人工智能與專家系統(tǒng)復(fù)習(xí)

人工智能與專家系統(tǒng)復(fù)習(xí)尹朝慶，尹皓中國(guó)水利水電出版社第_章【P1】1.1何謂人工智能？人類智能主要包括哪些能力？答：人工智能是研究、設(shè)計(jì)和應(yīng)用智能機(jī)器或智能系統(tǒng)，來模擬人類智能活動(dòng)的能力、以延伸人類智能的科學(xué)。四種能力：認(rèn)識(shí)和理解外界環(huán)境的能力；進(jìn)行演繹和歸納推理、作出決策的能力；學(xué)習(xí)的能力；自適應(yīng)的能力。【P6-8】1.4人工智能有哪幾個(gè)主要學(xué)派？各學(xué)派的基本理論框架和研究方法有何不同？答：(1)符號(hào)主義學(xué)派的框架：知識(shí)是智能的基礎(chǔ)，人工智能的核心問題是知識(shí)表示和知識(shí)推理，可以用一個(gè)符號(hào)系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)上形式化的描述和模擬人的思維活動(dòng)過程。研究方法：功能模擬方法，力圖用數(shù)理邏輯方法來建立人工智能的統(tǒng)一理論體系。聯(lián)接主義學(xué)派的框架：利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模仿人類智能，認(rèn)為人的智能的基本單位是神經(jīng)元，由人工神經(jīng)元聯(lián)接起來的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以具有學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力。研究方法：結(jié)構(gòu)模擬。行為主義學(xué)派的框架：提出智能行為的“感知-動(dòng)作模式”。研究方法：行為模擬方法。【P8-9】1.5人工智能的近期研究目標(biāo)和遠(yuǎn)期研究目標(biāo)分別是什么？近期：建造智能計(jì)算機(jī)。遠(yuǎn)期:研究人類智能和機(jī)器智能的基本原理，用智能機(jī)器來模擬人類的思維過程和智能行為。【P9-12】1.6人工智能主要的研究應(yīng)用領(lǐng)域？十條：定理證明；專家系統(tǒng)；機(jī)器學(xué)習(xí)；自然語言理解；智能檢索；機(jī)器人學(xué)；自動(dòng)程序設(shè)計(jì)；組合調(diào)度問題；模式識(shí)別；機(jī)器視覺。第二章【P19】2.2簡(jiǎn)述謂詞邏輯中的下述推理規(guī)則：P規(guī)則：在推理的任何步驟上都可引入前提；T規(guī)則：在推理時(shí)，如果前面步驟中有一個(gè)或多個(gè)公式永真蘊(yùn)含公式S，則可把S引入推理過程中；CP規(guī)則：如果能從R和前提集合中推出S來，則可從前提集合推出RfS。反證法規(guī)則：P=>Q，當(dāng)且僅當(dāng)PAnQ<=>F0即Q為P的邏輯結(jié)論，當(dāng)且僅當(dāng)PAnQ是不可滿足的?！綪20-21】2.3—階謂詞邏輯表示法適合于表示哪種類型的知識(shí)？它有主要哪些特點(diǎn)？答：謂詞邏輯適合于表示事物的狀態(tài)、屬性、概念等事實(shí)性的知識(shí)，也可以用來表示事物間確定的因果關(guān)系，即規(guī)則。特點(diǎn)有：自然性，精確性，嚴(yán)密性，容易實(shí)現(xiàn)?！綪22】2.5產(chǎn)生式與謂詞邏輯中的蘊(yùn)含式有何異同點(diǎn)？答：基本形式有相同之處。不同點(diǎn)是，通?？梢园烟N(yùn)含式看成是產(chǎn)生式的一種特殊情況，因?yàn)椋?） 蘊(yùn)含式只能表示精確知識(shí)，其真值或者為真或者為假；而產(chǎn)生式不僅可以表示精確知識(shí)，也可以表示不精確知識(shí)。（2） 用產(chǎn)生式表示在知識(shí)的系統(tǒng)中，決定一條知識(shí)是否可用的方法是檢查當(dāng)前是否有已知事實(shí)可與前提中規(guī)定的條件匹配。這種匹配可以是精確的，也可以是不精確的，但是謂詞邏輯的蘊(yùn)含式要求匹配是精確的?！綪28-29】2.9簡(jiǎn)述產(chǎn)生式表示法的主要優(yōu)缺點(diǎn)。答：優(yōu)點(diǎn)：自然性；模塊性；有效性；清晰性。缺點(diǎn)：效率不高；不能表達(dá)具有結(jié)構(gòu)性的知識(shí)?！綪29-30】2.13何謂框架知識(shí)表示？給出框架的一般表示形式。框架知識(shí)表示：框架是描述對(duì)象屬性的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在框架表示法中，框架被看成是知識(shí)表示的基本單位，不同的框架之間可以通過屬性之間關(guān)系建立聯(lián)系，從而構(gòu)成框架網(wǎng)絡(luò)?？蚣艿男问奖硎荆海伎蚣苊挡勖?：側(cè)面名11：側(cè)面值11側(cè)面名12：側(cè)面值12側(cè)面名1n：側(cè)面值1n槽名k：側(cè)面名k1：側(cè)面值k1側(cè)面名k2：側(cè)面值k2側(cè)面名km：側(cè)面值km【P38-39】2.15簡(jiǎn)述框架表示法的主要特點(diǎn)。答：結(jié)構(gòu)性，繼承性。【P49】2.20簡(jiǎn)述語義網(wǎng)絡(luò)表示法的主要特點(diǎn)與局限性。答：結(jié)構(gòu)性，自然性局限性：非嚴(yán)格性，復(fù)雜?！綪53】2.25簡(jiǎn)述面向?qū)ο蟊硎镜闹饕攸c(diǎn)。答：封裝性，模塊性，繼承性，易維護(hù)性。第三章【P67】3.7何謂自然演繹推理？自然演繹推理的基本推理規(guī)則有哪些？請(qǐng)分別說明這些基本推理規(guī)則的一般形式。答：從一組已知為真的事實(shí)出發(fā)，直接運(yùn)用經(jīng)典邏輯的推理規(guī)則推出結(jié)論的過程稱為自然演繹推理?；就评硪?guī)則為：P規(guī)則，T規(guī)則，假言推理，拒取式推理假言推理的一般形式：P，PfQ=>Q它表示，由P及PfQ為真，可推出Q為真。例如，由“如果x是金屬，則x能導(dǎo)電”及“銅是金屬”可推出“銅能導(dǎo)電”的結(jié)論。拒取式推理的一般形式：PfQ，「Q=>nP它表示，由PfQ為真及Q為假，可推出P為假。例如由“如果下雨，則地上濕”及“地上不濕”可推出“沒有下雨”的結(jié)論?！綪81-84】3.9歸結(jié)原理的完備性的含義是什么？有哪些歸結(jié)策略是完備的？答：若子句集是不可滿足的，則一定可以歸結(jié)出空子句。完備的策略有：支持集策略，祖先過濾形策略，它們都是限制策略。(歸結(jié)反演策略分兩大類，一類是刪除策略，一類是限制策略)【P76-79】3.18相似例題見書?！綪76-79】3.19相似例題見書。第四章【P95】4.1何謂搜索，盲目搜索與啟發(fā)式搜索的根本區(qū)別是什么？答：根據(jù)問題的實(shí)際情況不斷尋找可利用的知識(shí)，從而構(gòu)造一條代價(jià)較小的推理路線，使問題得到解決的過程稱為搜索。盲目搜索：按預(yù)定的搜索方向進(jìn)行搜索。啟發(fā)式搜索：在搜索中加入了與問題有關(guān)的啟發(fā)性信息，用以指導(dǎo)搜索朝著最有希望的推理方向前進(jìn)，加速問題求解過程并找到最優(yōu)解。【P98】4.3在與/或樹中，何謂端節(jié)點(diǎn)？何謂終止節(jié)點(diǎn)？何謂可解節(jié)點(diǎn)？何謂解樹？可以直接可解的子問題稱為本原問題。在與/或樹中，沒有子節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)稱為端節(jié)點(diǎn)；本原問題所對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)稱為終止節(jié)點(diǎn)。在與/或樹中，滿足下列條件之一者，稱為可解節(jié)點(diǎn)：(1)它是-個(gè)終止節(jié)點(diǎn)；(2)它是個(gè)“或”節(jié)點(diǎn)，且其子節(jié)點(diǎn)至少有一個(gè)是可解節(jié)點(diǎn);(3)它是個(gè)“與”節(jié)點(diǎn)，且其子節(jié)點(diǎn)全部是可解節(jié)點(diǎn)。由可解節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的，并且由這些可解節(jié)點(diǎn)可推出初始節(jié)點(diǎn)(它對(duì)應(yīng)于原始問題)為可解節(jié)點(diǎn)的子樹稱為解樹。在解樹中一定包含初始節(jié)點(diǎn)。【P109-110】4.5分別滿足什么條件，深度優(yōu)先搜索和代價(jià)樹的深度優(yōu)先搜索可看成是局部擇優(yōu)搜索的特例？先了解什么叫做估價(jià)函數(shù)。用于估價(jià)節(jié)點(diǎn)重要性的函數(shù)叫做估價(jià)函數(shù)。一般形式為f(x)=g(x)+h(x)，其中g(shù)(x)為從初始節(jié)點(diǎn)S0到節(jié)點(diǎn)x已經(jīng)實(shí)際付出的代價(jià)；h(x)是從節(jié)點(diǎn)x到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)Sg的最優(yōu)路徑的估價(jià)代價(jià)，它體現(xiàn)了問題的啟發(fā)性信息，其形式要根據(jù)問題的特性確定。例如，它可以是節(jié)點(diǎn)x到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離，也可以是節(jié)點(diǎn)x處于最優(yōu)路徑上的概率等。h(x)稱為啟發(fā)函數(shù)。實(shí)際上，在局部擇優(yōu)搜索中，若令f(x)=g(x),則局部擇優(yōu)搜索就成為代價(jià)樹的深度優(yōu)先搜索；

若令f(x)=d(x),這里d(x)表示節(jié)點(diǎn)x的深度，則局部擇優(yōu)搜索就成為了深度優(yōu)先搜索?！綪110】4.6分別滿足什么條件，寬度優(yōu)先搜索和代價(jià)樹的寬度優(yōu)先搜索可看成是全局擇優(yōu)搜索的特例？在全局擇優(yōu)搜索中，若令f(x)=g(x),則全局擇優(yōu)搜索就成為代價(jià)樹的寬度優(yōu)先搜索；若令f(x)=d(x),這里d(x)表示節(jié)點(diǎn)x的深度，則全局擇優(yōu)搜索就成為了寬度優(yōu)先搜索。第五章【P137-138】5.3畫出專家系統(tǒng)一般的組成框圖，說明各組成部分的主要功能。知識(shí)庫(kù)，以某種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)，包括事實(shí)和可行的操作與規(guī)則等。全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，用于存儲(chǔ)求解問題的初始數(shù)據(jù)和推理過程中得到的中間數(shù)據(jù)。推理機(jī)，包含如何從知識(shí)庫(kù)中選擇規(guī)則的策略和當(dāng)有多個(gè)可用規(guī)則時(shí)如何消解規(guī)則沖突的策略。解釋器，用于向用戶解釋專家系統(tǒng)的行為。人機(jī)接口，是系統(tǒng)與用戶對(duì)話的界面?！綪177】5.21簡(jiǎn)述知識(shí)獲取一般應(yīng)完成的工作內(nèi)容。抽取知識(shí)，知識(shí)轉(zhuǎn)換，知識(shí)輸入，知識(shí)檢測(cè)?！綪190】5.28專家系統(tǒng)的生成工具可分為哪幾類？試比較它們的特點(diǎn)。程序設(shè)計(jì)語言，開發(fā)專家系統(tǒng)最基本的工具。骨架系統(tǒng)，把一個(gè)成功的專家系統(tǒng)刪去其特定領(lǐng)域知識(shí)而留下的系統(tǒng)框架。缺乏通用性和靈活性，只適用于某一類特定的問題領(lǐng)域。（3） 知識(shí)工程語言。專門用于構(gòu)造和調(diào)試專家系統(tǒng)的通用程序設(shè)計(jì)語言。比一般程序設(shè)計(jì)語言更為方便，比骨架系統(tǒng)更為靈活通用。（4） 專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，此乃集大成者。第六章【P211-212】6.1證據(jù)的不確定性主要反映在哪些方面？規(guī)則的不確定性主要反映在哪些方面？答：六點(diǎn)，證據(jù)的歧義性，不完全性，不精確性，模糊性，可信性，隨機(jī)性。五點(diǎn)，構(gòu)成規(guī)則前件的模式的不確定性，觀察證據(jù)的不確定性，規(guī)則前件的證據(jù)組合的不確定性，規(guī)則本身的不確定性，規(guī)則結(jié)論的不確定性?！綪213-214】6.2何謂推理的不確定性？請(qǐng)簡(jiǎn)述不確定推理的不確定性測(cè)試的三種基本計(jì)算模式。答：由于證據(jù)的不確定性和規(guī)則的不確定性在推理過程中的動(dòng)態(tài)積累和傳播從而導(dǎo)致推理結(jié)論的不確定性。三種基本計(jì)算模式：（1） 證據(jù)組合的不確定性測(cè)度計(jì)算模式；（2） 并行規(guī)則的不確定性測(cè)度計(jì)算模式；（3） 順序（串行）規(guī)則的不確定性測(cè)度計(jì)算模式?！綪222-225】6.6相似例題見書。3.18設(shè)已知：（1）如果x是y的父親，y是z的父親，則x是z的祖父；（2）每個(gè)人都有一個(gè)父親。試用歸結(jié)演繹推理證明：對(duì)于某人u，一定存在一個(gè)人v，v是u的祖父。證明：先定義謂詞FATHER（x，y）：x是y的父親GRANDFATHER（x，z）：x是z的祖父已知：.. …（甘x）（亍y）（寸z）（FATHER（x，y）AFATHER（y，z）—GRANDFATHER（x，z））（甘s）&f）FATHER（f，s）證明：目標(biāo)否定：（寸u）-|曰v）GRANDFATHER（v，u）化為子句集：{-|GRANDFATHER（v，u）}事實(shí)子句集：i（FATHER（x，y）AFATHER（y，z））VGRANDFATHER（x，z）{-IFATHER（x，y）ViFATHER（y，z）VGRANDFATHER（x，z），F(xiàn)ATHER（f（s），s）}反演樹證明：-GRANDFATHER（v，u） -FATHER（x，y）V-FATHER（y，z）VGRANDFATHER（x，z）{v/x,u/z} "-FATHER（v，y）V-FATHER（y，u）FATHER（f（s），s）{f（y）/v,y/s}-FATHER（y，u）FATHER（f（s），s）{f（s）/y,s/u} -NIL

①A:趙錢至少一人B:錢孫至少一人C:孫李至少一人無關(guān)D:趙孫至少一人無關(guān)E:錢李至少一人無關(guān)THIEF（趙）VTHIEF（錢）THIEF（錢）VTHIEF（孫）qTHIEF（孫）VqTHIEF（李）qTHIEF（趙）VqTHIEF（孫）qTHIEF（錢）VqTHIEF（李）3.19張某被盜，公安局派出五個(gè)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(gè)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。qTHIEF（趙）VqTHIEF（孫）THIEF（趙）VTHIEF（錢）qTHIEFTHIEF（趙）VTHIEF（錢）THIEF（錢）THIEF（錢）VTHIEF（孫）qTHIEF（錢）VqTHIEFTHIEF（錢）VTHIEF（孫）qTHIEF（李）②答：錢和孫是盜竊犯，趙和李不是。下面給出求解過程。設(shè)用T（x）表示x是盜竊犯，則根據(jù)題意可得如下子句集：TOC\o"1-5"\h\zA：T（趙）VT（錢） （1）B：T（錢）VT（孫） （2）C:T（孫）VT（李） （3）D:-T（趙）V-T（孫） （4）E:-T（錢）V-T（李） （5）下面先求誰是盜竊犯。把-T（x）VAnswer（x）并入上述子句集，即多出一個(gè)子句:-T（x）VAnswer（x） （6）（1）和（4）歸結(jié)得：T（錢）V-T（孫） （7）（2） 和（7）歸結(jié)得：T（錢）。（8）（6）和（8）歸結(jié)得：Answer（錢）。（9）{錢/x}（3）和（5）歸結(jié)得：T（孫）V-T（錢）（10）（2）和（10）歸結(jié)得：T（孫）。（11）（6）和（11）歸結(jié)得：Answer（孫）。（12）{孫/x}因此，錢和孫是盜竊犯，此外無論如何也歸結(jié)不出Answer（趙）和Answer（李）。下面證明趙不是盜竊犯，即證明-T（趙）。子句集如下：TOC\o"1-5"\h\zA：T（趙）VT（錢） （1）B：T（錢）VT（孫） （2）C:T（孫）VT（李） （3）D:-T（趙）V-T（孫） （4）巳-T（錢）V-T（李） （5）要證明趙不是盜竊犯，即證明-T（趙）。對(duì)-T（趙）進(jìn)行否定，并入上述子句集中，-（-T（趙）），即?。ㄚw） （6）應(yīng)用歸結(jié)原理對(duì)子句集進(jìn)行歸結(jié)：（3）（2）（4）（6）所以即多出如下子句:和和和和（5）（7）（8）（9）歸結(jié)得歸結(jié)得歸結(jié)得歸結(jié)得趙不是盜竊犯。T（孫）V-T（錢）T（孫）-T（趙）NIL同理可以證明李也不是盜竊犯。(7)(8)(9)6