《人工智能基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱

《人工智能基礎(chǔ)》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱人工智能基礎(chǔ)FundamentalsofArtificialIntelligence課程編碼GEO265111020開(kāi)課院部地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)人工智能教學(xué)團(tuán)隊(duì)學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時(shí)36講授24實(shí)驗(yàn)0上機(jī)12實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)36適用專(zhuān)業(yè)勘查技術(shù)與工程（測(cè)井）授課語(yǔ)言中文先修課程高等數(shù)學(xué)（2-1）、高等數(shù)學(xué)（2-2）、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、測(cè)井方法與原理（電法）、測(cè)井方法與原理（聲波）、測(cè)井方法與原理（核）、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（Python）課程簡(jiǎn)介（必修）《人工智能基礎(chǔ)》是勘查技術(shù)與工程（測(cè)井）的必修課程，本課程設(shè)計(jì)的目的是掌握人工智能的基礎(chǔ)理論知識(shí)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外最新應(yīng)用實(shí)例，通過(guò)程序設(shè)計(jì)鍛煉和熟悉人工智能常用的問(wèn)題分析方法和處理手段，提升學(xué)生的邏輯分析、方法應(yīng)用、解決問(wèn)題和科技創(chuàng)新的能力，為學(xué)生進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)和掌握人工智能技術(shù)、解決地球物理探測(cè)等領(lǐng)域難題奠定基礎(chǔ)。"ArtificialIntelligence"isacompulsorycourseforexplorationtechnologyandengineering(logging).Thepurposeofthiscoursedesignistomasterthebasictheoreticalknowledgeofartificialintelligenceandcombinewiththelatestapplicationexamplesathomeandabroad,improvestudents'abilitiesoflogicalanalysis,applicationofmethods,problemsolvingandscientificandtechnologicalinnovationthroughprogrammingtrainingandfamiliaritywithcommonproblemanalysismethodsandprocessingmethodsofartificialintelligence,itlaysafoundationforstudentstofurtherstudyandmasterartificialintelligencetechnologyandsolveproblemsingeophysicaldetectionandotherfields.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號(hào)代號(hào)課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：掌握人工智能研究中的基本技能與技術(shù)，能針對(duì)地球物理勘探工程問(wèn)題進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)。是1.31.32M2目標(biāo)2：具備借助人工智能中知識(shí)表示方法、確定性推理和不確定性推理方法、搜索技術(shù)對(duì)地球物理勘探工程問(wèn)題進(jìn)行表達(dá)、建模與求解的能力。是3.23.23M3目標(biāo)3：能理解人工智能在地球物理勘探領(lǐng)域中采用的各種技術(shù)、資源、及其使用局限性。是5.15.1三、課程內(nèi)容序號(hào)章節(jié)號(hào)標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)1第一章緒論本章重點(diǎn)和難點(diǎn)：智能、人工智能的定義與理解、人工智能的應(yīng)用////21.1人工智能的誕生、發(fā)展與定義人工智能發(fā)展的五個(gè)時(shí)期及推動(dòng)因素；每個(gè)時(shí)期的主要成果及貢獻(xiàn)人，智能，智能的本質(zhì)M10.5講授、討論0.5自學(xué)資料31.2人工智能研究的方法和途徑人工智能研究的各種學(xué)派及其理論，實(shí)現(xiàn)人工智能的技術(shù)路線M10.5講授、討論0.5自學(xué)資料41.3人工智能的研究與應(yīng)用領(lǐng)域人工智能的種類(lèi)，及其在民生、石油勘探領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀與前景M11講授、討論1自學(xué)資料5第二章知識(shí)表示方法本章重點(diǎn)和難點(diǎn)：謂詞邏輯表示法，產(chǎn)生式表示法，狀態(tài)空間表示法////62.1概述知識(shí)、信息和數(shù)據(jù)的概念，知識(shí)的特性、分類(lèi)和表示M11講授1自學(xué)資料72.2一階謂詞邏輯表示法、產(chǎn)生式表示法知識(shí)的謂詞邏輯表示法，一階謂詞表示法的特點(diǎn)，產(chǎn)生式可表示的知識(shí)種類(lèi)及其基本形式M11講授1自學(xué)資料82.3語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法、框架表示法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的概念及其結(jié)構(gòu)，語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中常用的語(yǔ)義聯(lián)系；框架理論的定義及組成，用框架表示知識(shí)的步驟M11講授1自學(xué)資料92.4腳本表示法、狀態(tài)空間表示法腳本的定義與組成，用腳本表示知識(shí)的步驟；用狀態(tài)空間表示問(wèn)題的步驟，利用狀態(tài)空間求解問(wèn)題的過(guò)程M11講授1自學(xué)資料10第二章上機(jī)知識(shí)表達(dá)上機(jī)實(shí)驗(yàn)針對(duì)知識(shí)表達(dá)進(jìn)行編程實(shí)驗(yàn)M12上機(jī)2編寫(xiě)程序11第三章推理方法本章重點(diǎn)和難點(diǎn)：自然演繹推理方法，歸結(jié)推理方法////123.1推理概述推理的基本概念，推理的方法及其分類(lèi)，推理的控制策略，推理的沖突消解策略M10.5講授0.5自學(xué)資料133.2命題邏輯命題與命題公式M11講授1自學(xué)資料143.3謂詞邏輯謂詞與個(gè)體，謂詞公式，謂詞公司的永真性和可滿足性，謂詞公式的等價(jià)性與永真蘊(yùn)含，置換與合一M11講授1自學(xué)資料153.4自然演繹推理方法自然演繹推理的概念，利用演繹推理解決問(wèn)題，演繹推理的特點(diǎn)M10.5講授0.5自學(xué)資料163.5歸結(jié)推理方法及控制策略歸結(jié)原理、利用歸結(jié)原理進(jìn)行定理證明和問(wèn)題求解，歸結(jié)控制策略以及控制策略的應(yīng)用M11講授1自學(xué)資料173.6不確定推理方法不確定推理概念、分類(lèi)，可信度方法，主觀Bayes方法、證據(jù)理論和模糊推理/1/1/18第四章搜索策略本章重點(diǎn)和難點(diǎn)：寬度優(yōu)先搜索，深度優(yōu)先搜索，最佳優(yōu)先搜索////194.1搜索的概念和種類(lèi)搜索的概念，搜索的分類(lèi)，狀態(tài)空間表示法，狀態(tài)空間圖。M11講授1自學(xué)資料204.2盲目搜索策略狀態(tài)空間圖的搜索策略，寬度優(yōu)先搜索，深度優(yōu)先搜索，有界深度優(yōu)先搜索。M11講授1自學(xué)資料214.3啟發(fā)式搜索策略啟發(fā)信息與估計(jì)函數(shù)，最佳優(yōu)先搜索。M12講授2自學(xué)資料22第四章上機(jī)搜索策略上機(jī)實(shí)驗(yàn)采用多種搜索方式進(jìn)行編程實(shí)驗(yàn)M24上機(jī)4編寫(xiě)程序23第五章機(jī)器學(xué)習(xí)與專(zhuān)家系統(tǒng)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：機(jī)器學(xué)習(xí)的基本概念、分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，各種機(jī)器學(xué)習(xí)方法的基本思想、步驟，專(zhuān)家系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)，自動(dòng)知識(shí)獲取方法的基本原理。////245.1概述、機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)的基本模型機(jī)器學(xué)習(xí)的定義、研究意義，機(jī)器學(xué)習(xí)的主要策略及研究現(xiàn)狀，機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)M11講授1自學(xué)資料255.2機(jī)械學(xué)習(xí)、傳授式學(xué)習(xí)、類(lèi)比學(xué)習(xí)、歸納學(xué)習(xí)機(jī)械學(xué)習(xí)的過(guò)程和要考慮的問(wèn)題；傳授式學(xué)習(xí)過(guò)程的步驟；類(lèi)比學(xué)習(xí)的新概念和求解方法；歸納學(xué)習(xí)；M21講授1自學(xué)資料265.3專(zhuān)家系統(tǒng)概述、基本結(jié)構(gòu)和知識(shí)獲取專(zhuān)家系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展，專(zhuān)家系統(tǒng)的定義、種類(lèi)、一般特點(diǎn)；數(shù)據(jù)庫(kù)及其管理系統(tǒng)，知識(shí)庫(kù)及其管理系統(tǒng)，知識(shí)獲取機(jī)構(gòu)，推理機(jī)，解釋器，人機(jī)接口。知識(shí)獲取的任務(wù)及其主要途徑。M12講授2自學(xué)資料275.4專(zhuān)家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建造、開(kāi)發(fā)工具開(kāi)發(fā)專(zhuān)家系統(tǒng)的基本要求，專(zhuān)家系統(tǒng)建造的步驟和多種開(kāi)發(fā)工具；M11講授1自學(xué)資料285.5機(jī)器學(xué)習(xí)與專(zhuān)家系統(tǒng)的發(fā)展及其在石油勘探領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例專(zhuān)家系統(tǒng)和機(jī)器學(xué)習(xí)在固井質(zhì)量評(píng)價(jià)、測(cè)井巖性識(shí)別、斷層識(shí)別、儲(chǔ)層預(yù)測(cè)、測(cè)井解釋、沉積相自動(dòng)識(shí)別等方面的應(yīng)用M21講授、討論1自學(xué)資料29第6章人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)挖掘本章重點(diǎn)和難點(diǎn)：反向傳播模型、Hopfield模型及其學(xué)習(xí)算法，數(shù)據(jù)挖掘的功能與作用，數(shù)據(jù)挖掘在勘探領(lǐng)域的應(yīng)用////306.1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本概念及組成特性生物神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)與功能特性，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的組成與結(jié)構(gòu)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究的興起與發(fā)展。M11講授1自學(xué)資料316.2感知器模型、反向傳播模型、Hopfield模型及其學(xué)習(xí)算法感知器模型，單層感知器模型的學(xué)習(xí)算法，線性不可分問(wèn)題，多層感知器；反向傳播模型及其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，反向傳播網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)算法，反向傳播計(jì)算舉例；Hopfield模型，Hopfield網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)算法。M11講授1自學(xué)資料326.3人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的舉例，結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究文獻(xiàn)，了解人工神經(jīng)系統(tǒng)在石油儲(chǔ)集層特征描述、測(cè)井曲線巖性識(shí)別、巖性與礦物關(guān)系等方面的應(yīng)用。M21講授、討論1自學(xué)資料33第7章人工智能應(yīng)用綜合程序設(shè)計(jì)機(jī)器學(xué)習(xí)、專(zhuān)家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)在測(cè)井領(lǐng)域的綜合應(yīng)用M36上機(jī)6編寫(xiě)程序四、考核方式序號(hào)考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評(píng)占比1平時(shí)作業(yè)1.每周布置2-3道題目，平均每次課1道題以上。2.成績(jī)采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時(shí)上交、是否獨(dú)立完成評(píng)分。3.考核學(xué)生對(duì)人工智能基礎(chǔ)基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。10%2上機(jī)實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.預(yù)計(jì)總共3次上機(jī)實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)平均四個(gè)學(xué)時(shí)，需要完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。2.成績(jī)采用百分制，根據(jù)上機(jī)實(shí)驗(yàn)流暢度、是否按時(shí)完成和提交報(bào)告，是否獨(dú)立完成評(píng)分。3.考核學(xué)生利用編程語(yǔ)言（C、Python等）完成簡(jiǎn)單的人工智能編程，實(shí)現(xiàn)初步的人工智能思想，采用課程理論知識(shí)解決問(wèn)題、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力。30%3考勤隨機(jī)點(diǎn)名、刷卡點(diǎn)名等5%4課堂表現(xiàn)隨機(jī)檢查學(xué)生上課精神狀態(tài)、回答問(wèn)題情況5%5期末考試1.閉卷考試，成績(jī)采用百分制，卷面成績(jī)總分100分。2.主要考核學(xué)生對(duì)人工智能基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，題型主要有填空題、選擇題、簡(jiǎn)答題、分析題等。50%五、評(píng)分細(xì)則序號(hào)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評(píng)分等級(jí)1M1平時(shí)作業(yè)20%A-按時(shí)提交作業(yè)，知識(shí)表示、推理方法、搜索策略、機(jī)器學(xué)習(xí)、專(zhuān)家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)挖掘等基本知識(shí)點(diǎn)理解無(wú)誤。B-按時(shí)提交作業(yè)，知識(shí)表示、推理方法、搜索策略、機(jī)器學(xué)習(xí)、專(zhuān)家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)挖掘等基本知識(shí)點(diǎn)理解存在少量錯(cuò)誤。2M1考勤20%A-缺勤2次以內(nèi)。B-缺勤3次及以上且很少參加課堂討論。3M1期末考試60%（見(jiàn)試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）4M2平時(shí)作業(yè)20%A-按時(shí)提交作業(yè)，知識(shí)表示、推理方法、搜索策略、機(jī)器學(xué)習(xí)、專(zhuān)家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)挖掘等基本知識(shí)點(diǎn)理解無(wú)誤。B-按時(shí)提交作業(yè)，知識(shí)表示、推理方法、搜索策略、機(jī)器學(xué)習(xí)、專(zhuān)家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)挖掘等基本知識(shí)點(diǎn)理解存在少量錯(cuò)誤。5M2考勤20%A-缺勤2次以內(nèi)。B-缺勤3次及以上且很少參加課堂討論。6M2上機(jī)實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告40%A-完成上機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容，程序穩(wěn)定正確、邏輯清晰，實(shí)驗(yàn)報(bào)告分析準(zhǔn)確。B-完成大部分上機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容，程序基本正確、邏輯清晰，實(shí)驗(yàn)報(bào)告分析較為準(zhǔn)確準(zhǔn)確。C-由他人協(xié)助完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容，程序存在錯(cuò)誤，邏輯不清晰，實(shí)驗(yàn)報(bào)告簡(jiǎn)陋。7M2期末考試30%（見(jiàn)試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）8M3平時(shí)作業(yè)10%A-按時(shí)提交作業(yè)，知識(shí)表示、推理方法、搜索策略、機(jī)器學(xué)習(xí)、專(zhuān)家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)挖掘等基本知識(shí)點(diǎn)理解無(wú)誤。B-按時(shí)提交作業(yè)，知識(shí)表示、推理方法、搜索策略、機(jī)器學(xué)習(xí)、專(zhuān)家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)挖掘等基本知識(shí)點(diǎn)理解存在少量錯(cuò)誤。9M3考勤10%A-缺勤2次以內(nèi)。B-缺勤3次及以上且很少參加課堂討論。10M3上機(jī)實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告60%A-完成上機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容，程序穩(wěn)定正確、邏輯清晰，實(shí)驗(yàn)報(bào)告分析準(zhǔn)確。B-完成大部分上機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容，程序基本正確、邏輯清晰，實(shí)驗(yàn)報(bào)告分析較為準(zhǔn)確準(zhǔn)確。C-由他人協(xié)助完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容，程序存在錯(cuò)誤，邏輯不清晰，實(shí)驗(yàn)報(bào)告簡(jiǎn)陋。11M3期末考試20%（見(jiàn)試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）評(píng)分等級(jí)說(shuō)明：[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59];[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B,C