人工智能習(xí)題課課件

第1章習(xí)題P23

1-1什么是人工智能？試從學(xué)科和能力兩方面加以說明。答：定義1.2和定義1.3。定義1.2(人工智能(學(xué)科))：人工智能(學(xué)科)是計(jì)算機(jī)科學(xué)中涉及研究、設(shè)計(jì)和應(yīng)用智能機(jī)器的一個分支。其近期的主要目標(biāo)在于研究用機(jī)器來模仿和執(zhí)行人腦的某些智力功能，并開發(fā)相關(guān)理論和技術(shù)。定義1.3(人工智能(能力))：人工智能(能力)是智能機(jī)器所執(zhí)行的通常與人類智能有關(guān)的智能行為，如判斷、推理、證明、識別、感知、理解、通信、設(shè)計(jì)、思考、規(guī)劃、學(xué)習(xí)和問題求解等思維活動。1-4現(xiàn)在人工智能有哪些學(xué)派？它們的認(rèn)知觀是什么？答：人工智能的學(xué)派及其認(rèn)知觀如下：(1)符號主義認(rèn)為人工智能起源于數(shù)理邏輯。(2)連接主義認(rèn)為人工智能起源于仿生學(xué)，特別是對人腦模型的研究。(3)行為主義認(rèn)為人工智能起源于控制論。第2章習(xí)題P542-2設(shè)有3個傳教士和3個野人來到河邊，打算乘一只船從右岸渡到左岸去。該船的負(fù)載能力為兩人。在任何時(shí)候，如果野人人數(shù)超過傳教士人數(shù)，那么野人就會把傳教士吃掉。他們怎樣才能用這條船安全地把所有人都渡過河去？解：第一步：定義問題狀態(tài)的描述形式：設(shè)Sk=(M,C,B)表示傳教士和野人在河右岸的狀態(tài)。其中：M表示傳教士在右岸的人數(shù)。C表示野人在右岸的人數(shù)。B用來表示船是不是在右岸。(B=1表示在右岸，B=0表示在左岸)。初始狀態(tài)集：S={(3,3,1)}目標(biāo)狀態(tài)集：G={(0,0,0)}第二步：定義算符。算符R(i,j)表示劃船將i個傳教士和j個野人送到左岸的操作。算符L(i,j)表示劃船從左岸將i個傳教士和j個野人帶回右岸的操作。由于過河的船每次最多載兩個人，所以i+j≤2。這樣定義的算符集F中只可能有如下10個算符。F：R(1,0),R(2,0),R(1,1),R(0,1),R(0,2)L(1,0),L(2,0),L(1,1),L(0,1),L(0,2)第三步：求解過程。

由上述狀態(tài)空間圖，可見從初始狀態(tài)(3,3,1)到目標(biāo)狀態(tài)(0,0,0)的任何一條通路都是問題的一個解。其中：{R(1,1),L(1,0),R(0,2),L(0,1),R(2,0),L(1,1),R(2,0),L(0,1),R(0,2),L(1,0),R(1,1)}是算符最少的解之一。2-5試用四元數(shù)列結(jié)構(gòu)表示四圓盤梵塔問題，并畫出求解該問題的與或圖。用問題歸約法來求解此問題：將原始問題歸約為一個較簡單的問題的集合：(1)移動圓盤A、B和C到柱子2的三圓盤難題。(2)移動圓盤D到柱子3的單圓盤難題。(3)移動圓盤A、B和C到柱子3的三圓盤難題。其子問題由一個包含兩個四元數(shù)列的表列來描述，問題描述[(1111)=>(2221)]就意味著“把ABC盤從柱子1移到柱子2”。則將上述四圓盤梵塔問題用四元數(shù)列結(jié)構(gòu)表示為：(1111)=>(3333)(1111)=>(2221)(2221)=>(2223)(2223)=>(3333)(1111)=>(3311)(3311)=>(3321)(3321)=>(2221)(2223)=>(1123)(1123)=>(1133)(1133)=>(3333)(1111)=>(2111)(2111)=>(2311)(2311)=>(3311)(3321)=>(1321)(1221)=>(2221)(1321)=>(1221)(2223)=>(3223)(3223)=>(3123)(3123)=>(1123)(1133)=>(2133)(2333)=>(3333)(2133)=>(2333)2-6用謂詞演算公式表示下列英文句子(多用而不是省用不同謂詞和項(xiàng)。例如不要用單一的謂詞字母來表示每個句子)。

(x)(y)((C(x)∧P(human,y)∧P(x,y)∧Q(y))→I(x))Acomputersystemisintelligentifitcanperformataskwhich,ifperformedbyahuman,requiresintelligence.解：謂詞定義：

P(x,y):xperformsytask.(x完成y任務(wù))Q(y):yrequiresintelligence.(y需要智能)C(x):xisacomputersystem.(x是一計(jì)算機(jī)系統(tǒng))I(x):xisintelligent.(x是智能的)

2-7、把下列語句表示成語義網(wǎng)絡(luò)描述：(1)Allmanaremortal.ManMan-1mortalISAISGGSISAFORM2-7、把下列語句表示成語義網(wǎng)絡(luò)描述：(2)Everycloudhasasilverlining.CloudCloud-1Lining-1ISAHasGGSISAFORMSilverLining-1ColorISA2-7、把下列語句表示成語義網(wǎng)絡(luò)描述：(3)AllbranchmanagersofDECparticipateinaprofit-sharingplan.ManagerBranchmanagerProfitsharingplan-1ISAParticipateGGSISAFORMDECplanbelongsISA2-9、試構(gòu)造一個描述你的寢室或辦公室的框架系統(tǒng)。答：以辦公室框架為例：辦公室：名稱：教務(wù)辦電話作人員：工作人員-1、工作人員-2設(shè)備：電腦2臺、復(fù)印機(jī)2臺工作人員-1姓名：張三出生年月：1965年9月崗位：辦公室主任職稱：副教授工作人員-2姓名：李四出生年月：1980年9月崗位：普通辦公員職稱：助教第3章習(xí)題3-7、用有界深度優(yōu)先搜索方法求解圖3.34所示八數(shù)碼難題。S0Sg定義操作符集：F={f1,f2,f3,f4}，其中：f1表示空格右移；f2表示空格上移；f3表示空格左移；f4表示空格下移。搜索時(shí)，節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)展順序規(guī)定為按右、左、上、下方向移動空格。并設(shè)置深度界限為8。S0SgS0f4f3f3f4f3f3f2f3f2f3f1f4Sgf4f3由上述有界深度優(yōu)先搜索樹中可見，當(dāng)d=8時(shí)，八數(shù)碼難題的一個解為：f4,f4,f3,f2,f2,f3,f4,f33-17、把下列句子變換成子句形式：(x){P(x)→P(x)}解：(x){P(x)→P(x)}消去蘊(yùn)含符號得：(x){～P(x)∨P(x)}消去存在量詞得：～P(x)∨P(x)于是得到子句：～P(x)∨P(x)3-17、把下列句子變換成子句形式：(4)～{(x){P(x)→{(y)[p(y)→p(f(x,y))]∧(y)[Q(x,y)→P(y)]}}}1)～{(x){～P(x)∨{(y)[～p(y)∨p(f(x,y))]∧(y)[～Q(x,y)∨P(y)]}}}2)(x){P(x)∧{(y)[p(y)∧～p(f(x,y))]∨(y)[Q(x,y)∧～P(y)]}}3)(x){P(x)∧{(y)[p(y)∧～p(f(x,y))]∨(z)[Q(x,z)∧～P(z)]}}3)(x){P(x)∧{(y)[p(y)∧～p(f(x,y))]∨(z)[Q(x,z)∧～P(z)]}}令Skolem函數(shù)：x=A，y=B，z=C，則P(A)∧{[p(B)∧～p(f(A,B))]∨[Q(A,C)∧～P(C)]}}P(A)∧[p(B)∨Q(A,C)]∧[p(B)∨～P(C)]∧[～p(f(A,B))∨Q(A,C)]∧[～p(f(A,B))∨～P(C)]}}6)子句集：{P(A)，p(B)∨Q(A,C)，p(B)∨～P(C)，～p(f(A,B))∨Q(A,C)，～p(f(A,B))∨～P(C)}補(bǔ)充題：例1：張某被盜，公安局派出五個偵察員去調(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，試問誰是盜竊犯。解：定義謂詞：P(x):x作案。由于五個偵察員的話為真，則將五個偵察員的話表示成謂詞公式，有：A:P(zhao)∨P(qian)B:P(qian)∨P(sun)C:P(sun)∨P(li)D:～P(zhao)∨～P(sun)E:～P(qian)∨～P(li)易見以上每個偵察員的話都是一個子句。解：待求解問題的表示P(y)將其否定并與ANSWER(y)構(gòu)成析取式：～P(y)∨ANSWER(y)易見以上表達(dá)式是一個子句?，F(xiàn)將子句列表如下：(1)P(zhao)∨P(qian)(2)P(qian)∨P(sun)(3)P(sun)∨P(li)(4)～P(zhao)∨～P(sun)(5)～P(qian)∨～P(li)(6)～P(y)∨ANSWER(y)應(yīng)用歸結(jié)原理進(jìn)行推理：(7)P(qian)∨～P(sun)(1)(4)歸結(jié)(8)P(zhao)∨～P(li)(1)(5)歸結(jié)(9)P(qian)∨～P(zhao)(2)(4)歸結(jié)(10)P(sun)∨～P(li)(2)(5)歸結(jié)(11)P(li)∨～P(zhao)(3)(4)歸結(jié)(12)P(sun)∨～P(qian)(3)(5)歸結(jié)(13)P(qian)(2)(7)歸結(jié)(14)P(sun)(3)(10)歸結(jié)(15)～P(zhao)(9)(13)歸結(jié)(16)～P(li)(10)(14)歸結(jié)(17)ANSWER(qian)(6)(13)歸結(jié)，={qian/y}(18)ANSWER(sun)(6)(14)歸結(jié)，={sun/y}所以，錢和孫是盜竊犯。例2：(分油問題)有A、B、C三個不帶刻度的瓶子，分別能裝8kg,5kg和3kg油。如果A瓶裝滿油，B和C是空瓶，怎樣操作三個瓶，使A中的油平分兩份？(假設(shè)分油過程中不耗油)解：第一步：定義問題狀態(tài)的描述形式：設(shè)Sk=(b,c)表示B瓶和C瓶中的油量的狀態(tài)。其中：b表示B瓶中的油量。c表示C瓶中的油量。初始狀態(tài)集：S={(0,0)}目標(biāo)狀態(tài)集：G={(4,0)}第二步：定義操作符：操作：把瓶子倒?jié)M油，或把瓶子的油倒空。f1：從A瓶往B瓶倒油，把B瓶倒?jié)M。f2：從C瓶往B瓶倒油，把B瓶倒?jié)M。f3：從A瓶往C瓶倒油，把C瓶倒?jié)M。f4：從B瓶往C瓶倒油，把C瓶倒?jié)M。f5：從B瓶往A瓶倒油，把B瓶倒空。f6：從B瓶往C瓶倒油，把B瓶倒空。f7：從C瓶往A瓶倒油，把C瓶倒空。f8：從C瓶往B瓶倒油，把C瓶倒空。第三步：求解過程：0,00,35,31,31,00,15,13,33,04,04,35,25,30,00,20,32,02,35,0f1f3f4f7f8f6f5f3f1f1f1f4f7f5f3f2f8f3f8f3f2f5f8f3f8f7f7f6f1f4f7f4f5f1f7f1f1f1f7f5f5f7f5f6f7f5f1f3f3由上述狀態(tài)空間圖，可見從初始狀態(tài)(0,1)到目標(biāo)狀態(tài)(4,0)的任何一條通路都是問題的一個解。其中：{f1,f4,f7,f6,f1,f4,f7}是算符最少的解之一。例3：設(shè)有下列語句，請用相應(yīng)的謂詞公式把它們表示出來。西安市的夏天既干燥又炎熱。定義謂詞：SUMMER(x):x處于夏天。DRY(x):x很干燥。HOT(x):x很炎熱。SUMMER(Xi’an)→DRY(Xi’an)∧HOT(Xi’an)(2)并不是每一個人都喜歡吃臭豆腐。定義謂詞：MAN(x)：x是人。LIKE(x,y)：x喜歡吃y?！?x)(MAN(x)→LIKE(x,CHOUDOUFU))(3)喜歡讀《三國演義》的人必讀《水滸》。定義謂詞：MAN(x)：x是人。LIKE(x,y)：x喜歡讀y。(x)(MAN(x)∧LIKE(x,《SANGUOYANYI》)→LIKE(x,《SHUIHU》))(4)欲窮千里目，更上一層樓。定義謂詞：MAN(x)：x是人。EYE(x)：x想窮千里目。UP(x)：x要更上一層樓。(x)(MAN(x)∧EYE(x)→UP(x))例4、用一個語義網(wǎng)絡(luò)表示下列命題。樹和草都是植物；樹和草是有根有葉的；水草是草，且長在水中；果樹是樹，且會結(jié)果；蘋果樹是果樹中的一種，它結(jié)蘋果。分析：問題涉及的對象有：植物、樹、草、水草、果樹、蘋果樹各對象的屬性分別為：樹和草的屬性：有根、有葉；水草的屬性：長在水中；果樹的屬性：會結(jié)果；蘋果樹的屬性：結(jié)蘋果。植物蘋果樹水草果樹草樹AKOAKOAKOAKOAKO有根有葉有根有葉會結(jié)果結(jié)蘋果長在水中例5、下面是一則關(guān)于地震的報(bào)道，請用框架表達(dá)這段報(bào)道。“今天，一次強(qiáng)度為里氏8.5級的強(qiáng)烈地震襲擊了下斯洛文尼亞地區(qū)，造成25人死亡和5億美元的財(cái)產(chǎn)損失。下斯文尼亞地區(qū)主席說：多年來，靠近薩迪壕金斯斷層的重災(zāi)區(qū)一直是一個危險(xiǎn)地區(qū)。這是本地區(qū)發(fā)生的第3號地震?！狈治觯旱谝徊剑捍_定屬性：框架的槽。本報(bào)道中關(guān)于地震的關(guān)鍵屬性是地震發(fā)生的地點(diǎn)、時(shí)間、傷亡人數(shù)，財(cái)產(chǎn)損失數(shù)量、地震強(qiáng)度的震級、斷層情況。第二步：分析本報(bào)道中各對象間的聯(lián)系。由于其中只涉及地震一件事，所以本步可以省略。下面將本報(bào)道中有關(guān)數(shù)據(jù)填入相應(yīng)槽后得到了3號地震的框架?？蚣苊?lt;地震3>地點(diǎn)：下斯洛文尼亞時(shí)間：今天傷亡人數(shù)：25財(cái)產(chǎn)損失：5億美元震級：8.5斷層：薩迪壕金斯每一個優(yōu)秀的人，都有一段沉默的時(shí)光。那一段時(shí)光，是