隴南師范高等?？茖W(xué)校《機(jī)器學(xué)習(xí)與人工智能導(dǎo)論》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《機(jī)器學(xué)習(xí)與人工智能導(dǎo)論》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在ROS中，進(jìn)行機(jī)器人的機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用開發(fā)時(shí)，假設(shè)要使用深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行物體識(shí)別。以下關(guān)于數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和模型訓(xùn)練的描述，正確的是：（）A.隨機(jī)收集數(shù)據(jù)，不進(jìn)行預(yù)處理，直接用于模型訓(xùn)練B.對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、標(biāo)注和增強(qiáng)，然后進(jìn)行模型訓(xùn)練C.使用現(xiàn)有的預(yù)訓(xùn)練模型，不進(jìn)行進(jìn)一步的訓(xùn)練和優(yōu)化D.數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和模型訓(xùn)練對(duì)識(shí)別效果影響不大2、ROS中的包（Package）是組織代碼和資源的基本單元。假設(shè)一個(gè)大型機(jī)器人項(xiàng)目包含多個(gè)功能模塊，以下關(guān)于包的劃分和管理原則，正確的是：（）A.將所有功能放在一個(gè)大包中，方便統(tǒng)一管理和編譯B.按照功能相關(guān)性將代碼拆分成多個(gè)小包，提高代碼的可維護(hù)性和可復(fù)用性C.包的數(shù)量越少越好，以減少系統(tǒng)的復(fù)雜性D.包的劃分隨意，對(duì)項(xiàng)目開發(fā)沒有太大影響3、ROS中的服務(wù)服務(wù)器（ServiceServer）需要實(shí)現(xiàn)以下哪些函數(shù)？（）（）A.處理請(qǐng)求的函數(shù)B.發(fā)送響應(yīng)的函數(shù)C.兩者皆有D.以上都不是4、ROS中的包（Package）用于組織相關(guān)的功能代碼和資源。如果一個(gè)包的依賴關(guān)系沒有正確配置，會(huì)出現(xiàn)什么情況？（）A.相關(guān)功能無法正常使用B.系統(tǒng)自動(dòng)安裝缺失的依賴C.對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行沒有影響D.該包的性能提升5、ROS中的Gazebo仿真環(huán)境可以模擬機(jī)器人的物理特性和環(huán)境交互。假設(shè)要在Gazebo中模擬一個(gè)帶有彈性關(guān)節(jié)和摩擦的機(jī)械臂，以下關(guān)于仿真設(shè)置的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以在Gazebo中定義機(jī)械臂的模型、材料屬性和關(guān)節(jié)參數(shù)B.通過添加傳感器插件，可以模擬傳感器的輸出，如力傳感器和位置傳感器C.Gazebo中的仿真結(jié)果完全準(zhǔn)確，無需與實(shí)際實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比和驗(yàn)證D.可以在Gazebo中設(shè)置不同的物理引擎和仿真參數(shù)，以滿足不同的需求6、ROS中的話題（Topic）通信是一種常見的數(shù)據(jù)傳輸方式。在一個(gè)復(fù)雜的機(jī)器人系統(tǒng)中，多個(gè)節(jié)點(diǎn)可能會(huì)同時(shí)訂閱同一個(gè)話題。當(dāng)發(fā)布者發(fā)布的數(shù)據(jù)量較大時(shí)，以下哪種情況可能會(huì)發(fā)生？（）A.訂閱者能夠快速接收和處理所有數(shù)據(jù)，不會(huì)有任何問題B.由于網(wǎng)絡(luò)帶寬限制，部分?jǐn)?shù)據(jù)可能會(huì)丟失C.系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)降低發(fā)布者的數(shù)據(jù)發(fā)送速度，以適應(yīng)訂閱者的處理能力D.訂閱者會(huì)按照優(yōu)先級(jí)順序接收和處理數(shù)據(jù)7、在機(jī)器人操作系統(tǒng)中，用于發(fā)布機(jī)器人狀態(tài)信息的主題通常以什么命名？（）（）A./robot_statusB./robot_infoC./status/robotD./info/robot8、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個(gè)需要長(zhǎng)期運(yùn)行的機(jī)器人系統(tǒng)時(shí)，需要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。假設(shè)機(jī)器人需要在無人值守的情況下連續(xù)工作數(shù)周甚至數(shù)月。以下哪種措施和技術(shù)的應(yīng)用能夠最大程度地提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性？（）A.增加硬件冗余和軟件容錯(cuò)機(jī)制B.定期重啟系統(tǒng)和更新軟件C.不采取任何特別措施，依靠系統(tǒng)自身D.減少功能模塊，降低系統(tǒng)復(fù)雜度9、ROS中的機(jī)器人軟件測(cè)試是保證系統(tǒng)可靠性的重要環(huán)節(jié)。以下哪種測(cè)試方法能夠更全面地檢測(cè)軟件的功能和性能？（）A.單元測(cè)試B.集成測(cè)試C.系統(tǒng)測(cè)試D.以上都需要請(qǐng)分別說明每個(gè)測(cè)試方法的重點(diǎn)和在機(jī)器人軟件測(cè)試中的作用10、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人路徑跟蹤控制時(shí)，假設(shè)機(jī)器人需要根據(jù)預(yù)設(shè)路徑實(shí)時(shí)調(diào)整速度和方向。以下哪種控制器可能最為適用？（）A.比例控制器B.積分控制器C.模糊控制器D.模型預(yù)測(cè)控制器11、在ROS系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自適應(yīng)控制，能夠根據(jù)環(huán)境變化和任務(wù)需求自動(dòng)調(diào)整控制參數(shù)。以下哪種技術(shù)和算法的結(jié)合最適合實(shí)現(xiàn)這種自適應(yīng)控制功能？（）A.強(qiáng)化學(xué)習(xí)與模型預(yù)測(cè)控制B.遺傳算法與模糊控制C.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與PID控制D.不實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制，使用固定參數(shù)12、在機(jī)器人的通信網(wǎng)絡(luò)中，需要保證數(shù)據(jù)的安全性和完整性。假設(shè)機(jī)器人系統(tǒng)涉及敏感信息的傳輸。以下哪種加密和認(rèn)證技術(shù)能夠有效地保護(hù)通信內(nèi)容，防止數(shù)據(jù)泄露和篡改？（）A.RSA加密算法B.AES加密算法C.數(shù)字簽名技術(shù)D.以上技術(shù)均可13、ROS中的動(dòng)作（Action）是一種用于長(zhǎng)時(shí)間任務(wù)的通信機(jī)制。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人需要執(zhí)行一個(gè)復(fù)雜的搜索任務(wù)，其狀態(tài)包括正在搜索、找到目標(biāo)和任務(wù)完成。以下關(guān)于動(dòng)作通信的描述，正確的是？（）A.動(dòng)作通信只能單向傳遞信息，從客戶端到服務(wù)器B.客戶端可以在任務(wù)執(zhí)行過程中隨時(shí)取消任務(wù)C.服務(wù)器無法向客戶端反饋任務(wù)的中間狀態(tài)D.動(dòng)作通信不支持任務(wù)的超時(shí)處理14、假設(shè)在一個(gè)基于ROS的機(jī)器人項(xiàng)目中，需要對(duì)機(jī)器人的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和融合，比如激光雷達(dá)、攝像頭和慣性測(cè)量單元的數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)精確的環(huán)境感知和導(dǎo)航。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)處理技術(shù)和算法框架可能會(huì)被廣泛應(yīng)用？（）A.卡爾曼濾波B.粒子濾波C.深度學(xué)習(xí)框架D.以上都有可能15、ROS中的可視化工具（rqt）可以幫助開發(fā)者監(jiān)控和調(diào)試系統(tǒng)。如果可視化工具顯示的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，可能的原因是什么？（）A.節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤B.可視化工具配置錯(cuò)誤C.網(wǎng)絡(luò)延遲導(dǎo)致數(shù)據(jù)更新不及時(shí)D.以上都有可能16、當(dāng)在ROS中集成第三方庫(kù)和驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，可能會(huì)遇到兼容性和接口匹配的問題。假設(shè)要將一個(gè)新的電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序集成到ROS系統(tǒng)中，以下哪種方法能夠最有效地解決可能出現(xiàn)的兼容性問題和接口不一致的情況？（）A.強(qiáng)行修改驅(qū)動(dòng)程序代碼以適應(yīng)ROSB.對(duì)ROS進(jìn)行大量修改來匹配驅(qū)動(dòng)程序C.尋找與ROS兼容的驅(qū)動(dòng)程序版本或進(jìn)行適配開發(fā)D.放棄集成，使用其他替代方案17、在ROS環(huán)境下，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的語(yǔ)音交互功能，需要集成語(yǔ)音識(shí)別引擎和語(yǔ)音合成模塊。以下哪種語(yǔ)音技術(shù)和接口可能會(huì)被用于語(yǔ)音交互？（）A.開源語(yǔ)音識(shí)別庫(kù)和語(yǔ)音合成軟件B.商業(yè)語(yǔ)音服務(wù)和API接口C.自主訓(xùn)練的語(yǔ)音模型和定制化接口D.以上都有可能18、假設(shè)要在ROS中實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與外部設(shè)備（如機(jī)械臂）的無縫集成和協(xié)同工作，以下哪個(gè)步驟是至關(guān)重要的？（）A.統(tǒng)一通信協(xié)議B.確保硬件兼容性C.優(yōu)化軟件算法D.忽略設(shè)備差異請(qǐng)?jiān)敿?xì)說明每個(gè)選項(xiàng)對(duì)于實(shí)現(xiàn)無縫集成和協(xié)同工作的重要性以及可能帶來的影響19、在ROS中，配置文件（ConfigurationFile）起著重要的作用。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人項(xiàng)目需要設(shè)置各種參數(shù)，如傳感器的采樣頻率、控制器的增益等。以下關(guān)于ROS配置文件的描述，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.配置文件通常使用YAML格式進(jìn)行編寫，易于閱讀和理解B.可以在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)加載和修改配置文件，無需重新啟動(dòng)系統(tǒng)C.配置文件中的參數(shù)可以被多個(gè)節(jié)點(diǎn)共享和使用D.配置文件只能存儲(chǔ)簡(jiǎn)單的數(shù)值型參數(shù)，不能存儲(chǔ)復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)20、在基于ROS的機(jī)器人視覺SLAM（同時(shí)定位與地圖構(gòu)建）系統(tǒng)中，以下哪種特征提取算法常用于提高地圖的準(zhǔn)確性和魯棒性？（）A.SIFT（Scale-InvariantFeatureTransform）B.SURF（SpeededUpRobustFeatures）C.ORB（OrientedFASTandRotatedBRIEF）D.以上算法都可能適用二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）如何在ROS中創(chuàng)建一個(gè)新的節(jié)點(diǎn)？2、（本題5分）ROS中的語(yǔ)音交互模塊如何集成？3、（本題5分）簡(jiǎn)述ROS中的礦山運(yùn)輸安全監(jiān)控機(jī)器人中的監(jiān)控指標(biāo)設(shè)定。4、（本題5分）如何在ROS中處理機(jī)器人的力反饋？5、（本題5分）簡(jiǎn)述ROS中的強(qiáng)化學(xué)習(xí)訓(xùn)練框架集成。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個(gè)物流搬運(yùn)機(jī)器人的路徑優(yōu)化系統(tǒng)，提高搬運(yùn)效率。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)使用ROS的葛仙米養(yǎng)殖場(chǎng)葛仙米采摘與存儲(chǔ)機(jī)器人的輕柔采摘與保鮮存儲(chǔ)系統(tǒng)。3、（本題5分）基于ROS構(gòu)建一個(gè)機(jī)器人的自主目標(biāo)跟蹤和速度匹配系統(tǒng)。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)使用ROS的海帶養(yǎng)殖場(chǎng)海帶收割與晾曬機(jī)器人的自動(dòng)收割與晾曬系統(tǒng)。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)基于機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）的移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃算法，使其能夠在復(fù)雜環(huán)境中避開障礙物并到達(dá)指定目標(biāo)點(diǎn)。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）ROS在機(jī)器人的娛樂表演應(yīng)用中，如何實(shí)現(xiàn)精彩的動(dòng)作編排和與觀眾的互動(dòng)。請(qǐng)全面綜合分析ROS的編程接口和控制策略，以及在創(chuàng)意實(shí)現(xiàn)和用戶