人工智能期末總結(jié)

1、1、 談?wù)勀銓τ谌斯ぶ悄艿恼J(rèn)識。人工智能就是人造智能，目前指用計算機模擬或?qū)崿F(xiàn)的智能，因此人工智能又稱機器智能。人工智能在我看來，應(yīng)該是像人一樣思考的系統(tǒng)、像人一樣行動的系統(tǒng)、理性地思考的系統(tǒng)、理性地行動的系統(tǒng)，是像人一樣具有感知的系統(tǒng)，是可以獨立思考、獨立判斷的系統(tǒng)2、 人工智能有哪些研究途徑和方法？它們的關(guān)系如何？心理模擬,符號推演;生理模擬,神經(jīng)計算;行為模擬,控制進(jìn)化;群體模擬,仿生計算;博采廣鑒,自然計算;原理分析,數(shù)學(xué)建模; 它們各有所長,也都有一定的局限性，因此這些研究途徑和方法并不能互相取代,而是并存和互補的關(guān)系。3、 人工智能有哪些研究內(nèi)容？搜索與求解、學(xué)習(xí)與發(fā)現(xiàn)、知識與推理

2、、發(fā)明與創(chuàng)造、感知與交流、記憶與聯(lián)想、系統(tǒng)與建造、應(yīng)用與工程等八個方面。4、 人工智能有哪些分支領(lǐng)域和研究方向？從模擬的智能層次和所用的方法看，可分為符號智能和計算智能兩大領(lǐng)域；從模擬的腦智能或腦功能看，可分為機器學(xué)習(xí)、機器感知、機器聯(lián)想、機器推理、機器行為等分支領(lǐng)域；從應(yīng)用角度看，可分為難題求解、自動規(guī)劃、調(diào)度與配置、機器定理證明、自動程序設(shè)計、機器翻譯、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)、計算機輔助創(chuàng)新、計算機文藝創(chuàng)作、機器博弈、智能機器人；從系統(tǒng)角度看，可分為智能計算機系統(tǒng)和智能應(yīng)用系統(tǒng)

3、；從基礎(chǔ)理論看，可分為數(shù)理邏輯和多種非標(biāo)準(zhǔn)邏輯、圖論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊集、粗糙集、概率統(tǒng)計和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、統(tǒng)計學(xué)習(xí)理論與支持向量機、形式語言與自動機等領(lǐng)域；5、 人工智能有哪些應(yīng)用領(lǐng)域或課題？試舉例說明難題求解、自動規(guī)劃、調(diào)度與配置、機器定理證明、自動程序設(shè)計、機器翻譯、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)、計算機輔助創(chuàng)新、計算機文藝創(chuàng)作、機器博弈、智能機器人。就機器博弈方面，在1997年IBM的“深藍(lán)”計算機以2勝3平1負(fù)的戰(zhàn)績擊敗了蟬聯(lián)12年之久的直接國際象棋冠軍加里 卡斯帕羅夫，比如先如今

4、中的五子棋對弈，能實現(xiàn)人與電腦之間的下棋，電腦自動搜索棋步，還可根據(jù)人們所選的電腦難度來決定電腦的難易程度。6、 簡述人工智能的發(fā)展?fàn)顩r人工智能的現(xiàn)狀和發(fā)展呈現(xiàn)如下特點：多種途徑齊頭并進(jìn)，多種方法寫作互補；新思想、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，新領(lǐng)域、新方向不斷開括;理論研究更加深入，應(yīng)用研究更加廣泛;研究隊伍日益壯大，社會影響越來越大;以上特點展現(xiàn)了人工智能學(xué)科的繁榮景象和光明前景。它表明，雖然在通向其最終目標(biāo)的道路上，還有不少困難、問題和挑戰(zhàn)，但前進(jìn)和發(fā)展畢竟是大勢所趨。7、試編寫一個描述親屬關(guān)系的PROLOG程序，然后再給出一些事實數(shù)據(jù)，建立一個小型演繹數(shù)據(jù)庫。domains name=symbol.

5、 sex=symbol. age=integer.predicates person(name,sex,age) mother(name,name) father(name,name) brother(name,name) sister(name,name) grandfather(name,name) grandmother(name,name)goal brother(Name1,Name2),write(Name1," is ",Name2,"'s brother!n "), sister(Name3,Name4),write(Name3,

6、" is ",Name4,"'s sister!n "), grandfather(Name5,Name6),write(Name5," is ",Name6,"'s grandfather!n "), grandmother(Name7,Name8),write(Name7," is ",Name8,"'s grandmother!n ").clauses person(alan,m,21). person(john,m,22). person(ma

7、rry,w,23). person(ann,w,24). mother(alice,alan). mother(alice,john). mother(alice,marry). mother(alice,ann). mother(marry,jane). father(alan,tom). father(tom,ben). brother(Name1,Name2):-person(Name1,m,Age1),person(Name2,m,Age2), mother(Z,Name1),mother(Z,Name2),Age1>Age2. sister(Name3,Name4):-pers

8、on(Name3,w,Age3),person(Name4,w,Age4), mother(Z,Name3),mother(Z,Name4),Age3>Age4. grandfather(Name1,Name2):-father(Name1,Y),father(Y,Name2). grandmother(Name7,Name8):-mother(Name7,X),mother(X,Name8).8何為狀態(tài)圖和與或圖？圖搜索與問題求解有什么關(guān)系？狀態(tài)圖是描述尋找目標(biāo)或路徑問題的有向圖，即描述一個實體基于事件反應(yīng)的動態(tài)行為，顯示了該實體如何根據(jù)當(dāng)前所處的狀態(tài)對不同的時間做出反應(yīng)的。與或圖是一

9、種系統(tǒng)地將問題分解為互相獨立的小問題，然后分而解決的方法。與或圖中有兩種代表性的節(jié)點：“與節(jié)點”和“或節(jié)點”，“與節(jié)點”指所有的后續(xù)節(jié)點都有解時它才有解；“或節(jié)點”指各個后續(xù)節(jié)點均完全獨立，只要其中有一個有解它就有解。關(guān)系：問題求解就是在一個圖中尋找一個從初始節(jié)點到目標(biāo)節(jié)點的路徑問題，圖搜索模擬的實際是人腦分析問題，解決問題的過程，它基于領(lǐng)域知識的問題求解過程。9. 綜述圖搜索的方式和策略。 答：圖搜索方式可分為樹式搜索和線式搜索。圖搜索策略可分為盲目搜索和啟發(fā)式搜索。10. 什么是問題的解? 什么是最優(yōu)解？答：能夠解決問題的方法或具體做法。其中最好的解決方法即代價最小的解稱為最優(yōu)解。11.

10、什么是與或樹？什么是可解節(jié)點？ 什么是解樹？ 答：一棵樹中的弧線表示所連樹枝為“與”關(guān)系,不帶弧線的樹枝為或 關(guān)系。這棵樹中既有與關(guān)系又有或關(guān)系，因此被稱為與或樹。 滿足下列條件的節(jié)點為可解節(jié)點。 終止節(jié)點是可解節(jié)點；一個與節(jié)點可解，當(dāng)且僅當(dāng)其子節(jié)點全都可解；一個或節(jié)點可解，只要其子節(jié)點至少有一個可解。解樹實際上是由可解節(jié)點形成的一棵子樹,這棵子樹的根為初始節(jié)點，葉為終止節(jié)點，且這棵子樹一定是與樹。12.設(shè)有三只琴鍵開關(guān)一字排開, 初始狀態(tài)為“關(guān)、開、 關(guān)”, 問連按三次后是否會出現(xiàn)“開、開、開”或“關(guān)、關(guān)、關(guān)”的狀態(tài)？要求每次必須按下一個開關(guān), 而且只能按一個開關(guān)。 請畫出狀態(tài)空間圖。 解：

11、 用（K1,K2,K3）表示三個開關(guān)的狀態(tài)，取值為0時表示閉合，為1時表示打開。則初始狀態(tài)為（0，1，0）。根據(jù)題設(shè)要求，一個狀態(tài)I的下一個狀態(tài)和I只能有一位取值不同（此即狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)則），據(jù)此可以畫出狀態(tài)空間圖。（0，0，0）（0，0，1）（0，1，0）（1，0，0）（0，1，1）（1，0，1）（1，1，0）（1，1，1）從此狀態(tài)圖不難看出：經(jīng)過連續(xù)三步有狀態(tài)（0，1，0）只能到達(dá)狀態(tài)（0，0，0）而不能到達(dá)狀態(tài)（1，1，1），即會出現(xiàn)狀態(tài)“關(guān)，關(guān)，關(guān)”，但不會出現(xiàn)“開，開，開”。13. 有一農(nóng)夫帶一只狼、一只羊和一筐菜欲從河的左岸乘船到右岸,但受下列條件限制： (1) 船太小,農(nóng)夫每次只能帶

12、一樣?xùn)|西過河。 (2) 如果沒有農(nóng)夫看管, 則狼要吃羊,羊要吃菜。 請設(shè)計一個過河方案, 使得農(nóng)夫、狼、羊、菜都能不受損失地過河。畫出相應(yīng)的狀態(tài)空間圖。 提示： (1) 用四元組(農(nóng)夫、狼、羊、菜)表示狀態(tài),其中每個元素都可為0或1, 用0表示在左岸, 用1表示在右岸。 (2) 把每次過河的一種安排作為一個算符,每次過河都必須有農(nóng)夫, 因為只有他可以劃船。 解：初始S=(0，0，0，0)，目標(biāo)G=(1，1，1，1)定義操作符L(i)表示農(nóng)夫帶東西到右岸： 定義操作符R(i)表示農(nóng)夫帶東西到左岸：i=0 農(nóng)夫自己到右岸；      i=0 農(nóng)夫自己到左岸；

13、i=1 農(nóng)夫帶狼到右岸； i=1 農(nóng)夫帶狼到左岸；i=2 農(nóng)夫帶羊到右岸； i=2 農(nóng)夫帶羊到左岸；i=3 農(nóng)夫帶菜到右岸； i=3 農(nóng)夫帶菜到左岸；約束狀態(tài)如下：(1，0，0，X)狼、羊在左岸； (1，X，0，0)羊、菜在左岸； (0，1，1，X)狼、羊在右岸； (0，X，1，1)羊、菜在右岸； 14. 請闡述狀態(tài)空間的一般搜索過程。OPEN表與CLOSED表的作用是什么？ 答：先把問題的初始狀態(tài)作為當(dāng)前擴展節(jié)點對其進(jìn)行擴展，生成一組子節(jié)點，然后檢查問題的目標(biāo)狀態(tài)是否出現(xiàn)在這些子節(jié)點中。若出現(xiàn)，則搜索成功，找到了問題的解；若沒出現(xiàn)，則再按照某種搜索策略從已生成的子節(jié)點中選擇一個節(jié)點

14、作為當(dāng)前擴展節(jié)點。重復(fù)上述過程，直到目標(biāo)狀態(tài)出現(xiàn)在子節(jié)點中或者沒有可供操作的節(jié)點為止。所謂對一個節(jié)點進(jìn)行“擴展”是指對該節(jié)點用某個可用操作進(jìn)行作用，生成該節(jié)點的一組子節(jié)點。 OPEN表用于存放剛生成的節(jié)點，對于不同的搜索策略，節(jié)點在OPEN表中的排序是不同的。 CLOSED表用于存放將要擴展或者已擴展的節(jié)點。15. 廣度優(yōu)先搜索與深度優(yōu)先搜索各有什么特點？ 答：廣度優(yōu)先搜索就是始終先在同一級節(jié)點中考查,只有當(dāng)同一級節(jié)點考查完之后,才考查下一級節(jié)點?；蛘哒f,是以初始節(jié)點為根節(jié)點，向下逐級擴展搜索樹。所以,廣度優(yōu)先策略的搜索樹是自頂向下一層一層逐漸生成的。 深度優(yōu)先搜索就是在搜索樹的每一層始終先只

15、擴展一個子節(jié)點,不斷地向縱深前進(jìn),直到不能再前進(jìn)（到達(dá)葉子節(jié)點或受到深度限制） 時，才從當(dāng)前節(jié)點返回到上一級節(jié)點，沿另一方向又繼續(xù)前進(jìn)。這種方法的搜索樹是從樹根開始一枝一枝逐漸形成的。深度優(yōu)先搜索亦稱為縱向搜索。由于一個有解的問題樹可能含有無窮分枝，深度優(yōu)先搜索如果誤入無窮分枝(即深度無限)，則不可能找到目標(biāo)節(jié)點。所以，深度優(yōu)先搜索策略是不完備的。另外，應(yīng)用此策略得到的解不一定是最佳解(最短路徑)。 廣度優(yōu)先搜索與深度優(yōu)先搜索都屬于盲目搜索。16.是五大城市間的交通示意圖, 邊上的數(shù)字是兩城市間的距離。用圖搜索技術(shù)編寫程序, 求解以下問題： 解：domains p=string  

16、d=integer pp=p*  predicates road(p,p,d) path(p,p,pp,d) member(p,pp) clauses path(X,Y,L,D):-road(X,Y,D),L=X|Y. path(X,Y,L,D):- road(X,Z,D1),%從當(dāng)前點向前走到下一點Z not(member(Z,L),  path(Z,Y,Z|L,D2),D=D1+D2.%再找Z到出口Y的路徑 member(X,X|_). member(X,_|T)if member(X,T). road(A,B,D):-road(B,A,D). %因為沒向圖

17、/* 交通圖 */ road(“西安”,”北京”,1165). road(“西安”,”上海”,1511). road(“西安”,“廣州” ,2129). road(“西安”,”昆明”,1942). road(“昆明”,”北京”,3179). road(“昆明”,”上?！?2677). road(“昆明”,“廣州”,2216). road(“北京”,”廣州”,2510). road(“上海”,”北京”,1462). road(“廣州”,“上?！?1511). （1）path(“西安”,”北京”,L,D),write(L,D). （2）path(“西安”,”北京”,L,D), member(“上海

18、”,L),write(L,D).  （3）path(“西安”,”北京”,L,D), member(“上?！?L),not(member(“昆明”,L), write(L,D).17. 何謂估價函數(shù)？ 在估價函數(shù)中,g(x)和h(x)各起什么作用？ 答：估價函數(shù)用來估計節(jié)點重要性的函數(shù)。估價函數(shù)f(x)被定義為從初始節(jié)點S0出發(fā)，約束經(jīng)過節(jié)點x到達(dá)目標(biāo)節(jié)點Sg的所有路徑中最小路徑代價的估計值。它的一般形式為： f(x)=g(x)+h(x)其中，g(x)是從初始節(jié)點S0到節(jié)點x的實際代價；h(x)是從節(jié)點x到目標(biāo)節(jié)點Sg的最優(yōu)路徑的估計代價。 18. 局部擇優(yōu)搜索與全局擇優(yōu)搜索的相同處與

19、區(qū)別各是什么？ 答：局部擇優(yōu)搜索與全局擇優(yōu)搜索的區(qū)別是，擴展節(jié)點N后僅對N的子節(jié)點按啟發(fā)函數(shù)值大小以升序排序，再將它們依次放入OPEN表的首部。故算法從略。19. 傳教士和野人問題。有三個傳教士和三個野人一起來到河邊準(zhǔn)備渡河, 河邊有一條空船,且傳教士和野人都會劃船, 但每次最多可供兩人乘渡。河的任何一岸以及船上一旦出現(xiàn)野人人數(shù)超過傳教士人數(shù),野人就會把傳教士吃掉。為安全地渡河,傳教士應(yīng)如何規(guī)劃渡河方案？試給出該問題的狀態(tài)圖表示, 并用PROLOG語言編程求解之。 若傳教士和野人的數(shù)目均為五人,渡船至多可乘三人,請定義一個啟發(fā)函數(shù), 并給出相應(yīng)的搜索樹。 解：首先選取描述問題狀態(tài)的方法。在這個

20、問題中，需要考慮兩岸的修道士人數(shù)和野人數(shù)，還需要考慮船在左岸還是在右岸。從而可用一個三元組來表示狀態(tài)： S=(m, c, b) 其中，m表示左岸的修道士人數(shù)，c表示左岸的野人數(shù)，b表示左岸的船數(shù)。 右岸的狀態(tài)可由下式確定：右岸修道士數(shù)：m'=3-m；右岸野人數(shù)：c'=3-c；右岸船數(shù)：b'=1-b在這種表示方式下，m和c都可取0、1、2、3中之一，b可取0和1中之一。因此，共有4×4×2=32種狀態(tài)。 這32種狀態(tài)并非全有意義，除去不合法狀態(tài)和修道士被野人吃掉的狀態(tài)，有意義的狀態(tài)只有16種： S0=(3, 3, 1) S1=(3, 2, 1) S2=

21、(3, 1, 1) S3=(2, 2, 1) S4=(1, 1, 1) S5=(0, 3, 1) S6=(0, 2, 1) S7=(0, 1, 1) S8=(3, 2, 0) S9=(3, 1, 0) S10=(3, 0, 0) S11=(2, 2, 0) S12=(1, 1,0) S13=(0, 2, 0) S14=(0, 1, 0) S15=(0, 0, 0)有了這些狀態(tài)，還需要考慮可進(jìn)行的操作。 操作是指用船把修道士或野人從河的左岸運到右岸，或從河的右岸運到左岸。 每個操作都應(yīng)當(dāng)滿足如下條件： 一是船至少有一個人（m或c）操作，離開岸邊的m和c的減少數(shù)目應(yīng)該等于到達(dá)岸邊的m和c的增加數(shù)目

22、；二是每次操作船上人數(shù)不得超過2個； 三是操作應(yīng)保證不產(chǎn)生非法狀態(tài)。 因此，操作應(yīng)由條件部分和動作部分： 條件：只有當(dāng)其條件具備時才能使用動作：刻劃了應(yīng)用此操作所產(chǎn)生的結(jié)果。操作的表示： 用符號Pij表示從左岸到右岸的運人操作用符號Qij表示從右岸到左岸的操作 其中： i表示船上的修道士人數(shù) j表示船上的野人數(shù)操作集 本問題有10種操作可供選擇： F=P01, P10, P11, P02, P20,Q01, Q10, Q11, Q02, Q20 下面以P01和Q01為例來說明這些操作的條件和動作。 操作符號 條件 動作 P01 b=1, m=0或3, c1 b=0, c=c-1 Q01 b=0

23、, m=0或3，c2 b=1, c=c+1 20.設(shè)（1）凡事清潔的東西就有人喜歡（2）人們都不喜歡蒼蠅用歸結(jié)原理證明蒼蠅是不清潔的21.八皇后問題：答案：用八元組(X0,X1,X2,X3,X4,X5,X6,X7)表示第18行的棋子，值(x0,x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7)表示其在列上的位置。狀態(tài)可表示為八元組的一組值。專家系統(tǒng)：所謂專家系統(tǒng)，就是基于人類專家知識的程序系統(tǒng)。專家系統(tǒng)的特點是擁有大量的專家知識（包括領(lǐng)域知識和經(jīng)驗知識），能模擬專家的思維方式，面對領(lǐng)域中復(fù)雜的實際問題，能作出專家水平級的決策，像專家一樣解決實際問題。專家系統(tǒng)的特征：1)處理問題的性質(zhì)：善于解決不確定、非結(jié)構(gòu)化、沒有算法解或雖有算法解但在現(xiàn)有機器上無法實施的困難問題。2)處理問題方法：靠知識和推理來解決問題3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：強調(diào)知識與推理的分離，系統(tǒng)具有很好的靈活性和可擴充性。4具有解釋功能：在運行中能回答用戶提出的問題，同時還能對輸出（結(jié)論）或處理問題的過程作出