1、人工智能各章小結(jié)及習(xí)題解答第一部分緒論習(xí)題解答：1什么是人工智能？發(fā)展過程中經(jīng)歷了哪些階段？解：人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個重要分支，也是一門正在發(fā)展中的綜合性前沿學(xué)科，它是由計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制論、信息論、神經(jīng)生理學(xué)、哲學(xué)、語言學(xué)等多種學(xué)科相互滲透而發(fā)展起來的，目前正處于發(fā)展階段尚未形成完整體系。神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)時代通用方法時代知識工程時代新的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)時代海量信息處理與網(wǎng)絡(luò)時代發(fā)展過程中經(jīng)歷的階段有：第一階段（40年代中50年代末）第二階段（50年代中60年代中）第三階段（60年代中80年代初）第四階段（80年代中90年代初）第五階段（90年代初現(xiàn)在）2人工智能研究的基本內(nèi)容是什么？解：基本內(nèi)容是：搜

2、索技術(shù)、知識表示、規(guī)劃方法、機(jī)器學(xué)習(xí)、認(rèn)知科學(xué)、自然語言理解與機(jī)器翻譯、專家系統(tǒng)與知識工程、定理證明、博弈、機(jī)器人、數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)、多Agent系統(tǒng)、復(fù)雜系統(tǒng)、足球機(jī)器人、人機(jī)交互技術(shù)等。3人工智能主要有哪幾大研究學(xué)派？解：（1）符號主義學(xué)派：由心理學(xué)途徑產(chǎn)生，符號主義認(rèn)為人工智能起源于數(shù)理邏輯，人類認(rèn)識（智能）的基本元素是符號，而智能行為則是符號運(yùn)算的結(jié)果。（2）連接主義學(xué)派：由生理學(xué)途徑產(chǎn)生，連接主義又稱為仿生學(xué)派，認(rèn)為人工智能的基本元素是神經(jīng)元，智能產(chǎn)生于大量神經(jīng)元的并行分布式聯(lián)結(jié)之中，而智能行為則是聯(lián)結(jié)計(jì)算的結(jié)果。（3）行為主義學(xué)派：由生物演化途徑產(chǎn)生，行為主義認(rèn)為人工智能起源于控

3、制論，提出智能取決于感知和行為，取決于對外界復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)，而不是表示和推理。4.人工智能有哪些主要的研究領(lǐng)域?解：（1）問題求解（2）邏輯推理與定理證明（3）自然語言理解（4）自動程序設(shè)計(jì)（5）專家系統(tǒng)（6）機(jī)器學(xué)習(xí)（7）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（8）機(jī)器人學(xué)（9）模式識別（10）機(jī)器視覺（11）智能控制（12）智能檢索智能調(diào)度與指揮分布式人工智能與Agent計(jì)算智能與進(jìn)化計(jì)算數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)人工生命系統(tǒng)與語言工具第2部分知識與知識表示本章小結(jié)：語義網(wǎng)絡(luò)表示法.謂詞表示法產(chǎn)生式表示法框架表示法首先定義謂詞，指出每個謂詞的確切含義，然后再用連接詞把有關(guān)的謂詞連接起來，形成一個謂詞公式表達(dá)一個完整的意義。產(chǎn)生

4、式系統(tǒng)由3個基本部分組成：規(guī)則庫、綜合數(shù)據(jù)庫、控制系統(tǒng)?？蚣芡ǔＳ芍付ㄊ挛锔鱾€方面的槽組成，每個槽擁有若干個側(cè)面,而每個側(cè)面又可擁有若干個值。語義網(wǎng)絡(luò)由節(jié)點(diǎn)和弧線或鏈線組成，1節(jié)點(diǎn)用于表示物體、概念和狀態(tài)，弧1線用于表示節(jié)點(diǎn)間的關(guān)系。習(xí)題解答：1設(shè)有如下問題：有五個相互可直達(dá)且距離已知的城市A、B、C、D、E,如圖所示;某人從A地出發(fā)，去其它四個城市各參觀一次后回到A;找一條最短的旅行路線請用產(chǎn)生式規(guī)則表示旅行過程。解：綜合數(shù)據(jù)庫(x)(x)中x可以是一個字母，也可以是一個字符串。初始狀態(tài)(A)目標(biāo)狀態(tài)(Ax1x2x3x4A)規(guī)則集：r1:IFL(S)=5THENGOTO(A)r2:IFL(S

5、)5THENGOTO(B)r3:IFL(S)5THENGOTO(C)r4:IFL(S)5THENGOTO(D)r5:IFL(S)C-D-E-B-A總距離為5+6+8+10+7=362神州大學(xué)和東方大學(xué)兩?；@球隊(duì)在東方大學(xué)進(jìn)行一場比賽，結(jié)局的比分是85：89，用語義網(wǎng)絡(luò)表示。本章小結(jié)：i推理第3部分推理自然演繹推理經(jīng)典邏輯推理歸結(jié)演繹推理與/或形演繹推理不確定與非單調(diào)推理習(xí)題解答：1張某被盜，公安局派出五個偵察員去調(diào)查。研究案情時，偵察員A說“趙與錢中至少有一人作案”偵察員B說“錢與孫中至少有一人作案”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

6、與李中至少有一人與此案無關(guān)”。如果這五個偵察員的話都是可信的，試用歸結(jié)演繹推理求出誰是盜竊犯。解：第一步：將5位偵察員的話表示成謂詞公式，為此先定義謂詞。設(shè)謂詞P（x）表示是作案者，所以根據(jù)題意:VV-V-以上每個偵察員的話都是一個子句。第二步：將待求解的問題表示成謂詞。設(shè)其否定并與做析?。?V第三步：求前提條件及一V（1）-P（V（2）-P（V（3）-P（V（4）-PV-（5）-PV-（6）-PV第四步：應(yīng)用歸結(jié)原理進(jìn)行推理。-是盜竊犯，則問題的謂詞公式為，將的子句集，并將各子句列表如下：(7)V-與（4歸)結(jié)(1(8)P(zhVao-)P(li)與（5歸）結(jié)(9)P(qiVan-)P(zh

7、ao)與（4歸）結(jié)(10)P(sV，-nP)(li)與（5歸）結(jié)(11)-P(zhaVo)P(li)與（4歸）結(jié)(1，)P(sV，-nP)(qian)與（5歸）結(jié)(13)與（7歸）結(jié)(14)與（1歸，結(jié)）(15)與（歸結(jié)，o(16)與（歸結(jié)o所以，本題的盜竊犯是兩個人：錢和孫。任何兄弟都有同一個父親，和是兄弟，且的父親是，問的父親是誰？解：第一步：將已知條件用謂詞公式表示出來，并化成子句集。那么，要先定義謂詞。（1）定義謂詞：設(shè)表示是的父親。設(shè)表示和是兄弟。（）將已知事實(shí)用謂詞公式表示出來：任何兄弟都有同一個父親。TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark10A一和是

8、兄弟。的父親是3）將它們化成子句集，得-V-V第二步：把問題用謂詞公式表示出來，并將其否定與謂詞做析取。設(shè)的父親是，則有：將其否定與做析取，得-V第三步：將上述公式化為子句集，并將和合并到SS2=-Father（，,VPAeNtSeWrE）R（，）u將中各子句列出如下：(1)-BrotheVr-(Fxa,tyh)erV(，)Brother(John,PFather(David,J-Father(，,VPAeNtueWr第四步：應(yīng)用歸結(jié)原理進(jìn)行歸結(jié)。-Brother(VJoFhant,hye)（）與（）歸結(jié)，o()-V（7）ANSWER（D第五步：得到了歸結(jié)式的父親是v（）與（）歸結(jié),o（）與（

9、）歸結(jié),答案即在其中，所以即本章小結(jié)：L廣度優(yōu)先搜索深度優(yōu)先搜索盲目搜索有界深度優(yōu)先搜索i搜索策略狀態(tài)空間搜索策略一啟發(fā)式搜索_代價(jià)樹的廣度優(yōu)先搜索L代價(jià)樹的深度優(yōu)先搜索L局部擇優(yōu)搜索全局擇優(yōu)搜索LA*算法L廣度優(yōu)先搜索與/或樹搜索策略L深度及有界深度優(yōu)先搜索部分搜索策略L有序搜索特殊情況博弈問題提高搜索效率的方法a卩剪枝技術(shù)博弈問題：極大極小分析法：計(jì)算出端節(jié)點(diǎn)的估值，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對自己最有利的方案；對“與”節(jié)點(diǎn)，選其子節(jié)點(diǎn)中一個最小的得分作為父節(jié)點(diǎn)的得分，這是為了立足于最

10、壞的情況。這樣計(jì)算出的父節(jié)點(diǎn)的得分稱為倒推值。aB剪枝技術(shù)：對于一個“與”節(jié)點(diǎn)來說，它取當(dāng)前子節(jié)點(diǎn)中的最小倒推值作為它倒推值的上界，稱此值為B值。對于一個“或”節(jié)點(diǎn)來說，它取當(dāng)前子節(jié)點(diǎn)中的最大倒推值作為它倒推值的下界，稱此值為a值。其一般規(guī)律為：(1)任何“或”節(jié)點(diǎn)x的a值如果不能降低其父節(jié)點(diǎn)的B值，則對節(jié)點(diǎn)以下的分枝可停止搜索，并使的倒推值為a。這種剪枝成為B剪枝。()任何“與”節(jié)點(diǎn)X的B值如果不能升高其父節(jié)點(diǎn)的a值，則對節(jié)點(diǎn)以下的分枝可停止搜索，并使的倒推值為B。這種剪枝成為a剪枝。習(xí)題解答：1圖4-1是五城市間的交通路線圖，A城市是出發(fā)地，E城市是目的地，兩城市間的交通費(fèi)用(代價(jià))如圖中

11、數(shù)字所示。求從A到E的最小費(fèi)用交通路線。圖4-1解：先將交通圖轉(zhuǎn)換為代價(jià)樹，如圖4-2所示。若用g(x)表示從初始節(jié)點(diǎn)s0到節(jié)點(diǎn)x的代價(jià)，用c(x1,x2)表示從父節(jié)點(diǎn)x1到子節(jié)點(diǎn)x2的代價(jià)，則有：g(x2)=g(x1)+c(x1,x2)A34B1245D1D2E13423E2B2C2E35圖4-2方法一：代價(jià)樹的廣度優(yōu)先搜索（擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)n,將其子節(jié)點(diǎn)放入表中，計(jì)算各子節(jié)點(diǎn)的代價(jià)，并按各節(jié)點(diǎn)的代價(jià)對表中全部節(jié)點(diǎn)按從小到大的順序進(jìn)行排序（隊(duì)列）步驟如下：5圖4-3-2圖4-3-3s圖4-3-4圖4-3-5所以，最優(yōu)路徑為A-C-D-E方法二：代價(jià)樹的深度優(yōu)先搜索（不一定是最優(yōu)解）（擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)n,將其

12、子節(jié)點(diǎn)按代價(jià)從小到大的順序放到表的首部（棧）步驟如下：雖然D1的代價(jià)大于B1的代價(jià)，但按照代價(jià)樹的深度優(yōu)先搜索策略，要對D1進(jìn)行擴(kuò)展,放入closed表中（若按代價(jià)樹的廣度優(yōu)先搜索，要對Bl、D1排序，先擴(kuò)展B1）為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，所以路徑為CDE注：該題代價(jià)樹的深度優(yōu)先搜索與代價(jià)樹的廣度優(yōu)先搜索的結(jié)果相同，但這只是巧合。一般情況下，這兩種方法得到的結(jié)果不一定相同。另外，由于代價(jià)樹的深度優(yōu)先搜索有可能進(jìn)入無窮分支的路徑，因此它是不完備的。2如下圖4所示，分別用代價(jià)樹的廣度優(yōu)先搜索策略和代價(jià)樹的深度優(yōu)先搜索策略，求到的最短費(fèi)用路徑。解：先將其化成代價(jià)樹,如圖代）價(jià)樹的廣度優(yōu)先搜索,步驟如下：圖4-7-

13、1圖4-7-2圖4-7-3為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，路徑為，代價(jià)為圖4-8-1雖然代價(jià)低于，但按照代價(jià)樹的深度優(yōu)先搜索策略，對進(jìn)行擴(kuò)展，放入表中，因?yàn)閿U(kuò)展的節(jié)點(diǎn)為，而是節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展得到的。出棧，為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，結(jié)束。故解路徑為代價(jià)為，不是最優(yōu)解。注：深度優(yōu)先搜索是不完備的，即使問題有解，也不一定能求得解。得到的解也不一定是最優(yōu)解（因?yàn)槭蔷植績?yōu)先搜索）。3下圖是五城市間的交通費(fèi)用圖，若從西安出發(fā)，要求把每個城市都訪問一遍，最后到達(dá)廣州，請找一條最優(yōu)路線。邊上的數(shù)字是兩城市間的交通費(fèi)用。解：先畫出代價(jià)樹：A15095120D1B1E116017090707575130130C2D2E2B2D3E3B3C3E490751607570D4E5C4E6D5B4E8C5E9B5E10E7E11E12E13E14E15E161307090V130170圖4-10按代價(jià)樹的廣度優(yōu)先搜索即可得出最優(yōu)路線，步驟如下：ABlElCl1508095120圖4-11-1圖4-11-3ABlEl80ClD195150C2D2B2D3E3B3C3E4E21552526522;1851951190D4E5C4B5E10E6B4E8C5E9E12250D5E7380375圖4-11-5120355225340425420340340285365240300295故由此得出最優(yōu)路線為即，交通費(fèi)用為設(shè)有如圖所示的一棵