人工智能概念簡介說課講解

1、人工智能概念簡介1,哈什么是人工智能？人工智能(Artificial Intelligence)簡稱 AI,主要研究如何用人工的方法和技術(shù)，使 用各種自動(dòng)化機(jī)器或智能機(jī)器(主要指計(jì)算機(jī))模仿、延伸和擴(kuò)展人的智能，實(shí)現(xiàn)某 些機(jī)器思維或腦力勞動(dòng)自動(dòng)化。人工智能是那些與人的思維相關(guān)的活動(dòng)，諸如決策、問題求解和學(xué)習(xí)等的自動(dòng)化(Bellman, 1978);人工智能是一種計(jì)算機(jī)能夠思維，使機(jī)器具有智力的激動(dòng)人心的新嘗試(Haugeland, 1985);人工智能是研究如何讓計(jì)算機(jī)做現(xiàn)階段只有人才能做得好的事情(Rich Knight,1991);人工智能是那些使知覺、推理和行為成為可能的計(jì)算的研究(Wi

2、nston, 1992);廣義地講，人工智能是關(guān)于人造物的智能行為，而智能行為包括知覺、推理、學(xué)習(xí)、交流和在復(fù)雜環(huán)境中的行為( Nilsson, 1998)2,人工智能有哪些研究途徑？說明其研究特點(diǎn)。1.心理模擬，符號推演：模擬人腦的邏輯思維，利用顯式的知識和推理來解決問題。擅長實(shí)現(xiàn)人腦的高級認(rèn)知功能。2.生理模擬，神經(jīng)計(jì)算：具有高度的并行分布型，很強(qiáng)的魯棒性和容錯(cuò)性，擅長人腦的形象思維，便于實(shí)現(xiàn)人腦的低級感知功能。3.行為模擬，控制進(jìn)化：具有自學(xué)習(xí)，自適應(yīng)，自組織特性的智能控制系統(tǒng)和智能機(jī)器人。4.群體模擬，仿生計(jì)算：成果可以直接付諸應(yīng)用，解決工程問題和實(shí)際問題。5.博采廣鑒，自然計(jì)算：模仿

3、和借鑒自然界的某種機(jī)理而設(shè)計(jì)技術(shù)模型。7.原理分析，數(shù)學(xué)建模：純粹用人的智能去實(shí)現(xiàn)機(jī)器智能3,給出人工智能的五個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。難題求解，自動(dòng)規(guī)劃、調(diào)度與配置，機(jī)器定理證明，自動(dòng)程序設(shè)計(jì)，機(jī)器翻譯，智能控制，智能管理，智能決策，智能通信，智能仿真，智能CAD,智能制造，智能CAI,智能人機(jī)接口，模式識別，數(shù)據(jù)挖掘與數(shù)據(jù)庫中的知識發(fā)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新， 計(jì)算機(jī)文藝創(chuàng)作，機(jī)器博弈，智能機(jī)器人。4,枚舉出各種搜索策略。盲目搜索：無向?qū)У乃阉?，樹式盲目搜索就是窮舉搜索，不回溯的線式搜索是隨 機(jī)碰撞式搜索，回溯的線式搜索也是窮舉式搜索。啟發(fā)式搜索：是利用“啟發(fā)性信息”引導(dǎo)的搜索策略?！皢l(fā)性信息”就是與問 題

4、有關(guān)的有利于盡快找到問題解的信息或知識。啟發(fā)式搜索分為不同的策略，如全局 擇優(yōu)，局部擇優(yōu)，最佳圖搜索。按擴(kuò)展順序不同分為廣度優(yōu)先和深度優(yōu)先。5,人工智能的基本技術(shù)有哪些？表示：符號智能的表示是知識表示，計(jì)算智能的表示一般是對象表示運(yùn)算：符號智能的運(yùn)算是基于知識表示的推理或符號操作，計(jì)算智能的運(yùn)算是基于對象表示的操作或計(jì)算搜索：符號智能在問題空間內(nèi)搜索進(jìn)行問題求解，計(jì)算智能在解空間搜索進(jìn)行求 解6,你認(rèn)為人工智能未來的發(fā)展趨勢是什么？ 多種途徑齊頭并進(jìn)，多種方法協(xié)作互補(bǔ)。 新思想、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，新領(lǐng)域、新方向不斷開拓。 理論研究更加深入，應(yīng)用研究愈加廣泛。研究隊(duì)伍日益壯大，社會(huì)影響越來越大。7

5、,你認(rèn)為機(jī)器的智能會(huì)超過人類嗎？為什么？8,歸結(jié)原理進(jìn)行定理證明的步驟有哪些？歸結(jié)原理進(jìn)行求解問題的答案的步驟有哪些？ 證明1.先求出要證明的命題公式的否定式的子句集 S; 2.然后對子句集 S （一次或者多 次）使用歸結(jié)原理；3.若在某一步推出了空子句，即推出了矛盾，則說明子句集S是不可滿足的，從而原否定式也是不可滿足的，進(jìn)而說明原公式是永真的。求解1.先為待求解的問題找一個(gè)合適的求證目標(biāo)謂詞；2.再增配（以析取形式）一個(gè)輔助謂詞，該謂詞的變元必須與對應(yīng)目標(biāo)謂詞中的變元完全一致；3.進(jìn)行歸結(jié)；4.當(dāng)歸結(jié)是剛好只剩下輔助謂詞時(shí)，輔助謂詞中原變元位置上的項(xiàng)就是所求的結(jié)果。9,簡要說明各種歸結(jié)策略

6、。刪除策略：及早刪除無用子句，以避免無效歸結(jié)，縮小搜索規(guī)模；并盡量 使歸結(jié)式朝“小”的方向發(fā)展。從而盡早導(dǎo)出空子句。刪除策略是完備的。支持集策略：盡量避免在可滿足的子句集中做歸結(jié)，因?yàn)閺闹袑?dǎo)不出空子句。而 求證公式的前提通常是一致的，所以支持集策略要求歸結(jié)時(shí)從目標(biāo)公式否定的子句出 發(fā)進(jìn)行歸結(jié)。支持集策略實(shí)際是一種目標(biāo)制導(dǎo)的反向推理。支持集策略是完備的。線性歸結(jié)策略：線性歸結(jié)策略是完備的，高效的。可與許多別的策略相兼容。輸入歸結(jié)策略：是一種自底而上的歸結(jié)策略。輸入歸結(jié)策略是不完備的。輸入歸 結(jié)策略常同線性歸結(jié)策略結(jié)合，構(gòu)成線性輸入歸結(jié)策略。也可以與支持集策略相結(jié) 合。單元?dú)w結(jié)策略：單元?dú)w結(jié)的思想

7、是用單元子句歸結(jié)可以使歸結(jié)式含有較少的文 字，因而有利于逼近空子句。單元?dú)w結(jié)策略是不完備的，但效率高。祖先過濾型策略：是線性輸入策略的改進(jìn)。是完備的10,說明與或圖的在知識表示中的兩種應(yīng)用與或圖一般表示問題的變換過程，就是從原問題出發(fā)，運(yùn)用某些規(guī)則不斷的進(jìn)行 問題的分解（得到與分支）和變換（得到或分支），而得到一個(gè)與或圖，與或圖的節(jié) 點(diǎn)一般代表問題，整個(gè)圖就表示問題空間。11,博弈問題狀態(tài)空間圖的特點(diǎn)是什么，為什么？博弈樹的特點(diǎn)n博弈的初始格局是初始節(jié)點(diǎn)。n在博弈樹中，“或”節(jié)點(diǎn)和“與”節(jié)點(diǎn)是逐層交替出現(xiàn)的。自己一方擴(kuò)展的節(jié)點(diǎn)之間是“或”關(guān)系，對方擴(kuò)展的節(jié)點(diǎn)之間是“與”關(guān)系。雙方輪流地?cái)U(kuò)展節(jié)

8、點(diǎn)。n所有自己一方獲勝的終局都是本原問題，相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)是可解節(jié)點(diǎn)；所有使對方獲勝的終局都是不可解節(jié)點(diǎn)。12,博弈問題求解有哪些方法，簡述其過程。極小極大分析法的基本思想設(shè)博弈的雙方中一方為A,另一方為Bo然后為其中的一方（例如A）尋找一個(gè)最優(yōu)行動(dòng)方案。為了找到當(dāng)前的最優(yōu)行動(dòng)方案，需要對各個(gè)可能的方案所產(chǎn)生的后果進(jìn)行比較。為計(jì)算得分，需要根據(jù)問題的特性信息定義一個(gè)估價(jià)函數(shù)，用來估算當(dāng)前博弈樹端節(jié)點(diǎn)的得分。這時(shí)估算出來的得分為靜態(tài)估值。當(dāng)端節(jié)點(diǎn)的估值計(jì)算出來后，再推算出父節(jié)點(diǎn)的得分，推算的方法是：對“或”節(jié)點(diǎn)，選其子節(jié)點(diǎn)中一個(gè)最大的得分作為父節(jié)點(diǎn)的得分，這是為了使自己在可供選擇的方案中選一個(gè)對自己最

9、有利的方案；對“與”節(jié)點(diǎn)，選其子節(jié)點(diǎn)中一個(gè)最小的得分作為父節(jié)點(diǎn)的得分，這是為了立足于最壞的情況。這樣計(jì)算出的父節(jié)點(diǎn)的得分稱為倒推值。如果一個(gè)行動(dòng)方案能獲得較大的倒推值，則它就是當(dāng)前最好的行動(dòng)方案。a V剪枝技術(shù)。基本思想為：對于一個(gè)與節(jié)點(diǎn)MIN,若能估計(jì)出其倒推值的上確界B，并且這個(gè)B值不大于MIN的父節(jié)點(diǎn)（一定是或節(jié)點(diǎn)）的估計(jì)倒推值的下確界a，即a > 3則就不必再擴(kuò)展該MIN節(jié)點(diǎn)的其余子節(jié)點(diǎn)了（因?yàn)檫@些節(jié)點(diǎn)的估值對MIN父節(jié)點(diǎn)的倒推值已無任何影響了 ）。這一過程稱為a剪枝。對于一個(gè)或節(jié)點(diǎn)MAX,若能估計(jì)出其倒才t值的下確界a，并且這個(gè)a值不小于MAX的父節(jié)點(diǎn)（一定是與節(jié)點(diǎn)）的估計(jì)倒推

10、值的上確界B，即a,則就不必再擴(kuò)展該MAX節(jié)點(diǎn)的其余子節(jié)點(diǎn)了（因?yàn)檫@些節(jié)點(diǎn)的估值對 MAX父節(jié)點(diǎn)的倒推值已無任何影響了 ）。這一過程稱為B剪枝。13,什么是知識表示？列舉4種知識表示方法。知識表示是指面向計(jì)算機(jī)的知識描述或表達(dá)形式和方法。用某種 約定的形式結(jié)構(gòu)來描述知識，而且這種形式結(jié)構(gòu)還要能轉(zhuǎn)換為機(jī)器的 內(nèi)部形式，使得計(jì)算機(jī)能方便的存儲(chǔ)、處理和利用。按知識表示的形式分類顯式的知識表示形式（局部表示）隱式的知識表示形式（分布表示）按特征，知識表示分為陳述表示過程表示14,分別給出事實(shí)：“MAR詫鄭州大學(xué)計(jì)算機(jī)系的女講師，30歲，身體健康， 1990年碩士畢業(yè)于北京大學(xué)計(jì)算機(jī)系，參加工作時(shí)間是

11、1995年7月，工資級 別是四級”的語義網(wǎng)絡(luò)表示法和框架表示法。框架名：MARY類屬： 大學(xué)教師姓別：女年齡：30職業(yè)：教師職稱：講師專業(yè)：計(jì)算機(jī)部門：計(jì)算機(jī)系畢業(yè)學(xué)校：北京大學(xué)計(jì)算機(jī)系工作：參加工作時(shí)間：1995年7月工資級別：四級15,請?jiān)O(shè)計(jì)某種游戲程序（重排九宮和井字棋以外的）的啟發(fā)函數(shù)及其深度優(yōu) 先搜索過程。16 .什么是啟發(fā)性知識？什么是啟發(fā)式搜索啟發(fā)式搜索要用啟發(fā)函數(shù)來導(dǎo)航，其搜索算法就要在狀態(tài)圖一般搜索算法 基礎(chǔ)上再增加啟發(fā)函數(shù)值的計(jì)算與傳播過程，并且由啟發(fā)函數(shù)值來確定節(jié)點(diǎn)的 擴(kuò)展順序。17 .產(chǎn)生式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理。產(chǎn)生式規(guī)則庫（知識庫）推理機(jī)（控制）全局?jǐn)?shù)據(jù)庫全局?jǐn)?shù)據(jù)庫人

12、工智能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中心。是一個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用 來存放初始事實(shí)數(shù)據(jù)、中間結(jié)構(gòu)和最后結(jié)果。對應(yīng)敘述性知識。產(chǎn)生式規(guī)則庫一一作用在全局?jǐn)?shù)據(jù)庫上的一些規(guī)則的集合。每條規(guī)則都有 一定的條件，若全局?jǐn)?shù)據(jù)庫中內(nèi)容滿足這些條件可調(diào)用這條規(guī)則。對應(yīng)過程性 知識。推理機(jī)一一負(fù)責(zé)產(chǎn)生式規(guī)則的前提條件測試或匹配，規(guī)則的調(diào)度和選取，規(guī)則體的解釋和執(zhí)行。對應(yīng)控制性知識。18,生產(chǎn)系統(tǒng)推理有哪幾種方式？19,分別用一階謂詞邏輯和用語義網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識”每個(gè)計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生都學(xué)習(xí)過一 門程序語言”。20,代價(jià)樹如下圖所示：分別給出寬度優(yōu)先及深度優(yōu)先(即分支界限法和瞎子爬山法)搜索策略下的搜索過程和解。其中，F(xiàn)、I、J是目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。

13、AH I J K寬度優(yōu)先搜索過程：A->B->C->G->E->D->K, G (K) =5, 解為：A>C> G> K深度優(yōu)先搜索過程為：A>C>G>E> M > P, G (P) =7,解為：A 一 > C 一 > G 一 >E >M >P21, (1)求下圖中與/或樹的解樹并用和代價(jià)法則求最佳解樹。其中，端結(jié) 點(diǎn)中，I、J、F、K、L是可解結(jié)點(diǎn)，其余結(jié)點(diǎn)是不可解結(jié)點(diǎn)。3O P解答、寬度優(yōu)先搜索過程：(1)先將A放入OPEN表中，g(A)=0 ;(2)將A放入CLOSED表中，

14、擴(kuò)展A節(jié)點(diǎn)，得節(jié)點(diǎn)B、C,g(B)=1,g(C)=2,將B、C按代價(jià)從小到大放入 OPEN中；(3)將B放入CLOSED表中，擴(kuò)展B節(jié)點(diǎn)得節(jié)點(diǎn)D、E, g (D)=5,g(E)=4,將C、D、E按代價(jià)從小到大排列放入 OPEN表中；(4)將C放入CLOSED表中，擴(kuò)展C得節(jié)點(diǎn)F G, g(F)=6,g(G)=3,將D、E、F、G按代價(jià)從小到大排列放入 OPEN表中；(5)將 G 放入 CLOSED 表中，擴(kuò)展 G 得 L, M, g ( L) =4,g(M)=5,將D、E、F、L, M按代價(jià)從小到大排列放入 OPEN表中；(6)將L放入CLOSED表中，L為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，搜索成功。解為 A>

15、 B> C> G> L, g (L) =4深度優(yōu)先搜索過程：(1)先將A放入OPEN表中，g(A)=0;(2)將A放入CLOSED表中，擴(kuò)展A節(jié)點(diǎn)，得節(jié)點(diǎn)B、C,g(B)=1,g(C)=2,將B、C按代價(jià)從小到大放入 OPEN表中；(3)將B放入CLOSED表中，擴(kuò)展B節(jié)點(diǎn)得節(jié)點(diǎn)D、E, g (D)=5,g(E)=4,將D、E按代價(jià)從小到大排列放入 OPEN表中；(4)將E放入CLOSED表中，擴(kuò)展E節(jié)點(diǎn)得節(jié)點(diǎn)J、K, g (J) =5,g(K)=6,將J、K按代價(jià)從小到大排列放入 OPEN表中；(5)將J放入CLOSED表中，J為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，搜索成功。解為 A> B&g

16、t; E- > J, g (J) =4(2)分別用 -剪枝和極小極大化分析求根結(jié)點(diǎn) N的最佳走步。3 2 1 -1 -2 4 -2 6 4 3 5 4 6 -5 6 1 8 6 3 2 6補(bǔ)充剪枝：最佳路徑為 N-A-B- > C-D四用消解原理證明定理：G是Fi、F2、F3的邏輯結(jié)論。1 . Fi: ( x)(N(x)G(x) A I(X)F 2 : ( x) (I(x)E(x) V O(x)F 3 : ( x) (E(x)I(s(x)G : ( x) (N(x) O(x) V I(s(x)解：F1 F2 F3?G的子句集為(1) ?N(x)GZ(x)(2) ?N(y)I(y)(

17、3) ?I(z)E(z) O(z)(4) ?E(u)I(s(u)(5) N(a)(6) ?O(a)(7) ?I(s(a)2 .歸結(jié)原理證明定理：G是Fi、F2的邏輯結(jié)論。Fix(P(x) y(Q(y)? L(x,y)F2x (P(x) A y(R(y)L(x,y)G x (R(x)? Q (x)證明：首先求得F1的子句集：？ P(x) ? Q(y) ? L(x,y)F2 的子句集：P(a)?R(z) L(a,z)? G的子句集為：R(b) Q(b)然后應(yīng)用消解原理得：？ Q(y) ? L(a,y)，,a/x L(a,b),b/z？ Q(b),b/yNIL，所以G是F1,F2的邏輯結(jié)論.G是F1

18、,F2的此題的方法是：F1 F2 ? G能推出空子句，就可以說明 邏輯結(jié)論。3 .用歸結(jié)原理證明定理：G是Fi、F2的邏輯結(jié)論F1 x (P(x) Q(x)A R(x)F2 x(P(x) A S(x)G x (S(x) A R(x)證明：利用歸結(jié)反演法，先證明V F2 V?G是不可滿足的。求子句集:(1) ?P(x)VQ(x)?P(z) VR(z)(3)P(a)(4)S(a)(5) ?S(y) V ? R(y)(?G)利用歸結(jié)原理進(jìn)行歸結(jié)(6)R(a)(2),(3),(T 1=a/z？ R(a)(4),(5),(72 =a/y(8)Nil (6),(7)所以S是不可滿足得，從而G是F1和F2的

19、邏輯結(jié)果五一個(gè)農(nóng)夫要用船帶一只狼、一只羊和一捆草從河的左岸到右岸，但受下列條 件限制:(1)農(nóng)夫每次只能帶一樣?xùn)|西過河；(2)人不在的時(shí)候，狼會(huì)吃羊、羊會(huì)吃草。試用狀態(tài)空間圖求出他們能順利過河的方案。解：用四元組(f、w> s、g)表示狀態(tài)，f代表農(nóng)夫，w代表狼，s代表羊，g代表菜，其中每個(gè)元素都可為0或1,用0表示在左岸，用1表示在右岸。初始狀態(tài)S0: (0,0,0,0) 目標(biāo)狀態(tài)：(1,1,1,1)不合法的狀態(tài)：(1,0,0,*),(1,*,0,0),(0,1,1,*),(0,*,1,1)操作集 F=P1, P2, P3, P4, Q1, Q2 Q3, Q4糜作符條件動(dòng)作p1f=0

20、, w=0, s 和 g 相異,=1 , w=1p2f=0 , s=0,f=1 , s=1p3f=0 , g=0, w和 s 相異,=1 , g=1q0f=1 , s和g相異，w和 s相異f=0q1f=1 , w= 1, s 和 g 相異f=0 , w= 0q2f=1 , s = 1,f=0, s = 0q3f=1 , g = 1, w 和 s 相異f=0 , g = 0方案有兩種：p2 一 q0 一 p3 一 q2 一 p2 一 q0 一 p2p2 q0 p q2 p3 q0 p2六.給出井字棋游戲的完整狀態(tài)空間圖，并設(shè)計(jì)一個(gè)啟發(fā)函數(shù)，將其應(yīng)用到搜 索過程中。七.張某被盜，公安局派五個(gè)偵察員

21、去調(diào)查，研究案情時(shí)，偵察員 A說：“趙與 錢中至少有一人作案”；偵察員B說：“錢與孫至少有一人作案”；偵察員C說：“孫與李中至少有一人作案”；偵察員D說：“趙與孫中至少有一人與此案無關(guān)”； 偵察員E說：“錢與李中至少有一人與此案無關(guān)”。如果這五個(gè)偵察員說的都可 信，試用消解原理求出誰是盜竊犯。解：設(shè)謂詞P(x)表示x是盜竊犯.則題意可表述為如下的謂詞公式：F1:P(zhao) P(qian)F2: P(qian) P(sun)F3: P(sun) P(li)F4: ? P(zhao) ? P(sun)F5: ? P(qian) ? P(li)求證的公式為：xP(x)子句集如下： P(zhao)

22、 P(qian) P(qian) P(sun) P(sun) P(li)? P(zhao) ? P(sun)？ P(qian) ? P(li)，,sun/x，,(11),qian/x？ P(x) GA(x) P(qian) ? P(sun) P(sun) ? P(li) P(sun) GA(sun)(11)P(qian)(12)GA(qian)所以，sun和qian都是盜竊犯.即：孫和錢都是盜竊犯此題需定義一個(gè)輔助謂詞 GA(x)來求出誰是盜竊犯。設(shè)A、B、C中有人從來不說真話，也有人從來不說謊話，某人向這三人分別同時(shí)提出一個(gè)問題：誰是說謊者？A答：“B和C都是說謊者”；B答：“A和C都是說謊者”；C答：“A和B中至少有一個(gè)人說謊用歸結(jié)原理求誰是老實(shí)人，誰是說謊者？解：用T (x)表示x說真話。如果A說的是真話則有：T(A) (?T(B) A ?T(C)如果A說的是假話則有：？ T(A) (T(B) V T(C)對B和C所說的話做相同的處理，可得：T(B) (?T(A) A?T (C)?T(B)(T(A) V T(C)T(C) (?T(A) V ?T(B)? T(C)(T(A) A T(B)將上面的公式化為子句集，得到 S:(1)? T(A) V ?T(B)(2)? T(A) V ?T(C )(3)T(A) V T(B ) V T(C