0 2 1)(0 2 0)(

8、0 3 1)(0 3 0 ) 达不到(1 0 1)不合法(1 0 0)不合法(1 1 1)(1 1 0)(1 2 1) 不合法(1 2 0) 不合法(1 3 1) 不合法(1 3 0) 不合法(2 0 1) 不合法(2 0 0) 不合法(2 1 1) 不合法(2 1 0) 不合法(2 2 1)(2 2 0)(2 3 1) 不合法(2 3 0 ) 不合法(3 0 1) 达不到(3 0 0)(3 1 1)(3 1 0)(3 2 1)(3 2 0)(3 3 1)(3 3 0) 达不到 (2) 规则集合: 由摆渡操作组成。该问题主要有两种操作: pmc操作(规定为从左岸划向右岸)和qmc操作(从右岸划

9、向左岸)。每次摆渡操作, 船上人数有五种组合, 因而组成有10条规则的集合。下面定义的规则前5条为pmc操作(从左岸划向右岸), 后5条为 qmc操作(从右岸划向左岸)。R1: if (ML, CL, BL=1) then (ML-1, CL, BL-1); (p10操作) R2: if (ML, CL, BL=1) then (ML, CL-1, BL-1); (p01操作) R3: if (ML, CL, BL=1) then (ML-1, CL-1, BL-1); (p11操作) R4: if (ML, CL, BL=1) then (ML-2, CL, BL-1); (p20操作) R

10、5: if (ML, CL, BL=1) then (ML, CL-2, BL-1); (p02操作) R6: if (ML, CL, BL=0) then (ML+1, CL, BL+1); (q10操作) R7: if (ML, CL, BL=0) then (ML, CL+1, BL+1); (q01操作) R8: if (ML, CL, BL=0) then (ML+1, CL+1, BL+1); (q11操作) R9: if (ML, CL, BL=0) then (ML+2, CL, BL+1); (q20操作) R10: if (ML, CL, BL=0) then (ML, C

11、L+2, BL+1); (q02操作) (3) 初始和目标状态: 即 (3, 3, 1)和(0, 0, 0)。建立了产生式系统描述之后, 就可以通过控制策略, 对状态空间进行搜索, 求得一个摆渡操作序列, 使其实现目标状态。 状态空间图是一个有向图, 其节点可表示问题的各种状态(综合数据库), 节点之间的弧线代表一些操作(产生式规则), 它们可把一种状态导向另一种状态。这样建立起来的状态空间图,描述了问题所有可能出现的状态及状态和操作之间的关系, 因而可以较直观地看出问题的解路径及性质。实际上只有问题空间规模较小的问题才可能作出状态空间图。 由于每个摆渡操作都有对应的逆操作, 即pmc对应qm

12、c, 所以该图也可表示成具有双向弧的形式。 从状态空间图看出解序列相当之多, 但最短解序列只有4个, 例如： (p11、q10、p02、q01、p20、q11、p20、q01、p02、q01、p02)、 (p11、q10、p02、q01、p02、q11、p20、q01、p02、q10、p11)、 (p02、q01、p02、q01、p20、q11、p20、q01、p02、q01、p02)、 (p02、q01、p02、q01、p20、q11、p20、q01、p02、q10、p11), 均由11次摆渡操作构成。若给定其中任意两个状态分别作为初始和目标状态, 就立即可找出对应的解序列来。在一般情况下,

13、 求解过程就是对状态空间搜索出一条解路径的过程。 以上这个例子说明了建立产生式系统描述的过程, 这也就是所谓问题的表示。对问题表示的好坏, 往往对求解过程的效率有很大影响。一种较好的表示法会简化状态空间和规则集表示。 其中的一条解路径为：(3 3 1)(3 1 0) (3 2 1) (3 0 0) (3 1 1) (1 1 0) (2 2 1) (0 2 0) (0 3 1) (0 1 0) (0 2 1) (0 0 0) 用语句叙述的解路径(即过河方案)如下：(1) 初始状态: 3个传教士、3个野人和船均在左岸; (2) 2个野人由左岸过河到右岸; (3) 1个野人划船返回左岸; (4) 2

14、个野人(包括返回的那个)由左岸过河到右岸; (5) 1个野人划船返回左岸; (6) 2个传教士由左岸过河到右岸; (7) 1个传教士和一个野人返回左岸; (8) 两个传教士(包括返回的那个)由左岸过河到右岸; (9) 1个野人返回左岸; (10) 2个野人由左岸过河到右岸; (11) 1野人返回左岸; (12) 2个野人由左岸过河到右岸, 至此, 传教士与野人全部过河, 此时3个传教士、3个野人和船全在右岸。2.13 何谓框架知识表示？给出框架的一般表示形式。2.16 建立一个“学生”框架网络，其中，至少有“学生基本情况”、“学生课程学习情况”和“学生奖惩情况”三个框架描述。（略） 参照P31

15、 例题2.62.17（1）与会者有男、有女，有的年老、有的年轻。 （2）李明是图灵电脑公司的经理，他住在江滨路102号，今年38岁。 （3）大门前的这棵树从春天到秋天都开花。 (4) 计算机系的每个学生都学习“人工智能原理” ，它是计算机专业的一门主干课程。说明：GS是一个概念结点，它代表具有全程量化的一般事件。g是一个实例结点，代表GS中的一个具体例子。S是一个全称变量，表示任意一个学生。l是一个存在变量，代表某一次学习。 s, l之间的联系构成了一个子空间。 2.19 简述语义网络系统求解问题的基本过程。2.25 简述面向对象表示的主要特点。 1. 封装性 2. 模块性 3. 继承性 4.

16、 易维护性第3章3.2 正向推理流程图：3.3 反向推理流程图：3.10（2）FP(f(x),b),P(y,z)解：令0=，F0=F，因F0中含有两个表达式，所以0不是最一般合一。差异集D0=f(x)，y。1 =0f(x)/y=f(x)/y。 F1F0f(x)/yP(f(x),b)，P(f(x),z)。差异集D1=b，z。2 =1b/z=f(x)/y, b/z。 F2F1 b/z P(f(x), b)。因为F2中只含有一个表达式，所以2=f(x)/y, b/z就是最一般合一；即最一般合一为 f(x)/y, b/z 。(4)F=P(f (y), y, x), P(x,f (a),f (b) 解：

17、令0=，F0=F，因F0中含有两个表达式，所以0不是最一般合一。差异集D0=f(y)，x1 =0f(y)/x=f(y)/x F1F0f(y)/xP(f(y),y,f(y)，P(f(y),f(a),f(b)。差异集D1=y，f(a)。2 =1f(a)/y =f(y)/x, f(a)/ y 。 F2F1 f(a)/y P(f(f(a), f(a), f(f(a) ，P(f(f(a), f(a),f(b)。差异集D2=f(f(a) ，f(b)。3 =2f(a)/b=f(y)/x, y/ f(a) , f(a)/b。 F3F2 f(a)/ b P(f(f(a), f(a),f(f(a)。因为F3中只含

18、有一个表达式，所以3=f(y)/x, f(a) / y, f(a)/b就是最一般合一，即最一般合一为f(y)/x , f(a)/y , f(a)/b。3.11 (2)( x) (y)(P(x,y) Q(x,y) 应用等价关系得： ( x) (y)( P(x,y) Q(x,y)消去全称量词得：P(x,y) Q(x,y)(4) ( x) (y) ( z)( (P(x,y) Q(x,y)R(x,z) 应用等价关系得：( x) (y) ( z) ( P(x,y) (Q(x,y) R(x,z) ) 消去存在量词得：( x) (y) ( P(x,y) (Q(x,y) R(x, f(x,y)消去全称量词得：

19、P(x,y) (Q(x,y) R(x,f(x,y) 3.14解：（1）首先定义谓词：P(x): 表示x被公司录用（2）把已知前提及待求解的问题表示成谓词公式：F1：( x)P(x)：三人中至少录用一人F2：(P(A)P(B) P(C)： 如果录用A而不录用B，则一定录用CF3： P(B)P(C)：如果录用B，则一定录用CG：P(C)（3）将F1、F2、F3化为子句集：P(z) P(A)P(B)P(C) P(B)P(C) P(C)（4）应用归结原理进行归结：P(B)P(C) ：由与归结AzP(C ) ：由与归结 NIL ：由与归结所以G是F1、F2、F3的逻辑结论，即公司一定录用C。3.19解：

20、（1）首先定义谓词：R(x): 表示x作案（2）把已知前提及待求解的问题表示成谓词公式：F1：R(Z)R(Q)：赵与钱至少有一人作案F2：R(Q)R(S)：钱与孙至少一人作案F3：R(S)R(L)：孙与李至少一人作案F4：R(Z)R(S)：赵与孙中至少有一人与此案无关F5：R(Q)R(L)：钱与李中至少有一人与此案无关 G： ( x)R(x) ANSWER(x)：目标否定（3）将上述公式化为子句集：R(Z)R(Q)R(Q)R(S)R(S)R(L)R(Z)R(S)R(Q)R(L)R(u)ANSWER(u)（4）对上述公式进行归结：R(Q)R(S) 归结R(Q)归结R(S) R(Q)归结R(S)

21、归结ANSWER(S) 归结 S/uANSWER(Q) 归结 Q/z至此，可以得出结论盗窃犯是孙和钱。3.20解：（1）首先定义谓词：EASY(x)：表示X是较容易的课程。 LIKE(x,y)：表示X是Y喜欢的课程。 SUB(x,y)：表示X是Y系的一门课程。（2）把已知前提及待求解的问题表示成谓词公式：F1：( x) (EASY(x)LIKE(Li,x) F2： EASY(Engineer)F3： ( x) (SUB(x,PR)EASY(x)F4： SUB(PR150,PR) G： ( x) LIKE(Li,x)ANSWER(z)（3）将上述公式化为子句集： EASY(x)LIKE(Li,x

22、) EASY(Engineer) SUB(x,PR)EASY(x)SUB(PR150,PR) LIKE(Li,z)ANSWER(z)（4）对上述公式进行归结： SUB(x,PR)LIKE(Li,x) 归结 LIKE(Li, PR150) 归结 PR150/xANSWER(PR150) 归结 PR150/z至此，可以得出结论小李喜欢PR150这门课程。第4章4.14解：评价函数f(x)= d(x) + h(x) 其中： h(x)为节点x的状态Sx与目标节点状态Sg的棋局不相同的棋子数。d(x)为节点x的深度。规定规则为空格移动(走步规则), 规则选取顺序为: 左()、上()、右()、下()。控制

23、策略为: 选取评价函数值最小者进行扩展(往下搜索)。则其搜索的状态空间图如下: 则路径为：S(4) B(4) E(5) I(5) K(5) L(5)4.12 应用宽度优先搜索求解重排九宫问题。问题的初始状态S0和目标状态Sg分别为： 解：解的路径是：S0空格上移空格上移空格上移空格上移空格上移Sg4.13应用有界深度优先搜索求解重排九宫问题。设搜索深度界限d m=5. 问题的初始状态S0和目标状态Sg分别为： 4.19解：（1）深度优先搜索：A C D E B A ，代价为34。（2）代价树宽度优先搜索：（略）4.20解：西安北京 上海 昆明 广州，代价为3754.22 设有下列农夫过河问题：

24、农夫、狐狸、山羊和白菜都在一条河的左岸，只有农夫可撑船，要将狐狸、山羊和白菜都渡河到右岸去。但是，农夫每次撑船过河时，船上至多只能载狐狸、或者载山羊、或者载白菜。若农夫不在时，则狐狸会吃掉山羊、山羊会吃掉白菜。请选择状态空间方法中的一个合适的搜索方法规划出一个渡河方案，使农夫能把狐狸、山羊和白菜都带过河去。画出搜索树，并给出问题的解。 提示： 用4元组S=(f, x, g, c)表示状态，其中变元f, x, g, c分别表示农夫、狐狸、山羊和白菜在状态S下所在的河岸。若其值为0，则表示在左岸；若其值为1，则表示在右岸。4.24解：（1）按和代价法：h(B)=7;h(C)=3;h(A)=21 解

25、树为：（2）按最大代价法：h(B)=5;h(C)=2;h(A)=10解树为：4.27（1）计算各节点的倒推值(红色标识)（2）进行剪枝剪枝的一般规律：1）任何“或”节点x的值如果不能降低其父节点的值，则对节点x以下的分枝可停止搜索，并使x的倒推值为 。这种剪枝称为剪枝。 2）任何“与”节点x的值如果不能升高其父节点的值，则对节点x以下的分枝可停止搜索，并使x的倒推值为 。这种剪枝称为剪枝。 第5章 5.7 用LISP的结构迭代方式定义一个计算mn的函数expt(m,n),其中m和n都是自然数。解： ( defun expt (m , n) ( do ( i 0 ( 1+ i ) ) ( res

26、ult 1 ) ( ( i n ) result ) ( setq result ( * m result ) ) ) 5.10 根据5.3.2节给出的正向推理机deduce有关函数的功能定义，用C语言改写有关函数，编制正向推理机的C语言程序。解： 需要改写的函数有： 函数recall、函数test-if、 函数remember、 函数use-then、 函数try-rule、 函数step-forward ； 根据正向推理机函数deduce的定义编制正向推理机的C语言程序。5.11根据5.3.2节给出的反向推理机diagnose有关函数的功能定义，用C语言改写有关函数，编制正反推理机的C语言

27、程序。解： 需要改写的函数有： 函数thenp、函数inthen、 函数test-if+、函数try-rule+、 函数verify ； 根据反向推理机函数diagnose的定义编制反向推理机的C语言程序。5.16解：（1）已知F15， F7， F2为真时，可以推出H4为真。解树为：（2）已知F15， F7， F8为真时，不可以推出H4为真。5.24 如何检测和处理规则库中的冗余规则链？5.25如何检测和处理规则库中的循环规则链？5.26 何谓知识求精？简述实现知识求精的一般方法。5.32 何谓协同式专家系统？简述协同式专家系统的几种协同方法。第6章6.2 何谓推理的不确定性？请简述不确定性推

28、理的不确定性测试的三种基本计算模式。6.5解：由题目给出的四条规则，可画出题目的推理与/或图为：（1）a,b同时出现时，中间结论C成立的不确定性测度：（2）计算c成立时，中间结论d成立的不确定性测度P(dc)为：计算c不成立时，中间结论d成立的不确定性测度为：（3）由顺序法则计算a、b同时出现时，中间结论d成立的不确定性测度P(dab)为：（4）计算d成立时，结论f成立的不确定性测度为P(fd) ：计算d不成立时，结论f成立的不确定性测度为：（5）由顺序法则计算a、b同时出现时，结论f成立的不确定性测度为P(fab) ： 则（6）计算e出现时，结论f成立的不确定性测度P(fe)为：（7）由并行法则计算a、b、e同时出现时，结论f成立的不确定性测度P(fabe) 。其中，由 规则链传递不确定性的修正因子 为：又因为结论f成立的几率为：故而可得a、b、e同时出现时，结论f成立的几率为：由几率与概率关系式 ，由此可得a、b、c同时出现时，结论f成立的不确定性测度为：6.6解：由题目可画出推理与/或树图。（1）因为, 得：（2）求CF1(h)（3）由于CF23 (h)0 ,