人工智能原理與應(yīng)用（王萬森）第3版課后習(xí)題答案及解析

??智能原理與應(yīng)?（王萬森）第 3版課后習(xí)題答案及析第1章??智能概述課后題答案?智能包含哪?種能?？解：智能主要是指?類的?然智能。?般認(rèn)為，智能是是?種認(rèn)識(shí)客觀事物和運(yùn)?知識(shí)解決問題的綜合能?。智能包含感知能?，記憶與思維能?，學(xué)習(xí)和?適應(yīng)能?，?為能??各有什么特點(diǎn)？解：?類思維?式有形象思維、抽象思維和靈感思維靈感思維也稱頓悟思維，是?種顯意識(shí)與潛意識(shí)相互作?的思維?式。?它的研究?標(biāo)是什么？計(jì)算機(jī)）上實(shí)現(xiàn)智能；從學(xué)科的?度看，??智能是?門研究如何構(gòu)造智能機(jī)器或智能系統(tǒng)，使它能模擬、延伸和擴(kuò)展?類智能的學(xué)科。研究?標(biāo)：對(duì)智能?為有效解釋的理論分析；解釋?類智能；構(gòu)造具有智能的??產(chǎn)品；什么是圖靈實(shí)驗(yàn)？圖靈實(shí)驗(yàn)說明了什么？解：圖靈實(shí)驗(yàn)可描述如下，該實(shí)驗(yàn)的參加者由?位測(cè)試主持?和兩個(gè)被測(cè)試對(duì)象組成。其中，兩個(gè)被測(cè)試對(duì)象中?個(gè)是?，另ft不能看見的房間中，相互之間只能通過計(jì)算機(jī)終端進(jìn)??。在這個(gè)前提下，要求測(cè)試主持?區(qū)分這兩個(gè)被測(cè)試對(duì)象中哪50%，則認(rèn)為該機(jī)器具有了智能。??智能的發(fā)展經(jīng)歷了哪?個(gè)階段？解：孕育期，形成期，知識(shí)應(yīng)?期，從學(xué)派分??向綜合，智能科學(xué)技術(shù)學(xué)科的興起與腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)的交叉研究智能模擬的?法和技術(shù)研究?為主義：?稱進(jìn)化主義或控制論學(xué)派，是基于控制論和“感知-動(dòng)作”控制系統(tǒng)的??智能學(xué)派。?為主義認(rèn)為??智能起源于控制論，提出智能取決于感知和?為，取決于對(duì)外界復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)，?不是表?和推理。機(jī)器思維:推理、搜索、規(guī)劃?rùn)C(jī)器學(xué)習(xí)：符號(hào)學(xué)習(xí)、聯(lián)結(jié)學(xué)習(xí)、知識(shí)發(fā)現(xiàn)和數(shù)據(jù)挖掘機(jī)器感知：機(jī)器視覺、模式識(shí)別、?然語?理解機(jī)器?為：智能控制、智能制造計(jì)算智能：神經(jīng)計(jì)算、進(jìn)化計(jì)算、模糊計(jì)算分布智能智能系統(tǒng)：專家系統(tǒng)、智能決策?持系統(tǒng)???理與??情感研究熱點(diǎn)：智能機(jī)器?、智能檢索、智能游戲等。多學(xué)科交叉研究集成智能研究認(rèn)知計(jì)算與情感計(jì)算研究智能系統(tǒng)與智能服務(wù)第2章確定性知識(shí)系統(tǒng)參考答案什么是知識(shí)？有哪?種主要的知識(shí)分類?法？什么是知識(shí)表?？知識(shí)表?有哪些要求？解：知識(shí)表?就是對(duì)知識(shí)的描述，即??些約定的符號(hào)把知識(shí)編碼成?組可以被計(jì)算機(jī)直接識(shí)別，并便于系統(tǒng)使?的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?介謂詞邏輯表?法?結(jié)構(gòu)化?法產(chǎn)?式陳述性知識(shí)表?語義?絡(luò)結(jié)構(gòu)化?法框架結(jié)構(gòu)知識(shí)表??法要求：表?能?，可利?性，可組織性與可維護(hù)性，可理解性和可實(shí)現(xiàn)性從?理學(xué)的?度看，推理有哪兩種?較典型的觀點(diǎn)？它們的含義是什么？是可?是推理過程所得到的結(jié)論。什么是推理？它有哪些分類?法？解：推理是由具體事例歸納出?般規(guī)律，或者根據(jù)已有的知識(shí)推出新的結(jié)論的思維過程分為演繹法和歸納法推理策略主要解決推理?向，求解策略，限制策略，沖突消解策略等搜索策略主要解決推理線路，推理效果，推理效率等問題什么是命題？什么是命題的真值？解：?個(gè)陳述句稱為?個(gè)斷?，凡有真假意義的斷?稱為命題。命題的意義通常稱為真值，當(dāng)命題的意義為真時(shí)，則稱該命題的真值為真。什么是論域？什么是謂詞解：論域是由所討論對(duì)象之全體構(gòu)成的?空集合。論域中的元素稱為個(gè)體，論域也常稱為個(gè)體域。在謂詞邏輯中，命題是?謂詞來表?的。?個(gè)謂詞可分為謂詞名和個(gè)體兩部分。什么是?由變?cè)渴裁词羌s束變?cè)?？設(shè)有如下語句，請(qǐng)?相應(yīng)的謂詞公式分別把他們表?出來：P(x)：x是?L(x,y)：x喜歡y其中，y的個(gè)體域是{梅花，菊花}。將知識(shí)?謂詞表?為：(?x)(P(x)→L(x,梅花)∨L(x,菊花)∨(L(x,梅花)∧L(x,菊花)))P(x)：x是?B(x)：x打籃球A(y)：y是下午將知識(shí)?謂詞表?為：(?x)(?y)(A(y)→B(x)∧P(x))新型計(jì)算機(jī)速度?快，存儲(chǔ)容量??。解：定義謂詞NC(x)：x容量?(?x)不是每個(gè)計(jì)算機(jī)系的學(xué)?都喜歡在計(jì)算機(jī)上編程序。解：定義謂詞S(x)：x是計(jì)算機(jī)系學(xué)?L(x,pragramming)：x喜歡編程序U(x,computer)：x使?計(jì)算機(jī)將知識(shí)?謂詞表?為：(x)(S(x) pragramming)∧U(x,computer))L(xy將知識(shí)?謂詞表?為：(?x)(P(x)∧L(x,pragramming)→L(x,computer))?謂詞表?法求解機(jī)器?摞積?問題。設(shè)機(jī)器?有?只機(jī)械?，要處理的世界有?張桌?，桌上可堆放若?相同的?積?塊。機(jī)械?有4個(gè)操作積?的典型動(dòng)作：從桌上揀起?塊積?；將?中的積?放到桌之上；在積?上再摞上?塊積?；從積先定義描述狀態(tài)的謂詞CLEAR(x)：積?x上?是空的。ON(x,y)：積?x在積?y的上?。圖2.10機(jī)器?摞積?問題CABABCHOLDING(x)x。HANDEMPTY：機(jī)械?是空的。和y{AB。問題的初始狀態(tài)是：ONTABLE(A)ONTABLE(B)ON(C,A)CLEAR(B)CLEAR(C)問題的?標(biāo)狀態(tài)是：ONTABLE(C)ON(B,C)ON(A,B)CLEAR(A)HANDEMPTY再定義描述操作的謂詞在本問題中，機(jī)械?的操作需要定義以下4個(gè)謂詞：Pickup(x)：從桌?上揀起?塊積?x。Putdown(x)：將?中的積?放到桌?上。Stack(xxy。Upstack(xxy。條件：ONTABLE(x)，HANDEMPTY，CLEAR(x)動(dòng)作：刪除表：ONTABLE(x)，HANDEMPTY添加表：HOLDING（x）Putdown(x)條件：HOLDING（x）動(dòng)作：刪除表：HOLDING（x）添加表：ONTABLE(x)，CLEAR(x)，HANDEMPTYStack(x,y)條件：HOLDING（x），CLEAR(y)動(dòng)作：刪除表：HOLDING（x），CLEAR(y)添加表：HANDEMPTY，ON(xy)，CLEAR(xUpstack(xy)條件：HANDEMPTY，CLEAR(x，ON(x,y)動(dòng)作：刪除表：HANDEMPTY，ON(xy)問題求解過程利?上述謂詞和操作，其求解過程為：?謂詞表?法求解農(nóng)夫、狼、??、?菜問題。農(nóng)夫、狼、??、?菜全部放在?條河的左岸，現(xiàn)在要把他們?nèi)克偷浇猓?1)先定義描述狀態(tài)的謂詞可僅對(duì)左岸或右岸的狀態(tài)做直接描述。本題選擇對(duì)左岸進(jìn)?直接描述的?法，即定義謂詞如下：AL(x)：x在左岸其中，x的個(gè)體域是{農(nóng)夫，船，狼，?，?菜}。對(duì)應(yīng)地，?AL(x)表?x在右岸。問題的初始狀態(tài)：AL(農(nóng)夫)AL(船)AL(狼)AL(?)AL(?菜)問題的?標(biāo)狀態(tài)：AL(船ONTABLE(AONTABLE(BON(CACLEAR(BCLEAR(CHANDEMPTYUpstack(C,AONTABLE(A)ONTABLE(BHOLDING(CCLEAR(ACLEAR(BPutdown(CONTABLE(A)ONTABLE(B)ONTABLE(C)CLEAR(A)CLEAR(B)CLEAR(C)HANDEMPTYPickup(A)ONTABLE(A)ONTABLE(C)HOLDING(B)CLEAR(A)CLEAR(B)CLEAR(C)Stack(B,C)ONTABLE(A)ONTABLE(C)ON(B,C)CLEAR(A)CLEAR(B)HANDEMPTYONTABLE(C)ON(B,C)CLEAR(A)CLEAR(B)HOLDING(A)Stack(A,B)ONTABLE(C)ON(B,C)ON(A,B)CLEAR(A)HANDEMPTPickup(B)再定義描述操作的謂詞本題需要以下4個(gè)描述操作的謂詞：R-L(x)：農(nóng)夫帶著x劃船從右岸到左岸其中，x的個(gè)體域是{狼，?，?菜}。對(duì)上述每個(gè)操作，都包括條件和動(dòng)作兩部分。它們對(duì)應(yīng)的條件和動(dòng)作如下：L-R：農(nóng)夫劃船從左岸到右岸條件：AL(船)，AL(農(nóng)夫)，?AL(狼)∨?AL(?)，?AL(?)∨?AL(?菜)動(dòng)作：刪除表：AL(船)，AL(農(nóng)夫)添加表：?AL(船)，?AL(農(nóng)夫)?)船)，AL()，AL(狼)添加表：?AL(船)，?AL()，?AL(狼)條件：AL(船)，AL(農(nóng)夫)，AL(?)，AL(狼)，AL(?菜)或：AL(船)，AL(農(nóng)夫)，AL(?)，?AL(狼)，?AL(?菜)動(dòng)作：刪除表：AL(船)，AL(農(nóng)夫)，AL(?)添加表：?AL(船)，?AL(農(nóng)夫)，?AL(?)L-R(?菜)：農(nóng)夫帶著?菜劃船從左岸到右岸條件：AL(船)，AL(農(nóng)夫)，AL(?菜)，?AL(狼)動(dòng)作：刪除表：AL(船)，AL(農(nóng)夫)，AL(?菜)添加表：?AL(船)，?AL(農(nóng)夫)，?AL(?菜)R-L：農(nóng)夫劃船從右岸到左岸條件：?AL(船)，?AL(農(nóng)夫)，AL(狼)∨AL(?)，AL(?)∨AL(?菜)或：?AL(船)，?AL(農(nóng)夫)，?AL(狼)，?AL(?菜)，AL(?)動(dòng)作：刪除表：?AL(船)，?AL(農(nóng)夫)添加表：AL(船)，AL(農(nóng)夫)R-L(?)：農(nóng)夫帶著?劃船從右岸到左岸條件：?AL(船)，?AL()，?AL(?)，?AL(狼)，?AL(?)，AL()船)，?AL()，?AL(?)添加表：AL(船)，AL(農(nóng)夫)，AL(?)AL()AL(船)L-R(?)AL(狼)AL(?菜)AL(農(nóng)夫)AL(船)L-R(狼)R-L(?)AL(?菜)AL(農(nóng)夫)R-L修道?和野?都會(huì)劃船，但船?次只能裝運(yùn)兩個(gè)?。在任何岸邊，野?數(shù)不能超過修道?，否則修道?會(huì)被野?吃掉。解：（1）定義謂詞S下xyS下xy其中，x,y分別代表修道??數(shù)和野?數(shù)，他們的個(gè)體域均為{0,1,2,3}。再定義船所在岸的謂詞和修道?不在該岸上的謂詞：Boat(z,S)：狀態(tài)S下船在z岸EZ(x,S)S下x0Safety(z,x,y,S)≡(G(x,0,S)∧GE(x,y,S))∨(EZ(x,S))其中，z,x,ySz岸，保證修道?安全，當(dāng)且僅當(dāng)修道?不在該岸上，或者修道?在該岸上，但?數(shù)超過野?數(shù)。該謂詞同時(shí)也描述了相應(yīng)的狀態(tài)。再定義描述過河?案的謂詞：L-R(x,x1,y,y1,S)：x1個(gè)修道?和y1個(gè)野?渡船從河的左岸到河的右岸條件：Safety(L,x-x1,y-y1,S∧Safety(R,3-x+x1,3-y+y1,S動(dòng)作：Safety(L,x-x1,y-y1,Sy+y1,S∧Boat(R,SR-L(x,x1,y,y2個(gè)野?渡船從河的左岸到河的右岸條件：Safety(R,3-x-x2,3-y-y2,S’)∧Safety(L,x+x2,y+y2,S’)∧Boat(R,S)動(dòng)作：Safety(R,3-x-x2,3-y-y2,S’)∧Safety(L,x+x2,y+y2,SR-L船?狼)?船狼船?狼?)AL(船)AL(?)?AL(?菜)?AL(狼)(2)過河?案Safety(L,3,3,S0)∧Safety(R,0,0,S0)∧Boat(L,S0)L-R(3,1,3,1,S0)L-R(3,0,3,2,S0)Safety(L,2,2,S1)∧Safety(R,1,1,S1)∧Boat(R,S1)Safety(L,3,1,S1’)∧Safety(R,0,2,S1’)∧Boat(R,S1’)R-L(2,1,2,0,S1)R-L(3,0,1,1,S1’)Safety(L,3,2,S2)∧Safety(R,0,1,S2)∧Boat(L,S2)L-R(3,0,2,2,S2)Safety(L,3,0,S3)∧Safety(R,0,3,S3)∧Boat(R,S3)R-L(3,0,0,1,S3)L-R(3,2,1,0,S4)Safety(L,1,1,S5)∧Safety(R,2,2,S5)∧Boat(R,S5)R-L(1,1,1,1,S5)L-R(2,2,2,0,S6)Safety(L,0,2,S7)∧Safety(R,3,1,S7)∧Boat(R,S7)R-L(0,0,2,1,S7)L-R(0,0,3,2,S8)Safety(L,0,1,S9)∧Safety(R,3,2,S9)∧Boat(R,S9)R-L(0,1,1,0,S9)L-R(1,1,1,1,S10)Safety(L,0,0,S11)∧Safety(R,3,3,S11)∧Boat(R,S11)什么是產(chǎn)?式？它的基本形式是什么？代表什么含義？由美國(guó)數(shù)學(xué)家波斯特1934年?先提出，它根據(jù)串代替規(guī)則提出了?種稱為波斯特機(jī)的計(jì)算模型，模型中的每條規(guī)則稱為產(chǎn)?式。P→QIFPTHENQ。P是產(chǎn)?式的前提，也稱為前件，它給出了該產(chǎn)?式可否使?的先決條件，由事滿?時(shí)，應(yīng)該推出的結(jié)論或應(yīng)該執(zhí)?的動(dòng)P所規(guī)定的操作。產(chǎn)?式表?的特征是什么？解：優(yōu)點(diǎn)：?然性、模塊性、有效性缺點(diǎn)：效率低性、不?便表?結(jié)構(gòu)性知識(shí)的有向圖何謂語義?絡(luò)？它有哪些基本的語義關(guān)系？解：語義?絡(luò)：?實(shí)體以及語義關(guān)系來表達(dá)知識(shí)的有向圖基本的語義關(guān)系：①實(shí)例關(guān)系②分類關(guān)系③成員關(guān)系(A-member-of):是?名:HaveCanAge:Before，afterlocated-onlocated-underlocated-outsidelocated-atlocated-insidesimilar-tonear-to接近(1)每個(gè)學(xué)?都有?臺(tái)計(jì)算機(jī)。(2)37?給計(jì)算機(jī)系學(xué)?講《計(jì)算機(jī)?絡(luò)》課。解：ISA講課事件??師?師Subject計(jì)算機(jī)系學(xué)?ObjectStartEnd講課計(jì)算機(jī)?絡(luò)ActionCaurse職業(yè)?計(jì)算機(jī)占有權(quán)設(shè)備占有資格AKOAKOownsAKOownerAKOAKO5632歲、碩?學(xué)位。3：2(1)?球賽?賽AKO紅隊(duì)藍(lán)隊(duì)3:2Participants1Participants2Outcome植物草樹AKOAKO男研究?本科?HaveHave5632碩?學(xué)位Work-forAgeHaveAddressIsaHave梨樹是果樹中的?種，它會(huì)結(jié)梨。解：試述語義?絡(luò)中求解問題的?般過程何謂框架？框架的?般形式是什么？解：框架表?法是在框架理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的?種結(jié)構(gòu)化知識(shí)表??法。草樹是?種是?種植物葉根HaveHave草?草?中AKOLive植物AKO樹果樹結(jié)果AKOCan植物AKO果樹梨樹結(jié)梨AKOCan樹AKO?，每?個(gè)側(cè)??可以擁有若?個(gè)值。何謂實(shí)例框架？它與框架有什么關(guān)系？何謂框架系統(tǒng)？何謂框架系統(tǒng)的橫向聯(lián)系？何謂框架系統(tǒng)的縱向聯(lián)系？橫向聯(lián)系：由于?個(gè)框架的槽值或側(cè)?值可以是另外?個(gè)框架的名字，這就在框架之間建?了另外?種聯(lián)系，稱為橫向聯(lián)系。312o-2o15%。請(qǐng)?框架表?這?知識(shí)。解：Frame<天?預(yù)報(bào)>地域：北京時(shí)段：今天?天天?：晴風(fēng)向：偏北風(fēng)?：3級(jí)?溫：最?：12度最低：-2度降?概率：15%FrameName：Unit（Last-name，F(xiàn)irst-name）Sex：Area（male，female）Default：maleAge：Unit（Years）Telephone：HomeUnit（Number）MobileUnit（Number）教師框架FrameAKOMajor：Unit（Major-Name）Lectures：Unit（Course-Name）Field：Unit（Field-Name）Project：Area（National，Provincial，Other）Default：ProvincialPaper：Area（SCI，EI，Core，General）Default：Core學(xué)?框架FrameAKO<Teachers-Students>Major：Unit（Major-Name）Classes：Unit（Classes-Name）Degree：Area（doctor，mastor,bachelor）Default：bachelor框架的匹配與填槽框架表?法的特點(diǎn)有哪些？解：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)性，深層性，繼承性，?然性。解：利?產(chǎn)?式知識(shí)表??法所進(jìn)?的推理稱為產(chǎn)?式推理，由ft產(chǎn)?的系統(tǒng)為產(chǎn)?式系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)：綜合數(shù)據(jù)庫，規(guī)則庫，控制系統(tǒng)什么是產(chǎn)?式的正向推理？其基本過程是什么？解：從已知事實(shí)出發(fā)，正向使?推理規(guī)則的推理?法。過程：把?戶提供的初始證據(jù)放?綜合數(shù)據(jù)庫；檢查綜合數(shù)據(jù)庫中是否包含了問題的解，若已包含，則求解結(jié)束，并成功推出，否則，執(zhí)?下?步；檢查知識(shí)庫中是否有可?知識(shí)。若有，形成當(dāng)前可?知識(shí)集，執(zhí)?下?步，否則轉(zhuǎn)（2）；否則表??解，失敗退出。將問題的初始證據(jù)和要求證的?標(biāo)（稱為假設(shè)）分別放?綜合數(shù)據(jù)庫和假設(shè)集；ft時(shí)，若假設(shè)集為空，則成功退出。否則，扔執(zhí)?。若該假設(shè)不在數(shù)據(jù)庫中，則執(zhí)?下?步；檢查該假設(shè)是否可由知識(shí)庫的某個(gè)知識(shí)導(dǎo)出，若不能由某個(gè)知識(shí)導(dǎo)出，則詢問?戶尋找新的假設(shè)。若不是，則轉(zhuǎn)（5），若能由某個(gè)知識(shí)導(dǎo)出，則執(zhí)?下?步；將知識(shí)庫中可以導(dǎo)出該假設(shè)的所有知識(shí)構(gòu)成?個(gè)可?知識(shí)集；檢查可?知識(shí)集是否為空，若空，失敗退出。否則執(zhí)?下?步；按沖突消解策略從可?知識(shí)集中取出?個(gè)知識(shí)，繼續(xù)執(zhí)?下?步；將該知識(shí)的前提中的每個(gè)?條件都作為新的假設(shè)放?假設(shè)集，轉(zhuǎn)。什么是混合推理？它由哪?種實(shí)現(xiàn)?式？什么是置換？什么是合?？解：在不同謂詞公式中，往往會(huì)出現(xiàn)多個(gè)謂詞的謂詞名相同但個(gè)體不同的情況，ft時(shí)推理過程是不能直接進(jìn)?匹配的，需要先進(jìn)?變?cè)奶鎿Q。這種利?項(xiàng)對(duì)變?cè)M(jìn)?替換叫置換?？珊?，其最?般和?為：σ={a/x?？珊?，其最?般和?為：σf(x)/y?？珊?，其最?般和?為：σ={f(b)/y。不可合??？珊?，其最?般和?為：σ。什么是?然演繹推理？它所依據(jù)的推理規(guī)則是什么？從?組已知為真的事實(shí)出發(fā)，直接運(yùn)?經(jīng)典邏輯中的推理規(guī)則推出結(jié)論的過程稱為?然演繹推理P55.56頁Skolem范式？P56什么是字句集？如何將謂詞公式化為字句集？教材P56.57y))(2)(?x)(?y)(P(x,y))(3)(?x)(?y)(P(x,y)∨(Q(x,y)→R(x,y)))(4)(?x)(?y)(?z)(P(x,y)→Q(x,y)∨R(x,z))解：(1)(?x)(?y)(P(x,SkolemP(x,已經(jīng)是合取范式，所以可直接消去全稱量詞、合取詞，得{P(x,y),Q(x,y)}再進(jìn)?變?cè)獡Q名得?句集：S={P(x,y),Q(u,v)}(2)(?x)(?y)(P(x,得：(?x)(?y)(?P(x,y))ft公式已為Skolem標(biāo)準(zhǔn)型。再消去全稱量詞得?句集：S={?P(x,y)∨Q(x,y)}(3)對(duì)謂詞公式(?x)(?y)(P(x,y)∨(Q(x,y)→R(x,y)))，先消去連接詞“→”得：(?x)(?y)(P(x,y)∨(?Q(x,y)∨R(x,y)))ft公式已為前束范式。再消去存在量詞，即?Skolem函數(shù)f(x)替換y得：(?x)(P(x,f(x))∨?Q(x,f(x))∨R(x,f(x)))ft公式已為Skolem標(biāo)準(zhǔn)型。最后消去全稱量詞得?句集：S={P(x,f(x))∨?Q(x,f(x))∨R(x,f(x))}(4)對(duì)謂詞(?x)(?y)(?z)(P(x,y)→Q(x,y)∨R(x,z))，先消去連接詞“→”得：(?x)(?y)(?z)(?P(x,y)∨Q(x,y)∨R(x,z))再消去存在量詞，即?Skolem函數(shù)f(x)替換y得：(?x)(?y)(?P(x,y)∨Q(x,y)∨R(x,f(x,y)))ft公式已為Skolem標(biāo)準(zhǔn)型。S={?P(x,y)∨Q(x,y)∨R(x,f(x,y))}魯濱遜歸結(jié)原理的基本思想是什么？解：魯濱遜歸結(jié)原理也稱為消解原理。其基本思想是把永真性的