人工智能考試復(fù)習(xí)資料

-.z.人工智能第一章1、智能〔intelligence〕人的智能是他們理解和學(xué)習(xí)事物的能力，或者說，智能是思考和理解能力而不是本能做事能力。2、人工智能〔學(xué)科〕人工智能研究者們認(rèn)為：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(gè)分支。它的近期主要目標(biāo)在于研究用機(jī)器來模仿和執(zhí)行人腦的*些智力功能，并開發(fā)相關(guān)理論和技術(shù)。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，這些智能行為涉及學(xué)習(xí)、感知、思考、理解、識別、判斷、推理、證明、通信、設(shè)計(jì)、規(guī)劃、行動(dòng)和問題求解等活動(dòng)。4、人工智能：就是用人工的方法在機(jī)器上實(shí)現(xiàn)的智能，或者說，是人們使用機(jī)器模擬人類的智能。5、人工智能的主要學(xué)派：符號主義：又稱邏輯主義、心理學(xué)派或計(jì)算機(jī)學(xué)派，其原理主要為物理符號系統(tǒng)〔即符號操作系統(tǒng)〕假設(shè)和有限合理性原理。代表人物有紐厄爾、肖、西蒙和尼爾遜等。連接主義：又稱仿生學(xué)派或生理學(xué)派，其原理主要為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)間的連接機(jī)制與學(xué)習(xí)算法。行為主義：又稱進(jìn)化主義或控制論學(xué)派，其原理為控制論及感知—?jiǎng)幼髂Ｊ娇刂葡到y(tǒng)。人類認(rèn)知活動(dòng)具有不同的層次，它可以與計(jì)算機(jī)的層次相比擬，見圖計(jì)算機(jī)程序思維策略計(jì)算機(jī)程序思維策略計(jì)算機(jī)語言初級信息處理計(jì)算機(jī)語言初級信息處理計(jì)算機(jī)硬件生理過程計(jì)算機(jī)硬件生理過程人類計(jì)算機(jī)圖：人類認(rèn)知活動(dòng)與計(jì)算機(jī)的比擬圖：人類認(rèn)知活動(dòng)與計(jì)算機(jī)的比擬認(rèn)知活動(dòng)的最高層級是思維策略，中間一層是初級信息處理，最低層級是生理過程，即中樞神經(jīng)系統(tǒng)、神經(jīng)元和大腦的活動(dòng)，與此相對應(yīng)的是計(jì)算機(jī)程序、語言和硬件。研究認(rèn)知過程的主要任務(wù)是探求高層次思維決策與初級信息處理的關(guān)系，并用計(jì)算機(jī)程序來模擬人的思維策略水平，而用計(jì)算機(jī)語言模擬人的初級信息處理過程。人工智能研究目標(biāo)為：1、更好的理解人類智能，通過編寫程序來模仿和檢驗(yàn)的關(guān)人類智能的理論。2、創(chuàng)造有用和程序，該程序能夠執(zhí)行一般需要人類專家才能實(shí)現(xiàn)的任務(wù)。一般來說，人工智能的研究目標(biāo)又可分為近期研究目標(biāo)和遠(yuǎn)期研究目標(biāo)兩種。兩者具有不可分割的關(guān)系，一方面，近期目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)為遠(yuǎn)期目標(biāo)研究做好理論和技術(shù)準(zhǔn)備，打下了必要的根底，并增強(qiáng)人們實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)期目標(biāo)的信心。另一方面，遠(yuǎn)期目標(biāo)則為近期目標(biāo)指明了方向，強(qiáng)化了近期研究目標(biāo)的戰(zhàn)略地位。8、人工智能研究的根本內(nèi)容：〔1〕認(rèn)知建模；〔2〕知識表示；〔3〕知識推理；〔4〕知識應(yīng)用；〔5〕機(jī)器感知；〔6〕機(jī)器思維；〔7〕機(jī)器學(xué)習(xí)；〔8〕機(jī)器行為〔9〕智能系統(tǒng)構(gòu)建9、人工智能研究的主要方法：〔1〕、功能模擬法〔2〕、構(gòu)造模擬法〔3〕、行為模擬法〔4〕、集成模擬法人工智能研究和應(yīng)用領(lǐng)域：〔考4個(gè)〕〔1〕計(jì)算智能〔2〕專家系統(tǒng)〔3〕機(jī)器學(xué)習(xí)〔4〕機(jī)器視覺〔5〕神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)第二章人工智能課程三大內(nèi)容：知識表示；知識推理；知識應(yīng)用。知識表示方法：〔選擇題〕9種重點(diǎn)掌握這4種：狀態(tài)空間法，謂詞演算法，產(chǎn)生表示法，語義網(wǎng)絡(luò)法〔重點(diǎn)〕，問題歸約法、框架表示、面向?qū)ο蟊硎?、劇本表示和過程表示。狀態(tài)空間法狀態(tài)空間法三要點(diǎn)：狀態(tài)：表示問題求解法中每一步問題狀況的數(shù)據(jù)構(gòu)造；算符：把問題從一種狀態(tài)變換為另一種狀態(tài)的手段；狀態(tài)空間方法：基于解答空間的問題表示和求解方法，它是以狀態(tài)與算符為根底來表示和求解問題的?！部磒31的圖2.3〕A4、問題歸約法〔與或圖表示〕AMNHMNHGGCBEDFCBEDF有圓弧的表示“與〞，無圓弧的表示“或〞或節(jié)點(diǎn)：只要解決*個(gè)問題就可以解決其父輩問題的節(jié)點(diǎn)集合，如圖中〔M\N\H〕.與節(jié)點(diǎn)：只有解決所有子問題，才能解決其父輩問題的節(jié)點(diǎn)八集合，如圖中〔B,C〕和〔D,E,F〕各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間用一段小圓弧連接標(biāo)記。5、謂詞歸約法〔1〕連詞A、合?。壕褪怯眠B詞〔∧〕把幾個(gè)公式連接起來而構(gòu)成的公式。相當(dāng)于“與〞B、析?。壕褪怯眠B詞〔∨〕把幾個(gè)公式連接起來而構(gòu)成的公式。相當(dāng)與“或〞C、蘊(yùn)涵：〔→〕表示“如果….則〞的語句。D、非：表示否認(rèn)，用符號〔~，〕表示。量詞全稱量詞：假設(shè)一個(gè)原子公式P〔*〕，對于所有可能變量*都具有T值，則用〔〕表示。存在量詞：假設(shè)一個(gè)原子公式P〔*〕，至少有一個(gè)變元*，可使P〔*〕為T值，則用〔〕P〔*〕表示。置換與合一〔1〕置換例2.3表達(dá)式P[*,f(y),B]的4個(gè)置換為s1={z/*,w/y}(出現(xiàn)*和y的地方，分別z和w替換，下同)s2={A/y}s3={q(z)/*,A/y}s4={c/*,A/y}用Es來表示一個(gè)表達(dá)式E用置換s所得到的表達(dá)式的置換。于是，可得到P[*,f(y),B]的4個(gè)置換的例，如下：P[*,f(y),B]s1＝P[z,f(w),B]P[*,f(y),B]s2=P[*,f(A),B]P[*,f(y),B]s3=P[q(z),f(A),B]P[*,f(y),B]s4=P[c,f(A),B]〔2〕合一例2.4表達(dá)式集{P[*,f(y),B]，P[*,f(B),B]}的合一者為s={A/*,B/y}因?yàn)镻[*,f(y),B]s=P[*,f(B),B]s=P[A,f(B),B]即s使表達(dá)式成為單一形式P[A,f(B),B]7、產(chǎn)生式的根本形式〔1〕產(chǎn)生式規(guī)則是一種因果關(guān)系或推理關(guān)系，通常形式如下：IFPTHENQ(如果P則Q)或者P→Q其中，P稱為條件、前向或產(chǎn)生式的左邊，Q稱為操作、結(jié)果或產(chǎn)生式的右邊。其還可以是“如果P被滿足，則可推出結(jié)論Q，或應(yīng)該執(zhí)行操作Q〞。〔2〕產(chǎn)生式推理如果已有產(chǎn)生式規(guī)則P→Q并且觀察到P，或者知識庫中已p，則可得得到結(jié)論Q，或執(zhí)行操作Q。這種推理的一個(gè)關(guān)鍵之處是如何有效解決規(guī)則匹配的沖突問題。二元語義網(wǎng)絡(luò)的表示〔1〕語義網(wǎng)絡(luò)的組成：詞法局部；構(gòu)造局部；過程局部；語義局部。例，所有的燕子〔SWALLOW〕都是鳥〔BIRD〕。建立兩個(gè)節(jié)點(diǎn)SWALLOW和BIRD，分別表示燕子和鳥。兩個(gè)節(jié)點(diǎn)以“是一個(gè)〞〔ISA〕鏈相連，如圖一，如果再希望表示小燕〔*IAOYAN〕是一只燕子，則，只需要在語義網(wǎng)絡(luò)上增加一個(gè)節(jié)點(diǎn)〔*IAOYAN〕和一根ISA鏈。如圖二ISASWALLOWBIRDBIRDSWALLOWSWALLOWBIRDBIRDSWALLOW*IAOYAN圖一ISA*IAOYAN,圖二除了按分類學(xué)對物體進(jìn)展分類以外，人們通常需要表示有關(guān)物體性質(zhì)的知識。假設(shè)希望表示小燕子有一個(gè)巢〔NEST〕這個(gè)事實(shí)，則，可用所有權(quán)連〔OWNS〕連到表示是小燕子的巢的節(jié)點(diǎn)巢－１〔NEST－１〕。巢－１是巢中的一個(gè)，即NEST節(jié)點(diǎn)表示物體的各類，而NEST－１表示這種物體中的一個(gè)例子。如下列圖ISANESTNEST-1NESTNEST-1語義網(wǎng)絡(luò)中的推理過程主要有兩種：繼承和匹配。3種繼承過程：①值繼承；②“如果需要〞繼承；③“默認(rèn)〞繼承。值繼承：除了ISA鏈以外，另外還有一種AKO〔是*種〕鏈也可被用于語義網(wǎng)絡(luò)中的描述或特性的繼承。AKO是A-KIND-OF的縮寫。參考P502.6第三章盲目搜索〔無信息搜索〕：圖搜索策略、寬度優(yōu)先搜索、深度優(yōu)先搜索、等代價(jià)搜索。寬度優(yōu)先搜索和深度優(yōu)先搜索的優(yōu)缺點(diǎn)：并作圖〔簡答題〕寬度優(yōu)先搜索：這種搜索是從上到下逐層進(jìn)展的，在對下一層的任一節(jié)點(diǎn)進(jìn)展搜索之前，必須先搜索完上層的所有節(jié)點(diǎn)。它是圖搜索一般過程的特殊情況，實(shí)際是將OPEN表作為“先進(jìn)先出〞的隊(duì)列進(jìn)展操作。并能夠保證在搜索樹種找到一條通向目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的最短途徑；這顆搜索樹提供了所有存在的路徑〔缺點(diǎn)：如果沒有路徑存在，則對有限圖來說，該算法失敗退出；對于無限圖來說，則永遠(yuǎn)不會終止。〕深度優(yōu)先搜索：首先擴(kuò)展最新產(chǎn)生的〔即最深的〕節(jié)點(diǎn)，深度相等的節(jié)點(diǎn)可以任意排序。其中起始節(jié)點(diǎn)〔即根節(jié)點(diǎn)〕的深度為0，任何其他節(jié)點(diǎn)的深度等于其父輩節(jié)點(diǎn)深度加上1。深度優(yōu)先搜索可能會使搜索過程沿著無益的路徑擴(kuò)展下去，造成路徑太長，即使應(yīng)用了深度界限來防止該問題，但所求得的解答路徑并不一定就是最短路徑。啟發(fā)式搜索：〔盲目搜索的缺乏：效率低，消耗過多的計(jì)算空間與時(shí)間〕〔1〕啟發(fā)式搜索策略：用估價(jià)函數(shù)〔evaluationfunction〕來估算節(jié)點(diǎn)希望程度〔promise〕〔2〕有序搜索；〔3〕A*算法3、新的智能搜索算法：遺傳算法、模擬退火算法和免疫算法4、遺傳算法是仿真和自然選擇機(jī)理，通過人工方式所構(gòu)造的一類搜索法，從*種程度上來說遺傳算法是對生物進(jìn)化過程的數(shù)學(xué)方式仿真。遺傳算法的根本原理：A、編碼與譯碼：將問題構(gòu)造變換為位串形式編碼表示的過程叫編碼；反之，將位串形式編碼表示變換為原問題構(gòu)造的過程叫譯碼。位串形式編碼表示稱為染色體或個(gè)體。B、適應(yīng)度函數(shù)：為了表達(dá)個(gè)體的適應(yīng)能力，引入了對問題中的每一個(gè)個(gè)體都能進(jìn)展度量的函數(shù)，稱為適應(yīng)度函數(shù)。C、遺傳操作：主要有三種〔選擇、穿插、變異〕選擇操作也叫復(fù)制操作，根據(jù)個(gè)體的適應(yīng)度函數(shù)值所度量的優(yōu)劣程度決定它在下一代是被淘汰還是被遺傳。穿插操作：它的簡單方式是將被選擇出的兩個(gè)個(gè)體P1和P2作為父母個(gè)體，將兩者的局部碼值進(jìn)展交換。變異操作：它的簡單方式是改變數(shù)碼串的*個(gè)位置上的數(shù)碼。D、控制參數(shù)〔穿插概率取0.6~0.95之間的值，變異概率取0.001~0.01之間的值，種群規(guī)模為30~100〕。5、模擬退火算法的來源：模擬退火算法來源于固體退火原理，將固體加熱至充分高的溫度，再讓其徐徐冷卻，加溫時(shí)，固體內(nèi)部粒子隨溫度的升高而變?yōu)闊o序狀態(tài)，內(nèi)能增大，而徐徐冷卻時(shí)粒子漸趨有序，在每個(gè)溫度都到達(dá)平衡態(tài)，最后在常溫時(shí)到達(dá)基態(tài)，內(nèi)能減為最小。6、模擬退火算法分解為三個(gè)局部：解空間、目標(biāo)函數(shù)、初始解第四章1、謂詞演算公式可以化成一個(gè)子句集的變換過程步驟：〔1〕消去蘊(yùn)涵符號〔2〕減少否認(rèn)符號轄域〔3〕對變量標(biāo)準(zhǔn)化〔4〕消去存在量詞〔5〕化為前束形〔6〕把母式化為合取*式〔7〕消去全稱量詞〔8〕消去連詞符號^〔9〕更換變量名稱2、(題4—4)基于規(guī)則的演繹系統(tǒng)和產(chǎn)生式系統(tǒng)，均有兩種推理方式：正向推理和逆向推理正向推理：從if局部向then局部推理的過程，它是從事實(shí)或狀況向目標(biāo)或動(dòng)作進(jìn)展操作的。逆向推理：從then局部向if局部推理的過程，它是從目標(biāo)或動(dòng)作向事實(shí)或狀況進(jìn)展操作的。3、規(guī)則演繹系統(tǒng)：〔1〕正向規(guī)則演繹系統(tǒng)逆向規(guī)則演繹系統(tǒng)雙向規(guī)則演繹系統(tǒng)4、產(chǎn)生式系統(tǒng)的推理方式分為〔按搜索方向〕：〔1〕正向推理〔2〕反向推理〔3〕雙向推理5、定性推理：是從物理系統(tǒng)〔包括自然系統(tǒng)和人造系統(tǒng)〕的構(gòu)造描述出發(fā)，以定性方法研究系統(tǒng)的構(gòu)造、行為、功能以及它們之間的因果關(guān)系等，目的是預(yù)測系統(tǒng)的行為并給出合理的解釋。6、不確定性推理：在推理過程中所使用的知識、證據(jù)等有不確定性。第五章1、學(xué)習(xí)系統(tǒng)的根本構(gòu)造〔填圖題或解答題〕環(huán)環(huán)境學(xué)習(xí)知識庫執(zhí)行環(huán)境向系統(tǒng)的學(xué)習(xí)的局部提供*些信息，學(xué)習(xí)局部利用這些信息修改知識庫，以增進(jìn)系統(tǒng)執(zhí)行局部完成任務(wù)的效能，執(zhí)行局部根據(jù)知識庫完成任務(wù)，同時(shí)把獲得的信息反應(yīng)給學(xué)習(xí)局部。2、機(jī)器學(xué)習(xí)常見的幾種學(xué)習(xí)方法：〔簡答題，4個(gè)以上〕〔1〕機(jī)械學(xué)習(xí)；〔2〕基于解釋的學(xué)習(xí)；〔3〕基于事例的學(xué)習(xí)；〔4〕基于概念的學(xué)習(xí)；〔5〕基于類比的學(xué)習(xí)；〔6〕基于決策樹的歸納學(xué)習(xí)；〔7〕強(qiáng)化學(xué)習(xí)。3、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)〔ANN〕或模擬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由人工神經(jīng)元組成的，可把人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)看成是以處理單元〔PE〕為節(jié)點(diǎn)、用加權(quán)的向弧〔鏈〕相互連接而成的有向圖。它的三層構(gòu)造：輸入層、輸出層、隱層。第六章專家系統(tǒng)：是一個(gè)智能計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，其內(nèi)部含有大量的*個(gè)領(lǐng)域?qū)＜宜降闹R與經(jīng)歷，能夠利用人類專家的知識和解決問題的方法來處理該領(lǐng)域問題。專家系統(tǒng)的特點(diǎn)：〔1〕啟發(fā)性〔2〕透明性〔3〕靈活性專家系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：〔1〕能夠高效率、準(zhǔn)確、周到、迅速和不知疲倦地進(jìn)展工作?！?〕解決實(shí)際問題時(shí)不受周圍環(huán)境的影響，也不可能遺漏忘記。〔3〕能夠不受時(shí)間和空間的限制，保存、推廣珍貴和稀缺的專家知識與經(jīng)歷。〔4〕能促進(jìn)各領(lǐng)域的開展，它使各領(lǐng)域?qū)＜业膶I(yè)知識和經(jīng)歷得到總結(jié)和精煉?！?〕能聚集多領(lǐng)域?qū)＜业闹R和經(jīng)歷以及他們協(xié)作解決重大問題的能力。4、專家系統(tǒng)簡化構(gòu)造圖：知識庫推理機(jī)知識庫推理機(jī)輸出或提問答案專家系統(tǒng)的主要組成局部：知識庫、綜合數(shù)據(jù)庫、推理機(jī)、解釋器、接口知識庫：用于存儲*領(lǐng)域?qū)＜业膶ｉT知識，包括事實(shí)、可行操作與規(guī)則等。建立知識庫，需要解決知識獲取和知識表示問題。包括兩個(gè)局部內(nèi)容一局部是的同當(dāng)前問題有關(guān)的數(shù)信息，另一局部是進(jìn)展推理時(shí)要用到的一般知識和領(lǐng)域知識。推理機(jī)：用于記憶所采用的規(guī)則和控制策略的程序，使整個(gè)專家系統(tǒng)能夠以邏輯方式協(xié)調(diào)地工作。能夠根據(jù)知識進(jìn)展推理和導(dǎo)出結(jié)論，而不是簡單地搜索現(xiàn)成的答案。5、專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建立步驟知識化知識化概念化形式化規(guī)則化合法化再設(shè)計(jì)改良問題知識概念構(gòu)造規(guī)則形式重新闡述建立系統(tǒng)的一般步驟：〔1〕設(shè)計(jì)初始知識庫：包括問題知識化、知識概念化、概念形式化、形式規(guī)則化、規(guī)則合法化〔2〕原型機(jī)的開發(fā)與試驗(yàn)〔3〕知識庫的改良與歸納6、評價(jià)專家系統(tǒng)的內(nèi)容〔掌握5項(xiàng)〕當(dāng)專家系統(tǒng)完成時(shí)，應(yīng)對系統(tǒng)的以下各方面都做出正式的評價(jià)〕：系統(tǒng)所做的決定和建議的質(zhì)量；〔2〕所用推理技術(shù)的正確性；〔3〕人機(jī)對話的質(zhì)量；〔4〕效率；〔5〕本錢效果〔或工程經(jīng)濟(jì)分析〕。專家系統(tǒng)開發(fā)工具：骨架型開發(fā)工具〔又稱外殼〕、語言型開發(fā)工具、構(gòu)造輔助工具、支撐環(huán)境。新型專家系統(tǒng)具有以下特征：〔1〕并行與分布處理；〔2〕多專家系統(tǒng)協(xié)同工作；〔3〕高級語言和知識語言描述；〔4〕具有自學(xué)習(xí)功能；〔5〕引入新的推理機(jī)制；〔6〕具有自糾錯(cuò)和自完善能力；〔7〕先進(jìn)的智能人機(jī)接口。第七章規(guī)劃的概念和作用：規(guī)