人工智能經(jīng)典習(xí)題集及各章總結(jié)

1、最新 精品 Word 歡迎下載 可修改人工智能各章小結(jié)及習(xí)題解答第一部分 緒論習(xí)題解答：1什么是人工智能？發(fā)展過程中經(jīng)歷了哪些階段？解：人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)重要分支，也是一門正在發(fā)展中的綜合性前沿學(xué)科，它是由計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制論、信息論、神經(jīng)生理學(xué)、哲學(xué)、語言學(xué)等多種學(xué)科相互滲透而發(fā)展起來的，目前正處于發(fā)展階段尚未形成完整體系。 發(fā)展過程中經(jīng)歷的階段有： 第一階段（40年代中50年代末） 神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)時(shí)代第二階段（50年代中60年代中） 通用方法時(shí)代第三階段（60年代中80年代初） 知識(shí)工程時(shí)代第四階段（80年代中90年代初） 新的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)時(shí)代第五階段（90年代初現(xiàn)在） 海量信息處理與網(wǎng)絡(luò)

2、時(shí)代2人工智能研究的基本內(nèi)容是什么？解：基本內(nèi)容是：搜索技術(shù)、知識(shí)表示、規(guī)劃方法、機(jī)器學(xué)習(xí)、認(rèn)知科學(xué)、自然語言理解與機(jī)器翻譯、專家系統(tǒng)與知識(shí)工程、定理證明、博弈、機(jī)器人、數(shù)據(jù)挖掘與知識(shí)發(fā)現(xiàn)、多Agent系統(tǒng)、復(fù)雜系統(tǒng)、足球機(jī)器人、人機(jī)交互技術(shù)等。3人工智能主要有哪幾大研究學(xué)派？解：（）符號(hào)主義學(xué)派：由心理學(xué)途徑產(chǎn)生，符號(hào)主義認(rèn)為人工智能起源于數(shù)理邏輯，人類認(rèn)識(shí)（智能）的基本元素是符號(hào)，而智能行為則是符號(hào)運(yùn)算的結(jié)果。（）連接主義學(xué)派：由生理學(xué)途徑產(chǎn)生，連接主義又稱為仿生學(xué)派，認(rèn)為人工智能的基本元素是神經(jīng)元，智能產(chǎn)生于大量神經(jīng)元的并行分布式聯(lián)結(jié)之中，而智能行為則是聯(lián)結(jié)計(jì)算的結(jié)果。 （）行為主義學(xué)派

3、：由生物演化途徑產(chǎn)生，行為主義認(rèn)為人工智能起源于控制論，提出智能取決于感知和行為，取決于對外界復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)，而不是表示和推理。人工智能有哪些主要的研究領(lǐng)域？解：（）問題求解（）邏輯推理與定理證明（）自然語言理解（）自動(dòng)程序設(shè)計(jì)（）專家系統(tǒng)（）機(jī)器學(xué)習(xí)（）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（）機(jī)器人學(xué)（）模式識(shí)別（）機(jī)器視覺（）智能控制（）智能檢索（）智能調(diào)度與指揮（）分布式人工智能與（）計(jì)算智能與進(jìn)化計(jì)算（）數(shù)據(jù)挖掘與知識(shí)發(fā)現(xiàn)（）人工生命（）系統(tǒng)與語言工具第2部分 知識(shí)與知識(shí)表示本章小結(jié)：知識(shí)表示謂詞表示法產(chǎn)生式表示法框架表示法語義網(wǎng)絡(luò)表示法框架通常由指定事物各個(gè)方面的槽組成，每個(gè)槽擁有若干個(gè)側(cè)面，而每個(gè)側(cè)面又可擁有

4、若干個(gè)值。語義網(wǎng)絡(luò)由節(jié)點(diǎn)和弧線或鏈線組成，節(jié)點(diǎn)用于表示物體、概念和狀態(tài)，弧線用于表示節(jié)點(diǎn)間的關(guān)系。產(chǎn)生式系統(tǒng)由3個(gè)基本部分組成：規(guī)則庫、綜合數(shù)據(jù)庫、控制系統(tǒng)。首先定義謂詞，指出每個(gè)謂詞的確切含義，然后再用連接詞把有關(guān)的謂詞連接起來，形成一個(gè)謂詞公式表達(dá)一個(gè)完整的意義。 習(xí)題解答：1 設(shè)有如下問題：（1）有五個(gè)相互可直達(dá)且距離已知的城市A、B、C、D、E，如圖所示；（2）某人從A地出發(fā)，去其它四個(gè)城市各參觀一次后回到A;（3）找一條最短的旅行路線請用產(chǎn)生式規(guī)則表示旅行過程。解：綜合數(shù)據(jù)庫（x）(x)中x可以是一個(gè)字母，也可以是一個(gè)字符串。初始狀態(tài)（A）目標(biāo)狀態(tài)（Ax1x2x3x4A） 規(guī)則集：

5、r1: IF L(S)=5 THEN GOTO(A) r2: IF L(S)5 THEN GOTO(B) r3: IF L(S)5 THEN GOTO(C) r4: IF L(S)5 THEN GOTO(D) r5: IF L(S)C-D-E-B-A總距離為5+6+8+10+7=362 神州大學(xué)和東方大學(xué)兩校籃球隊(duì)在東方大學(xué)進(jìn)行一場比賽，結(jié)局的比分是85：89，用語義網(wǎng)絡(luò)表示。第3部分 推理本章小結(jié)：自然演繹推理推理經(jīng)典邏輯推理不確定與非單調(diào)推理歸結(jié)演繹推理與/或形演繹推理習(xí)題解答：1 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

6、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。解：第一步：將5位偵察員的話表示成謂詞公式，為此先定義謂詞。設(shè)謂詞P(x)表示是作案者，所以根據(jù)題意：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)以上每個(gè)偵察員的話都是一個(gè)子句。第二步：將待求解的問題表示成謂詞。設(shè)y是盜竊犯，則問題的謂詞公式為P(y)，將其否定并與

7、ANSWER(y)做析?。篜(y) ANSWER(y)第三步：求前提條件及P(y) ANSWER(y)的子句集，并將各子句列表如下：（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)第四步：應(yīng)用歸結(jié)原理進(jìn)行推理。（7） P(qian) P(sun) (1)與(4)歸結(jié)（8） P(zhao) P(li) (1)與(5)歸結(jié)（9） P(qian) P(zhao) (2)與(4)歸結(jié)（10） P(sun) P(li) (2)與(5)歸結(jié)（1

8、1） P(zhao) P(li) (3)與(4)歸結(jié)（12） P(sun) P(qian) (3)與(5)歸結(jié)（13） P(qian) (2)與(7)歸結(jié)（14） P(sun) (2)與(12)歸結(jié)（15） ANSWER(qian) (6)與(13)歸結(jié)，=qian/y（16） ANSWER(sun) (6)與(14)歸結(jié), =sun/y所以，本題的盜竊犯是兩個(gè)人：錢和孫。 2 任何兄弟都有同一個(gè)父親，John和Peter是兄弟，且John的父親是David，問Peter的父親是誰？解：第一步：將已知條件用謂詞公式表示出來，并化成子句集。那么，要先定義謂詞。（1） 定義謂詞：設(shè)Father(x

9、,y)表示x是y的父親。設(shè)Brother(x,y)表示x和y是兄弟。（2） 將已知事實(shí)用謂詞公式表示出來：F1: 任何兄弟都有同一個(gè)父親。( x)( y)( z)( Brother(x,y)Father(z,x)Father(z,y)F2: John和Peter是兄弟。Brother(John, Peter)F3: John的父親是David。Father(David, John)（3） 將它們化成子句集，得S1=Brother(x,y)Father(z,x)Father(z,y), Brother(John, Peter), Father(David, John)第二步：把問題用謂詞公式表示

10、出來，并將其否定與謂詞ANSWER做析取。設(shè)Peter的父親是u，則有：Father(u, Peter)將其否定與ANSWER做析取，得G: Father(u, Peter) ANSWER(u)第三步：將上述公式G化為子句集S2，并將S1和S2合并到S。S2=Father(u, Peter) ANSWER(u)S=S1S2將S中各子句列出如下：（1）Brother(x,y)Father(z,x)Father(z,y)（2）Brother(John, Peter)（3）Father(David, John)（4）Father(u, Peter) ANSWER(u)第四步：應(yīng)用歸結(jié)原理進(jìn)行歸結(jié)。（

11、5）Brother(John,y) Father(David,y) （1）與（3）歸結(jié)，= David/z, John/x（6）Brother(John, Peter) ANSWER(David) （4）與（5）歸結(jié)，= David/u, Peter/y（7）ANSWER(David) （2）與（6）歸結(jié)第五步：得到了歸結(jié)式ANSWER(David)，答案即在其中，所以u(píng)=David,即Peter的父親是David。第4部分 搜索策略本章小結(jié)：狀態(tài)空間搜索策略搜索策略盲目搜索啟發(fā)式搜索廣度優(yōu)先搜索深度優(yōu)先搜索有界深度優(yōu)先搜索代價(jià)樹的廣度優(yōu)先搜索代價(jià)樹的深度優(yōu)先搜索局部擇優(yōu)搜索全局擇優(yōu)搜索A*算

12、法與/或樹搜索策略盲目搜索廣度優(yōu)先搜索深度及有界深度優(yōu)先搜索有序搜索特殊情況博弈問題提高搜索效率的方法-剪枝技術(shù)博弈問題：極大極小分析法：計(jì)算出端節(jié)點(diǎn)的估值，再推算出父節(jié)點(diǎn)的得分。推算的方法是：對“或”節(jié)點(diǎn)，選其子節(jié)點(diǎn)中一個(gè)最大的得分作為父節(jié)點(diǎn)的得分，這是為了使自己在可供選擇的方案中選一個(gè)對自己最有利的方案；對“與”節(jié)點(diǎn)，選其子節(jié)點(diǎn)中一個(gè)最小的得分作為父節(jié)點(diǎn)的得分，這是為了立足于最壞的情況。這樣計(jì)算出的父節(jié)點(diǎn)的得分稱為倒推值。-剪枝技術(shù)：對于一個(gè)“與”節(jié)點(diǎn)來說，它取當(dāng)前子節(jié)點(diǎn)中的最小倒推值作為它倒推值的上界，稱此值為值。對于一個(gè)“或”節(jié)點(diǎn)來說，它取當(dāng)前子節(jié)點(diǎn)中的最大倒推值作為它倒推值的下界，稱

13、此值為值。其一般規(guī)律為:（1）任何“或”節(jié)點(diǎn)x的值如果不能降低其父節(jié)點(diǎn)的值，則對節(jié)點(diǎn)x以下的分枝可停止搜索，并使x的倒推值為。這種剪枝成為剪枝。（2）任何“與”節(jié)點(diǎn)x的值如果不能升高其父節(jié)點(diǎn)的值，則對節(jié)點(diǎn)x以下的分枝可停止搜索，并使x的倒推值為。這種剪枝成為剪枝。習(xí)題解答:1 圖4-1是五城市間的交通路線圖，A城市是出發(fā)地，E城市是目的地，兩城市間的交通費(fèi)用（代價(jià)）如圖中數(shù)字所示。求從A到E的最小費(fèi)用交通路線。圖4-1解：先將交通圖轉(zhuǎn)換為代價(jià)樹，如圖4-2所示。若用g(x)表示從初始節(jié)點(diǎn)s0到節(jié)點(diǎn)x的代價(jià)，用c(x1,x2)表示從父節(jié)點(diǎn)x1到子節(jié)點(diǎn)x2的代價(jià)，則有：g(x2)=g(x1)+c(

14、x1,x2)AC1B1D11D2E1E2B2E4C2E33423454523圖4-2方法一：代價(jià)樹的廣度優(yōu)先搜索（擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)，將其子節(jié)點(diǎn)放入open表中，計(jì)算各子節(jié)點(diǎn)的代價(jià)，并按各節(jié)點(diǎn)的代價(jià)對open表中全部節(jié)點(diǎn)按從小到大的順序進(jìn)行排序（隊(duì)列）步驟如下：圖4-3-1 圖4-3-2圖4-3-3圖4-3-4圖4-3-5所以，最優(yōu)路徑為A-C-D-E方法二：代價(jià)樹的深度優(yōu)先搜索（不一定是最優(yōu)解）（擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)，將其子節(jié)點(diǎn)按代價(jià)從小到大的順序放到open表的首部（棧）步驟如下：AC1B143圖4-4-1雖然D1的代價(jià)大于B1的代價(jià)，但按照代價(jià)樹的深度優(yōu)先搜索策略，要對D1進(jìn)行擴(kuò)展，放入closed表中（若按

15、代價(jià)樹的廣度優(yōu)先搜索，要對B1、D1排序，先擴(kuò)展B1）435AC1B1D12圖4-4-2435AC1B1D18圖4-4-3934E2B2E為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，E2-D1-C1-A所以路徑為A-注：該題代價(jià)樹的深度優(yōu)先搜索與代價(jià)樹的廣度優(yōu)先搜索的結(jié)果相同，但這只是巧合。一般情況下，這兩種方法得到的結(jié)果不一定相同。另外，由于代價(jià)樹的深度優(yōu)先搜索有可能進(jìn)入無窮分支的路徑，因此它是不完備的。如下圖-5所示，分別用代價(jià)樹的廣度優(yōu)先搜索策略和代價(jià)樹的深度優(yōu)先搜索策略，求A到E的最短費(fèi)用路徑。圖解：先將其化成代價(jià)樹,如圖4-6：D1651C1D2E1C2E2B2E3E466577788圖4-6(1)代價(jià)樹的廣度優(yōu)先

16、搜索,步驟如下：AB1C167圖4-7-1B1C167D1A511圖4-7-25B1C16D1A11D2E17781415圖4-7-3E為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，路徑為A-C-E，代價(jià)為15。（2）代價(jià)樹的深度優(yōu)先搜索,步驟如下：B1C167D1A511C2E2761817B1C167D1A511圖4-8-2圖4-8-1雖然C1代價(jià)低于D1，但按照代價(jià)樹的深度優(yōu)先搜索策略，對D1進(jìn)行擴(kuò)展，放入closed表中，因?yàn)锽1擴(kuò)展的節(jié)點(diǎn)為D1，而C1是A節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展得到的。E出棧，為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，結(jié)束。故解路徑為A-B-D-E,代價(jià)為17，不是最優(yōu)解。注：深度優(yōu)先搜索是不完備的，即使問題有解，也不一定能求得解。得到的解也不

17、一定是最優(yōu)解（因?yàn)槭蔷植績?yōu)先搜索）。3 下圖是五城市間的交通費(fèi)用圖，若從西安出發(fā)，要求把每個(gè)城市都訪問一遍，最后到達(dá)廣州，請找一條最優(yōu)路線。邊上的數(shù)字是兩城市間的交通費(fèi)用。北京B上海DA西安S0昆明C廣州ESg7570809590120150170160130圖4-9解：先畫出代價(jià)樹： AB1C1D1E1C2D2E2B2D3E3B3C3E4D4E5C4E6D5E7B4E8C5E9B5E10E11E12E13E14E15E16809512015017075160130709017013090751307013090751607570圖4-10按代價(jià)樹的廣度優(yōu)先搜索即可得出最優(yōu)路線，步驟如下：C1

18、圖4-11-1AB1D11圖4-11-2AB1D12D2E2250155240C1圖4-11-3AB1D12D2E2250155240B2D3E3265225185C1圖4-11-4AB1D12D2E2250155240B2D3E3265225185B3C3E4195250190B4E8B3C3E4195250190C1圖4-11-5AB1D12D2E2250155240B2D3E3265225185C4E6285225C5E9365355300295E10B5E5

19、D4380340420340E7D5340425E12375故由此得出最優(yōu)路線為A-B1-D2-C4-E12即A-B-D-C-E，交通費(fèi)用為375。4 設(shè)有如圖所示的一棵與/或樹，請分別用與/或樹的廣度優(yōu)先搜索及與/或樹的深度優(yōu)先搜索求出解樹。BCt1t2t3t4t5AD解：（1）與/或樹的廣度優(yōu)先搜索先擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)A,得到節(jié)點(diǎn)B和C，再擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)B,得節(jié)點(diǎn)t1、t2，因?yàn)閠1、t2為可解節(jié)點(diǎn)，故節(jié)點(diǎn)B可解，從而可節(jié)點(diǎn)A可解。Bt1t2A所以求得解樹為：（2）與/或樹的深度優(yōu)先搜索先擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)A, 得到節(jié)點(diǎn)B和C,再擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)C, 得節(jié)點(diǎn)D和t5,t5為可解節(jié)點(diǎn)，再擴(kuò)展節(jié)D，得節(jié)點(diǎn)t3、t4，因?yàn)閠3、

20、t4為可解節(jié)點(diǎn)，故節(jié)點(diǎn)D可解，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)D和t5可解，故節(jié)點(diǎn)C可解，從而可節(jié)點(diǎn)A可解。所以求得解樹為：Ct3t4t5AD5 設(shè)有如圖所示的與/或樹，請分別按和代價(jià)法及最大代價(jià)法求解樹代價(jià)。BCDt2t1t4At357223621（1） 按和代價(jià)法：h(B)=7,h(C)=3,h(A)=7+3+5+6=21（2） 按最大代價(jià)法：h(B)=5,h(C)=2,h(A)=5+5=101、 談?wù)勀銓τ谌斯ぶ悄艿恼J(rèn)識(shí)。人工智能就是人造智能，目前指用計(jì)算機(jī)模擬或?qū)崿F(xiàn)的智能，因此人工智能又稱機(jī)器智能。人工智能在我看來，應(yīng)該是像人一樣思考的系統(tǒng)、像人一樣行動(dòng)的系統(tǒng)、理性地思考的系統(tǒng)、理性地行動(dòng)的系統(tǒng)，是像人一樣具

21、有感知的系統(tǒng)，是可以獨(dú)立思考、獨(dú)立判斷的系統(tǒng)2、 人工智能有哪些研究途徑和方法？它們的關(guān)系如何？心理模擬,符號(hào)推演;生理模擬,神經(jīng)計(jì)算;行為模擬,控制進(jìn)化;群體模擬,仿生計(jì)算;博采廣鑒,自然計(jì)算;原理分析,數(shù)學(xué)建模; 它們各有所長,也都有一定的局限性，因此這些研究途徑和方法并不能互相取代,而是并存和互補(bǔ)的關(guān)系。3、 人工智能有哪些研究內(nèi)容？搜索與求解、學(xué)習(xí)與發(fā)現(xiàn)、知識(shí)與推理、發(fā)明與創(chuàng)造、感知與交流、記憶與聯(lián)想、系統(tǒng)與建造、應(yīng)用與工程等八個(gè)方面。4、 人工智能有哪些分支領(lǐng)域和研究方向？從模擬的智能層次和所用的方法看，可分為符號(hào)智能和計(jì)算智能兩大領(lǐng)域；從模擬的腦智能或腦功能看，可分為機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器

22、感知、機(jī)器聯(lián)想、機(jī)器推理、機(jī)器行為等分支領(lǐng)域；從應(yīng)用角度看，可分為難題求解、自動(dòng)規(guī)劃、調(diào)度與配置、機(jī)器定理證明、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)、機(jī)器翻譯、智能控制、智能管理、智能決策、智能通信、智能仿真、智能CAD、智能制造、智能CAI、智能人機(jī)接口、模式識(shí)別、數(shù)據(jù)挖掘與數(shù)據(jù)庫中的知識(shí)發(fā)現(xiàn)、計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新、計(jì)算機(jī)文藝創(chuàng)作、機(jī)器博弈、智能機(jī)器人；從系統(tǒng)角度看，可分為智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和智能應(yīng)用系統(tǒng)；從基礎(chǔ)理論看，可分為數(shù)理邏輯和多種非標(biāo)準(zhǔn)邏輯、圖論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊集、粗糙集、概率統(tǒng)計(jì)和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論與支持向量機(jī)、形式語言與自動(dòng)機(jī)等領(lǐng)域；5、 人工智能有哪些應(yīng)用領(lǐng)域或課題？試舉例說明難題求解、自動(dòng)規(guī)劃、調(diào)

23、度與配置、機(jī)器定理證明、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)、機(jī)器翻譯、智能控制、智能管理、智能決策、智能通信、智能仿真、智能CAD、智能制造、智能CAI、智能人機(jī)接口、模式識(shí)別、數(shù)據(jù)挖掘與數(shù)據(jù)庫中的知識(shí)發(fā)現(xiàn)、計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新、計(jì)算機(jī)文藝創(chuàng)作、機(jī)器博弈、智能機(jī)器人。就機(jī)器博弈方面，在1997年IBM的“深藍(lán)”計(jì)算機(jī)以2勝3平1負(fù)的戰(zhàn)績擊敗了蟬聯(lián)12年之久的直接國際象棋冠軍加里 卡斯帕羅夫，比如先如今中的五子棋對弈，能實(shí)現(xiàn)人與電腦之間的下棋，電腦自動(dòng)搜索棋步，還可根據(jù)人們所選的電腦難度來決定電腦的難易程度。6、 簡述人工智能的發(fā)展?fàn)顩r人工智能的現(xiàn)狀和發(fā)展呈現(xiàn)如下特點(diǎn)：多種途徑齊頭并進(jìn)，多種方法寫作互補(bǔ)；新思想、新技術(shù)不斷

24、涌現(xiàn)，新領(lǐng)域、新方向不斷開括;理論研究更加深入，應(yīng)用研究更加廣泛;研究隊(duì)伍日益壯大，社會(huì)影響越來越大;以上特點(diǎn)展現(xiàn)了人工智能學(xué)科的繁榮景象和光明前景。它表明，雖然在通向其最終目標(biāo)的道路上，還有不少困難、問題和挑戰(zhàn)，但前進(jìn)和發(fā)展畢竟是大勢所趨。7、試編寫一個(gè)描述親屬關(guān)系的PROLOG程序，然后再給出一些事實(shí)數(shù)據(jù)，建立一個(gè)小型演繹數(shù)據(jù)庫。domains name=symbol. sex=symbol. age=integer.predicates person(name,sex,age) mother(name,name) father(name,name) brother(name,name)

25、sister(name,name) grandfather(name,name) grandmother(name,name)goal brother(Name1,Name2),write(Name1, is ,Name2,s brother!n ), sister(Name3,Name4),write(Name3, is ,Name4,s sister!n ), grandfather(Name5,Name6),write(Name5, is ,Name6,s grandfather!n ), grandmother(Name7,Name8),write(Name7, is ,Name8,s

26、 grandmother!n ).clauses person(alan,m,21). person(john,m,22). person(marry,w,23). person(ann,w,24). mother(alice,alan). mother(alice,john). mother(alice,marry). mother(alice,ann). mother(marry,jane). father(alan,tom). father(tom,ben). brother(Name1,Name2):-person(Name1,m,Age1),person(Name2,m,Age2),

27、 mother(Z,Name1),mother(Z,Name2),Age1Age2. sister(Name3,Name4):-person(Name3,w,Age3),person(Name4,w,Age4), mother(Z,Name3),mother(Z,Name4),Age3Age4. grandfather(Name1,Name2):-father(Name1,Y),father(Y,Name2). grandmother(Name7,Name8):-mother(Name7,X),mother(X,Name8).8何為狀態(tài)圖和與或圖？圖搜索與問題求解有什么關(guān)系？狀態(tài)圖是描述尋找目

28、標(biāo)或路徑問題的有向圖，即描述一個(gè)實(shí)體基于事件反應(yīng)的動(dòng)態(tài)行為，顯示了該實(shí)體如何根據(jù)當(dāng)前所處的狀態(tài)對不同的時(shí)間做出反應(yīng)的。與或圖是一種系統(tǒng)地將問題分解為互相獨(dú)立的小問題，然后分而解決的方法。與或圖中有兩種代表性的節(jié)點(diǎn)：“與節(jié)點(diǎn)”和“或節(jié)點(diǎn)”，“與節(jié)點(diǎn)”指所有的后續(xù)節(jié)點(diǎn)都有解時(shí)它才有解；“或節(jié)點(diǎn)”指各個(gè)后續(xù)節(jié)點(diǎn)均完全獨(dú)立，只要其中有一個(gè)有解它就有解。關(guān)系：問題求解就是在一個(gè)圖中尋找一個(gè)從初始節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的路徑問題，圖搜索模擬的實(shí)際是人腦分析問題，解決問題的過程，它基于領(lǐng)域知識(shí)的問題求解過程。9. 綜述圖搜索的方式和策略。 答：圖搜索方式可分為樹式搜索和線式搜索。圖搜索策略可分為盲目搜索和啟發(fā)式搜索

29、。10. 什么是問題的解? 什么是最優(yōu)解？答：能夠解決問題的方法或具體做法。其中最好的解決方法即代價(jià)最小的解稱為最優(yōu)解。11. 什么是與或樹？什么是可解節(jié)點(diǎn)？ 什么是解樹？ 答：一棵樹中的弧線表示所連樹枝為“與”關(guān)系,不帶弧線的樹枝為或 關(guān)系。這棵樹中既有與關(guān)系又有或關(guān)系，因此被稱為與或樹。 滿足下列條件的節(jié)點(diǎn)為可解節(jié)點(diǎn)。 終止節(jié)點(diǎn)是可解節(jié)點(diǎn)；一個(gè)與節(jié)點(diǎn)可解，當(dāng)且僅當(dāng)其子節(jié)點(diǎn)全都可解；一個(gè)或節(jié)點(diǎn)可解，只要其子節(jié)點(diǎn)至少有一個(gè)可解。解樹實(shí)際上是由可解節(jié)點(diǎn)形成的一棵子樹,這棵子樹的根為初始節(jié)點(diǎn)，葉為終止節(jié)點(diǎn)，且這棵子樹一定是與樹。12.設(shè)有三只琴鍵開關(guān)一字排開, 初始狀態(tài)為“關(guān)、開、 關(guān)”, 問連按

30、三次后是否會(huì)出現(xiàn)“開、開、開”或“關(guān)、關(guān)、關(guān)”的狀態(tài)？要求每次必須按下一個(gè)開關(guān), 而且只能按一個(gè)開關(guān)。 請畫出狀態(tài)空間圖。 解： 用（K1,K2,K3）表示三個(gè)開關(guān)的狀態(tài)，取值為0時(shí)表示閉合，為1時(shí)表示打開。則初始狀態(tài)為（0，1，0）。根據(jù)題設(shè)要求，一個(gè)狀態(tài)I的下一個(gè)狀態(tài)和I只能有一位取值不同（此即狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)則），據(jù)此可以畫出狀態(tài)空間圖。（0，0，0）（0，0，1）（0，1，0）（1，0，0）（0，1，1）（1，0，1）（1，1，0）（1，1，1）從此狀態(tài)圖不難看出：經(jīng)過連續(xù)三步有狀態(tài)（0，1，0）只能到達(dá)狀態(tài)（0，0，0）而不能到達(dá)狀態(tài)（1，1，1），即會(huì)出現(xiàn)狀態(tài)“關(guān)，關(guān)，關(guān)”，但不會(huì)出現(xiàn)“

31、開，開，開”。13. 有一農(nóng)夫帶一只狼、一只羊和一筐菜欲從河的左岸乘船到右岸,但受下列條件限制： (1) 船太小,農(nóng)夫每次只能帶一樣?xùn)|西過河。 (2) 如果沒有農(nóng)夫看管, 則狼要吃羊,羊要吃菜。 請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)過河方案, 使得農(nóng)夫、狼、羊、菜都能不受損失地過河。畫出相應(yīng)的狀態(tài)空間圖。 提示： (1) 用四元組(農(nóng)夫、狼、羊、菜)表示狀態(tài),其中每個(gè)元素都可為0或1, 用0表示在左岸, 用1表示在右岸。 (2) 把每次過河的一種安排作為一個(gè)算符,每次過河都必須有農(nóng)夫, 因?yàn)橹挥兴梢詣澊?解：初始S=(0，0，0，0)，目標(biāo)G=(1，1，1，1)定義操作符L(i)表示農(nóng)夫帶東西到右岸： 定義操作符R

32、(i)表示農(nóng)夫帶東西到左岸：i=0 農(nóng)夫自己到右岸； i=0 農(nóng)夫自己到左岸；i=1 農(nóng)夫帶狼到右岸； i=1 農(nóng)夫帶狼到左岸；i=2 農(nóng)夫帶羊到右岸； i=2 農(nóng)夫帶羊到左岸；i=3 農(nóng)夫帶菜到右岸； i=3 農(nóng)夫帶菜到左岸；約束狀態(tài)如下：(1，0，0，X)狼、羊在左岸； (1，X，0，0)羊、菜在左岸； (0，1，1，X)狼、羊在右岸； (0，X，1，1)羊、菜在右岸；14. 請闡述狀態(tài)空間的一般搜索過程。OPEN表與CLOSED表的作用是什么？ 答：先把問題的初始狀態(tài)作為當(dāng)前擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)對其進(jìn)行擴(kuò)展，生成一組子節(jié)點(diǎn)，然后檢查問題的目標(biāo)狀態(tài)是否出現(xiàn)在這些子節(jié)點(diǎn)中。若出現(xiàn)，則搜索成功，找到了問題

33、的解；若沒出現(xiàn)，則再按照某種搜索策略從已生成的子節(jié)點(diǎn)中選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為當(dāng)前擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)。重復(fù)上述過程，直到目標(biāo)狀態(tài)出現(xiàn)在子節(jié)點(diǎn)中或者沒有可供操作的節(jié)點(diǎn)為止。所謂對一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行“擴(kuò)展”是指對該節(jié)點(diǎn)用某個(gè)可用操作進(jìn)行作用，生成該節(jié)點(diǎn)的一組子節(jié)點(diǎn)。 OPEN表用于存放剛生成的節(jié)點(diǎn)，對于不同的搜索策略，節(jié)點(diǎn)在OPEN表中的排序是不同的。 CLOSED表用于存放將要擴(kuò)展或者已擴(kuò)展的節(jié)點(diǎn)。15. 廣度優(yōu)先搜索與深度優(yōu)先搜索各有什么特點(diǎn)？ 答：廣度優(yōu)先搜索就是始終先在同一級(jí)節(jié)點(diǎn)中考查,只有當(dāng)同一級(jí)節(jié)點(diǎn)考查完之后,才考查下一級(jí)節(jié)點(diǎn)?；蛘哒f,是以初始節(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)，向下逐級(jí)擴(kuò)展搜索樹。所以,廣度優(yōu)先策略的搜索樹是自頂

34、向下一層一層逐漸生成的。 深度優(yōu)先搜索就是在搜索樹的每一層始終先只擴(kuò)展一個(gè)子節(jié)點(diǎn),不斷地向縱深前進(jìn),直到不能再前進(jìn)（到達(dá)葉子節(jié)點(diǎn)或受到深度限制） 時(shí)，才從當(dāng)前節(jié)點(diǎn)返回到上一級(jí)節(jié)點(diǎn)，沿另一方向又繼續(xù)前進(jìn)。這種方法的搜索樹是從樹根開始一枝一枝逐漸形成的。深度優(yōu)先搜索亦稱為縱向搜索。由于一個(gè)有解的問題樹可能含有無窮分枝，深度優(yōu)先搜索如果誤入無窮分枝(即深度無限)，則不可能找到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。所以，深度優(yōu)先搜索策略是不完備的。另外，應(yīng)用此策略得到的解不一定是最佳解(最短路徑)。 廣度優(yōu)先搜索與深度優(yōu)先搜索都屬于盲目搜索。16.是五大城市間的交通示意圖, 邊上的數(shù)字是兩城市間的距離。用圖搜索技術(shù)編寫程序, 求

35、解以下問題： 解：domains p=string d=integer pp=p* predicates road(p,p,d) path(p,p,pp,d) member(p,pp)clauses path(X,Y,L,D):-road(X,Y,D),L=X|Y. path(X,Y,L,D):- road(X,Z,D1),%從當(dāng)前點(diǎn)向前走到下一點(diǎn)Z not(member(Z,L), path(Z,Y,Z|L,D2),D=D1+D2.%再找Z到出口Y的路徑 member(X,X|_). member(X,_|T)if member(X,T). road(A,B,D):-road(B,A,D).

36、 %因?yàn)闆]向圖 /* 交通圖 */ road(“西安”,”北京”,1165). road(“西安”,”上?！?1511). road(“西安”,“廣州” ,2129). road(“西安”,”昆明”,1942). road(“昆明”,”北京”,3179). road(“昆明”,”上海”,2677). road(“昆明”,“廣州”,2216). road(“北京”,”廣州”,2510). road(“上?！?”北京”,1462). road(“廣州”,“上海”,1511). （1）path(“西安”,”北京”,L,D),write(L,D). （2）path(“西安”,”北京”,L,D), me

37、mber(“上海”,L),write(L,D). （3）path(“西安”,”北京”,L,D), member(“上?！?L),not(member(“昆明”,L), write(L,D).17. 何謂估價(jià)函數(shù)？ 在估價(jià)函數(shù)中,g(x)和h(x)各起什么作用？ 答：估價(jià)函數(shù)用來估計(jì)節(jié)點(diǎn)重要性的函數(shù)。估價(jià)函數(shù)f(x)被定義為從初始節(jié)點(diǎn)S0出發(fā)，約束經(jīng)過節(jié)點(diǎn)x到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)Sg的所有路徑中最小路徑代價(jià)的估計(jì)值。它的一般形式為： f(x)=g(x)+h(x)其中，g(x)是從初始節(jié)點(diǎn)S0到節(jié)點(diǎn)x的實(shí)際代價(jià)；h(x)是從節(jié)點(diǎn)x到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)Sg的最優(yōu)路徑的估計(jì)代價(jià)。 18. 局部擇優(yōu)搜索與全局擇優(yōu)搜索的相同

38、處與區(qū)別各是什么？ 答：局部擇優(yōu)搜索與全局擇優(yōu)搜索的區(qū)別是，擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)N后僅對N的子節(jié)點(diǎn)按啟發(fā)函數(shù)值大小以升序排序，再將它們依次放入OPEN表的首部。故算法從略。19. 傳教士和野人問題。有三個(gè)傳教士和三個(gè)野人一起來到河邊準(zhǔn)備渡河, 河邊有一條空船,且傳教士和野人都會(huì)劃船, 但每次最多可供兩人乘渡。河的任何一岸以及船上一旦出現(xiàn)野人人數(shù)超過傳教士人數(shù),野人就會(huì)把傳教士吃掉。為安全地渡河,傳教士應(yīng)如何規(guī)劃渡河方案？試給出該問題的狀態(tài)圖表示, 并用PROLOG語言編程求解之。 若傳教士和野人的數(shù)目均為五人,渡船至多可乘三人,請定義一個(gè)啟發(fā)函數(shù), 并給出相應(yīng)的搜索樹。 解：首先選取描述問題狀態(tài)的方法。在

39、這個(gè)問題中，需要考慮兩岸的修道士人數(shù)和野人數(shù)，還需要考慮船在左岸還是在右岸。從而可用一個(gè)三元組來表示狀態(tài)： S=(m, c, b) 其中，m表示左岸的修道士人數(shù)，c表示左岸的野人數(shù)，b表示左岸的船數(shù)。 右岸的狀態(tài)可由下式確定：右岸修道士數(shù)：m=3-m；右岸野人數(shù)：c=3-c；右岸船數(shù)：b=1-b在這種表示方式下，m和c都可取0、1、2、3中之一，b可取0和1中之一。因此，共有442=32種狀態(tài)。 這32種狀態(tài)并非全有意義，除去不合法狀態(tài)和修道士被野人吃掉的狀態(tài)，有意義的狀態(tài)只有16種： S0=(3, 3, 1) S1=(3, 2, 1) S2=(3, 1, 1) S3=(2, 2, 1) S4

40、=(1, 1, 1) S5=(0, 3, 1) S6=(0, 2, 1) S7=(0, 1, 1) S8=(3, 2, 0) S9=(3, 1, 0) S10=(3, 0, 0) S11=(2, 2, 0) S12=(1, 1,0) S13=(0, 2, 0) S14=(0, 1, 0) S15=(0, 0, 0)有了這些狀態(tài)，還需要考慮可進(jìn)行的操作。 操作是指用船把修道士或野人從河的左岸運(yùn)到右岸，或從河的右岸運(yùn)到左岸。 每個(gè)操作都應(yīng)當(dāng)滿足如下條件： 一是船至少有一個(gè)人（m或c）操作，離開岸邊的m和c的減少數(shù)目應(yīng)該等于到達(dá)岸邊的m和c的增加數(shù)目；二是每次操作船上人數(shù)不得超過2個(gè)； 三是操作應(yīng)保

41、證不產(chǎn)生非法狀態(tài)。 因此，操作應(yīng)由條件部分和動(dòng)作部分： 條件：只有當(dāng)其條件具備時(shí)才能使用動(dòng)作：刻劃了應(yīng)用此操作所產(chǎn)生的結(jié)果。操作的表示： 用符號(hào)Pij表示從左岸到右岸的運(yùn)人操作用符號(hào)Qij表示從右岸到左岸的操作 其中： i表示船上的修道士人數(shù) j表示船上的野人數(shù)操作集 本問題有10種操作可供選擇： F=P01, P10, P11, P02, P20,Q01, Q10, Q11, Q02, Q20 下面以P01和Q01為例來說明這些操作的條件和動(dòng)作。 操作符號(hào) 條件 動(dòng)作 P01 b=1, m=0或3, c1 b=0, c=c-1 Q01 b=0, m=0或3，c2 b=1, c=c+1 20.

42、設(shè)（1）凡事清潔的東西就有人喜歡（2）人們都不喜歡蒼蠅用歸結(jié)原理證明蒼蠅是不清潔的21.八皇后問題：答案：用八元組(X0,X1,X2,X3,X4,X5,X6,X7)表示第18行的棋子，值(x0,x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7)表示其在列上的位置。狀態(tài)可表示為八元組的一組值。專家系統(tǒng)：所謂專家系統(tǒng)，就是基于人類專家知識(shí)的程序系統(tǒng)。專家系統(tǒng)的特點(diǎn)是擁有大量的專家知識(shí)（包括領(lǐng)域知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)知識(shí)），能模擬專家的思維方式，面對領(lǐng)域中復(fù)雜的實(shí)際問題，能作出專家水平級(jí)的決策，像專家一樣解決實(shí)際問題。專家系統(tǒng)的特征：1)處理問題的性質(zhì)：善于解決不確定、非結(jié)構(gòu)化、沒有算法解或雖有算法解但在現(xiàn)有機(jī)器上無法

43、實(shí)施的困難問題。2)處理問題方法：靠知識(shí)和推理來解決問題3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：強(qiáng)調(diào)知識(shí)與推理的分離，系統(tǒng)具有很好的靈活性和可擴(kuò)充性。4具有解釋功能：在運(yùn)行中能回答用戶提出的問題，同時(shí)還能對輸出（結(jié)論）或處理問題的過程作出解釋。5具有“自學(xué)習(xí)”能力：即不斷對已有知識(shí)進(jìn)行擴(kuò)充、完善和提煉。6專家系統(tǒng)它始終如一地以專家級(jí)水平求解問題。各部分功能：1知識(shí)庫：以某種表示形式存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)中的知識(shí)集合。知識(shí)庫中的知識(shí)一般包括專家知識(shí)、領(lǐng)域知識(shí)和元知識(shí)。2推理機(jī)：推理機(jī)就是實(shí)現(xiàn)機(jī)器推理的程序，包括通常的邏輯推理和基于產(chǎn)生式的操作。3動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫：是存放初始證據(jù)事實(shí)、推理結(jié)果和控制信息的場所。4。人機(jī)界面：最終用戶與專家系

44、統(tǒng)的交互界面5解釋模塊：專門負(fù)責(zé)向用戶解釋專家系統(tǒng)的行為和結(jié)果。6知識(shí)庫管理系統(tǒng)：是知識(shí)庫的支撐軟件。其功能包括知識(shí)庫的建立、刪除、重組；知識(shí)的獲取、知識(shí)的檢查等。專家系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展情況：醫(yī)學(xué)診斷/地質(zhì)勘探/物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析/生物遺傳研究/市場決策/生產(chǎn)管理。20世紀(jì)90年代模糊技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和面向?qū)ο蟮刃录夹g(shù)迅速崛起，為專家系統(tǒng)注入了新的活力。知識(shí)獲?。褐R(shí)獲取是建造專家系統(tǒng)的關(guān)鍵一步，也是較為困難的一步，被稱為建造專家系統(tǒng)的“瓶頸”。知識(shí)獲取大體有三種途徑。1人工獲取：即計(jì)算機(jī)人員與領(lǐng)域?qū)＜液献鳎瑢τ嘘P(guān)領(lǐng)域知識(shí)和專家知識(shí)，進(jìn)行挖掘、搜集、分析、綜合、整理、歸納，然后以某種表示形式存入知識(shí)庫。

45、2半自動(dòng)獲取，即利用某種專門的知識(shí)獲取系統(tǒng)，采取提示、指導(dǎo)或問答的方式，幫助專家提取、歸納有關(guān)知識(shí)，并自動(dòng)記入知識(shí)庫。3自動(dòng)獲取又可分為兩種形式：一種是系統(tǒng)本身具有一種機(jī)制，使得系統(tǒng)在運(yùn)行過程中能不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，并修改和擴(kuò)充自己的知識(shí)庫；另一種是開發(fā)專門的機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)，讓機(jī)器自動(dòng)從實(shí)際問題中獲取知識(shí)，并填充知識(shí)庫。22.有兩個(gè)最優(yōu)解樹左解樹：為最優(yōu)解 右解樹按和代價(jià)法，代價(jià)為：g(S0)=12,g(A)=7, g(D)=4. 按最大代價(jià)法，代價(jià)為：g(S0)=10,g(A)=5, g(D)=2.第2章 知識(shí)表示方法部分參考答案 2.8 設(shè)有如下語句，請用相應(yīng)的謂詞公式分別把他們表示出來：s(1

46、) 有的人喜歡梅花，有的人喜歡菊花，有的人既喜歡梅花又喜歡菊花 。解：定義謂詞dP(x)：x是人L(x,y)：x喜歡y其中，y的個(gè)體域是梅花，菊花。將知識(shí)用謂詞表示為：(x )(P(x)L(x, 梅花)L(x, 菊花)L(x, 梅花)L(x, 菊花)(2) 有人每天下午都去打籃球。解：定義謂詞P(x)：x是人B(x)：x打籃球A(y)：y是下午將知識(shí)用謂詞表示為：a(x )(y) (A(y)B(x)P(x)(3) 新型計(jì)算機(jī)速度又快，存儲(chǔ)容量又大。解：定義謂詞NC(x)：x是新型計(jì)算機(jī)F(x)：x速度快 B(x)：x容量大將知識(shí)用謂詞表示為：(x) (NC(x)F(x)B(x)(4) 不是每個(gè)

47、計(jì)算機(jī)系的學(xué)生都喜歡在計(jì)算機(jī)上編程序。解：定義謂詞S(x)：x是計(jì)算機(jī)系學(xué)生L(x, pragramming)：x喜歡編程序U(x,computer)：x使用計(jì)算機(jī)將知識(shí)用謂詞表示為： (x) (S(x)L(x, pragramming)U(x,computer)(5) 凡是喜歡編程序的人都喜歡計(jì)算機(jī)。解：定義謂詞P(x)：x是人L(x, y)：x喜歡y將知識(shí)用謂詞表示為：(x) (P(x)L(x,pragramming)L(x, computer)2.9 用謂詞表示法求解機(jī)器人摞積木問題。設(shè)機(jī)器人有一只機(jī)械手，要處理的世界有一張桌子，桌上可堆放若干相同的方積木塊。機(jī)械手有4個(gè)操作積木的典型動(dòng)

48、作：從桌上揀起一塊積木；將手中的積木放到桌之上；在積木上再摞上一塊積木；從積木上面揀起一塊積木。積木世界的布局如下圖所示。ABCCAB圖 機(jī)器人摞積木問題解：(1) 先定義描述狀態(tài)的謂詞 CLEAR(x)：積木x上面是空的。 ON(x, y)：積木x在積木y的上面。 ONTABLE(x)：積木x在桌子上。 HOLDING(x)：機(jī)械手抓住x。HANDEMPTY：機(jī)械手是空的。其中，x和y的個(gè)體域都是A, B, C。問題的初始狀態(tài)是：ONTABLE(A)ONTABLE(B)ON(C, A) CLEAR(B) CLEAR(C) HANDEMPTY 問題的目標(biāo)狀態(tài)是： ONTABLE(C) ON(B, C) ON(A, B)CLEAR(A) HANDEMPTY(2) 再定義描述操作的謂