人工智能习题课33626.pptx

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1、第第1章章 习题习题 P23 1-1 什么是人工智能？试从学科和能力两方什么是人工智能？试从学科和能力两方面加以说明。面加以说明。答：定义答：定义1.2和定义和定义1.3。定义定义1.2(人工智能人工智能(学科学科)：人工智能：人工智能(学科学科)是计算机科学中涉及研究、设计和应是计算机科学中涉及研究、设计和应用智能机器的一个分支。其近期的主要用智能机器的一个分支。其近期的主要目标在于研究用机器来模仿和执行人脑目标在于研究用机器来模仿和执行人脑的某些智力功能，并开发相关理论和技的某些智力功能，并开发相关理论和技术。术。定义定义1.3(人工智能人工智能(能力能力)：人工智能：人工智能(能力能力)

2、是智能机器所执行的通常与人类智能是智能机器所执行的通常与人类智能有关的智能行为，如判断、推理、证明、有关的智能行为，如判断、推理、证明、识别、感知、理解、通信、设计、思考、识别、感知、理解、通信、设计、思考、规划、学习和问题求解等思维活动。规划、学习和问题求解等思维活动。1-4 现在人工智能有哪些学派？它现在人工智能有哪些学派？它们的认知观是什么？们的认知观是什么？答：人工智能的学派及其认知观如下：答：人工智能的学派及其认知观如下：(1)符号主义符号主义 认为人工智能起源于数理逻辑。认为人工智能起源于数理逻辑。(2)连接主义连接主义 认为人工智能起源于仿生学，认为人工智能起源于仿生学，特别是对

3、人脑模型的研究。特别是对人脑模型的研究。(3)行为主义行为主义 认为人工智能起源于控制论。认为人工智能起源于控制论。第第2章章 习题习题P542-2 设有设有3个传教士和个传教士和3个野人来到河边，打个野人来到河边，打算乘一只船从右岸渡到左岸去。该船的算乘一只船从右岸渡到左岸去。该船的负载能力为两人。在任何时候，如果野负载能力为两人。在任何时候，如果野人人数超过传教士人数，那么野人就会人人数超过传教士人数，那么野人就会把传教士吃掉。他们怎样才能用这条船把传教士吃掉。他们怎样才能用这条船安全地把所有人都渡过河去？安全地把所有人都渡过河去？解：第一步：解：第一步：定义问题状态的描述形式：定义问题状

4、态的描述形式：设设Sk=(M,C,B)表示传教士和野人在河右岸表示传教士和野人在河右岸的状态。的状态。其中：其中：M表示传教士在右岸的人数。表示传教士在右岸的人数。C表示野人在右岸的人数。表示野人在右岸的人数。B用来表示船是不是在右岸。用来表示船是不是在右岸。(B=1表示在右岸，表示在右岸，B=0表示在左岸表示在左岸)。初始状态集：初始状态集：S=(3,3,1)目标状态集：目标状态集：G=(0,0,0)第二步：定义算符。第二步：定义算符。算符算符R(i,j)表示划船将表示划船将i个传教士和个传教士和j个野个野人送到左岸的操作。人送到左岸的操作。算符算符L(i,j)表示划船从左岸将表示划船从左岸

5、将i个传教士和个传教士和j个野人带回右岸的操作。个野人带回右岸的操作。由于过河的船每次最多载两个人，所以由于过河的船每次最多载两个人，所以i+j2。这样定义的算符集。这样定义的算符集F中只可能有如下中只可能有如下10个算符。个算符。F：R(1,0),R(2,0),R(1,1),R(0,1),R(0,2)L(1,0),L(2,0),L(1,1),L(0,1),L(0,2)第三步：求解过程。第三步：求解过程。由上述状态空间图，可见从初始状态由上述状态空间图，可见从初始状态(3,3,1)到目标状态到目标状态(0,0,0)的任何一条通路的任何一条通路都是问题的一个解。其中：都是问题的一个解。其中：R(

6、1,1),L(1,0),R(0,2),L(0,1),R(2,0),L(1,1),R(2,0),L(0,1),R(0,2),L(1,0),R(1,1)是算符最是算符最少的解之一。少的解之一。2-5 试用四元数列结构表示四圆盘梵塔问题，试用四元数列结构表示四圆盘梵塔问题，并画出求解该问题的与或图。并画出求解该问题的与或图。用问题归约法来求解此问题：用问题归约法来求解此问题：将原始问题归约为一个较简单的问题的集合：将原始问题归约为一个较简单的问题的集合：(1)移动圆盘移动圆盘A、B和和C到柱子到柱子2的三圆盘难题。的三圆盘难题。(2)移动圆盘移动圆盘D到柱子到柱子3的单圆盘难题。的单圆盘难题。(3)

7、移动圆盘移动圆盘A、B和和C到柱子到柱子3的三圆盘难题。的三圆盘难题。其子问题由一个包含两个四元数列的表其子问题由一个包含两个四元数列的表列来描述，问题描述列来描述，问题描述(1111)=(2221)就意就意味着味着“把把ABC盘从柱子盘从柱子1移到柱子移到柱子2”。则将上述四圆盘梵塔问题用四元数列结则将上述四圆盘梵塔问题用四元数列结构表示为：构表示为：(1111)=(3333)(1111)=(2221)(2221)=(2223)(2223)=(3333)(1111)=(3311)(3311)=(3321)(3321)=(2221)(2223)=(1123)(1123)=(1133)(1133

8、)=(3333)(1111)=(2111)(2111)=(2311)(2311)=(3311)(3321)=(1321)(1221)=(2221)(1321)=(1221)(2223)=(3223)(3223)=(3123)(3123)=(1123)(1133)=(2133)(2333)=(3333)(2133)=(2333)2-6 用谓词演算公式表示下列英文句子用谓词演算公式表示下列英文句子(多用而不是省多用而不是省用不同谓词和项。例如不要用单一的谓词字母来表示用不同谓词和项。例如不要用单一的谓词字母来表示每个句子每个句子)。(x)(y)(C(x)P(human,y)P(x,y)Q(y)I(

9、x)A computer system is intelligent if it can perform a task which,if performed by a human,requires intelligence.解：谓词定义：解：谓词定义：P(x,y):x performs y task.(x完成完成y任务任务)Q(y):y requires intelligence.(y需要智能需要智能)C(x):x is a computer system.(x是一计算机系统是一计算机系统)I(x):x is intelligent.(x是智能的是智能的)2-7、把下列语句表示成语义网络描述：

10、、把下列语句表示成语义网络描述：(1)All man are mortal.ManMan-1mortalISA ISGGSISA FORM2-7、把下列语句表示成语义网络描述：、把下列语句表示成语义网络描述：(2)Every cloud has a silver lining.CloudCloud-1Lining-1ISA HasGGSISA FORMSilverLining-1ColorISA2-7、把下列语句表示成语义网络描述：、把下列语句表示成语义网络描述：(3)All branch managers of DEC participate in a profit-sharing plan

11、.ManagerBranch managerProfit sharing plan-1ISA ParticipateGGSISA FORMDECplanbelongsISA2-9、试构造一个描述你的寝室或办公室的、试构造一个描述你的寝室或办公室的框架系统。框架系统。答：以办公室框架为例：答：以办公室框架为例：办公室：办公室：名称：教务办名称：教务办电话：电话：0773-5605603工作人员：工作人员工作人员：工作人员-1、工作人员、工作人员-2设备：电脑设备：电脑2台、复印机台、复印机2台台工作人员工作人员-1姓名：张三姓名：张三出生年月：出生年月：1965年年9月月岗位：办公室主任岗位：办

12、公室主任职称：副教授职称：副教授工作人员工作人员-2姓名：李四姓名：李四出生年月：出生年月：1980年年9月月岗位：普通办公员岗位：普通办公员职称：助教职称：助教第第3章章 习题习题3-7、用有界深度优先搜索方法求解图、用有界深度优先搜索方法求解图3.34所所示八数码难题。示八数码难题。S0Sg定义操作符集：定义操作符集：F=f1,f2,f3,f4，其中：其中：f1表示空格右移；表示空格右移；f2表示空格上移；表示空格上移；f3表示空格左移；表示空格左移；f4表示空格下移。表示空格下移。搜索时，节点的扩展顺序规定为按右、左、搜索时，节点的扩展顺序规定为按右、左、上、下方向移动空格。并设置深度界

13、限为上、下方向移动空格。并设置深度界限为8。S0SgS0f4f3f3f4f3f3f2f3f2f3f1f4Sgf4f3由上述有界深度优先搜索树中可见，由上述有界深度优先搜索树中可见，当当d=8时，八数码难题的一个解为：时，八数码难题的一个解为：f4,f4,f3,f2,f2,f3,f4,f33-17、把下列句子变换成子句形式：、把下列句子变换成子句形式：(1)(x)P(x)P(x)(2)解：解：(x)P(x)P(x)(3)消去蕴含符号得：消去蕴含符号得：(x)P(x)P(x)(4)消去存在量词得：消去存在量词得：P(x)P(x)(5)于是得到子句：于是得到子句：P(x)P(x)3-17、把下列句子

14、变换成子句形式：、把下列句子变换成子句形式：(4)(x)P(x)(y)p(y)p(f(x,y)(y)Q(x,y)P(y)1)(x)P(x)(y)p(y)p(f(x,y)(y)Q(x,y)P(y)2)(x)P(x)(y)p(y)p(f(x,y)(y)Q(x,y)P(y)3)(x)P(x)(y)p(y)p(f(x,y)(z)Q(x,z)P(z)3)(x)P(x)(y)p(y)p(f(x,y)(z)Q(x,z)P(z)4)令令Skolem函数：函数：x=A，y=B，z=C，则，则 5)P(A)p(B)p(f(A,B)Q(A,C)P(C)5)P(A)p(B)Q(A,C)p(B)P(C)6)p(f(A,

15、B)Q(A,C)7)p(f(A,B)P(C)8)6)子句集：子句集：P(A)，p(B)Q(A,C)，p(B)P(C)，p(f(A,B)Q(A,C)，p(f(A,B)P(C)补充题：补充题：例例1：张某被盗，公安局派出五个侦察员去调：张某被盗，公安局派出五个侦察员去调查。研究案情时，侦察员查。研究案情时，侦察员A说说“赵与钱中至赵与钱中至少有一人作案少有一人作案”；侦察员；侦察员B说说“钱与孙中至钱与孙中至少有一人作案少有一人作案”；侦察员；侦察员C说说“孙与李中至孙与李中至少有一人作案少有一人作案”；侦察员；侦察员D说说“赵与孙中至赵与孙中至少有一人与此案无关少有一人与此案无关”；侦察员；侦察

16、员E说说“钱与钱与李中至少有一人与此案无关李中至少有一人与此案无关”。如果这五个。如果这五个侦察员的话都是可信的，试问谁是盗窃犯。侦察员的话都是可信的，试问谁是盗窃犯。解：定义谓词：解：定义谓词：P(x):x作案。作案。由于五个侦察员的话为真，则将五个侦由于五个侦察员的话为真，则将五个侦察员的话表示成谓词公式，有：察员的话表示成谓词公式，有：A:P(zhao)P(qian)B:P(qian)P(sun)C:P(sun)P(li)D:P(zhao)P(sun)E:P(qian)P(li)易见以上每个侦察员的话都是一个子句。易见以上每个侦察员的话都是一个子句。解：待求解问题的表示解：待求解问题的表

17、示 P(y)将其否定并与将其否定并与ANSWER(y)构成析取式：构成析取式：P(y)ANSWER(y)易见以上表达式是一个子句。易见以上表达式是一个子句。现将子句列表如下：现将子句列表如下：(1)P(zhao)P(qian)(2)P(qian)P(sun)(3)P(sun)P(li)(4)P(zhao)P(sun)(5)P(qian)P(li)(6)P(y)ANSWER(y)应用归结原理进行推理：应用归结原理进行推理：(7)P(qian)P(sun)(1)(4)归结归结 (8)P(zhao)P(li)(1)(5)归结归结 (9)P(qian)P(zhao)(2)(4)归结归结 (10)P(s

18、un)P(li)(2)(5)归结归结 (11)P(li)P(zhao)(3)(4)归结归结 (12)P(sun)P(qian)(3)(5)归结归结 (13)P(qian)(2)(7)归结归结 (14)P(sun)(3)(10)归结归结 (15)P(zhao)(9)(13)归结归结 (16)P(li)(10)(14)归结归结 (17)ANSWER(qian)(6)(13)归结，归结，=qian/y (18)ANSWER(sun)(6)(14)归结，归结，=sun/y所以，钱和孙是盗窃犯。所以，钱和孙是盗窃犯。例例2：(分油问题分油问题)有有A、B、C三个不带刻度三个不带刻度的瓶子，分别能装的瓶子

19、，分别能装8kg,5kg和和3kg油。如果油。如果A瓶装满油，瓶装满油，B和和C是空瓶，怎样操作三个瓶，是空瓶，怎样操作三个瓶，使使A中的油平分两份？中的油平分两份？(假设分油过程中不耗假设分油过程中不耗油油)解：第一步：解：第一步：定义问题状态的描述形式：定义问题状态的描述形式：设设Sk=(b,c)表示表示B瓶和瓶和C瓶中的油量的状态。瓶中的油量的状态。其中：其中：b表示表示B瓶中的油量。瓶中的油量。c表示表示C瓶中的油量。瓶中的油量。初始状态集：初始状态集：S=(0,0)目标状态集：目标状态集：G=(4,0)第二步：第二步：定义操作符：定义操作符：操作：把瓶子倒满油，或把瓶子的油倒空。操作

20、：把瓶子倒满油，或把瓶子的油倒空。f1：从：从A瓶往瓶往B瓶倒油，把瓶倒油，把B瓶倒满。瓶倒满。f2：从：从C瓶往瓶往B瓶倒油，把瓶倒油，把B瓶倒满。瓶倒满。f3：从：从A瓶往瓶往C瓶倒油，把瓶倒油，把C瓶倒满。瓶倒满。f4：从：从B瓶往瓶往C瓶倒油，把瓶倒油，把C瓶倒满。瓶倒满。f5：从：从B瓶往瓶往A瓶倒油，把瓶倒油，把B瓶倒空。瓶倒空。f6：从：从B瓶往瓶往C瓶倒油，把瓶倒油，把B瓶倒空。瓶倒空。f7：从：从C瓶往瓶往A瓶倒油，把瓶倒油，把C瓶倒空。瓶倒空。f8：从：从C瓶往瓶往B瓶倒油，把瓶倒油，把C瓶倒空。瓶倒空。第三步：第三步：求解过程：求解过程：0,00,35,31,31,00,

21、15,13,33,04,04,35,25,30,00,20,32,02,35,0f1f3f4f7f8f6f5f3 f1f1f1f4f7f5f3f2f8f3f8f3f2f5f8f3f8f7f7f6f1f4f7f4f5f1f7f1f1f1f7f5f5 f7f5f6f7f5f1f3f3 由上述状态空间图，可见从初始状态由上述状态空间图，可见从初始状态(0,1)到目标状态到目标状态(4,0)的任何一条通路都是的任何一条通路都是问题的一个解。其中：问题的一个解。其中：f1,f4,f7,f6,f1,f4,f7是算符最少的解之一。是算符最少的解之一。例例3：设有下列语句，请用相应的谓词公式把它：设有下列语句

22、，请用相应的谓词公式把它们表示出来。们表示出来。(1)西安市的夏天既干燥又炎热。西安市的夏天既干燥又炎热。定义谓词：定义谓词：SUMMER(x):x处于夏天。处于夏天。DRY(x):x很干燥。很干燥。HOT(x):x很炎热。很炎热。SUMMER(Xian)DRY(Xian)HOT(Xian)(2)并不是每一个人都喜欢吃臭豆腐。并不是每一个人都喜欢吃臭豆腐。定义谓词：定义谓词：MAN(x)：x是人。是人。LIKE(x,y)：x喜欢吃喜欢吃y。(x)(MAN(x)LIKE(x,CHOUDOUFU)(3)喜欢读三国演义的人必读水浒。喜欢读三国演义的人必读水浒。定义谓词：定义谓词：MAN(x)：x是人

23、。是人。LIKE(x,y)：x喜欢读喜欢读y。(x)(MAN(x)LIKE(x,SANGUOYANYI)LIKE(x,SHUIHU)(4)欲穷千里目，更上一层楼。欲穷千里目，更上一层楼。定义谓词：定义谓词：MAN(x)：x是人。是人。EYE(x)：x想穷千里目。想穷千里目。UP(x)：x要更上一层楼。要更上一层楼。(x)(MAN(x)EYE(x)UP(x)例例4、用一个语义网络表示下列命题。、用一个语义网络表示下列命题。(1)树和草都是植物；树和草都是植物；(2)树和草是有根有叶的；树和草是有根有叶的；(3)水草是草，且长在水中；水草是草，且长在水中；(4)果树是树，且会结果；果树是树，且会结

24、果；(5)苹果树是果树中的一种，它结苹果。苹果树是果树中的一种，它结苹果。分析：分析：问题涉及的对象有：问题涉及的对象有：植物、树、草、水草、果树、苹果树植物、树、草、水草、果树、苹果树各对象的属性分别为：各对象的属性分别为：树和草的属性：有根、有叶；树和草的属性：有根、有叶；水草的属性：长在水中；水草的属性：长在水中；果树的属性：会结果；果树的属性：会结果；苹果树的属性：结苹果。苹果树的属性：结苹果。植物植物苹果树苹果树水草水草果树果树草草树树AKOAKOAKOAKOAKO有根有根有叶有叶有根有根有叶有叶会结果会结果结苹果结苹果长在水中长在水中例例5、下面是一则关于地震的报道，请用框架表、下

25、面是一则关于地震的报道，请用框架表达这段报道。达这段报道。“今天，一次强度为里氏今天，一次强度为里氏8.5级的强烈地震级的强烈地震袭击了下斯洛文尼亚地区，造成袭击了下斯洛文尼亚地区，造成25人死亡和人死亡和5亿亿美元的财产损失。下斯文尼亚地区主席说：多美元的财产损失。下斯文尼亚地区主席说：多年来，靠近萨迪壕金斯断层的重灾区一直是一年来，靠近萨迪壕金斯断层的重灾区一直是一个危险地区。这是本地区发生的第个危险地区。这是本地区发生的第3号地震。号地震。”分析：分析：第一步：确定属性：框架的槽。第一步：确定属性：框架的槽。本报道中关于地震的关键属性是地震发生本报道中关于地震的关键属性是地震发生的地点、时间、伤亡人数，财产损失数量、地的地点、时间、伤亡人数，财产损失数量、地震强度的震级、断层情况。震强度的震级、断层情况。第二步：分析本报道中各对象间的联系。第二步：分析本报道中各对象间的联系。由于其中只涉及地震一件事，所以本步可以省由于其中只涉及地震一件事，所以本步可以省略。略。下面将本报道中有关数据填入相应槽后得下面将本报道中有关数据填入相应槽后得到了到了3号地震的框架。号地震的框架。框架名：框架名：地点：下斯洛文尼亚地点：下斯洛文尼亚 时间：今天时间：今天 伤亡人数：伤亡人数：25 财产损失：财产损失：5亿美元亿美元 震级：震级：8.5 断层：萨迪壕金斯断层：萨迪壕金斯