中南大學人工智能考試試卷及答案

中南大學人工智能考試試卷及答案中南大學考試試卷2011年第2學期，考試時間110分鐘人工智能課程48學時，3學分，考試形式：開卷專業(yè)年級：計算機11級總分100分，占總評成績70%注：此頁不作答題紙，請將答案寫在答題紙上一、選擇題（共20分，每題2分）1、 消解原理是一種用于A、 表達式變換的推理規(guī)則B、 變量運算的推理規(guī)則C、 一定的子句公式的推理規(guī)則D、規(guī)則演繹的推理規(guī)則2、 下列哪個系統(tǒng)屬于新型專家系統(tǒng)？A、 多媒體專家系統(tǒng)B、 實時專家系統(tǒng)C、 軍事專家系統(tǒng)D、 分布式專家系統(tǒng)3、 示例學習屬于下列哪種學習方法？解釋學習歸納學習類比學習機械學習4、 不屬于神經(jīng)網(wǎng)絡常用學習算法的是：有師學習增強學習觀察與發(fā)現(xiàn)學習無師學習5、 人工智能應用研究的兩個最重要最廣泛領域為：專家系統(tǒng)、自動規(guī)劃專家系統(tǒng)、機器學習機器學習、智能控制機器學習、自然語言理解6、 下列搜索方法中不屬于盲目搜索的是：等代價搜索寬度優(yōu)先搜索深度優(yōu)先搜索有序搜索7、 被認為是人工智能“元年”的時間應為：TOC\o"1-5"\h\zA、 1948年B、 1946年C、 1956年D、 1961年8、 被譽為國際〃人工智能之父”的是：A、 圖靈（Turing）B、 費根鮑姆（Feigenbaum）C、 傅京孫（K.S.Fu）D、 尼爾遜（Nilsson）9、 語義網(wǎng)絡的組成部分為：A、 框架和弧線B、 狀態(tài)和算符C、 節(jié)點和鏈D、 槽和值10、 盡管人工智能學術界出現(xiàn)“百家爭鳴”的局面，但是，當前國際人工智能的主流派仍屬于：A、 連接主義B、 符號主義C、 行為主義D、 經(jīng)驗主義二、填空題（共20分，每一填空處1分）1、機器學習系統(tǒng)由和 部分構成。2、 人工智能是計算機科學中涉及研究、設計和應用的一個分支，它的近期目標在于研究用機器來的某些智力功能。3、 規(guī)則演繹系統(tǒng)根據(jù)推理方向可分為TOC\o"1-5"\h\z以及 等。4、 計算智能是人工智能研究的新內(nèi)容，涉及 和 等。5、 啟發(fā)式搜索是一種利用信息的搜索，估價函數(shù)在搜索過程中起的作用是 。6、 模糊判決的常用方法有 和 等。7、 在與或圖中，沒有后裔的非終葉節(jié)點為不可解節(jié)點，那么含有或后繼節(jié)點且后裔中至少有一個為可解的非終葉節(jié)點是含有與后繼節(jié)點且后裔中至少有一個為不可解的非終葉節(jié)點是。三、回答下列問題（共60分）1、 （10分）當前人工智能有哪些學派？他們對人工智能在理論上有何不同觀？2、 （10分）請說明神經(jīng)元的基本結構和前饋型神經(jīng)網(wǎng)絡的工作過程。3、 （10分）試說明產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本結構，各部分的功能以及主要工作過程。4、 （10分）專家系統(tǒng)包括那些基本部份?每一部分的主要功能是什么？5、 （10分）某單位派遣出國人員，有趙、錢、孫三位候選人，經(jīng)討論后決定：（1）三人中至少派遣一人。（2）如果趙去而錢不去，則一定派孫去。（3）如果錢去，則一定派孫去。求證：一定會派孫出國。設用P（x）表示派x出國，zhao、qian、sun分別表示三人，將已知條件與目標用謂詞公式正確的表示出來，并用消解反演進行證明。6、(10分)對于八數(shù)碼難題按下式定義估價函數(shù)：f(x)=d(x)+h(x)其中，d(x)為節(jié)點x的深度；h(x)是所有棋子偏離目標位置的曼哈頓距離(棋子偏離目標位置的水平距離和垂直距離和)，例如下圖所示的初始狀態(tài)S0:8的曼哈頓距離為2；2的曼哈頓距離為1；1的曼哈頓距離為1；6的曼哈頓距離為1；h(S0)=5。初始狀態(tài)(S0)283I645I2347&5(1)用A大搜索法搜索目標，列出頭三步搜索中的 OPEN、CLOSED表的內(nèi)容和當前擴展節(jié)點的f值。(2)畫出搜索樹和當前擴展節(jié)點的f值。答案選擇題TOC\o"1-5"\h\z1、 D2、 D3、 B4、 C5、 B6、 D7、 C8、 A9、 C10、B填空題環(huán)境、學習、知識庫、執(zhí)行智能機器、模仿和執(zhí)行人腦規(guī)則正向演繹系統(tǒng)、規(guī)則逆向演繹系統(tǒng)、規(guī)則雙向演繹系統(tǒng)神經(jīng)計算、模糊計算、進化計算啟發(fā)式信息、估計節(jié)點位于解路徑上的希望重心法、最大隸屬度法、系數(shù)加權平均法、隸屬度限幅元素平均法可解節(jié)點、不可解節(jié)點回答下列問題

1?4主觀題答案略5、已知條件與目標公式:消解樹：條件：(1)P(zhao)vP(qian)vP(sun)(2)P(zhao)AP(qian)->P(sun)(3)P(qian)->P(sun)目標：P(sun)子句集：P(zhao)vP(qian)vP(sun)P(zhao)vP(qian)vP(sun)P(qian)vP(sun)P(sun)

6、循環(huán)OPENCLOSED初始化SO "1S2S1S3SO2S6S1S3S4S5S0S23S7S1S3S4S5S8SOS2S6搜索樹如左圖（右上角的數(shù)字是其估價函數(shù)值）S8⑺中南大學考試試卷2005年第2學期，考試時間120分鐘人工智能課程48學時，3學分，考試形式：開卷專業(yè)年級：計算機02級總分100分，占總評成績70%注：此頁不作答題紙，請將答案寫在答題紙上一、填空題(20分)1、 搜索和搜索等屬于盲目搜索；而 搜索等屬于啟發(fā)式搜索。2、 人工智能是計算機科學中涉及研究、設計和應用的一個分支，它的近期目標在于研究用機器來的某些智力功能。3、規(guī)劃的好處可歸納為以及 等。4、 計算智能是人工智能研究的新內(nèi)容，涉及 和 等。的不5、 不確定性推理主要有兩種不確定性，即關于-的不確定性和關于 的不確定性。6、神經(jīng)網(wǎng)絡適用于自動控制是由于神經(jīng)網(wǎng)絡具有和 等特性和能力。7、專家系統(tǒng)一般由 組成。8、在框架理論中，框架通常由 組成。9、知識發(fā)現(xiàn)的方法有.等。10、注意：以下(1)(2)任選做一小題⑴“登高望遠”相應的謂詞公式表示為⑵〃響鼓不用重錘”相應的謂詞公式表示為二、選擇題(15分)1、在自動定理證明研究方面在國際上有影響的我國知名科學家是:錢學森華羅庚宋健吳文俊2、 被認為是人工智能“元年”的時間應為：TOC\o"1-5"\h\zA、 1948年B、 1946年C、 1956年D、 1961年3、 被譽為國際〃人工智能之父”的是：A、 圖靈（Turing）B、 費根鮑姆（Feigenbaum）C、 傅京孫（K.S.Fu）D、 尼爾遜（Nilsson）4、 語義網(wǎng)絡的組成部分為：A、 框架和弧線B、 狀態(tài)和算符C、 節(jié)點和鏈D、 槽和值5、 盡管人工智能學術界出現(xiàn)〃百家爭鳴”的局面，但是，當前國際人工智能的主流派仍屬于：A、 連接主義B、 符號主義C、 行為主義D、 經(jīng)驗主義6、 消解原理是一種用于A、 表達式變換的推理規(guī)則B、 變量運算的推理規(guī)則C、 一定的子句公式的推理規(guī)則D、規(guī)則演繹的推理規(guī)則7、 下列哪個系統(tǒng)屬于新型專家系統(tǒng)？A、多媒體專家系統(tǒng)B、 實時專家系統(tǒng)C、 軍事專家系統(tǒng)D、 分布式專家系統(tǒng)8、 機器學習的一個最新研究領域是：數(shù)據(jù)挖掘神經(jīng)網(wǎng)絡類比學習。.自學習9、 分布式人工智能研究和新領域是：專家系統(tǒng)分散控制Agent（艾真體）互聯(lián)網(wǎng)10、 人工智能應用研究的兩個最重要最廣泛領域為：專家系統(tǒng)、自動規(guī)劃專家系統(tǒng)、機器學習機器學習、智能控制機器學習、自然語言理解三、 回答下列問題（20分）1、 當前人工智能有哪些學派？他們對人工智能在理論上有何不同觀點？2、 為什么要研究知識表示？試述狀態(tài)空間法、問題歸約法、謂詞演算法的要點，并列表比較它們的關系。3、 試述適應度函數(shù)在遺傳算法中的作用，并說明遺傳算法的求解步驟。4、 專家系統(tǒng)包括那些基本部件?每一部分的主要功能是什么？四、 應用歸結演譯推理回答問題（10分）注意：只要求以下選做1、2中的一個小題1、已知下述事實：（1）小李只喜歡較容易的課程。(2)工程類課程是較難的。(3)PR系的所有課程都是較容易的。(4)PR150是PR系的一門課程。應用歸結演譯推理回答問題：小李喜歡什么課程？2、已知有A、B兩個箱子和27號、28號兩個房間，且入不在27號房中就在28號房中，假設機器人知道(1)27號房間中的所有箱子都比28號房間中的?。?2)箱子B在27號房間中且B不比A小。用給定謂詞表示已知條件和結論，并用消解反演證明A在27號房間中。提示：給定謂詞如下：I(x,y):x在y號房中S(x,y):x比y小五、用語義網(wǎng)絡表示下面的知識(10分)(1)我是一個人(2)我有一臺計算機(3)我的計算機是PC/PIV1.8G⑷PC機是計算機PC/PIV1.8G是PC機PC/PIV1.8G包括硬盤、顯示器、CPU、內(nèi)存。六、試用問題歸約法求解四圓盤梵塔問題(15分)注意：只要求以下選做1、2中的一個小題1、在梵塔問題中，圓盤位置的數(shù)據(jù)結構規(guī)定圓盤尺寸自左至右逐漸變小(即最左邊的尺寸最大，最右邊的尺寸最小)。已知初始配置的數(shù)據(jù)結構為(2,2,3,1)，目標配置的數(shù)據(jù)結構為(3,3,3,3)。試用問題歸約法求解四盤梵塔問題，要求：(1)依次畫出圓盤移動步驟(移動過程)；(2)對每一配置(狀態(tài))，標示數(shù)據(jù)結構。(2,2,3,1)初始配置213（3,3,3,3）目標配置2132、對于八數(shù)碼難題按下式定義估價函數(shù)：f（x）=d（x）+h（x）其中，d（x）為節(jié)點x的深度（初始結點即根結點深度為0）；h（x）是所有棋子偏離目標位置的最短距離之和，例如下圖所示的初始狀態(tài)S:1偏離目標位置的距離為1；2偏離目標位置的距離為1；3偏離目標位置的距離為1；4偏離目標位置的距離為2；8偏離目標位置的距離為3；h（s）二8。（1）用最好優(yōu)先搜索法搜索目標，按擴展順序列出最終CLOSE表中的結點；（2）畫出類似圖3.10（Page65）的搜索樹（只要求列出可能在OPEN表中出現(xiàn)的結點），并在各結點旁邊標出其相應的f值。七、您認為《人工智能》課程的哪一部分內(nèi)容對您的畢業(yè)設計或者您以后的工作特別有用？如果有，請敘述其原理；如果沒有，請您談談人工智能的發(fā)展對人類有哪些的影響？（10分）人工智能考試參考答案（A卷）一、填空題：1、 寬度優(yōu)先、深度優(yōu)先、有序2、 時與）、v（或），-（蘊涵）3、 神經(jīng)元、有向圖4、 神經(jīng)計算、模糊計算、進化計算5、 結論、證據(jù)6、 智能機器、模仿和執(zhí)行人腦7、 知識庫、接口、黑板、推理機、解釋器8、 描述事物的各個方面的槽組成，每個槽可以擁有若干個側(cè)面，而每個側(cè)面又可以擁有若干個值。9、 正向推理、逆向推理、雙向推理、混合推理10、 學習和適應、自組織、函數(shù)逼迫、大規(guī)模并行處理二、 選擇題：TOC\o"1-5"\h\z1、 D2、 C3、 A4、 C5、 B6、 B7、 D8、 A9、 C10、B三、 回答下列問題：1、 符號主義認為人工智能源于數(shù)理邏輯。符號主義仍然是人工智能的主流派。這個學派的代表有紐厄爾、肖、西蒙和尼爾遜(Nilsson)等。聯(lián)結主義認為人工智能源于仿生學，特別是人腦模型的研究。行為主義認為人工智能源于控制論。這一學派的代表作首推布魯克斯(Brooks)的六足行走機器人，它被看做新一代的“控制論動物”，是一個基于感知-動作模式的模擬昆蟲行為的控制系統(tǒng)。2、 狀態(tài)空間法是一種基于解答空間的問題表示和求解方法，它是以狀態(tài)和操作符為基礎的。在利用狀態(tài)空間圖表示時，從某個初始狀態(tài)開始，每次加一個操作符，遞增地建立起操作符的試驗序列，直到達到目標狀態(tài)為止。由于狀態(tài)空間法需要擴展過多的節(jié)點，容易出現(xiàn)〃組合爆炸”，因而只適用于表示比較簡單的問題。問題歸約法從目標(要解決的問題)出發(fā)，逆向推理，通過一系列變換把初始問題變換為子問題集合和子子問題集合，直至最后歸約為一個平凡的本原問題集合。這些本原問題的解可以直接得到從而解決了初始問題，用與或圖來有效地說明問題歸約法的求解途徑。問題歸約法能夠比狀態(tài)空間法更有效地表示問題。狀態(tài)空間法是問題歸約法的一種特例。在問題歸約法的與或圖中，包含有與節(jié)點和或節(jié)點，而在狀態(tài)空間法中只含有或節(jié)點。謂詞邏輯法采用謂詞合適公式和一階謂詞演算把要解決的問題變?yōu)橐粋€有待證明的問題，然后采用消解定理和消解反演來證明一個新語句是從已知的正確語句導出的，從而證明這個新語句也是正確的。謂詞邏輯是一種形式語言，能夠把數(shù)學中的邏輯論證符號化。謂詞邏輯法常與其它表示方法混合使用，靈活方便，可以表示比較復雜的問題。在表示和求解比較復雜的問題時，采用單一的知識表示方法是遠遠不夠的。往往必須采用多種方法混合表示。例如，綜合采用框架、語義網(wǎng)絡、謂詞邏輯的過程表示方法(兩種以上)，可使所研究的問題獲得更有效的解決。此外，在選擇知識表示方法時，還要考慮所使用的程序設計語言所提供的功能和特點，以便能夠更好地描述這些表示方法。3、進行搜索技術一般需要某些有關具體問題領域的特性的信息，把此種信息叫做啟發(fā)信息。利用啟發(fā)信息的搜索方法叫做啟發(fā)式搜索方法。例：八數(shù)碼難題采用了簡單的估價函數(shù)f(n)=d(n)+W(n)其中：d(n)是搜索樹中節(jié)點n的深度；W(n)用來計算對應于節(jié)點n的數(shù)據(jù)庫中錯放的棋子個數(shù)。因此，起始節(jié)點棋局28314765的f值等于0+4=4。4、接口是人與系統(tǒng)進行信息交流的媒介，它為用戶提供了直觀方便的交互作用手段。黑板是用來記錄系統(tǒng)推理過程中用到的控制信息、中間假設和中間結果的數(shù)據(jù)庫。它包括計劃、議程和中間解3部分。知識庫包括兩部分內(nèi)容。一部分是已知的同當前問題有關的數(shù)據(jù)信息；另一部分是進行推理時要用到的一般知識和領域知識。調(diào)度器按照系統(tǒng)建造者所給的控制知識，從議程中選擇一個項作為系統(tǒng)下一步要執(zhí)行的動作。執(zhí)行器應用知識庫中的及黑板中記錄的信息，執(zhí)行調(diào)度器所選定的動作。協(xié)調(diào)器的主要作用就是當?shù)玫叫聰?shù)據(jù)或新假設時，對已得到的結果進行修正，以保持結果前后的一致性。解釋器的功能是向用戶解釋系統(tǒng)的行為，包括解釋結論的正確性及系統(tǒng)輸出其它候選解的原因。5、為了體現(xiàn)染色體的適應能力，引入了對問題中的每一個染色體都能進行度量的函數(shù)，叫適應度函數(shù)(fitnessfunction)。TSP的目標是路徑總長度為最短，自然地，路徑總長度就可作為TSP問題的適應度函數(shù)。適應度函數(shù)要有效反映每一個染色體與問題的最優(yōu)解染色體之間的差距。適應度函數(shù)的取值大小與求解問題對象的意義有很大的關系。適應度函數(shù)必須有能力計算搜索空間中每個確定長度的特征字符串的適應值。四、請用相應的謂詞公式表示下述語句：1、 (?x)like(x,zq)a(?x)like(x,pq)a(?x)(like(x,zq)alike(x,pq))2、 (?x)(high(x)far(x))五、 應用歸結演譯推理回答問題：六、 把下面謂詞公式分別化為相應的子句集：))]}2(,2())2(,2([))],1(,1())1(,1({[xExRxWxPxExQxWxP?v?v?七、 用語義網(wǎng)絡表示下列知識：ISAPARTOF有ISA計算機人我PC/PIV機PC機計算機硬盤顯示器CPU內(nèi)存ISAISAISAeasy(PR150)?PR(x)veasy(x)PR(PR150)?easy(x)vlike(Li,x)like(Li,PR150)(2J33)(33")H標配置初始配置21 2 3已43,3}(2,1.1.1)(3,1.1.n31(2J33)(33")H標配置初始配置21 2 3已43,3}(2,1.1.1)(3,1.1.n31』我(33g(33,2.1)田31}人工智能對經(jīng)濟的影響。人工智能系統(tǒng)的開發(fā)和應用，已為人類創(chuàng)造出可觀的經(jīng)濟效益，專家系統(tǒng)就是一個例子。隨著計算機系統(tǒng)價格的繼續(xù)下降，人工智能技術必將得到更大的推廣，產(chǎn)生更大的經(jīng)濟效益。舉例：1.專家系統(tǒng)的效益2.人工智能推動計算機技術發(fā)展人工智能對社會的影響。1）、勞務就業(yè)問題。由于人工智能能夠代替人類進行各種腦力勞動，例如用專家系統(tǒng)代替管理人員或醫(yī)生進行決策或診斷與治療病人疾病，所以，將會使一部分