機(jī)器學(xué)習(xí)-教學(xué)設(shè)計(jì)

第七章機(jī)器學(xué)習(xí)教學(xué)內(nèi)容：機(jī)器學(xué)習(xí)是繼專家系統(tǒng)之后人工智能應(yīng)用的又一重要研究領(lǐng)域。本章主要介紹機(jī)器學(xué)習(xí)的有關(guān)知識(shí)及其主要的幾種學(xué)習(xí)方法，并介紹了知識(shí)發(fā)現(xiàn)的相關(guān)內(nèi)容。教學(xué)重點(diǎn)：機(jī)器學(xué)習(xí)的基本結(jié)構(gòu)、類比學(xué)習(xí)、神經(jīng)學(xué)習(xí)、知識(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)難點(diǎn)：學(xué)習(xí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，知識(shí)發(fā)現(xiàn)的處理過(guò)程，教學(xué)方法：課堂教學(xué)為主。注意結(jié)合學(xué)生已學(xué)的內(nèi)容。及時(shí)提問(wèn)、收集學(xué)生學(xué)習(xí)情況，多實(shí)用具體實(shí)例來(lái)加以說(shuō)明，注意難易結(jié)合，將課程講述得較為淺顯易懂。教學(xué)要求：重點(diǎn)掌握類比學(xué)習(xí)和知識(shí)發(fā)現(xiàn)，掌握機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展史和神經(jīng)學(xué)習(xí)，了解解釋學(xué)習(xí)、歸納學(xué)習(xí)，一般了解機(jī)械學(xué)習(xí)。機(jī)器學(xué)習(xí)的定義和發(fā)展歷史教學(xué)內(nèi)容：本小節(jié)主要介紹了機(jī)器學(xué)習(xí)的定義以及其發(fā)展的過(guò)程，為后面的進(jìn)一步學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。教學(xué)重點(diǎn)：機(jī)器學(xué)習(xí)的定義教學(xué)難點(diǎn)：對(duì)定義的準(zhǔn)確把握和理解教學(xué)方法：通過(guò)舉例引入機(jī)器學(xué)習(xí)的定義，在講述發(fā)展歷史時(shí)，簡(jiǎn)介各階段的具體產(chǎn)物，讓學(xué)生有較為具體的感受和體會(huì)。教學(xué)要求：重點(diǎn)掌握機(jī)器學(xué)習(xí)的定義，了解機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展史。7.1.1機(jī)器學(xué)習(xí)的定義1.機(jī)器學(xué)習(xí)的基本概念：按照人工智能大師西蒙的觀點(diǎn)，學(xué)習(xí)就是系統(tǒng)在不斷重復(fù)的工作中對(duì)本身能力的增強(qiáng)或者改進(jìn)，使得系統(tǒng)在下一次執(zhí)行同樣任務(wù)或類似任務(wù)時(shí)，會(huì)比現(xiàn)在做得更好或效率更高。2.機(jī)器學(xué)習(xí)的定義機(jī)器學(xué)習(xí)是研究如何使用機(jī)器來(lái)模擬人類學(xué)習(xí)活動(dòng)的一門學(xué)科。稍為嚴(yán)格的提法是：機(jī)器學(xué)習(xí)是一門研究機(jī)器獲取新知識(shí)和新技能，并識(shí)別現(xiàn)有知識(shí)的學(xué)問(wèn)。舉例：列舉1959年美國(guó)的塞繆爾設(shè)計(jì)的一下棋程序，由這一事件引出關(guān)于機(jī)器學(xué)習(xí)的概念的相關(guān)討論。提問(wèn)：討論關(guān)于機(jī)器學(xué)習(xí)的各種概念的提出以及其區(qū)別。7.1.2機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展史機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能應(yīng)用研究較為重

要的分支，它的發(fā)展過(guò)程大體上可分為4個(gè)時(shí)期：1.第一階段是在50年代中葉到60年代中葉，屬于熱烈時(shí)期。在這個(gè)時(shí)期，所研究的是“沒(méi)有知識(shí)”的學(xué)習(xí)，即“無(wú)知”學(xué)習(xí)；其研究目標(biāo)是各類自組織系統(tǒng)和自適應(yīng)系統(tǒng)；指導(dǎo)本階段研究的理論基礎(chǔ)是早在40年代就開(kāi)始研究的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。在這個(gè)時(shí)期，我國(guó)研制了數(shù)字識(shí)別學(xué)習(xí)機(jī)。2.第二階段在60年代中葉至70年代中葉，被稱為機(jī)器學(xué)習(xí)的冷靜時(shí)期。本階段的研究目標(biāo)是模擬人類的概念學(xué)習(xí)過(guò)程，并采用邏輯結(jié)構(gòu)或圖結(jié)構(gòu)作為機(jī)器內(nèi)部描述。這個(gè)時(shí)期正是我國(guó)“史無(wú)前例”的十年，對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)的研究不可能取得實(shí)質(zhì)進(jìn)展。討論：根據(jù)對(duì)四個(gè)時(shí)期的劃分和分段了解，討論機(jī)器學(xué)習(xí)在現(xiàn)實(shí)生活中的具體運(yùn)用及其影響。討論：根據(jù)對(duì)四個(gè)時(shí)期的劃分和分段了解，討論機(jī)器學(xué)習(xí)在現(xiàn)實(shí)生活中的具體運(yùn)用及其影響。4.機(jī)器學(xué)習(xí)的最新階段始于1986年。一方面，由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究的重新興起，另一方面，對(duì)實(shí)驗(yàn)研究和應(yīng)用研究得到前所未有的重視。我國(guó)的機(jī)器學(xué)習(xí)研究開(kāi)始進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展和逐漸繁榮的新時(shí)期。機(jī)器學(xué)習(xí)的主要策略與基本結(jié)構(gòu)內(nèi)容與作用：本小節(jié)概括了機(jī)器學(xué)習(xí)的主要策略，同時(shí)給出了機(jī)器學(xué)習(xí)的基本結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)的機(jī)制有了基本的認(rèn)識(shí)。教學(xué)重點(diǎn)：機(jī)器學(xué)習(xí)的基本結(jié)構(gòu)。教學(xué)難點(diǎn)：機(jī)器學(xué)習(xí)基本結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系。教學(xué)方法：通過(guò)概括介紹讓學(xué)生了解幾種基本的策略，按從易到難的順序，層層鋪墊，為后面的學(xué)習(xí)埋下伏筆。詳細(xì)講述機(jī)器學(xué)習(xí)的基本結(jié)構(gòu)，通過(guò)圖示讓更為形象的說(shuō)明。教學(xué)要求：重點(diǎn)掌握機(jī)器學(xué)習(xí)的基本結(jié)構(gòu)，了解機(jī)器學(xué)習(xí)的幾種主要策略，一般了解影響學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的因素。7.2.1機(jī)器學(xué)習(xí)的主要策略學(xué)習(xí)過(guò)程與推理過(guò)程是緊密相連的，按照學(xué)習(xí)中使用推理的多少，機(jī)器學(xué)習(xí)所采用的策略大體上可分為4種——機(jī)械學(xué)習(xí)、示教學(xué)習(xí)、類比學(xué)習(xí)和示例學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)中所用的推理越多，系統(tǒng)的能力越強(qiáng)。1.機(jī)械學(xué)習(xí)就是記憶，是最簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)策略。這種學(xué)習(xí)策略不需要任何推理過(guò)程。討論：通過(guò)對(duì)比四種主要策略，討論其各自的優(yōu)缺點(diǎn)以及其適用的環(huán)境。討論：通過(guò)對(duì)比四種主要策略，討論其各自的優(yōu)缺點(diǎn)以及其適用的環(huán)境。3.類比學(xué)習(xí)系統(tǒng)只能得到完成類似任務(wù)的有關(guān)因此，他比上述兩種學(xué)習(xí)策略需要更多的推理。4.采用示例學(xué)習(xí)策略的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，事先完全沒(méi)有完成任務(wù)的任何規(guī)律性的信息，因此需要推理是最多的。7.2.21.基本結(jié)構(gòu)圖表示學(xué)習(xí)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)：環(huán)境環(huán)境學(xué)習(xí)知識(shí)庫(kù)執(zhí)行圖學(xué)習(xí)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)舉例：舉例：以人為例，說(shuō)明機(jī)器學(xué)習(xí)和人學(xué)習(xí)一樣，有著其自身的規(guī)律和基本過(guò)程。而且，其學(xué)習(xí)過(guò)程也有著共性。提問(wèn)：能否就機(jī)器學(xué)習(xí)的基本結(jié)構(gòu)，舉出相關(guān)的例子，并參照其基本結(jié)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行分析。通過(guò)對(duì)這個(gè)簡(jiǎn)單模型的討論，總結(jié)出設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)注意的某些總的原則：環(huán)境向系統(tǒng)的學(xué)習(xí)部分提供某些信息，學(xué)習(xí)部分利用這些信息修改知識(shí)庫(kù)，以增進(jìn)系統(tǒng)執(zhí)行部分完成任務(wù)的效能，執(zhí)行部分根據(jù)知識(shí)庫(kù)完成任務(wù)，同時(shí)把獲得的信息反饋給學(xué)習(xí)部分。在具體的應(yīng)用中，環(huán)境，知識(shí)庫(kù)和執(zhí)行部分決定了具體的工作內(nèi)容，學(xué)習(xí)部分所需要解決的問(wèn)題完全由上述3部分確定。2.影響學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要因素(1).影響學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最重要的因素是環(huán)境向系統(tǒng)提供的信息。整個(gè)過(guò)程要遵循“取之精華，棄之糟粕”的原則，同時(shí)謹(jǐn)記“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”。(2).知識(shí)庫(kù)是影響學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第二個(gè)因素。知識(shí)的表示有多種形式，在選擇表示方式時(shí)要兼顧以下4個(gè)方面：eq\o\ac(○,1)表達(dá)能力強(qiáng)。所選擇的表示方式能很容易地表達(dá)有關(guān)的知識(shí)。eq\o\ac(○,2)易于推理。為了使學(xué)習(xí)系統(tǒng)的計(jì)算代價(jià)比較低，希望知識(shí)表示方式能使推理較為容易。舉例：可舉特征向量的例子來(lái)說(shuō)明表達(dá)能力和推理的問(wèn)題。eq\o\ac(○,3)容易修改知識(shí)庫(kù)。學(xué)習(xí)系統(tǒng)的本質(zhì)要求它不斷地修改自己的知識(shí)庫(kù)，當(dāng)推廣得出一般執(zhí)行規(guī)則后，要加到知識(shí)庫(kù)中。舉例：可舉特征向量的例子來(lái)說(shuō)明表達(dá)能力和推理的問(wèn)題。eq\o\ac(○,4)知識(shí)表示易于擴(kuò)展。學(xué)習(xí)系統(tǒng)不能在全然沒(méi)有任何知識(shí)的情況下憑空獲取知識(shí)，每一個(gè)學(xué)習(xí)系統(tǒng)都要求具有某些知識(shí)理解環(huán)境提供的信息，分析比較，做出假設(shè)，檢驗(yàn)并修改這些假設(shè)。因此，更確切地說(shuō)，學(xué)習(xí)系統(tǒng)是對(duì)現(xiàn)有知識(shí)的擴(kuò)展和改進(jìn)。機(jī)械學(xué)習(xí)教學(xué)內(nèi)容：本小節(jié)詳細(xì)介紹了機(jī)械學(xué)習(xí)，對(duì)機(jī)械學(xué)習(xí)模式和一種數(shù)據(jù)化簡(jiǎn)模式以及機(jī)械學(xué)習(xí)的主要缺點(diǎn)都有較為細(xì)致的講解。通過(guò)對(duì)這種最基本的機(jī)器學(xué)習(xí)的了解，為以后學(xué)習(xí)更為復(fù)雜的策略打下良好的基礎(chǔ)。教學(xué)重點(diǎn)：機(jī)械學(xué)習(xí)的模式和其數(shù)據(jù)化簡(jiǎn)模式教學(xué)難點(diǎn)：基本原理教學(xué)方法：用較為通俗的語(yǔ)言將機(jī)械學(xué)習(xí)的模式講通徹，同時(shí)通過(guò)圖表對(duì)其數(shù)據(jù)化簡(jiǎn)過(guò)程進(jìn)行講解。多結(jié)合日常生活中常有的學(xué)習(xí)過(guò)程，和機(jī)械學(xué)習(xí)參照，讓學(xué)生更容易接受。教學(xué)要求：重點(diǎn)掌握機(jī)械學(xué)習(xí)模式，了解機(jī)械學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)化簡(jiǎn)模式以及機(jī)械學(xué)習(xí)的優(yōu)缺點(diǎn)。舉例：舉例：可用嬰兒剛開(kāi)始學(xué)東西時(shí)所才用的學(xué)習(xí)方式和成人的思維方式比較。機(jī)械學(xué)習(xí)是最簡(jiǎn)單的機(jī)器學(xué)習(xí)方法。機(jī)械學(xué)習(xí)就是記憶，即把新的知識(shí)存儲(chǔ)起來(lái)，供需要時(shí)檢索調(diào)用，而不需要計(jì)算和推理。機(jī)械學(xué)習(xí)又是最基本的學(xué)習(xí)過(guò)程。任何學(xué)習(xí)系統(tǒng)都必須記住它們獲取的知識(shí)。在機(jī)械學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，知識(shí)的獲取是以較為穩(wěn)定和直接的方式進(jìn)行的，不需要系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)多的加工。2、數(shù)據(jù)化簡(jiǎn)Lenat,HayesRoth，和Klahr等人于1979年關(guān)于機(jī)械學(xué)習(xí)提出一種有趣的觀點(diǎn)。他們指出，可以把機(jī)械學(xué)習(xí)看成是數(shù)據(jù)化簡(jiǎn)分級(jí)中的第一級(jí)。數(shù)據(jù)化簡(jiǎn)與計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編譯類似；其目的是把原始信息變成可執(zhí)行的信息。在機(jī)械學(xué)習(xí)中我們只記憶計(jì)算的輸入輸出，忽略了計(jì)算過(guò)程，這樣就把計(jì)算問(wèn)題化簡(jiǎn)成存取問(wèn)題。見(jiàn)圖：算法和理論機(jī)械記憶搜索規(guī)則計(jì)算存儲(chǔ)算法和理論機(jī)械記憶搜索規(guī)則計(jì)算存儲(chǔ)推導(dǎo)歸納圖數(shù)據(jù)化簡(jiǎn)級(jí)別圖3、主要問(wèn)題對(duì)于機(jī)械學(xué)習(xí)，需要注意3個(gè)重要的問(wèn)題：存儲(chǔ)組織，穩(wěn)定性和存儲(chǔ)與計(jì)算之間的權(quán)衡。（1）存儲(chǔ)組織信息：采用適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)方式，使檢索速度討論：機(jī)械學(xué)習(xí)中存在的主要問(wèn)題以及對(duì)學(xué)習(xí)模型的影響。討論：機(jī)械學(xué)習(xí)中存在的主要問(wèn)題以及對(duì)學(xué)習(xí)模型的影響。（2）環(huán)境的穩(wěn)定性與存儲(chǔ)信息的適用性問(wèn)題：機(jī)械學(xué)習(xí)系統(tǒng)必須保證所保存的信息適應(yīng)于外界環(huán)境變化的需要，這也就是所謂的信息適用性問(wèn)題。（3）存儲(chǔ)與計(jì)算之間的權(quán)衡：對(duì)于機(jī)械學(xué)習(xí)來(lái)說(shuō)很重要的一點(diǎn)是它不能降低系統(tǒng)的效率。歸納學(xué)習(xí)教學(xué)內(nèi)容：本小節(jié)詳細(xì)介紹了歸納學(xué)習(xí)，對(duì)歸納學(xué)習(xí)的模式有較為細(xì)致的講解，對(duì)其定義有詳細(xì)的介紹，后半部分介紹了幾種常見(jiàn)的歸納學(xué)習(xí)的方法。教學(xué)重點(diǎn)：歸納學(xué)習(xí)的定義和其學(xué)習(xí)模式教學(xué)難點(diǎn)：歸納學(xué)習(xí)的基本原理教學(xué)方法：仍然使用到圖表對(duì)歸納學(xué)習(xí)的模式進(jìn)行講授，結(jié)合幾種常用的歸納學(xué)習(xí)方法，讓學(xué)生形成系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。教學(xué)要求：重點(diǎn)掌握歸納學(xué)習(xí)的定義及其模式，了解歸納學(xué)習(xí)的幾種常見(jiàn)方法。歸納學(xué)習(xí)的定義（1）歸納（induction）是人類拓展認(rèn)識(shí)能力的重要方法，是一種從個(gè)別到一般的，從部分到整體的推理行為。（2）歸納推理是應(yīng)用歸納方法，從足夠多的具體事例中歸納出一般性知識(shí)，提取事物的一般規(guī)律；它是一種從個(gè)別到一般的推理。（3）歸納學(xué)習(xí)（inductionlearning）是應(yīng)用歸納推理進(jìn)行學(xué)習(xí)的一種方法。根據(jù)歸納學(xué)習(xí)有無(wú)教師指導(dǎo)，可把它分為示例學(xué)習(xí)和觀察與發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)。前者屬于有師學(xué)習(xí)，后者屬于無(wú)師學(xué)習(xí)。7.4.1歸納學(xué)習(xí)的模式和規(guī)則歸納學(xué)習(xí)的一般模式為：給定：(1)觀察陳述（事實(shí)）F，用以表示有關(guān)某些對(duì)象、狀態(tài)、過(guò)程等的特定知識(shí)；(2)假定的初始?xì)w納斷言（可能為空）；(3)背景知識(shí)，用于定義有關(guān)觀察陳述、候選歸納斷言以及任何相關(guān)問(wèn)題領(lǐng)域知識(shí)、假設(shè)和約束，其中包括能夠刻畫所求歸納斷言的性質(zhì)的優(yōu)先準(zhǔn)則。求：歸納斷言（假設(shè)）H，能重言蘊(yùn)涵或弱蘊(yùn)涵觀察陳述，并滿足背景知識(shí)。假設(shè)H永真蘊(yùn)涵事實(shí)F，說(shuō)明F是H的邏輯推理，則有：H|>F（讀作H特殊化為F）或F|<H（讀作F一般化或消解為H）這里，從H推導(dǎo)F是演繹推理，因此是保真的；而從事實(shí)F推導(dǎo)出假設(shè)H是歸納推理，因此不是保真的，而是保假的。歸納學(xué)習(xí)系統(tǒng)的模型如圖所示。實(shí)例空間規(guī)則空間解釋過(guò)程規(guī)劃工程SHAPE\*ME實(shí)例空間規(guī)則空間解釋過(guò)程規(guī)劃工程圖歸納學(xué)習(xí)系統(tǒng)模型思考：思考：引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)對(duì)歸納學(xué)習(xí)模型的學(xué)習(xí)，結(jié)合身邊的實(shí)例加以分析。實(shí)驗(yàn)規(guī)劃過(guò)程通過(guò)對(duì)實(shí)例空間的搜索完成實(shí)例選擇，并將這些選中的活躍實(shí)例提交解釋過(guò)程。解釋過(guò)程對(duì)實(shí)例加以適當(dāng)轉(zhuǎn)換，把活躍實(shí)例變換為規(guī)則空間中的特定概念，以引導(dǎo)規(guī)則空間的搜索。7.4.2歸納學(xué)習(xí)方法1、示例學(xué)習(xí)示例學(xué)習(xí)（learningfromexamples）又稱為實(shí)例學(xué)習(xí)，它是通過(guò)環(huán)境中若干與某概念有關(guān)的例子，經(jīng)歸納得出一般性概念的一種學(xué)習(xí)方法。在這種學(xué)習(xí)方法中，外部環(huán)境提供的是一組例子（正例和反例），示例學(xué)習(xí)就是要從這些特殊知識(shí)中歸納出適用于更大范圍的一般性知識(shí)，以覆蓋所有的正例并排除所有反例。舉例：通過(guò)書上的例子引出示例學(xué)習(xí)的概念，并加以說(shuō)明。舉例：通過(guò)書上的例子引出示例學(xué)習(xí)的概念，并加以說(shuō)明。觀察發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)又稱為描述性概括，其目標(biāo)是確定一個(gè)定律或理論的一般性描述，刻畫觀察集，指定某類對(duì)象的性質(zhì)。觀察發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)可分為觀察學(xué)習(xí)與機(jī)器發(fā)現(xiàn)兩種。前者用于對(duì)事例進(jìn)行聚類，形成概念描述；后者用于發(fā)現(xiàn)規(guī)律，產(chǎn)生定律或規(guī)則。類比學(xué)習(xí)教學(xué)內(nèi)容：本小節(jié)詳細(xì)介紹了類比學(xué)習(xí)，首先介紹類比推理，然后討論類比學(xué)習(xí)的形式和學(xué)習(xí)步驟，最后研究類比學(xué)習(xí)的過(guò)程和研究類型。教學(xué)重點(diǎn)：類比推理，類比學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)過(guò)程教學(xué)難點(diǎn)：類比推理的步驟教學(xué)方法：本節(jié)的知識(shí)較為枯燥，講述的時(shí)候要盡量多結(jié)合相關(guān)的示例讓學(xué)生能有具體的感受，更有力于接受知識(shí)。教學(xué)要求：重點(diǎn)掌握類比推理的定義，了解類比學(xué)習(xí)的過(guò)程。7.5.1類比推理和類比學(xué)習(xí)形式類比推理是由新情況與已知情況在某些方面的相似來(lái)推出它們?cè)谄渌嚓P(guān)方面的相似。顯然，類比推理是在兩個(gè)相似域之間進(jìn)行的：類比推理的目的是從源域中選出與當(dāng)前問(wèn)題最近似的問(wèn)題及其求解方法以求解決當(dāng)前的問(wèn)題，或者建立起目標(biāo)域中已有命題間的聯(lián)系，形成新知識(shí)。其推理過(guò)程如下：(1)回憶與聯(lián)想遇到新情況或新問(wèn)題時(shí)，首先通過(guò)回憶與聯(lián)想在S中找出與當(dāng)前情況相似的情況，這些情況是過(guò)去已經(jīng)處理過(guò)的，有現(xiàn)成的解決方法及相關(guān)的知識(shí)。(2)選擇舉例：舉出現(xiàn)實(shí)中的具體實(shí)例，按推理過(guò)程對(duì)其步驟進(jìn)行一步步的細(xì)分。舉例：舉出現(xiàn)實(shí)中的具體實(shí)例，按推理過(guò)程對(duì)其步驟進(jìn)行一步步的細(xì)分。(3)建立對(duì)應(yīng)映射在S與T的相似情況之間建立相似元素的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并建立起相應(yīng)的映射。(4)轉(zhuǎn)換在上一步建立的映射下，把S中的有關(guān)知識(shí)引到T中來(lái)，從而建立起求解當(dāng)前問(wèn)題的方法或者學(xué)習(xí)到關(guān)于T的新知識(shí)。7.5.2類比學(xué)習(xí)過(guò)程與研究類型類比學(xué)習(xí)主要包括如下四個(gè)過(guò)程：(1)輸入一組已知條件（已解決問(wèn)題）和一組未完全確定的條件（新問(wèn)題）。(2)對(duì)輸入的兩組條件，根據(jù)其描述，按某種相似性的定義尋找兩者可類比的對(duì)應(yīng)關(guān)系。(3)按相似變換的方法，將已有問(wèn)題的概念、特性、方法、關(guān)系等映射到新問(wèn)題上，以獲得待求解新問(wèn)題所需的新知識(shí)。(4)對(duì)類推得到的新問(wèn)題的知識(shí)進(jìn)行校驗(yàn)。驗(yàn)證正確的知識(shí)存入知識(shí)庫(kù)中，而暫時(shí)還無(wú)法驗(yàn)證的知識(shí)只能作為參考性知識(shí)，置于數(shù)據(jù)庫(kù)中。解釋學(xué)習(xí)教學(xué)內(nèi)容：本小節(jié)對(duì)兩種基本的學(xué)習(xí)進(jìn)行了介紹，對(duì)相關(guān)知識(shí)能有所了解，對(duì)以后的學(xué)習(xí)有很大的幫助。教學(xué)重點(diǎn)：解釋學(xué)習(xí)的過(guò)程和算法，神經(jīng)學(xué)習(xí)的相關(guān)知識(shí)教學(xué)難點(diǎn)：解釋學(xué)習(xí)的過(guò)程和算法教學(xué)方法：由于本節(jié)知識(shí)只做一般了解，所以只需對(duì)相關(guān)概念做個(gè)簡(jiǎn)介即可。教學(xué)要求：了解解釋學(xué)習(xí)的過(guò)程及神經(jīng)學(xué)習(xí)的概念。7.6.1解釋學(xué)習(xí)過(guò)程和算法解釋學(xué)習(xí)一般包括下列3個(gè)步驟：(1)利用基于解釋的方法對(duì)訓(xùn)練例子進(jìn)行分析與解釋。(2)對(duì)例子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行概括性解釋。(3)從解釋結(jié)構(gòu)中識(shí)別出訓(xùn)練例子的特性，獲取一般控制知識(shí)。1986年米切爾（Mitchell）等人為基于解釋的學(xué)習(xí)提出了一個(gè)統(tǒng)一的算法EBG，該算法建立了基于解釋的概括過(guò)程，并運(yùn)用知識(shí)的邏輯表示和演繹推理進(jìn)行問(wèn)題求解。圖表示EBG問(wèn)題。操作準(zhǔn)則操作準(zhǔn)則新規(guī)則知識(shí)庫(kù)目標(biāo)概念訓(xùn)練例子圖EBG問(wèn)題思考：引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)本小節(jié)的某些知識(shí)，結(jié)合書上的示例對(duì)數(shù)學(xué)推理有一定了解。EBG求解問(wèn)題的形式可描述于下思考：引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)本小節(jié)的某些知識(shí)，結(jié)合書上的示例對(duì)數(shù)學(xué)推理有一定了解。給定：(1)目標(biāo)概念描述TC；(2)訓(xùn)練實(shí)例TE；(3)領(lǐng)域知識(shí)DT；(4)操作準(zhǔn)則OC。求解：訓(xùn)練實(shí)例的一般化概括，使之滿足：(1)目標(biāo)概念的充分概括描述TC；(2)操作準(zhǔn)則OC。7.6.2解釋學(xué)習(xí)舉例例子：通過(guò)解釋學(xué)習(xí)獲得一個(gè)物體(x)可安全放置到另一個(gè)物體(y)上的概念。神經(jīng)學(xué)習(xí)教學(xué)內(nèi)容：討論基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的基本原理。教學(xué)重點(diǎn)：基于反向傳播網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)，基于Hopfield網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)。教學(xué)難點(diǎn)：上述兩種神經(jīng)學(xué)習(xí)的算法。教學(xué)方法：課堂講授為主。教學(xué)要求：掌握上述神經(jīng)學(xué)習(xí)的結(jié)構(gòu)，了解神經(jīng)學(xué)習(xí)的算法。7.7.1基于反向傳播網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)反向傳播算法是一種計(jì)算單個(gè)權(quán)值變化引起網(wǎng)絡(luò)性能變化值的較為簡(jiǎn)單的方法。由于BP算法過(guò)程包含從輸出節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，反向地向第一隱含層(即最接近輸入層的隱含層)傳播由總誤差引起的權(quán)值修正，所以稱為“反向傳播”。反向傳播特性與所求解問(wèn)題的性質(zhì)和所作細(xì)節(jié)選擇有極為密切的關(guān)系。7.7.2基于Hopfield網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)反饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它是一種動(dòng)態(tài)反饋系統(tǒng)，比前饋網(wǎng)絡(luò)具有更強(qiáng)的計(jì)算能力。Hopfield網(wǎng)絡(luò)是一種具有正反相輸出的帶反饋人工神經(jīng)元。Hopfield網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)想記憶，而且能夠執(zhí)行線性和非線性規(guī)劃等優(yōu)化求解任務(wù)。知識(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容：知識(shí)發(fā)現(xiàn)的發(fā)展過(guò)程和定義，知識(shí)發(fā)現(xiàn)的處理過(guò)程，知識(shí)發(fā)現(xiàn)的方法和應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn)：知識(shí)發(fā)現(xiàn)的處理過(guò)程，知識(shí)發(fā)現(xiàn)的方法。教學(xué)難點(diǎn)：知識(shí)發(fā)現(xiàn)的方法教學(xué)方法：通過(guò)實(shí)例激發(fā)學(xué)生對(duì)知識(shí)發(fā)現(xiàn)的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而重點(diǎn)講解知識(shí)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程和方法。教學(xué)要求：重點(diǎn)掌握知識(shí)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，了解知識(shí)發(fā)現(xiàn)的方法，了解知識(shí)發(fā)現(xiàn)的應(yīng)用。6.8.1知識(shí)發(fā)現(xiàn)的發(fā)展和定義1.知識(shí)發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)生和發(fā)展知識(shí)發(fā)現(xiàn)最早是于1989年8月在第11屆國(guó)際人工智能聯(lián)合會(huì)議的專題討論會(huì)上提出。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，網(wǎng)上已設(shè)立了不少研究KDD的網(wǎng)站、論壇和新聞報(bào)導(dǎo)。在研究的基礎(chǔ)上，也出現(xiàn)一些KDD產(chǎn)品和應(yīng)用系統(tǒng)，引起企業(yè)界的關(guān)注。2.定義：數(shù)據(jù)庫(kù)中的知識(shí)發(fā)現(xiàn)是從大量數(shù)據(jù)中辨識(shí)出有效的、新穎的、潛在有用的、并可被理解的模式的高級(jí)處理過(guò)程。（1）數(shù)據(jù)集：是指一個(gè)有關(guān)事實(shí)F的集合，它是用來(lái)描述事物有關(guān)方面的信息，是進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)知識(shí)的原材料。（2）新穎：經(jīng)過(guò)知識(shí)發(fā)現(xiàn)提取出的模式必須是新穎的。（3）潛在有用：提取出的模式應(yīng)該是有意義的，這可以通過(guò)某些函數(shù)的值來(lái)衡量。（4）可被人理解：知識(shí)發(fā)現(xiàn)的一個(gè)目標(biāo)就是將數(shù)據(jù)庫(kù)中隱含的模式以容易被人理解的形式表現(xiàn)出來(lái)，從而幫助人們更好地了解數(shù)據(jù)庫(kù)中所包含的信息。7.8.2知識(shí)發(fā)現(xiàn)的處理過(guò)程1、數(shù)據(jù)選擇。根據(jù)用戶的需求從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取與KDD相關(guān)的數(shù)據(jù)。2、數(shù)據(jù)預(yù)處理。主要是對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行再加工，檢查數(shù)據(jù)的完整性及數(shù)據(jù)的一致性，對(duì)丟失的數(shù)據(jù)利用統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行填補(bǔ)，形成發(fā)掘數(shù)據(jù)庫(kù)。3、數(shù)據(jù)變換。即從發(fā)掘數(shù)據(jù)庫(kù)里選擇數(shù)據(jù)。4.數(shù)據(jù)挖掘。根據(jù)用戶要求，確定KDD的目標(biāo)是發(fā)現(xiàn)何種類型的知識(shí)。5、知識(shí)評(píng)價(jià)。這一過(guò)程主要用于對(duì)所獲得的舉例