人工智能及其應用課件

人工智能及其應用

制作人：王思文

劉玉奇

于斌

人工智能及其應用第1章緒論

1、重點掌握人工智能的幾種定義。2、掌握目前人工智能的三個主要學派及其認知觀。3、一般了解人工智能的主要研究范圍和應用領域。第1章緒論1、重點掌握人工智能的幾種定義。定義2人工智能(學科)人工智能(學科)是計算機科學中涉及研究、設計和應用智能機器的一個分支。它的近期主要目標在于研究用機器來模仿和執(zhí)行人腦的某些智力功能，并開發(fā)相關理論和技術。定義3人工智能(能力)人工智能(能力)是智能機器所執(zhí)行的通常與人類智能有關的智能行為，如判斷、推理、證明、識別、感知、理解、通信、設計、思考、規(guī)劃、學習和問題求解等思維活動。定義2人工智能(學科)人工智能的三大學派及其認知觀：(1)符號主義認為人工智能起源于數(shù)理邏輯。(2)連接主義認為人工智能起源于仿生學，特別是對人腦模型的研究。(3)行為主義認為人工智能起源于控制論。人工智能的三大學派及其認知觀：第2章知識表示方法重點掌握用狀態(tài)空間法、問題歸約法、謂詞邏輯法、語義網絡法、框架表示法來描述問題，解決問題；第2章知識表示方法重點掌握用狀態(tài)空間法、問題歸約法、謂2.1狀態(tài)空間法

許多問題求解方法是采用試探搜索方法的。也就是說，這些方法是通過在某個可能的解空間內尋找一個解來求解問題的。這種基于解答空間的問題表示和求解方法就是狀態(tài)空間法，它是以狀態(tài)和算符(operator)為基礎來表示和求解問題的。2.1狀態(tài)空間法許多問題求解方法是采用試探搜索方法的。也2.1狀態(tài)空間法狀態(tài)空間法三要點

(1)狀態(tài)（state）：表示問題解法中每一步問題狀況的數(shù)據結構；

(2)算符（operator）：把問題從一種狀態(tài)變換為另一種狀態(tài)的手段；

(3)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)和算符為基礎來表示和求解問題的。2.1狀態(tài)空間法狀態(tài)空間法三要點2.1狀態(tài)空間法由上可知，對一個問題的狀態(tài)描述，必須確定3件事：(1)該狀態(tài)描述方式，特別是初始狀態(tài)描述；(2)操作符集合及其對狀態(tài)描述的作用；(3)目標狀態(tài)描述的特性。2.1狀態(tài)空間法由上可知，對一個問題的狀態(tài)描述，必須確定3例2：(分油問題)有A、B、C三個不帶刻度的瓶子，分別能裝8kg,5kg和3kg油。如果A瓶裝滿油，B和C是空瓶，怎樣操作三個瓶，使A中的油平分兩份？(假設分油過程中不耗油)例2：(分油問題)有A、B、C三個不帶刻度的瓶子，分別能裝解：第一步：定義問題狀態(tài)的描述形式：設Sk=(b,c)表示B瓶和C瓶中的油量的狀態(tài)。其中：

b表示B瓶中的油量。

c表示C瓶中的油量。初始狀態(tài)集：S={(0,0)}

目標狀態(tài)集：G={(4,0)}解：第一步：定義問題狀態(tài)的描述形式：第二步：定義操作符：

操作：把瓶子倒?jié)M油，或把瓶子的油倒空。

f1：從A瓶往B瓶倒油，把B瓶倒?jié)M。

f2：從C瓶往B瓶倒油，把B瓶倒?jié)M。

f3：從A瓶往C瓶倒油，把C瓶倒?jié)M。

f4：從B瓶往C瓶倒油，把C瓶倒?jié)M。

f5：從B瓶往A瓶倒油，把B瓶倒空。

f6：從B瓶往C瓶倒油，把B瓶倒空。

f7：從C瓶往A瓶倒油，把C瓶倒空。

f8：從C瓶往B瓶倒油，把C瓶倒空。第二步：定義操作符：第三步：求解過程：0,33,02,3f1f10,05,31,31,00,15,13,34,04,35,25,30,00,20,32,05,0f1f3f4f7f8f6f5f3f1f4f7f5f3f2f8f3f8f3f2f5f8f3f8f7f7f6f1f4f7f4f5f1f7f1f1f1f7f5f5f7f5f6f7f5f1f3f3f1：從A瓶往B瓶倒油，把B瓶倒?jié)M。f2：從C瓶往B瓶倒油，把B瓶倒?jié)M。f3：從A瓶往C瓶倒油，把C瓶倒?jié)M。f4：從B瓶往C瓶倒油，把C瓶倒?jié)M。f5：從B瓶往A瓶倒油，把B瓶倒空。f6：從B瓶往C瓶倒油，把B瓶倒空。f7：從C瓶往A瓶倒油，把C瓶倒空。f8：從C瓶往B瓶倒油，把C瓶倒空。第三步：求解過程：0,33,02,3f1f10

由上述狀態(tài)空間圖，可見從初始狀態(tài)(0,1)到目標狀態(tài)(4,0)的任何一條通路都是問題的一個解。其中：{f1,f4,f7,f6,f1,f4,f7}是算符最少的解之一。

由上述狀態(tài)空間圖，可見從初始狀態(tài)(0,1)到例：設有3個傳教士和3個野人來到河邊，打算乘一只船從右岸渡到左岸去。該船的負載能力為兩人。在任何時候，如果野人人數(shù)超過傳教士人數(shù)，那么野人就會把傳教士吃掉。他們怎樣才能用這條船安全地把所有人都渡過河去？例：設有3個傳教士和3個野人來到河邊，打算乘一只船從右岸渡到解：第一步：定義問題狀態(tài)的描述形式：設Sk=(M,C,B)表示傳教士和野人在河右岸的狀態(tài)。其中：

M表示傳教士在右岸的人數(shù)。

C表示野人在右岸的人數(shù)。

B用來表示船是不是在右岸。

(B=1表示在右岸，B=0表示在左岸)。初始狀態(tài)集：S={(3,3,1)}目標狀態(tài)集：G={(0,0,0)}解：第一步：定義問題狀態(tài)的描述形式：第二步：定義算符。算符R(i,j)表示劃船將i個傳教士和j個野人送到左岸的操作。算符L(i,j)表示劃船從左岸將i個傳教士和j個野人帶回右岸的操作。由于過河的船每次最多載兩個人，所以i+j≤2。這樣定義的算符集F中只可能有如下10個算符。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)第二步：定義算符。第三步：求解過程。1,1,02,2,13,1,10,2,03,0,0R(2,0)L(2,0)R(1,1)L(1,1)L(0,1)R(0,1)L(2,0)R(2,0)2,2,03,3,13,2,13,2,03,1,0L(0,2)R(0,2)R(0,1)L(0,1)L(1,0)R(1,0)L(0,1)R(0,1)L(1,1)R(1,1)L(0,2)R(0,2)1,1,10,0,00,1,00,1,10,2,1R(0,1)L(1,0)L(0,1)R(0,1)R(1,0)L(1,0)R(0,1)L(0,1)R(1,1)L(1,1)R(0,2)L(0,2)0,3,1R(0,2)L(0,2)第三步：求解過程。1,1,02,2,13,1,10,2,03

由上述狀態(tài)空間圖，可見從初始狀態(tài)(3,3,1)到目標狀態(tài)(0,0,0)的任何一條通路都是問題的一個解。其中：{R(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)}是算符最少的解之一。由上述狀態(tài)空間圖，可見從初始狀態(tài)(3,3,1)2.2問題歸約法問題歸約法的概念已知問題的描述，通過一系列變換把此問題最終變?yōu)橐粋€子問題集合；這些子問題的解可以直接得到，從而解決了初始問題。該方法也就是從目標(要解決的問題)出發(fā)逆向推理，建立子問題以及子問題的子問題，直至最后把初始問題歸約為一個平凡的本原問題集合。這就是問題歸約的實質。2.2問題歸約法問題歸約法的概念2.2問題歸約法問題歸約法的組成部分（1）一個初始問題描述；（2）一套把問題變換為子問題的操作符；（3）一套本原問題描述。

2.2問題歸約法問題歸約法的組成部分2.3謂詞邏輯法一階謂詞邏輯表示法適于表示確定性的知識。它具有自然性、精確性、嚴密性及易實現(xiàn)等特點。2.3謂詞邏輯法一階謂詞邏輯表示法適于表示確定性的知識。2.3謂詞邏輯法用一階謂詞邏輯法表示知識的步驟如下：（1）定義謂詞及個體，確定每個謂詞及個體的確切含義。（2）根據所要表達的事物或概念，為每個謂詞中的變元賦以特定的值。（3）根據所要表達的知識的語義，用適當?shù)倪B接符號將各個謂詞連接起來，形成謂詞公式。2.3謂詞邏輯法用一階謂詞邏輯法表示知識的步驟如下：例1：設有下列事實性知識：張曉輝是一名計算機系的學生，但他不喜歡編程序。李曉鵬比他父親長得高。請用謂詞公式表示這些知識。（1）定義謂詞及個體。

Computer(x):x是計算機系的學生。

Like(x,y):x喜歡y。

Higher(x,y):x比y長得高。這里涉及的個體有：張曉輝(zhangxh),編程序(programming),李曉鵬(lixp)，以及函數(shù)father(lixp)表示李曉鵬的父親。例1：設有下列事實性知識：第二步：將這些個體代入謂詞中，得到Computer(zhangxh),~Like(zhangxh,programming),Higher(lixp,father(lixp))第三步：根據語義，用邏輯聯(lián)結詞將它們聯(lián)結起來，就得到了表示上述知識的謂詞公式。Computer(zhangxh)∧~Like(zhangxh,programming)Higher(lixp,father(lixp))第二步：將這些個體代入謂詞中，得到例2：設有下列語句，請用相應的謂詞公式把它們表示出來：（1）人人愛勞動。（2）自然數(shù)都是大于零的整數(shù)。（3）西安市的夏天既干燥又炎熱。（4）喜歡讀《三國演義》的人必讀《水滸》。

（5）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。（6）他每天下午都去打籃球。例2：設有下列語句，請用相應的謂詞公式把它們表示出來：解：（1）人人愛勞動。定義謂詞如下：

Man(x):x是人。

Love(x,y):x愛y。（x)(Man(x)→Love(x,勞動））解：（1）人人愛勞動。（2）自然數(shù)都是大于等于零的整數(shù)。定義謂詞如下：

N(x):x是自然數(shù)。

I(x):x是整數(shù)。

GZ(x):x大于等于零。（x)(N(x)→(GZ(x）∧I(x))）（2）自然數(shù)都是大于等于零的整數(shù)。(3)西安市的夏天既干燥又炎熱。定義謂詞：

SUMMER(x):x處于夏天。

DRY(x):x很干燥。

HOT(x):x很炎熱。SUMMER(Xi’an)→DRY(Xi’an)∧HOT(Xi’an)(3)西安市的夏天既干燥又炎熱。（4）喜歡讀《三國演義》的人必讀《水滸》。定義謂詞：

MAN(x)：x是人。

LIKE(x,y)：x喜歡讀y。

(x)(MAN(x)∧LIKE(x,《SANGUOYANYI》)→LIKE(x,《SHUIHU》))（4）喜歡讀《三國演義》的人必讀《水滸》。定義（5）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。定義謂詞：

MAN(x):x是人。

LIKE(x,y):x喜歡y。

Meihua表示梅花，Juhua表示菊花，

(x)(MAN(x)∧LIKE(x,Meihua))∧(y)(MAN(y)∧LIKE(y,Juhua))∧(z)(MAN(z)∧(LIKE(z,Meihua)∧LIKE(z,Juhua)))（5）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（6）他每天下午都去打籃球。定義謂詞及個體：設TIME(x):x是下午。

PLAY(x,y):x去打y，

Liming表示李明，

Basketball表示足球，則:（x）TIME(x)PLAY(Liming,Basketball)

（6）他每天下午都去打籃球。2.4語義網絡法語義網絡是1968年J.R.Quillian在研究人類聯(lián)想記憶時提出的心理學模型。2.4語義網絡法語義網絡是1968年J.R.Quilli2.4語義網絡法語義網絡的概念語義網絡是通過概念及其語義關系來表示知識的一種結構化網絡圖，它由節(jié)點和弧線或鏈線組成，節(jié)點用來表示各種概念、事物、屬性、情況、動作、狀態(tài)等，每個節(jié)點可以帶有若干個屬性，以表征其所代表的對象的特性?；【€用于表示節(jié)點間的關系，其上的標注則表示被連接的兩個節(jié)點間的某種語義聯(lián)系或語義關系。2.4語義網絡法語義網絡的概念2.4語義網絡法

語義網絡表示知識的方法及步驟（a）確定問題中的所有對象以及各對象的屬性。（b）確定所討論對象間的關系。（c）語義網絡中，如果節(jié)點間的聯(lián)系是ISA/AKO，則下層節(jié)點對上層節(jié)點的屬性具有繼承性。整理同一層節(jié)點的共同屬性，并抽出這些屬性，加入上層節(jié)點中，以免造成屬性信息的冗余。2.4語義網絡法語義網絡表示知識的方法及步驟（d）將各對象作為語義網絡的一個節(jié)點，而各對象間的關系作為網絡中各節(jié)點間的弧，連接形成語義網絡。節(jié)點可代表一個事物或一個具體概念，也可代表某種情況、事件或某一動作。當節(jié)點表示某種事件或某一動作時，可以從該節(jié)點引出一組向外的弧，用于指出事件的因果或動作的主體及客體。人工智能及其應用例1、用一個語義網絡表示下列命題。樹和草都是植物；樹和草是有根有葉的；水草是草，且長在水中；果樹是樹，且會結果；蘋果樹是果樹中的一種，它結蘋果。例1、用一個語義網絡表示下列命題。分析：問題涉及的對象有：植物、樹、草、水草、果樹、蘋果樹各對象的屬性分別為：樹和草的屬性：有根、有葉；水草的屬性：長在水中；果樹的屬性：會結果；蘋果樹的屬性：結蘋果。分析：植物蘋果樹水草果樹草樹AKOAKOAKOAKOAKO有根有葉有根有葉會結果結蘋果長在水中植物蘋果樹水草果樹草樹AKOAKOAKOAKOAKO有根有葉例：用語義網絡表示下列知識：獵狗是一種狗，而狗是一種動物。狗除了動物的有生命、能吃食物、有繁殖能力、能運動外，還有以下特點：身上有毛、有尾巴、四條腿；獵狗的特點是吃肉、奔跑速度快、能狩獵、個頭大；而獅子狗也是一種狗，它的特點是吃飼料、身體小、奔跑速度慢、不咬人、供觀賞。例：用語義網絡表示下列知識：解題分析（1）本知識涉及的對象有4個：獵狗、獅子狗、狗、動物。獵狗和獅子狗都是一種狗，除了它們本身的屬性外，具有狗的一般特性：身上有毛、有尾巴、四條腿。而狗是一種動物，動物所具有的屬性它也具有。（2）獵狗與狗之間是一種類屬關系，狗和動物之間也是一種類屬關系，它們都可以用AKO表示。（3）整理各對象節(jié)點之間的屬性，使上層節(jié)點所具有的屬性不在下層節(jié)點中標出。（4）將各對象作為一個節(jié)點，而它們之間的關系作為弧，得到如下圖所示的語義網絡。解題分析動物獅子狗獵狗狗AKOAKOAKO身上有毛有尾巴有四條腿跑得快能獰獵有生命吃飼料能吃食物有繁殖能力能運動個頭大吃肉個頭小跑得慢不咬人供觀賞動物獅子狗獵狗狗AKOAKOAKO身上有毛有尾巴有四條腿跑得2.5框架表示1974年，由Minsky在“Aframeworkforrepresentingknowledge”中提出。框架是一種描述所論對象屬性的數(shù)據結構。所論對象可以是一個事物、一個事件或者一個概念。一個框架由若干個“槽”組成，每個“槽”又可劃分為若干個“側面”。一個槽用于描述所論及對象的某一方面的屬性，一個側面用于描述相應屬性的一個方面。槽和側面所具有的屬性值分別稱為槽值和側面值。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、默認值或是一個子框架。2.5框架表示1974年，由Minsky在“Afra框架表示用框架表示法表示知識的步驟如下：（1）分析待表達知識中的對象及其屬性，對框架中的槽進行合理設置。（2）對各對象間的各種聯(lián)系進行考察。使用一些常用的名稱或根據具體需要定義一些表達聯(lián)系的槽名，來描述上、下層框架間的聯(lián)系。（3）對各層對象的“槽”及“側面”進行合理的組織安排，避免信息描述的重復。框架表示用框架表示法表示知識的步驟如下：例：用框架表示下述報道的地震事件【虛擬新華社3月15日電】昨日，在云南玉溪地區(qū)發(fā)生地震，造成財產損失約10萬元，統(tǒng)計部門如果需要詳細的損失數(shù)字，可電詢62332931。另據專家認為震級不會超過4級，并認為地處無人區(qū)，不會造成人員傷亡。提示：分析概括用下劃線標出的要點，經過概念化形成槽（slot）、側面（facet）值。特別要注意，“值”（value）、“默認值”（default）、“如果需要值”（if-needed）、“如果附加值”（if-added）的區(qū)別與應用，建議采用格式如下，不用的側面值可刪。

例：用框架表示下述報道的地震事件Frame地震Slot1：Value：Default：If-needed：If-added：Slot2：Value：Default：If-needed：If-added：Slot3：Value：Default：If-needed：If-added：Frame地震Slot1：Slot2：Slot3：解：第一步：確定框架的名字和框架的槽。本報道中，涉及地震的發(fā)生時間、地點、財產損失、傷亡人數(shù)、震級大小等屬性，所以，可將時間、地點、震級、傷亡人數(shù)、財產損失等作為槽名。第二步：分析本報道中各對象間的關系。由于報道中只涉及地震一件事，所以該步可省略。

解：框架名：＜地震1＞時間：3月14日地點：云南玉溪地區(qū)震級：專家經驗值：≤4級準確值：NIL傷亡人數(shù)：專家經驗值：0

財產損失：大約損失：10萬元if-needed：ASK（電詢62332931）框架名：＜地震1＞時間：3月14日地點：云南玉溪地區(qū)震級：傷第3章搜索推理技術

重點掌握一般圖搜索策略和消解原理，掌握各種搜索方法和產生式系統(tǒng)原理，了解規(guī)則演繹系統(tǒng)的基本原理，對系統(tǒng)組織技術、不確定性推理和非單調推理等高級推理技術作一般性了解。第3章搜索推理技術重點掌握一般圖搜索策略和第3章搜索推理技術

從問題表示到問題的解決，有一個求解的過程。而實現(xiàn)求解的過程，采用的基本方法包括搜索和推理。第3章搜索推理技術從問題表示到問題的解決，有一個求第3章搜索推理技術和搜索相對應的知識表示法一般有兩種：狀態(tài)空間法：（S，F(xiàn)，G）與或圖表示法：基于一種分解與變換的思想，利用樹狀結構對復雜問題進行表示，使復雜問題簡單化。第3章搜索推理技術和搜索相對應的知識表示法一般有兩種：第3章搜索推理技術圖搜索策略是一種在圖中尋找路徑的方法。搜索種類：盲目搜索：只按預先規(guī)定的搜索控制策略進行搜索。啟發(fā)式搜索：根據問題本身的特性或搜索過程中產生的一些信息來不斷改變和調整搜索的方向。第3章搜索推理技術圖搜索策略是一種在圖中尋找路徑的方法。圖搜索過程框圖開始把S放入OPEN表OPEN為空表？把第一個節(jié)點(n)從OPEN移至CLOSED表n為目標節(jié)點？把n的后繼節(jié)點放入OPEN表的末端，提供返回節(jié)點n的指針修改指針方向重排OPEN表失敗成功是是否否圖搜索過程框圖開始把S放入OPEN表OPEN為空表？把第一個3.2盲目搜索

盲目搜索又叫做無信息搜索，一般只適用于求解比較簡單的問題。寬度優(yōu)先搜索和深度優(yōu)先搜索，屬于盲目搜索方法。3.2盲目搜索盲目搜索又叫做無信息搜索，一般只適用于求解3.2.1

寬度優(yōu)先搜索搜索是以接近起始節(jié)點的程度依次擴展節(jié)點的，如左圖所示。

從圖可見，這種搜索是逐層進行的；在對下一層的任一節(jié)點進行搜索之前，必須搜索完本層的所有節(jié)點。

sLOMFPQNFFF3.2.1寬度優(yōu)先搜索搜索是以接近起始節(jié)點的程度依次擴展節(jié)例：把寬度優(yōu)先搜索應用于八數(shù)碼難題時所生成的搜索樹，這個問題就是要把初始棋局變?yōu)槿缬覉D所示的目標棋局問題：

例：把寬度優(yōu)先搜索應用于八數(shù)碼難題時所生成的搜索樹，這個問題人工智能及其應用人工智能及其應用人工智能及其應用3.3啟發(fā)式搜索盲目搜索的不足：效率低，耗費過多的計算空間與時間。分析前面介紹的寬度優(yōu)先、深度優(yōu)先搜索，或等代價搜索算法,其主要的差別是OPEN表中待擴展節(jié)點的順序問題。人們就試圖找到一種方法用于排列待擴展節(jié)點的順序，即選擇最有希望的節(jié)點加以擴展，那么，搜索效率將會大為提高。啟發(fā)信息：進行搜索技術一般需要某些有關具體問題領域的特性的信息，把此種信息叫做啟發(fā)信息。把利用啟發(fā)信息的搜索方法叫做啟發(fā)式搜索方法。3.3啟發(fā)式搜索盲目搜索的不足：效率低，耗費過多的計算空3.3啟發(fā)式搜索啟發(fā)式搜索策略啟發(fā)信息用于決定要擴展的下一個節(jié)點，以免象在寬度優(yōu)先或深度優(yōu)先搜索中那樣盲目地擴展。這種搜索總是選擇“最有希望”的節(jié)點作為下一個被擴展的節(jié)點。這種搜索叫做有序搜索(orderedsearch)。3.3啟發(fā)式搜索啟發(fā)式搜索策略3.2.1有序搜索有序搜索又稱為最好優(yōu)先搜索，它總是選擇最有希望的節(jié)點作為下一個要擴展的節(jié)點。估價函數(shù)f的確定：一個節(jié)點的希望程度越大，則其f值越小。為此，被選為擴展的節(jié)點，是估價函數(shù)最小的節(jié)點。

f是從起始節(jié)點約束地通過節(jié)點n而到達目標節(jié)點的最小代價路徑上的一個估算代價。3.2.1有序搜索有序搜索又稱為最好優(yōu)先搜索，它總是選擇3.3.1有序搜索寬度優(yōu)先搜索、等代價搜索和深度優(yōu)先搜索統(tǒng)統(tǒng)是有序搜索技術的特例。對于寬度優(yōu)先搜索，我們選擇f(i)作為節(jié)點i的深度。對于等代價搜索，f(i)是從起始節(jié)點至節(jié)點i這段路徑的代價。3.3.1有序搜索寬度優(yōu)先搜索、等代價搜索和深度優(yōu)先搜索3.3.2

A*算法A*算法是一種有序搜索算法，其特點在于對估價函數(shù)的定義上。估價函數(shù)f：f(n)=g(n)+h(n)g(n)：就是到目前為止用搜索算法找到的從S到n的最小路徑代價。

h(n)：依賴于有關問題的領域的啟發(fā)信息。

從節(jié)點n到某目標節(jié)點的一條最佳路徑的代價的估計。3.3.2A*算法A*算法是一種有序搜索算法，其特點在于例：八數(shù)碼難題

解：采用估價函數(shù)

f(n)=d(n)+W(n)其中：d(n)是搜索樹中節(jié)點n的深度；

W(n)用來計算對應于節(jié)點n的數(shù)據庫中錯放的棋子個數(shù)。因此，起始節(jié)點棋局的f值等于0+3=3。例：八數(shù)碼難題解：采用估價函數(shù)f(n)=d(n)+W(n)SgS0344555646446SgS03445556464463.4消解原理重點掌握子句集的求解步驟和消解反演過程，掌握消解推理的規(guī)則。3.4消解原理重點掌握子句集的求解步驟和消解反演過程3.4.1子句集的求取例、將下列謂詞演算公式化為一個子句集

(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)]}}}(x){~P(x){(y)[~P(y)P(f(x,y))]

(y)[Q(x,y)

P(y)]}}3.4.1子句集的求取例、將下列謂詞演算公式化為一個子句(4)(x){~P(x){(y)[~P(y)P(f(x,y))]

[Q(x,g(x))~P(g(x))]}}

式中w=g(x)為一個Skolem函數(shù)(5)(x)(y){~P(x){[~P(y)P(f(x,y))]

[Q(x,g(x))~P(g(x))]}}(3)(x){~P(x){(y)[~P(y)P(f(x,y))]

(w)[Q(x,w)~P(w)]}}(6)(x)(y){[~P(x)~P(y)P(f(x,y))]

[~P(x)Q(x,g(x))][~P(x)~P(g(x))]}(4)(x){~P(x){(y)[~P(y)P(8)~P(x)~P(y)P(f(x,y))~P(x)Q(x,g(x))~P(x)~P(g(x))(9)更改變量名稱，在上述第（8）步的3個子句中，分別以x1,x2,x3代替變量x。這種更改變量名稱的過程，有時稱為變量分離標準化。于是，可以得到下列子句集：

~P(x1)~P(y)P(f(x1,y))~P(x2)Q(x2,g(x2))~P(x3)~P(g(x3))(7)[~P(x)~P(y)P(f(x,y))][~P(x)

Q(x,g(x))][~P(x)~P(g(x))](8)~P(x)~P(y)P(f(x,y))(93.4.2消解反演求解過程1、消解反演

給出一個公式集S和目標公式L，通過反證或反演來求證目標公式L，其證明步驟如下：

(1)否定L，得～L；

(2)把～L添加到S中去；

(3)把新產生的集合｛～L，S｝化成子句集；

(4)應用消解原理，力圖推導出一個表示矛盾的空子句NIL。

3.4.2消解反演求解過程1、消解反演例1、判斷下列子句集中哪些是不可滿足的分析：子句集中各子句間的關系是合取關系，因此只要有一個子句不可滿足，則子句集就是不可滿足的。

(1)NIL(空子句)是不可滿足的。

(2)在子句集中選擇合適的子句對其進行消解，若能推出空子句，就說明子句S是不可滿足的。例1、判斷下列子句集中哪些是不可滿足的(1)S={～P∨Q，～Q，P，～P}

對子句集S進行歸結推理：

(1)～P∨Q(2)～Q

(3)P(4)～P(5)NIL(3)(4)歸結故該子句集是不可滿足的。(1)S={～P∨Q，～Q，P，～P}(2)S={～P(x)∨Q(f(x),a)，～P(h(y))∨Q(f(h(y)),a)∨～P(z)}

解：因子句集中無互補對，故在子句集S中不存在空子句，故S為可滿足的。(2)S={～P(x)∨Q(f(x),a)，例2證明(x)(P(x)(Q(x)∧R(x)))∧(x)

(P(x)∧T(x))(x)(T(x)∧R(x))證明：第一步：先對結論否定并與前提合并得到謂詞公式G。G=(x)(P(x)(Q(x)∧R(x)))∧(x)(P(x)∧T(x))∧～(x)(T(x)∧R(x))第二步：將公式G化為子句集?？蓪看作是三項的合取，對每一項分別求子句集。例2證明(x)(P(x)(Q(x)∧R(x)))∧

G1：(x)(P(x)(Q(x)∧R(x)))=(x)(～P(x)∨(Q(x)∧R(x)))=(x)((～P(x)∨Q(x))∧(～P(x)∨R(x)))

所以S1={～P(x1)∨Q(x1),～P(x2)∨R(x2)}G2:(x)(P(x)∧T(x))

所以S2={P(a),T(a)}

～B:～(x)(T(x)∧R(x))=(x)(～T(x)∨～R(x))所以S～B={～T(x)∨～R(x)}從而求得公式G的子句集：

S=S1∪S2∪S～B={～P(x1)∨Q(x1),～P(x2)∨R(x2),P(a),T(a),～T(x3)∨～R(x3)}G1：(x)(P(x)(Q(x)∧R(x)))

第三步：例用消解原理，對子句集S進行消解

～P(x2)∨R(x2)P(a)R(a)～T(x3)∨～R(x3)～T(a)1={a/x2}T(a)2={a/x3}NIL

由此得出子句集S是不可滿足的，因此公式G也是不可滿足的。從而命題得證。第三步：例用消解原理，對子句集S進行消解例3某公司招聘人員，A、B、C三人應試，經面試后，公司有如下想法：

(1)三人中至少錄用一人；

(2)如果錄用A而不錄用B，則一定錄用C；

(3)如果錄用B，則一定錄用C。求證：公司一定錄取C。證：定義：P(x)表示錄用x。則前提為

(1)P(A)∨P(B)∨P(C)(2)(P(A)∧(～P(B)))=>P(C)(3)P(B)=>P(C)

則結論為

P(C)例3某公司招聘人員，A、B、C三人應試，經面試后，公司

將前提化為子句集：

(1)P(A)∨P(B)∨P(C)(2)～P(A)∨P(B)∨P(C)(3)～P(B)∨P(C)

將結論否定并化為子句集：(4)～P(C)

利用消解原理，對子句集進行消解：P(A)∨P(B)∨P(C)～P(A)∨P(B)∨P(C)P(B)∨P(C)～P(B)∨P(C)P(C)～P(C)NIL故證得結論：公司一定錄取C將前提化為子句集：P(A)∨P(B)∨P(C)～P(2、反演求解過程步驟：

(1)把已知前提用謂詞公式表示出來，并化為相應的子句集S。

(2)把待求解的問題也用謂詞公式表示出來，然后把它的否定與謂詞ANSWER構成析取式。

(3)把第(2)步得到的析取式化為子句集，并入子句集S中，得到子句集S’。

(4)對子句集S’應用消解原理進行消解。

(5)若得答案ANSWER，則答案就在ANSWER中。2、反演求解過程例1：應用消解反演求解如下問題：“如果無論約翰(John)到哪里去，菲多(Fido)也就去那里，那么如果約翰在學校里，菲多在哪里呢?”解：定義謂詞：AT（x,y）表示x在y那里。則前提為：(x)(AT(JOHN,x)

AT(FIDO,x)和

AT(JOHN,SCHOOL)目標公式：

(x)AT(FIDO,x)目標公式否定為：

(x)(～AT(FIDO,x))其子句形為： ～AT(FIDO,x)例1：應用消解反演求解如下問題：對本例應用消解反演過程：（1）目標公式否定的子句形為： ～AT(FIDO,x)

將它與謂詞ANSWER構成析取式： ～AT(FIDO,x)∨ANSWER(FIDO,x)（2）用下圖的反演樹進行消解，并在根部得到子句：

ANSWER(FIDO,SCHOOL)～AT(FIDO,x)∨ANSWER(FIDO,x)～AT(JOHN,y)∨AT(FIDO,y)～AT(JOHN,x)∨ANSWER(FIDO,x)AT(JOHN,SCHOOL)ANSWER(FIDO,SCHOOL)1={x/y}2={SCHOOL/x}對本例應用消解反演過程：～AT(FIDO,x)∨ANSWER例2某公司招聘人員，A、B、C三人應試，經面試后，公司有如下想法：

(1)三人中至少錄用一人；

(2)如果錄用A而不錄用B，則一定錄用C；

(3)如果錄用B，則一定錄用C。求公司錄用誰？解：定義：P(x)表示錄用x。則前提為

(1)P(A)∨P(B)∨P(C)(2)(P(A)∧(～P(B)))=>P(C)(3)P(B)=>P(C)

則結論為

P(x)例2某公司招聘人員，A、B、C三人應試，經面試后，公司將前提化為子句集：(1)P(A)∨P(B)∨P(C)(2)～P(A)∨P(B)∨P(C)(3)～P(B)∨P(C)

將結論否定與謂詞ANSWER構成析取式：

(4)～P(x)∨ANSWER(x)

利用消解原理，對子句集進行消解：P(A)∨P(B)∨P(C)～P(A)∨P(B)∨P(C)P(B)∨P(C)～P(B)∨P(C)P(C)～P(x)∨ANSWER(x)ANSWER(C)={C/x}可見公司一定錄取C將前提化為子句集：(1)P(A)∨P(B)∨P(C)P(A例3已知（1）王是李的老師（2）李是張的同學（3）如果x與y是同學，則x的老師也是y的老師。求：張的老師是誰？解：令T(x,y):x是y的老師；

C(x,y)：x是y的同學,則已知的三個事實可解釋為下列公式集

T(Wang,Li)

C(Li,Zhang)(x)(y)(z){C(x,y)∧T(z,x)=>T(z,y)}目標公式：(x)T(x,Zhang)例3已知（1）王是李的老師解：令T(x,y):x是y的老師將上述事實化為子句集：①T(Wang,Li)②C(Li,Zhang)

③～C(x,y)∨～T(z,x)∨T(z,y)目標公式否定的子句形為：～T(x,Zhang)將它與謂詞ANSWER構成析取式：

④～T(w,Zhang)∨ANSWER(w,Zhang)

將上述事實化為子句集：用下圖的反演樹進行消解，并在根部得到子句：

～C(x,y)∨～T(z,x)∨T(z,y)T(Wang,Li)～C(Li,y)∨T(Wang,y)C(Li,Zhang)T(Wang,Zhang)1={Wang/z,Li/x}～T(w,Zhang)∨ANSWER(w,Zhang)2={Zhang/y}ANSWER(Wang,Zhang)3={Wang/w}用下圖的反演樹進行消解，并在根部得到子句： ～C(x,y)3.5產生式系統(tǒng)1、產生式系統(tǒng)的組成產生式系統(tǒng)由3個部分組成，即總數(shù)據庫(或全局數(shù)據庫)、產生式規(guī)則和控制策略，3.5產生式系統(tǒng)1、產生式系統(tǒng)的組成總數(shù)據庫又稱為綜合數(shù)據庫、上下文、黑板等，用于存放求解過程中各種當前信息的數(shù)據結構，如問題是的初始狀態(tài)、事實或證據、中間推理結論和最后結果等。產生式規(guī)則是一個規(guī)則庫，用于存放與求解問題有關的某個領域知識的規(guī)則之集合及其交換規(guī)則。其基本形式為

IF前提THEN結論控制策略的作用是說明下一步應該選用什么規(guī)則?？倲?shù)據庫又稱為綜合數(shù)據庫、上下文、黑板等，用于存放求解過程中2、例：設有八數(shù)碼難題：

請用產生式規(guī)則表示移動小方塊的操作。初始狀態(tài)目標狀態(tài)2、例：設有八數(shù)碼難題：初始狀態(tài)目標狀態(tài)解：1）建立棋盤變換的產生式規(guī)則。如果把棋盤的每一布局看作是一個狀態(tài)矩陣，本題就變成了從初始狀態(tài)矩陣到目標狀態(tài)矩陣的一種變化。設Sij為狀態(tài)矩陣的第i行和第j列的數(shù)碼，其中3≥i,j≥1。i0,j0表示空格所在的行和列。如果在狀態(tài)矩陣中用0來表示空格的話，則建立如下四條產生式規(guī)則：R1:if(j0-1≥1)thenbeginSi0j0:=Si0(j0-1);Si0(j0-1):=0end空格左移解：1）建立棋盤變換的產生式規(guī)則。R1:if(j0-1R2:if(i0-1≥1)thenbeginSi0j0:=S(i0-1)j0;S(i0-1)j0:=0end空格上移R3:if(j0+1≤3)thenbeginSi0j0:=Si0(j0+1);Si0(j0+1):=0end空格右移R4:if(i0+1≤3)thenbeginSi0j0:=S(i0+1)j0;S(i0+1)j0:=0end空格下移R2:if(i0-1≥1)thenbegin2）建立綜合數(shù)據庫將棋盤的布局表示為狀態(tài)矩陣的形式存入綜合數(shù)據庫。例如，初始布局和目標布局以矩陣形式表示為：綜合數(shù)據庫中，存放著初始狀態(tài)矩陣和目標狀態(tài)矩陣以及變換過程中的中間矩陣。2）建立綜合數(shù)據庫綜合數(shù)據庫中，存放著初始狀態(tài)矩陣和目標狀態(tài)3）推理求解在進行推理求解時，可能會有多條產生式規(guī)則的條件部分和綜合數(shù)據庫中的已有事實相符，這樣就有可能激活多條規(guī)則。究竟采用哪一條規(guī)則作為啟用規(guī)則規(guī)則，這就是沖突解決策略問題。在本題中采用一個啟發(fā)式函數(shù)

f(n)=d(n)+W(n)其中：d(n)是搜索樹中節(jié)點n的深度；

W(n)用來計算對應于節(jié)點n的數(shù)據庫中錯放的棋子個數(shù)。3）推理求解在綜合數(shù)據庫中的初始矩陣，能滿足規(guī)則R1，R2，R3，R4的條件，所以有四條匹配規(guī)則。利用啟發(fā)函數(shù)決定哪一條規(guī)則為啟用規(guī)則。因為規(guī)則R1的啟發(fā)式函數(shù)值h(x)=4，規(guī)則R2的啟發(fā)式函數(shù)值h(x)=4,規(guī)則R3的啟發(fā)式函數(shù)值h(x)=5,規(guī)則R4的啟發(fā)式函數(shù)值h(x)=5。在這里R1與R2所得到的新狀態(tài)與目標狀態(tài)差距最小，且都為4，而在R1與R2中再選擇一條規(guī)則作為啟用規(guī)則，在這里我們使用規(guī)則的排列順序，首先選擇R1，所以啟用規(guī)則R1，依次類推。在綜合數(shù)據庫中的初始矩陣，能滿足規(guī)則R1，R2，R3，R4的可以得到到達目標狀態(tài)的規(guī)則執(zhí)行序列如下：R1，R2，R1，R4，R3其執(zhí)行過程如下圖所示。圖中節(jié)點旁所標數(shù)字為h(x)的值，箭頭上所標為啟用的規(guī)則?？梢缘玫降竭_目標狀態(tài)的規(guī)則執(zhí)行序列如下：R1，R2，R1，RSgS0344555646446R1R2R3R4R2R4R1R3R4R3R4SgS0344555646446R1R2R3R4R2R4R1人工智能及其應用

制作人：王思文

劉玉奇

于斌

人工智能及其應用第1章緒論

1、重點掌握人工智能的幾種定義。2、掌握目前人工智能的三個主要學派及其認知觀。3、一般了解人工智能的主要研究范圍和應用領域。第1章緒論1、重點掌握人工智能的幾種定義。定義2人工智能(學科)人工智能(學科)是計算機科學中涉及研究、設計和應用智能機器的一個分支。它的近期主要目標在于研究用機器來模仿和執(zhí)行人腦的某些智力功能，并開發(fā)相關理論和技術。定義3人工智能(能力)人工智能(能力)是智能機器所執(zhí)行的通常與人類智能有關的智能行為，如判斷、推理、證明、識別、感知、理解、通信、設計、思考、規(guī)劃、學習和問題求解等思維活動。定義2人工智能(學科)人工智能的三大學派及其認知觀：(1)符號主義認為人工智能起源于數(shù)理邏輯。(2)連接主義認為人工智能起源于仿生學，特別是對人腦模型的研究。(3)行為主義認為人工智能起源于控制論。人工智能的三大學派及其認知觀：第2章知識表示方法重點掌握用狀態(tài)空間法、問題歸約法、謂詞邏輯法、語義網絡法、框架表示法來描述問題，解決問題；第2章知識表示方法重點掌握用狀態(tài)空間法、問題歸約法、謂2.1狀態(tài)空間法

許多問題求解方法是采用試探搜索方法的。也就是說，這些方法是通過在某個可能的解空間內尋找一個解來求解問題的。這種基于解答空間的問題表示和求解方法就是狀態(tài)空間法，它是以狀態(tài)和算符(operator)為基礎來表示和求解問題的。2.1狀態(tài)空間法許多問題求解方法是采用試探搜索方法的。也2.1狀態(tài)空間法狀態(tài)空間法三要點

(1)狀態(tài)（state）：表示問題解法中每一步問題狀況的數(shù)據結構；

(2)算符（operator）：把問題從一種狀態(tài)變換為另一種狀態(tài)的手段；

(3)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)和算符為基礎來表示和求解問題的。2.1狀態(tài)空間法狀態(tài)空間法三要點2.1狀態(tài)空間法由上可知，對一個問題的狀態(tài)描述，必須確定3件事：(1)該狀態(tài)描述方式，特別是初始狀態(tài)描述；(2)操作符集合及其對狀態(tài)描述的作用；(3)目標狀態(tài)描述的特性。2.1狀態(tài)空間法由上可知，對一個問題的狀態(tài)描述，必須確定3例2：(分油問題)有A、B、C三個不帶刻度的瓶子，分別能裝8kg,5kg和3kg油。如果A瓶裝滿油，B和C是空瓶，怎樣操作三個瓶，使A中的油平分兩份？(假設分油過程中不耗油)例2：(分油問題)有A、B、C三個不帶刻度的瓶子，分別能裝解：第一步：定義問題狀態(tài)的描述形式：設Sk=(b,c)表示B瓶和C瓶中的油量的狀態(tài)。其中：

b表示B瓶中的油量。

c表示C瓶中的油量。初始狀態(tài)集：S={(0,0)}

目標狀態(tài)集：G={(4,0)}解：第一步：定義問題狀態(tài)的描述形式：第二步：定義操作符：

操作：把瓶子倒?jié)M油，或把瓶子的油倒空。

f1：從A瓶往B瓶倒油，把B瓶倒?jié)M。

f2：從C瓶往B瓶倒油，把B瓶倒?jié)M。

f3：從A瓶往C瓶倒油，把C瓶倒?jié)M。

f4：從B瓶往C瓶倒油，把C瓶倒?jié)M。

f5：從B瓶往A瓶倒油，把B瓶倒空。

f6：從B瓶往C瓶倒油，把B瓶倒空。

f7：從C瓶往A瓶倒油，把C瓶倒空。

f8：從C瓶往B瓶倒油，把C瓶倒空。第二步：定義操作符：第三步：求解過程：0,33,02,3f1f10,05,31,31,00,15,13,34,04,35,25,30,00,20,32,05,0f1f3f4f7f8f6f5f3f1f4f7f5f3f2f8f3f8f3f2f5f8f3f8f7f7f6f1f4f7f4f5f1f7f1f1f1f7f5f5f7f5f6f7f5f1f3f3f1：從A瓶往B瓶倒油，把B瓶倒?jié)M。f2：從C瓶往B瓶倒油，把B瓶倒?jié)M。f3：從A瓶往C瓶倒油，把C瓶倒?jié)M。f4：從B瓶往C瓶倒油，把C瓶倒?jié)M。f5：從B瓶往A瓶倒油，把B瓶倒空。f6：從B瓶往C瓶倒油，把B瓶倒空。f7：從C瓶往A瓶倒油，把C瓶倒空。f8：從C瓶往B瓶倒油，把C瓶倒空。第三步：求解過程：0,33,02,3f1f10

由上述狀態(tài)空間圖，可見從初始狀態(tài)(0,1)到目標狀態(tài)(4,0)的任何一條通路都是問題的一個解。其中：{f1,f4,f7,f6,f1,f4,f7}是算符最少的解之一。

由上述狀態(tài)空間圖，可見從初始狀態(tài)(0,1)到例：設有3個傳教士和3個野人來到河邊，打算乘一只船從右岸渡到左岸去。該船的負載能力為兩人。在任何時候，如果野人人數(shù)超過傳教士人數(shù)，那么野人就會把傳教士吃掉。他們怎樣才能用這條船安全地把所有人都渡過河去？例：設有3個傳教士和3個野人來到河邊，打算乘一只船從右岸渡到解：第一步：定義問題狀態(tài)的描述形式：設Sk=(M,C,B)表示傳教士和野人在河右岸的狀態(tài)。其中：

M表示傳教士在右岸的人數(shù)。

C表示野人在右岸的人數(shù)。

B用來表示船是不是在右岸。

(B=1表示在右岸，B=0表示在左岸)。初始狀態(tài)集：S={(3,3,1)}目標狀態(tài)集：G={(0,0,0)}解：第一步：定義問題狀態(tài)的描述形式：第二步：定義算符。算符R(i,j)表示劃船將i個傳教士和j個野人送到左岸的操作。算符L(i,j)表示劃船從左岸將i個傳教士和j個野人帶回右岸的操作。由于過河的船每次最多載兩個人，所以i+j≤2。這樣定義的算符集F中只可能有如下10個算符。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)第二步：定義算符。第三步：求解過程。1,1,02,2,13,1,10,2,03,0,0R(2,0)L(2,0)R(1,1)L(1,1)L(0,1)R(0,1)L(2,0)R(2,0)2,2,03,3,13,2,13,2,03,1,0L(0,2)R(0,2)R(0,1)L(0,1)L(1,0)R(1,0)L(0,1)R(0,1)L(1,1)R(1,1)L(0,2)R(0,2)1,1,10,0,00,1,00,1,10,2,1R(0,1)L(1,0)L(0,1)R(0,1)R(1,0)L(1,0)R(0,1)L(0,1)R(1,1)L(1,1)R(0,2)L(0,2)0,3,1R(0,2)L(0,2)第三步：求解過程。1,1,02,2,13,1,10,2,03

由上述狀態(tài)空間圖，可見從初始狀態(tài)(3,3,1)到目標狀態(tài)(0,0,0)的任何一條通路都是問題的一個解。其中：{R(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)}是算符最少的解之一。由上述狀態(tài)空間圖，可見從初始狀態(tài)(3,3,1)2.2問題歸約法問題歸約法的概念已知問題的描述，通過一系列變換把此問題最終變?yōu)橐粋€子問題集合；這些子問題的解可以直接得到，從而解決了初始問題。該方法也就是從目標(要解決的問題)出發(fā)逆向推理，建立子問題以及子問題的子問題，直至最后把初始問題歸約為一個平凡的本原問題集合。這就是問題歸約的實質。2.2問題歸約法問題歸約法的概念2.2問題歸約法問題歸約法的組成部分（1）一個初始問題描述；（2）一套把問題變換為子問題的操作符；（3）一套本原問題描述。

2.2問題歸約法問題歸約法的組成部分2.3謂詞邏輯法一階謂詞邏輯表示法適于表示確定性的知識。它具有自然性、精確性、嚴密性及易實現(xiàn)等特點。2.3謂詞邏輯法一階謂詞邏輯表示法適于表示確定性的知識。2.3謂詞邏輯法用一階謂詞邏輯法表示知識的步驟如下：（1）定義謂詞及個體，確定每個謂詞及個體的確切含義。（2）根據所要表達的事物或概念，為每個謂詞中的變元賦以特定的值。（3）根據所要表達的知識的語義，用適當?shù)倪B接符號將各個謂詞連接起來，形成謂詞公式。2.3謂詞邏輯法用一階謂詞邏輯法表示知識的步驟如下：例1：設有下列事實性知識：張曉輝是一名計算機系的學生，但他不喜歡編程序。李曉鵬比他父親長得高。請用謂詞公式表示這些知識。（1）定義謂詞及個體。

Computer(x):x是計算機系的學生。

Like(x,y):x喜歡y。

Higher(x,y):x比y長得高。這里涉及的個體有：張曉輝(zhangxh),編程序(programming),李曉鵬(lixp)，以及函數(shù)father(lixp)表示李曉鵬的父親。例1：設有下列事實性知識：第二步：將這些個體代入謂詞中，得到Computer(zhangxh),~Like(zhangxh,programming),Higher(lixp,father(lixp))第三步：根據語義，用邏輯聯(lián)結詞將它們聯(lián)結起來，就得到了表示上述知識的謂詞公式。Computer(zhangxh)∧~Like(zhangxh,programming)Higher(lixp,father(lixp))第二步：將這些個體代入謂詞中，得到例2：設有下列語句，請用相應的謂詞公式把它們表示出來：（1）人人愛勞動。（2）自然數(shù)都是大于零的整數(shù)。（3）西安市的夏天既干燥又炎熱。（4）喜歡讀《三國演義》的人必讀《水滸》。

（5）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。（6）他每天下午都去打籃球。例2：設有下列語句，請用相應的謂詞公式把它們表示出來：解：（1）人人愛勞動。定義謂詞如下：

Man(x):x是人。

Love(x,y):x愛y。（x)(Man(x)→Love(x,勞動））解：（1）人人愛勞動。（2）自然數(shù)都是大于等于零的整數(shù)。定義謂詞如下：

N(x):x是自然數(shù)。

I(x):x是整數(shù)。

GZ(x):x大于等于零。（x)(N(x)→(GZ(x）∧I(x))）（2）自然數(shù)都是大于等于零的整數(shù)。(3)西安市的夏天既干燥又炎熱。定義謂詞：

SUMMER(x):x處于夏天。

DRY(x):x很干燥。

HOT(x):x很炎熱。SUMMER(Xi’an)→DRY(Xi’an)∧HOT(Xi’an)(3)西安市的夏天既干燥又炎熱。（4）喜歡讀《三國演義》的人必讀《水滸》。定義謂詞：

MAN(x)：x是人。

LIKE(x,y)：x喜歡讀y。

(x)(MAN(x)∧LIKE(x,《SANGUOYANYI》)→LIKE(x,《SHUIHU》))（4）喜歡讀《三國演義》的人必讀《水滸》。定義（5）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。定義謂詞：

MAN(x):x是人。

LIKE(x,y):x喜歡y。

Meihua表示梅花，Juhua表示菊花，

(x)(MAN(x)∧LIKE(x,Meihua))∧(y)(MAN(y)∧LIKE(y,Juhua))∧(z)(MAN(z)∧(LIKE(z,Meihua)∧LIKE(z,Juhua)))（5）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（6）他每天下午都去打籃球。定義謂詞及個體：設TIME(x):x是下午。

PLAY(x,y):x去打y，

Liming表示李明，

Basketball表示足球，則:（x）TIME(x)PLAY(Liming,Basketball)

（6）他每天下午都去打籃球。2.4語義網絡法語義網絡是1968年J.R.Quillian在研究人類聯(lián)想記憶時提出的心理學模型。2.4語義網絡法語義網絡是1968年J.R.Quilli2.4語義網絡法語義網絡的概念語義網絡是通過概念及其語義關系來表示知識的一種結構化網絡圖，它由節(jié)點和弧線或鏈線組成，節(jié)點用來表示各種概念、事物、屬性、情況、動作、狀態(tài)等，每個節(jié)點可以帶有若干個屬性，以表征其所代表的對象的特性。弧線用于表示節(jié)點間的關系，其上的標注則表示被連接的兩個節(jié)點間的某種語義聯(lián)系或語義關系。2.4語義網絡法語義網絡的概念2.4語義網絡法

語義網絡表示知識的方法及步驟（a）確定問題中的所有對象以及各對象的屬性。（b）確定所討論對象間的關系。（c）語義網絡中，如果節(jié)點間的聯(lián)系是ISA/AKO，則下層節(jié)點對上層節(jié)點的屬性具有繼承性。整理同一層節(jié)點的共同屬性，并抽出這些屬性，加入上層節(jié)點中，以免造成屬性信息的冗余。2.4語義網絡法語義網絡表示知識的方法及步驟（d）將各對象作為語義網絡的一個節(jié)點，而各對象間的關系作為網絡中各節(jié)點間的弧，連接形成語義網絡。節(jié)點可代表一個事物或一個具體概念，也可代表某種情況、事件或某一動作。當節(jié)點表示某種事件或某一動作時，可以從該節(jié)點引出一組向外的弧，用于指出事件的因果或動作的主體及客體。人工智能及其應用例1、用一個語義網絡表示下列命題。樹和草都是植物；樹和草是有根有葉的；水草是草，且長在水中；果樹是樹，且會結果；蘋果樹是果樹中的一種，它結蘋果。例1、用一個語義網絡表示下列命題。分析：問題涉及的對象有：植物、樹、草、水草、果樹、蘋果樹各對象的屬性分別為：樹和草的屬性：有根、有葉；水草的屬性：長在水中；果樹的屬性：會結果；蘋果樹的屬性：結蘋果。分析：植物蘋果樹水草果樹草樹AKOAKOAKOAKOAKO有根有葉有根有葉會結果結蘋果長在水中植物蘋果樹水草果樹草樹AKOAKOAKOAKOAKO有根有葉例：用語義網絡表示下列知識：獵狗是一種狗，而狗是一種動物。狗除了動物的有生命、能吃食物、有繁殖能力、能運動外，還有以下特點：身上有毛、有尾巴、四條腿；獵狗的特點是吃肉、奔跑速度快、能狩獵、個頭大；而獅子狗也是一種狗，它的特點是吃飼料、身體小、奔跑速度慢、不咬人、供觀賞。例：用語義網絡表示下列知識：解題分析（1）本知識涉及的對象有4個：獵狗、獅子狗、狗、動物。獵狗和獅子狗都是一種狗，除了它們本身的屬性外，具有狗的一般特性：身上有毛、有尾巴、四條腿。而狗是一種動物，動物所具有的屬性它也具有。（2）獵狗與狗之間是一種類屬關系，狗和動物之間也是一種類屬關系，它們都可以用AKO表示。（3）整理各對象節(jié)點之間的屬性，使上層節(jié)點所具有的屬性不在下層節(jié)點中標出。（4）將各對象作為一個節(jié)點，而它們之間的關系作為弧，得到如下圖所示的語義網絡。解題分析動物獅子狗獵狗狗AKOAKOAKO身上有毛有尾巴有四條腿跑得快能獰獵有生命吃飼料能吃食物有繁殖能力能運動個頭大吃肉個頭小跑得慢不咬人供觀賞動物獅子狗獵狗狗AKOAKOAKO身上有毛有尾巴有四條腿跑得2.5框架表示1974年，由Minsky在“Aframeworkforrepresentingknowledge”中提出。框架是一種描述所論對象屬性的數(shù)據結構。所論對象可以是一個事物、一個事件或者一個概念。一個框架由若干個“槽”組成，每個“槽”又可劃分為若干個“側面”。一個槽用于描述所論及對象的某一方面的屬性，一個側面用于描述相應屬性的一個方面。槽和側面所具有的屬性值分別稱為槽值和側面值。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、默認值或是一個子框架。2.5框架表示1974年，由Minsky在“Afra框架表示用框架表示法表示知識的步驟如下：（1）分析待表達知識中的對象及其屬性，對框架中的槽進行合理設置。（2）對各對象間的各種聯(lián)系進行考察。使用一些常用的名稱或根據具體需要定義一些表達聯(lián)系的槽名，來描述上、下層框架間的聯(lián)系。（3）對各層對象的“槽”及“側面”進行合理的組織安排，避免信息描述的重復?？蚣鼙硎居每蚣鼙硎痉ū硎局R的步驟如下：例：用框架表示下述報道的地震事件【虛擬新華社3月15日電】昨日，在云南玉溪地區(qū)發(fā)生地震，造成財產損失約10萬元，統(tǒng)計部門如果需要詳細的損失數(shù)字，可電詢62332931。另據專家認為震級不會超過4級，并認為地處無人區(qū)，不會造成人員傷亡。提示：分析概括用下劃線標出的要點，經過概念化形成槽（slot）、側面（facet）值。特別要注意，“值”（value）、“默認值”（default）、“如果需要值”（if-needed）、“如果附加值”（if-added）的區(qū)別與應用，建議采用格式如下，不用的側面值可刪。

例：用框架表示下述報道的地震事件Frame地震Slot1：Value：Default：If-needed：If-added：Slot2：Value：Default：If-needed：If-added：Slot3：Value：Default：If-needed：If-added：Frame地震Slot1：Slot2：Slot3：解：第一步：確定框架的名字和框架的槽。本報道中，涉及地震的發(fā)生時間、地點、財產損失、傷亡人數(shù)、震級大小等屬性，所以，可將時間、地點、震級、傷亡人數(shù)、財產損失等作為槽名。第二步：分析本報道中各對象間的關系。由于報道中只涉及地震一件事，所以該步可省略。

解：框架名：＜地震1＞時間：3月14日地點：云南玉溪地區(qū)震級：專家經驗值：≤4級準確值：NIL傷亡人數(shù)：