《人工智能》教案第6課歸結演繹推理

2課時(90min)知識技能目標：思政育人目標： (1)弘揚精益求精、科學嚴謹、追求卓越的工匠精神 (2)熟悉確定性推理，探究技術原理，增加知識儲備，培養(yǎng)鉆研精神 (3)了解時代新科技，激發(fā)學習興趣和創(chuàng)新思維，增強民族自信心教學重點：歸結演繹推理的概念課前任務→考勤(2min)→問題導入(3min)→傳授新知(50min)→新知導入(3min)→課堂實訓(20min)→課堂練習(7min)→課堂小結(3min)→作業(yè)布置(2min)主要教學內容及步驟設計意圖 (2min) (3min)【教師】布置課前任務，和學生負責人取得聯(lián)系，讓其提醒同學通過APPAPP簽到繹推理的相關知識。通過課前學生過問題導入的方法， (50min)2PxQx、PxQ(x)也是子句。不包含任何文字的子句稱為空子句，記IL。集步驟”。并結合教材和PPT內容講解謂詞公式則 。PQ一PQ(連接詞化歸律)通過教師師結合換為 (2)通過謂詞公式的等價性把否定符號()移到緊靠謂詞的位置上。使用謂詞公式的等價式有P一P(雙重否定律)(PQ)一P^Q(德摩根定律)(P^Q)一PQ(德摩根定律)(3x)P一(Vx)(P)(量詞轉換律)(Vx)P一(3x)(P)(量詞轉換律) (3)變元標準化。所謂變元標準化就是重新命名變元，是指在一個量的任意變元代替，使不同量詞約束的變元有不同的名字。例如，(Vx)P(x)=(Vy)P(y)(3x)P(x)=(3y)P(y)。 前束形=(前綴){母式}其中，(前綴)是量詞串，{母式}是不含量詞的謂詞公式。講完了3的。 (5)消去存在量詞。消去存在量詞時，需要區(qū)分以下兩種情況。①存在量詞不出現(xiàn)在全稱量詞的轄域內。此時只要用一個新的個體常②若存在量詞位于一個或多個全稱量詞的轄域內，例如，(Vx)(Vx)...(Vx)(3y)P(x,x,...,x,y)12n12n則需要用Skolem函數f(x1,x2,...,xn)替換受該存在量詞約束的變元y=f(x,x,...,x)12n后再消去該存在量詞。【教師】重點強調m對于上面的例子，存在量詞(3y)位于全稱量詞(Vx)的轄域內，所以需x (6)化為Skolem標準形。其一般形式如下(Vx)(Vx)...(Vx)M(x,x,...,x)12n12n一般利用謂詞公式等價式的分配律 (7)消去全稱量詞。由于母式中的全部變元均受全稱量詞的約束，并全稱量詞后，為44 (9)子句變元標準化。對子句集中的某些變元重新命名，使任意兩個 消去蘊含符號“”，謂詞公式可轉換為 (2)消去存在量詞，謂詞公式可轉換為 (4)消去全稱量詞，謂詞公式可轉換為 {(P(x)P(f(x)),(P(x)R(x,f(x))} 得{(P(x)P(f(x)),(P(y)R(y,f(y))}對謂詞公式的不可滿足性分析可以轉化為對其子句集的不可滿足性分 (1)由謂詞公式化為子句集的過程可知，子句集中子句之間是合取關 (2)空子句是不可滿足的。因此，一個子句集中如果包含有空子句，歸結原理的基本思想是檢查子句集S中是否含有空子句，如含有空子設C與C是子句集中的任意兩個子句，如果C中的文字L與C中12112的文字L互補，那么可從C和C中分別消去L和L，并將兩個子句余下21212句集23C=R，首先對C和C進行歸結，得到412然后再用C和C進行歸結，得到123最后用C和C進行歸結，得到1234C=NIL C (2)如果歸結過程中得到空子句，根據空子句的不可滿足性，即可得到原子句集是不可滿足的。理C=P(x)Q(x)1C=P(y)R(z)2={y/x}7C=P(y)Q(y)1C=P(y)R(z)2合一可以簡單地理解為尋找相對變元的置換，從而使兩個謂詞公式一 x1、x2、...、xn是互不相同的變元t、t2、...、tn是不同于xi的項(常量、變元或函數)。ti/xi表示用ti置換xi，并且要求ti與xi不能相同，而且xi不能循環(huán)地出現(xiàn)在另一個ti中。例如，{a/x,b/y,f(c)/z}是一個置換，。 (2)設有公式集F={,F2,...,Fn}，若存在一個置換9，可使設9是公式集F的一個合一，如果對F的任意一個合一9都存在一個LC=(C{L})(C{L})228選L=P(x)、L=P(b)，則L與L的最一般合一為={b/x}。121212122 (1)若歸結的子句C與C中具有相同的變元時，需要更改其中一個設子句C=P(x)Q(b)和C=P(a)R(x)，求其二元歸結式。21C=P(a)R(y)2根據定義可得22=({P(a),Q(b)}{P(a)})({P(a),R(y)}{P(a)}){Q(b)}{R(y)}={Q(b),R(y)} (2)在求歸結式時，不能同時消去兩個互補文字對，因為消去兩個互子句的邏輯推論。 (3)如果參加歸結的子句內含有可合一的文字，則在進行歸結之前，C中有可合一的文字P(x)與P(f(a))，用它們的最一般合一2={f(a)/y}。因此可得12C=(C{L})(C9{L})122=({P(f(a)),(Q(b))}{P(f(a))})({P(f(a))八R(c)}{P(f(a))})={Q(b),R(c)}C句C的因子。如果C是若C與C是無公共變元的子句，則子句C與C的二元歸結式是下列1212C1C1與C的二元歸結式；2的因子C與C的二元歸結式；112與C的因子C的二元歸結式；222的因子C與C的因子C的二元歸結式。11222足根據定理“Q為的邏輯結論，當且僅當和PPT內容講解歸結反演的步驟 (1)將已知前提用謂詞公式表示。設該謂詞公式的形式為A^A^...^A12n (2)將待證明的結論用謂詞公B式表示，否定結論B，并將結論的否定B與前提謂詞公式A1^A2^...^An組成新的謂詞公式G=A^A^...^A^(B)12n (3)求謂詞公式G的子句集S。 (4)應用歸結原理，證明子句的不可滿足性，從而證明謂詞公式G的不可滿足性。若謂詞公式G不可滿足，則說明對結論B的否定是錯誤 (1)用謂詞公式表示待證明問題的前提。e (2)結論“李是快樂的”用謂詞公式表示為^(Vx)(Study(x)Win(x,prize)) (3)將上述謂詞公式轉化為子句集S為PPT過程講解 (4)應用歸結原理進行歸結，歸結過程可用歸結樹表示材和PPT內容講解應用歸結原理求解問題的過程 (1)將已知前提F用謂詞公式表示，并化為相應的子句集S。 (2)把待求解的問題Q用謂詞公式表示，并否定Q，再與答案謂詞RRNSWER S進行歸結。 ，思考如何表示 (1)將已知前提用謂詞公式表示。問題中涉及的謂詞有T(x)表示x如果A說的是真話，則有 (2)把待求解的問題用謂詞公式表示，將其否定并與答案謂詞得 S1】用PPT展示圖片“對子句集S1進行歸結的過程”，講解歸結的過程 (4)對子句集S進行歸結，其歸結過程的歸結樹。112T(C)T(A)T(B),T(C)T(A),T(C)T(B),T(A)}A (3min) (1)根據動物識別的專家知識，確定識別其余動物的產生式規(guī)則，建 (2)編寫程序實現(xiàn)動物識別，并提交源代碼。 (3)總結實訓的心得體會。：動物識別系統(tǒng)案例過導入趣3.4動物識別系統(tǒng) (1)熟悉一階謂詞邏輯和產生式表示法。 (2)掌握產生式系統(tǒng)的運行機制。 (3)掌握基于確定性推理的基本方法。 (1)分析動物識別系統(tǒng)中的產生式規(guī)則。根據動物識別的專家知識，動師師 (20min)r2：IF該動物會飛 (20min)r3：IF該動物是鳥AND有長腿AND有長脖子AND不會飛THEN該動物是鴕鳥 教師】提醒：【教師】舉例：1THEN2。 匹配實現(xiàn)動物識別?！?”和“5”與規(guī)則r3中的前提匹配，所以，可得出結論“6”(“6”表示是鴕鳥)，動物識別成功。 (1)當所得結論是鴕鳥、企鵝、信天翁、金錢豹、虎、長頸鹿或斑馬 (2)當規(guī)則庫中所有的規(guī)則都使用完，仍然沒有得到最終結論，遍歷 (3)當綜合數據庫中所有的已知事實都遍歷完，并且沒有可以重新提。 (1)根據動物識別的專家知識，確定識別其余動物的產生式規(guī)則，建 (2)編寫程序實現(xiàn)動物識別，并提交源代碼。 (3)