人工智能答疑庫

第0章緒論問題1:人工智能產(chǎn)生于哪一年？解答：1956年.1956年夏季，美國的一些年青科學(xué)家在Dartmouth大學(xué)召開了一個夏季討論會，在該次會議上，第一次提出了人工智能(ArtificialIntelligence)這一術(shù)語，標(biāo)志著人工智能的誕生。問題2:什么是圖靈測試？解答：圖靈測試用來測試計算機系統(tǒng)是否具有智能。假想有一臺計算機，一個人類志愿人員和一個測試者。計算機和志愿人員分別在兩個房間中，測試者既看不到計算機，也看不到志愿人員。測試者的目的就是通過提問，以判斷哪個房間中是計算機，哪個房間中是志愿人員。如果測試者在一系列的這種測試中，不能準(zhǔn)確地判定出誰是計算機，誰是人，則說明計算機通過了圖靈測試，具有了圖靈測試意義下的智能。問題3:什么是人工智能？解答：人工智能是研究如何制造出人造的智能機器或智能系統(tǒng)，來模擬人類智能活動的能力，以延伸人們智能的科學(xué)。問題4:人工智能有哪些應(yīng)用領(lǐng)域？解答:人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域有：自然語言理解、數(shù)據(jù)庫的智能檢索、專家咨詢系統(tǒng)、定理證明、博弈、機器人學(xué)、自動程序設(shè)計、組合調(diào)度問題、感知問題等等。第1章搜索問題問題1:搜索算法分為哪兩大類？解答：搜索算法，根據(jù)其是否使用與問題有關(guān)的知識，分為盲目搜索（無信息搜索）和啟發(fā)式搜索兩大類。啟發(fā)式搜索又稱為有信息搜索，它是指在搜索求解的過程中，根據(jù)問題本身的特性或搜索過程中產(chǎn)生的一些信息來不斷地改變或調(diào)整搜索的方向，使搜索朝著最有希望的方向前進，加速問題的求解，并找到最優(yōu)解?？捎糜谥笇?dǎo)搜索過程且與具體問題有關(guān)的控制性信息稱為啟發(fā)信息。問題2:什么是回溯策略？解答:回溯策略屬于盲目搜索的一種。首先將規(guī)則給出一個固定的排序，在搜索時，對當(dāng)前狀態(tài)（搜索開始時，當(dāng)前狀態(tài)是初始狀態(tài)）依次檢測每一條規(guī)則，在當(dāng)前狀態(tài)未使用過的規(guī)則中找到第一條可應(yīng)用規(guī)則，應(yīng)用于當(dāng)前狀態(tài)，得到的新狀態(tài)重新設(shè)置為當(dāng)前狀態(tài)，并重復(fù)以上搜索。如果當(dāng)前狀態(tài)沒有規(guī)則可用，或者所有規(guī)則已經(jīng)被試探過仍未找到問題的解，則將當(dāng)前狀態(tài)的前一個狀態(tài)（即直接生成該狀態(tài)的狀態(tài)）設(shè)置為當(dāng)前狀態(tài)。重復(fù)以上搜索，直到找到問題的解，或者試探了所有可能后仍找不到問題的解為止。所謂回溯，即算法后退一步，把前一個狀態(tài)置為當(dāng)前狀態(tài)。問題3:回溯方法在哪些情況下進行回溯？解答：（1）當(dāng)遇到非法狀態(tài)時；（2）當(dāng)一個狀態(tài)的所有規(guī)則都用完時；（3）當(dāng)節(jié)點的深度達到了限制值，還沒有找到解時；（4）當(dāng)出現(xiàn)回路時。問題4:什么是擴展一個節(jié)點？解答:后繼結(jié)點操作符（相當(dāng)于可應(yīng)用規(guī)則）作用到結(jié)點（對應(yīng)于某一狀態(tài)描述）上，生成出其所有后繼結(jié)點（新狀態(tài)），并給出連接弧線的耗散值（相當(dāng)于使用規(guī)則的代價），這個過程叫作擴展一個結(jié)點。擴展結(jié)點可使定義的隱含圖生成為顯式表示的狀態(tài)空間圖。問題5:什么是深度優(yōu)先搜索？深度優(yōu)先方法的特點是什么？解答:所謂深度優(yōu)先搜索，就是在每次擴展一個結(jié)點時，選擇到目前為止深度最深的結(jié)點優(yōu)先擴展。深度有限搜索有如下特點：屬于圖搜索；是一個通用的搜索方法；如果深度限制不合適，有可能找不到問題的解;不能保證找到最優(yōu)解。問題6:什么是寬度優(yōu)先搜索？寬度優(yōu)先方法的特點是什么？解答：所謂深度優(yōu)先搜索，就是在每次擴展一個結(jié)點時，選擇到目前為止深度最淺的結(jié)點優(yōu)先擴展。寬度有限搜索有如下特點：屬于圖搜索；是一個通用的搜索方法；當(dāng)問題有解時，一定能找到解；在單位耗散值的情況下，問題如果有解，一定能找到最優(yōu)解。問題7:什么是A算法？解答：定義評價函數(shù)：f(n)=g(n)+h(n)對OPEN表中的元素按照f值，從小到大進行排列，每次從OPEN表中取出f值最小的節(jié)點擴展，這種圖搜索算法成為A算法。問題8:A算法中的f(n)、g(n)和h(n)各代表什么含義？解答：g(n)表示從初始節(jié)點當(dāng)節(jié)點n的最優(yōu)路徑耗散值的估計。h(n)表示從節(jié)點n到目標(biāo)節(jié)點最優(yōu)路徑耗散值的估計。f(n)=g(n)+h(n)表示從初始節(jié)點出發(fā)，經(jīng)過節(jié)點n，到達目標(biāo)節(jié)點的最優(yōu)路徑的耗散值的估計。問題9:A算法中，是如何判斷算法成功結(jié)束的？只要出現(xiàn)了目標(biāo)節(jié)點就立即結(jié)束對嗎？解答：每次從OPEN表中取出第一個節(jié)點，在擴展該節(jié)點之前，判斷該節(jié)點是否是目標(biāo)節(jié)點，如果是目標(biāo)節(jié)點，則算法成功結(jié)束。如果目標(biāo)節(jié)點雖然出現(xiàn)了，但它還不是OPEN表中f值最小的節(jié)點，則不能立即結(jié)束，需要繼續(xù)擴展下去，直到目標(biāo)節(jié)點的f值在OPEN表中最小為止。問題10:什么是A*算法？解答：如果對于任何節(jié)點n，有h(n)忍h*(n)，則此時的A算法稱為A*算法。問題11:h是單調(diào)的條件是什么？解答：如果對于任何節(jié)點ni和nj,其中nj是ni的后繼節(jié)點，h滿足條件：h(ni)-h(nj)忍C(ni,nj),且h(t)=0,其中t為目標(biāo)節(jié)點，則稱為h是單調(diào)的。問題12:A*算法有什么特點？解答：(1)是一種啟發(fā)式的圖搜索算法；(2)當(dāng)問題有解時，A*算法一定能找到解，并且能保證找到最佳解。問題13:為什么A*算法會出現(xiàn)重復(fù)擴展節(jié)點的問題？解答：一般情況下，當(dāng)A*算法擴展節(jié)點n時，并不能保證已經(jīng)找到了從初始節(jié)點到節(jié)點n的最短路徑，所以在以后的搜索中，當(dāng)找到了更短的從初始節(jié)點到節(jié)點n的路徑時，就要對n進行重復(fù)擴展。問題14:h是單調(diào)的條件是什么？解答：如果對于任何節(jié)點ni和nj，其中nj是ni的后繼節(jié)點，h滿足條件：h(ni)-h(nj)忍C(ni，nj)，且h(t)=0，其中t為目標(biāo)節(jié)點，則稱為h是單調(diào)的。問題15:當(dāng)h滿足單調(diào)條件時，就可以完全避免重復(fù)節(jié)點擴展問題嗎？為什么？解答：是的。因為當(dāng)h是單調(diào)的時，當(dāng)A*算法擴展節(jié)點n時，就已經(jīng)找到了從初始節(jié)點到節(jié)點n的最優(yōu)路徑，因此在以后的搜索過程中，不會出現(xiàn)需要修改到n的路徑問題，因此也就不會出現(xiàn)重復(fù)擴展節(jié)點問題了。第2章與或圖搜索問題問題1：在與或圖中，什么是能解節(jié)點？什么是不能解節(jié)點？解答：能解節(jié)點：（1）代表本原問題的終節(jié)點是能解節(jié)點；（2）若非終節(jié)點有〃或〃子節(jié)點時，當(dāng)且僅當(dāng)其子節(jié)點至少有一個能解，該非終節(jié)點才能解；（3）若非終節(jié)點有〃與〃子節(jié)點時，當(dāng)且僅當(dāng)其子節(jié)點均能解，該非終節(jié)點才能解。不能解節(jié)點：（1）沒有后裔的非終節(jié)點是不能解節(jié)點；（2）若非終節(jié)點有〃或〃子節(jié)點時，當(dāng)且僅當(dāng)所有子節(jié)點均不能解時，該非終節(jié)點才不能解；（3）若非終節(jié)點有〃與〃子節(jié)點時，當(dāng)至少有一個子節(jié)點不能解時，該非終節(jié)點才不能解。問題2:a-P剪枝的條件是什么？解答：a剪枝：若任一極小值層節(jié)點的P值小于或等于它任一先輩極大值節(jié)點的a值，即a（先輩層）^6（后繼層），則可中止該極小值層中這個MIN節(jié)點以下的搜索過程。這個MIN節(jié)點最終的倒推值就確定為這個6值。6剪枝：若任一極大值層節(jié)點的a值大于或等于它任一先輩極小值層節(jié)點的6值，即a（后繼層）^6（先輩層），則可以中止該極大值層中這個MAX節(jié)點以下的搜索過程。這個MAX節(jié)點的最終倒推值就確定為這個a值。問題3:簡述極大-極小方法的思想。解答：對每個節(jié)點p計算其估價函數(shù)值f（p）,該值越大，說明p所對應(yīng)的棋局對我方越有利.在輪到我方走時，選擇f（p）大的節(jié)點走；而論到對方走時，應(yīng)考慮對方會選f（p）最小的節(jié)點走.因此，在博弈圖搜索時，可采用一步走f（p）值極大的節(jié)點（我方走），一步走f（p）值極小的節(jié)點（對方走），這樣交替前進的方法.這種搜索法稱為極大極小搜索法。第3章謂詞邏輯與歸結(jié)原理問題1：什么是置換？置換是可交換的嗎？解答：通常用有序?qū)Φ募蟬=｛t1/v1,t2/v2,…，tn/vn｝來表示任一置換，置換集的元素ti/vi的含義是表達式中的變量vi處處以項ti來替換，用s對表達式E作置換后的例簡記為Es。一般來說，置換是不可交換的，即兩個置換合成的結(jié)果與置換使用的次序有關(guān)。問題2:什么是合一？什么是合一者？解答：若存在一個置換s使得表達式集｛Ei｝中每個元素經(jīng)置換后的例有：E1s=E2s=E3s=?，則稱表達式集｛Ei｝是可合一的，這個置換s稱作｛Ei｝的合一者。問題3:什么是歸結(jié)？解答：對于子句C1VL1和C2VL2,其中L1、L2是單文字。如果L1與?L2可合一，且s是其合一者，則(C1VC2)s是其歸結(jié)式。這一過程稱作歸結(jié)。問題4:簡述用歸結(jié)法證明定理的過程。解答：(1)將已知條件化作子句集；(2)將結(jié)論的否定化作子句集；(3)從所有子句集中選取兩個可歸結(jié)的子句進行歸結(jié)；(4)重復(fù)過程(3)，直到出現(xiàn)空子句NIL為止。這時，就證明了在所給已知條件下結(jié)論成立。在歸結(jié)過程中，可以刪除包含純文字的子句以及永真式子句。都不會影響子句集的不可滿足性，并且可以縮小歸結(jié)的范圍，提高歸結(jié)的效率。問題5：簡述基于歸結(jié)法的問題提取回答的過程。解答：把已知前提條件用謂詞公式表示出來，并化成相應(yīng)的子句集，設(shè)該子句集的名字為S1。把待求解的問題也用謂詞公式表示出來，然后將其否定，并與一謂詞ANSWER構(gòu)成析取式。謂詞ANSWER是一個專為求解問題而設(shè)置的謂詞，其變量必須與問題公式的變量完全一致。把問題公式與謂詞ANSWER構(gòu)成的析取式化為子句集，并把該子句集與S1合并構(gòu)成子句集S。對子句集S應(yīng)用謂詞歸結(jié)原理進行歸結(jié)，在歸結(jié)的過程中，通過合一置換，改變ANSWER中的變元。（5）如果得到歸結(jié)式ANSWER，問題的答案即在ANSWER中第4章知識表示問題1：何謂產(chǎn)生式系統(tǒng)？產(chǎn)生式系統(tǒng)由哪些部分組成？解答：把一組產(chǎn)生式放在一起，讓它們相互配合，協(xié)同作用，一個產(chǎn)生式生成的結(jié)論可以供另一個產(chǎn)生式作為已知事實使用，以求得問題的解，這樣的系統(tǒng)稱為產(chǎn)生式系統(tǒng)。組成產(chǎn)生式系統(tǒng)的三要素：（1）綜合數(shù)據(jù)庫；（2）一組產(chǎn)生式規(guī)則（或者規(guī)則集）；（3）一個控制系統(tǒng)（或者控制策略）。問題2:有哪些知識表示方法？解答：常用的知識表示方法包括一階謂詞邏輯表示法、產(chǎn)生式表示法、語義網(wǎng)絡(luò)表示法、框架表示法、面向?qū)ο蟊硎痉ㄒ约盃顟B(tài)空間表示法等。問題3:在選擇知識表示方法時，應(yīng)該考慮哪些主要因素？解答：在選擇知識表示方法時，應(yīng)該考慮以下幾個因素：（1）能否充分表示相關(guān)的領(lǐng)域知識；（2）是否有利于對知識的利用；（3）是否便于知識的組織、維護和管理；（4）是否便于理解和實現(xiàn)。問題4：一階謂詞邏輯表示法適合于表示哪種類型的知識？它有哪些特點？解答:一階謂詞邏輯表示法適用于表示確定性知識。它具有自然性、精確性、嚴(yán)密性及易實現(xiàn)等特點。問題5：產(chǎn)生式的基本形式是什么？它與謂詞邏輯中的蘊含式有什么共同處和不同處？解答:產(chǎn)生式的基本形式是P-Q或者IFPTHENQ。其中，P是產(chǎn)生式的前提，用于指出該產(chǎn)生式是否可用的條件；Q是一組結(jié)論或操作，用于指出前提P所指示的條件被滿足時，應(yīng)該得出的結(jié)論或應(yīng)該執(zhí)行的操作。產(chǎn)生式基本形式與謂詞邏輯中的蘊含式的共同之處是具有相同的形式。它們的區(qū)別是：蘊含式只能表示精確性知識，其邏輯值要么為真，要么為假；而產(chǎn)生式不僅可以表示精確性知識，而且可以表示不精確知識。另外，在用產(chǎn)生式表示知識的智能系統(tǒng)中，決定一條知識是否可用的方法是檢查當(dāng)前是否有已知事實與知識中的前提條件相匹配，這種匹配可以是精確匹配，也可以是不精確匹配，只要按照某種算法求出前提條件與已知事實的相似度達到某個指定的范圍，就認(rèn)為是可匹配的。但是在謂詞邏輯中，蘊含式前提條件的匹配總是要求精確匹配。另一個區(qū)別是：蘊含式本身有真值，而產(chǎn)生式本身沒有真值。問題6:何謂語義網(wǎng)絡(luò)？語義網(wǎng)絡(luò)表示法的特點是什么？解答:語義網(wǎng)絡(luò)是通過概念及其語義關(guān)系來表示知識的一種網(wǎng)絡(luò)圖，它是一個帶標(biāo)注的有向圖。其中，有向圖的各節(jié)點用來表示各種概念、事物、屬性、情況、動作、狀態(tài)等，節(jié)點上的標(biāo)注用來區(qū)分各節(jié)點所表示的不同對象，每個節(jié)點可以帶有若干個屬性，以表征其所代表的對象之特性；弧是有方向、有標(biāo)注的，方向用來體現(xiàn)節(jié)點間的主次關(guān)系，而其上的標(biāo)注則表示被連接的兩個節(jié)點間的某種語義聯(lián)系或語義關(guān)系。語義網(wǎng)絡(luò)表示法的特點有：結(jié)構(gòu)性、自然性、聯(lián)想性和非嚴(yán)格性。問題7:請簡述框架理論的基本觀點。答：人腦中已存儲大量事物的典型情景，也就是人們對這些事物的一種認(rèn)識，這些典型情景是以一個稱為框架的基本知識結(jié)構(gòu)存儲在記憶中的，當(dāng)人們面臨新的情景時，就從記憶中選擇一個合適的框架，這個框架是以前記憶的一個知識空框，而其具體內(nèi)容要依據(jù)新的情景而改變，通過對這個空框的細(xì)節(jié)進行加工、修改和補充，形成對新的事物情景的認(rèn)識，而這種認(rèn)識的新框架又可記憶于人腦之中，以豐富人們的知識。問題8:何謂框架？框架的一般表示形式是什么？解答:框架是一種描述對象屬性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。所述對象可以是一個事物、一個事件或者一個概念。一個框架由若十個“槽”組成，每個“槽”又可劃分為若干個“側(cè)面”。一個槽用于描述所論及對象的某一方面的屬性，一個側(cè)面用于描述相應(yīng)屬性的一個方面。槽和側(cè)面所具有的屬性值分別稱為槽值和側(cè)面值。槽值可以是邏輯型或數(shù)字型的，具體的值可以是程序、條件、默認(rèn)值或是一個子框架?？蚣芤话憧梢员硎境扇缦滦问剑嚎蚣苊床勖?>〈側(cè)面11>〈值111>?<值11ki>…〈側(cè)面1"〈值1氣1>…<值1氣&>〈槽名2> 1 11〈側(cè)面12>〈值121>?〈值1211>…〈側(cè)面1n2>〈值1n1>…<值1n1n>2 2 2問題9:框架表示法有什么特點？解答:框架表示法有如下特點：結(jié)構(gòu)性?？蚣鼙硎痉ㄗ钔怀龅奶攸c是它善于表達結(jié)構(gòu)性的知識，能夠把知識的內(nèi)部結(jié)構(gòu)關(guān)系及知識間的聯(lián)系表示出來，是一種結(jié)構(gòu)化的知識表示方法。繼承性。在框架網(wǎng)絡(luò)中，下層框架可以繼承上層框架的槽值，也可以進行補充和修改。這樣不僅減少了知識的冗余，而且較好地保證了知識的一致性。自然性?？蚣鼙硎痉w現(xiàn)了人們在觀察事物時的思維活動，與人們的認(rèn)識活動是一致的。問題10:什么是狀態(tài)空間？狀態(tài)空間是怎樣構(gòu)成的？解答：由表示一個問題的全部狀態(tài)及一切可用算符構(gòu)成的集合稱為該問題的