1、2022-3-160人工智能初步人工智能初步 陳陳 品品 德德 博士 教授華南師范大學(xué)教育信息技術(shù)學(xué)院華南師范大學(xué)教育信息技術(shù)學(xué)院2022-3-161n開設(shè)課程開設(shè)課程人工智能初步人工智能初步意義意義n課標(biāo)內(nèi)容剖析課標(biāo)內(nèi)容剖析n教學(xué)建議教學(xué)建議 2022-3-162一、一、人工智能初步人工智能初步課程意義課程意義 n人工智能已經(jīng)進(jìn)入我們的生活，人工智能已經(jīng)進(jìn)入我們的生活，人類正人類正在邁入智能社會(huì)在邁入智能社會(huì) 無人駕駛飛機(jī)、掃雷機(jī)器人、衛(wèi)星評(píng)估糧食產(chǎn)量、無人駕駛飛機(jī)、掃雷機(jī)器人、衛(wèi)星評(píng)估糧食產(chǎn)量、醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)、購(gòu)物籃分析、信息過濾、購(gòu)物籃分析、信息過濾、人臉的人臉的識(shí)別、人機(jī)搏

2、弈、識(shí)別、人機(jī)搏弈、機(jī)器人足球、機(jī)器人足球、2022-3-163n人工智能是高科技競(jìng)爭(zhēng)的前沿陣地人工智能是高科技競(jìng)爭(zhēng)的前沿陣地 人工智能被譽(yù)為人工智能被譽(yù)為20世紀(jì)的三大尖端科技成就之一。世紀(jì)的三大尖端科技成就之一。 有預(yù)言家說：有預(yù)言家說： “說掌握了人工智能，說就能征服整個(gè)世界。說掌握了人工智能，說就能征服整個(gè)世界。” 2022-3-164n學(xué)習(xí)人工智能是科技發(fā)展的必然趨勢(shì)學(xué)習(xí)人工智能是科技發(fā)展的必然趨勢(shì) 讓孩子盡早接觸人工智能，揭開人工智能的神秘面紗。讓孩子盡早接觸人工智能，揭開人工智能的神秘面紗。 2022-3-165二、課標(biāo)內(nèi)容剖析二、課標(biāo)內(nèi)容剖析 本書以應(yīng)用人工智能技術(shù)解決問本書以

3、應(yīng)用人工智能技術(shù)解決問題為主線題為主線,按照按照“知識(shí)表達(dá)與人工智能知識(shí)表達(dá)與人工智能語言語言推理與專家系統(tǒng)推理與專家系統(tǒng)問題求解問題求解”這這一線索呈現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容。全書一線索呈現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容。全書分為五章：分為五章：1、人工智能初探、人工智能初探2、知識(shí)表示及、知識(shí)表示及PROLOG語言語言3、專家系統(tǒng)、專家系統(tǒng)4、問題求解、問題求解5、人工智能的回顧與展望、人工智能的回顧與展望2022-3-166二、課標(biāo)內(nèi)容剖析二、課標(biāo)內(nèi)容剖析2.1、課程目標(biāo)、課程目標(biāo)知識(shí)的介紹知識(shí)的介紹 了解人工智能的一些基本概念、方法，典型應(yīng)用， 人工智能對(duì)人類學(xué)習(xí)、生活的影響。技能的培養(yǎng)技能的培養(yǎng)解決的問題類型：結(jié)構(gòu)不良

4、的問題以及結(jié)構(gòu)化的難問題。難度要求： 基本原理和方法的簡(jiǎn)單應(yīng)用。人文素質(zhì)的培養(yǎng)人文素質(zhì)的培養(yǎng) 感受人工智能技術(shù)的豐富魅力，增強(qiáng)對(duì)信息技術(shù)發(fā)展前景的向往和對(duì)未來生活的追求。2022-3-167 人工智能初步人工智能初步 知識(shí)及其表達(dá)知識(shí)及其表達(dá)推理與專家系統(tǒng)推理與專家系統(tǒng)人工智能語言與問題求解人工智能語言與問題求解2.2、內(nèi)容結(jié)構(gòu)、內(nèi)容結(jié)構(gòu)2022-3-168知識(shí)及其表達(dá)知識(shí)及其表達(dá)相關(guān)的背景知識(shí)相關(guān)的背景知識(shí)了解人工智能的概念與了解人工智能的概念與基本特點(diǎn)；基本特點(diǎn)；了解、體驗(yàn)人工智能某了解、體驗(yàn)人工智能某些典型應(yīng)用、發(fā)展現(xiàn)狀些典型應(yīng)用、發(fā)展現(xiàn)狀掌握知識(shí)表達(dá)掌握知識(shí)表達(dá)的幾種基本方的幾種基本方

5、法。法。2022-3-169人工智能語言與問題求解人工智能語言與問題求解了解一種人工了解一種人工智能語言，初智能語言，初步學(xué)會(huì)使用該步學(xué)會(huì)使用該語言設(shè)計(jì)程序語言設(shè)計(jì)程序上機(jī)求解簡(jiǎn)單上機(jī)求解簡(jiǎn)單問題。問題。了解狀態(tài)空間了解狀態(tài)空間的概念與方法，的概念與方法，學(xué)會(huì)用該方法學(xué)會(huì)用該方法描述待求解的描述待求解的問題。問題。了解盲目搜索、了解盲目搜索、啟發(fā)式搜索的啟發(fā)式搜索的基本思想及其基本思想及其特點(diǎn)。特點(diǎn)。2022-3-1610推理與專家系統(tǒng)推理與專家系統(tǒng)了解專家了解專家系統(tǒng)的基系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、本結(jié)構(gòu)、工作的基工作的基本過程。本過程。知道專家系統(tǒng)知道專家系統(tǒng)正向、反向推正向、反向推理的基本原理。理的

6、基本原理。會(huì)描述一種常會(huì)描述一種常用的不精確推用的不精確推理的基本過程。理的基本過程。了 解 專 家了 解 專 家系 統(tǒng) 解 釋系 統(tǒng) 解 釋機(jī)制。機(jī)制。會(huì)用專家會(huì)用專家系統(tǒng)外殼系統(tǒng)外殼來開發(fā)簡(jiǎn)來開發(fā)簡(jiǎn)單的專家單的專家系統(tǒng)。系統(tǒng)。2022-3-1611人人機(jī)機(jī)接接口口知識(shí)獲取知識(shí)獲取推理機(jī)推理機(jī)解釋機(jī)解釋機(jī)知識(shí)庫(kù)知識(shí)庫(kù)事實(shí)庫(kù)事實(shí)庫(kù)專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1612 知識(shí)表示是基礎(chǔ)知識(shí)表示是基礎(chǔ) 搜索技術(shù)是核心搜索技術(shù)是核心 專家系統(tǒng)是目標(biāo)專家系統(tǒng)是目標(biāo) 2.3、各部分間的關(guān)系、各部分間的關(guān)系2022-3-16132.4、重點(diǎn)難點(diǎn)、重點(diǎn)難點(diǎn)知識(shí)表示知識(shí)表示 產(chǎn)生式規(guī)則、狀

7、態(tài)空間、產(chǎn)生式規(guī)則、狀態(tài)空間、Prolog語言。語言。各種搜索策略的基本原理。各種搜索策略的基本原理。專家系統(tǒng)的推理原理；簡(jiǎn)單專家系統(tǒng)的專家系統(tǒng)的推理原理；簡(jiǎn)單專家系統(tǒng)的構(gòu)造。構(gòu)造。2022-3-1614課程內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)：課程內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)：1、能描述人工智能的概念與基本特點(diǎn)。、能描述人工智能的概念與基本特點(diǎn)。2、列舉人工智能的主要應(yīng)用領(lǐng)域；通過、列舉人工智能的主要應(yīng)用領(lǐng)域；通過演示或?qū)嶋H操作，體驗(yàn)人工智能的若干演示或?qū)嶋H操作，體驗(yàn)人工智能的若干典型應(yīng)用，知道其發(fā)展現(xiàn)狀。典型應(yīng)用，知道其發(fā)展現(xiàn)狀。三、教學(xué)建議三、教學(xué)建議3.1、人工智能初探、人工智能初探2022-3-1615 本章作用與地位：本章作用與

8、地位： 通過對(duì)人工智能一些生動(dòng)的應(yīng)用例子的探通過對(duì)人工智能一些生動(dòng)的應(yīng)用例子的探討，逐步引發(fā)學(xué)生對(duì)人工智能的學(xué)習(xí)興趣和好討，逐步引發(fā)學(xué)生對(duì)人工智能的學(xué)習(xí)興趣和好奇心，并且使他們對(duì)人工智能的基本概念、基奇心，并且使他們對(duì)人工智能的基本概念、基本內(nèi)容及主要應(yīng)用領(lǐng)域有個(gè)整體上的認(rèn)識(shí)，為本內(nèi)容及主要應(yīng)用領(lǐng)域有個(gè)整體上的認(rèn)識(shí)，為學(xué)生學(xué)習(xí)學(xué)生學(xué)習(xí)“人工智能人工智能”奠定良好的基礎(chǔ)。奠定良好的基礎(chǔ)。 三、教學(xué)建議三、教學(xué)建議3.1、人工智能初探、人工智能初探常見的智能例子常見的智能例子 智能、人工智能的概念、基本特智能、人工智能的概念、基本特點(diǎn)和發(fā)展動(dòng)態(tài)。點(diǎn)和發(fā)展動(dòng)態(tài)。會(huì)表演節(jié)目的動(dòng)物機(jī)器人會(huì)下棋的機(jī)器引引

9、入入一般認(rèn)為：一般認(rèn)為：智能是知識(shí)與智力的總和。智能是知識(shí)與智力的總和。人工智能是研究和開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的人工智能是研究和開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、技術(shù)、方法及應(yīng)用系統(tǒng)的一門學(xué)科。智能的理論、技術(shù)、方法及應(yīng)用系統(tǒng)的一門學(xué)科。人工智能的主要特點(diǎn)1、人工智能是由多學(xué)科相互滲透發(fā)展起來的新、人工智能是由多學(xué)科相互滲透發(fā)展起來的新學(xué)科。學(xué)科。2、人工智能研究的內(nèi)容很廣，包括機(jī)器感知、人工智能研究的內(nèi)容很廣，包括機(jī)器感知、機(jī)器思維、機(jī)器行為、機(jī)器學(xué)習(xí)、智能系統(tǒng)及機(jī)器思維、機(jī)器行為、機(jī)器學(xué)習(xí)、智能系統(tǒng)及智能機(jī)器人等。智能機(jī)器人等。3、人工智能研究的目標(biāo)是使機(jī)器智能化及制造、人工智能

10、研究的目標(biāo)是使機(jī)器智能化及制造出新的智能化機(jī)器。出新的智能化機(jī)器。4、人工智能技術(shù)在許多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，它、人工智能技術(shù)在許多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，它與其他學(xué)科相結(jié)合，極大地提高了應(yīng)用技術(shù)的與其他學(xué)科相結(jié)合，極大地提高了應(yīng)用技術(shù)的智能化水平。智能化水平。學(xué)生通過觀摩或?qū)嶋H操作，體驗(yàn)人工智能在學(xué)生通過觀摩或?qū)嶋H操作，體驗(yàn)人工智能在模式識(shí)別、專家系統(tǒng)、問題求解等方面的典模式識(shí)別、專家系統(tǒng)、問題求解等方面的典型應(yīng)用。型應(yīng)用。本章一些典型案例：2022-3-1619本章教學(xué)方法本章教學(xué)方法自主閱讀、交流討論自主閱讀、交流討論 如智能、人工智能、人工智能特點(diǎn)充分利用網(wǎng)上資源，挖掘豐富內(nèi)涵，獲得充分利用網(wǎng)上

11、資源，挖掘豐富內(nèi)涵，獲得知識(shí)，加強(qiáng)實(shí)踐能力知識(shí)，加強(qiáng)實(shí)踐能力 如機(jī)器人踢足球、機(jī)器思維觀摩演示的學(xué)習(xí)方法觀摩演示的學(xué)習(xí)方法 如指紋系統(tǒng)、動(dòng)物專家系統(tǒng)2022-3-16203.2知識(shí)的表示及知識(shí)的表示及PROLOG語言語言課程內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)課程內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn): 1、掌握知識(shí)的概念掌握知識(shí)的概念；學(xué)會(huì)知識(shí)表達(dá)的基本方法。；學(xué)會(huì)知識(shí)表達(dá)的基本方法。 2、了解狀態(tài)空間的概念與方法了解狀態(tài)空間的概念與方法，學(xué)會(huì)用該方法描，學(xué)會(huì)用該方法描述待求解的問題。述待求解的問題。 3、了解一種人工智能語言的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序了解一種人工智能語言的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，掌握相關(guān)概念，知道人工智能語言的主要，掌握相關(guān)概念，知

12、道人工智能語言的主要特征。特征。 4、初步學(xué)會(huì)使用該語言設(shè)計(jì)程序求解簡(jiǎn)單問題初步學(xué)會(huì)使用該語言設(shè)計(jì)程序求解簡(jiǎn)單問題，并能夠上機(jī)調(diào)試，執(zhí)行相應(yīng)的程序。并能夠上機(jī)調(diào)試，執(zhí)行相應(yīng)的程序。本章的作用和地位本章的作用和地位 讓學(xué)生對(duì)讓學(xué)生對(duì)知識(shí)的基本含義知識(shí)的基本含義、知識(shí)表示知識(shí)表示的方法、人工智能語言的方法、人工智能語言Prolog等方面有個(gè)等方面有個(gè)概括性的了解，并為學(xué)生學(xué)習(xí)智能信息處概括性的了解，并為學(xué)生學(xué)習(xí)智能信息處理奠定基礎(chǔ)，并使他們對(duì)人工智能語言產(chǎn)理奠定基礎(chǔ)，并使他們對(duì)人工智能語言產(chǎn)生深厚的學(xué)習(xí)興趣和強(qiáng)烈的求知欲。生深厚的學(xué)習(xí)興趣和強(qiáng)烈的求知欲。 強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過分析具體的例子來強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過分

13、析具體的例子來感悟感悟知識(shí)的格式化表示知識(shí)的格式化表示，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生掌握知，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生掌握知識(shí)的格式化表示，讓學(xué)生了解一種人工智識(shí)的格式化表示，讓學(xué)生了解一種人工智能語言，使學(xué)生能更好地理解計(jì)算機(jī)智能能語言，使學(xué)生能更好地理解計(jì)算機(jī)智能處理信息的過程和方法。處理信息的過程和方法。教學(xué)方法教學(xué)方法知識(shí)表示以案例討論為主，知識(shí)表示以案例討論為主，人工智能語言以講練結(jié)合人工智能語言以講練結(jié)合知識(shí)表示法知識(shí)表示法案例案例框架表示法框架表示法描述高中生的知識(shí)框架、天描述高中生的知識(shí)框架、天氣預(yù)報(bào)的知識(shí)框架氣預(yù)報(bào)的知識(shí)框架“與與/或或”圖表示法圖表示法兩個(gè)三角形全等的兩個(gè)三角形全等的“與與/或或”圖表示

14、法、識(shí)別動(dòng)物的圖表示法、識(shí)別動(dòng)物的“與與/或或”圖表示法圖表示法狀態(tài)空間表示法狀態(tài)空間表示法翻錢幣、水壺問題的狀態(tài)空翻錢幣、水壺問題的狀態(tài)空間表示法間表示法產(chǎn)生式規(guī)則表示法產(chǎn)生式規(guī)則表示法動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)的產(chǎn)生式規(guī)則動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)的產(chǎn)生式規(guī)則2022-3-1623n知識(shí)表示的目的知識(shí)表示的目的 使用知識(shí)。它是問題求解和專家系統(tǒng)的基礎(chǔ)。n知識(shí)表示遵循的思路知識(shí)表示遵循的思路產(chǎn)生式規(guī)則產(chǎn)生式規(guī)則 與或圖與或圖 狀態(tài)空間狀態(tài)空間等等 人工智能語言人工智能語言 （如（如Prolog語言）語言） 通用程序設(shè)計(jì)語言通用程序設(shè)計(jì)語言（如（如C、C+）自然語言表示自然語言表示 格式化表示格式化表示 計(jì)算機(jī)語言表示計(jì)

15、算機(jī)語言表示難點(diǎn)分析難點(diǎn)分析2022-3-1624 如果有毛發(fā)或者產(chǎn)奶，那么它是哺育動(dòng)物；如果有毛發(fā)或者產(chǎn)奶，那么它是哺育動(dòng)物； 如果吃肉，那么它是食肉動(dòng)物；如果吃肉，那么它是食肉動(dòng)物； 如果有犬齒、有爪、眼視前方，那么它是食肉動(dòng)物；如果有犬齒、有爪、眼視前方，那么它是食肉動(dòng)物； 如果是哺育動(dòng)物、食肉動(dòng)物、黃褐色、有黑色條紋，如果是哺育動(dòng)物、食肉動(dòng)物、黃褐色、有黑色條紋，那么它是老虎。那么它是老虎。自然語言描述知識(shí)自然語言描述知識(shí) if 有毛發(fā)或者產(chǎn)奶有毛發(fā)或者產(chǎn)奶 then 它是哺育動(dòng)物；它是哺育動(dòng)物； if 吃肉吃肉 then 它是食肉動(dòng)物；它是食肉動(dòng)物； if 有犬齒，且有爪，且眼視前方

16、有犬齒，且有爪，且眼視前方 then 它是食肉動(dòng)物；它是食肉動(dòng)物； if 是哺育動(dòng)物，且是食肉動(dòng)物，且是黃褐色，且有黑是哺育動(dòng)物，且是食肉動(dòng)物，且是黃褐色，且有黑色條紋色條紋 then 它是老虎。它是老虎。產(chǎn)生式規(guī)則表示知識(shí)產(chǎn)生式規(guī)則表示知識(shí)產(chǎn)生式規(guī)則的基本形式：產(chǎn)生式規(guī)則的基本形式：If P then Q或者或者PQ老虎老虎黃褐色黃褐色黑色條紋黑色條紋食肉動(dòng)物食肉動(dòng)物吃肉吃肉有犬牙有犬牙有爪有爪眼睛向前眼睛向前哺育動(dòng)物哺育動(dòng)物產(chǎn)奶產(chǎn)奶有毛發(fā)有毛發(fā)產(chǎn)生式規(guī)則表示知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生式規(guī)則表示知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)老虎老虎黃褐色黃褐色黑色條紋黑色條紋食肉動(dòng)物食肉動(dòng)物吃肉吃肉有犬牙有犬牙有爪有爪眼睛向前眼睛向前哺育

17、動(dòng)物哺育動(dòng)物產(chǎn)奶產(chǎn)奶有毛發(fā)有毛發(fā)與或圖表示知識(shí)與或圖表示知識(shí)2022-3-1628定義如下謂詞：定義如下謂詞： positive(X)表示該動(dòng)物具有特點(diǎn)表示該動(dòng)物具有特點(diǎn)X; negative(X)表示該動(dòng)物不具有特點(diǎn)表示該動(dòng)物不具有特點(diǎn)X; It_is(X)表示該動(dòng)物屬于表示該動(dòng)物屬于X類別類別; Animal_is(X)表示該動(dòng)物的名字叫表示該動(dòng)物的名字叫X.用用PrologProlog語言表示知識(shí)（語言表示知識(shí)（1 1）2022-3-1629It_is(“哺育動(dòng)物哺育動(dòng)物”):-positive(“有毛發(fā)有毛發(fā)”)It_is(“哺育動(dòng)物哺育動(dòng)物”):-positive(“產(chǎn)奶產(chǎn)奶”)It

18、_is(“食肉動(dòng)食肉動(dòng) 物物”):-positive(“吃肉吃肉”)It_is(“食肉動(dòng)物食肉動(dòng)物”):-positive(“有犬有犬齒齒”),positive(“有爪有爪”),positive(“眼視前方眼視前方”)Animal_is(“老虎老虎”):-It_is(“哺育動(dòng)物哺育動(dòng)物”),It_is(“食肉食肉動(dòng)物動(dòng)物”),positive(“黃褐色黃褐色”),positive(“有黑色條紋有黑色條紋”)用用PrologProlog語言表示知識(shí)（語言表示知識(shí)（2 2）2022-3-1630狀態(tài)狀態(tài) 表示問題求解過程中每一步問題狀況的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。表示問題求解過程中每一步問題狀況的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 例如

19、，例如， 在棋弈中的格局即為問題的狀態(tài)。在棋弈中的格局即為問題的狀態(tài)。操作操作 把問題從一種狀態(tài)變換為另外一種狀態(tài)的手段。把問題從一種狀態(tài)變換為另外一種狀態(tài)的手段。 例如，棋弈中一步例如，棋弈中一步“走子走子”可將一個(gè)格局變?yōu)榱硪环N格可將一個(gè)格局變?yōu)榱硪环N格局。局。狀態(tài)空間表示法狀態(tài)空間表示法2022-3-1631狀態(tài)空間狀態(tài)空間 用來描述一個(gè)問題的全部狀態(tài)以及這些狀態(tài)之間的相互用來描述一個(gè)問題的全部狀態(tài)以及這些狀態(tài)之間的相互關(guān)系。包含三個(gè)部分：關(guān)系。包含三個(gè)部分： S問題的初始狀態(tài)集合問題的初始狀態(tài)集合 F操作集合操作集合 G目標(biāo)狀態(tài)的集合目標(biāo)狀態(tài)的集合狀態(tài)空間樹（圖）狀態(tài)空間樹（圖） 可用

20、一個(gè)圖（樹）來直觀地表示出狀態(tài)空間。可用一個(gè)圖（樹）來直觀地表示出狀態(tài)空間。2022-3-1632狀態(tài)空間表示法的基本思想狀態(tài)空間表示法的基本思想 用用“狀態(tài)狀態(tài)”和和“操作操作”來表示問題及其變化，形成狀態(tài)來表示問題及其變化，形成狀態(tài)空間，求解問題的過程就是在狀態(tài)空間樹中搜索表示解的狀空間，求解問題的過程就是在狀態(tài)空間樹中搜索表示解的狀態(tài)的過程。態(tài)的過程。 搜索時(shí)，從某個(gè)初始狀態(tài)出發(fā)，每次使用一個(gè)操作使得搜索時(shí)，從某個(gè)初始狀態(tài)出發(fā)，每次使用一個(gè)操作使得問題能夠從一種狀態(tài)變?yōu)榱硗庖环N狀態(tài)，直到到達(dá)目標(biāo)狀態(tài)問題能夠從一種狀態(tài)變?yōu)榱硗庖环N狀態(tài)，直到到達(dá)目標(biāo)狀態(tài)為止。為止。2022-3-1633要求

21、：用盡可能少棋步能由初始狀態(tài)到達(dá)目標(biāo)狀態(tài)。要求：用盡可能少棋步能由初始狀態(tài)到達(dá)目標(biāo)狀態(tài)。例例1 重排九宮問題重排九宮問題8 3 6 47 5初始狀態(tài)初始狀態(tài)1 2 3 8 47 6 5目標(biāo)狀態(tài)目標(biāo)狀態(tài)2022-3-16342 8 31 6 47 52 8 31 47 6 52 8 31 6 47 5 2 8 31 6 4 7 52 8 3 6 41 7 52 8 3 1 47 6 52 31 8 47 6 52 8 31 4 7 6 52 8 31 6 7 5 4 8 32 6 41 7 52 8 36 41 7 5 8 32 1 47 6 52 8 37 1 4 6 5 2 31 8 47

22、6 52 3 1 8 47 6 52 8 31 47 6 52 8 1 4 37 6 52 8 31 67 5 42 81 6 37 5 48 32 6 41 7 52 36 8 41 7 58 32 1 47 6 52 8 37 1 46 51 2 3 8 47 6 52 3 41 8 7 6 52 8 3 1 47 6 52 81 4 37 6 52 8 3 1 67 5 42 81 6 37 5 42 8 36 4 1 7 52 8 36 7 41 52 31 8 47 6 52 8 31 6 47 52 31 8 67 5 42 8 31 5 67 4目標(biāo)狀態(tài)目標(biāo)狀態(tài)初始狀態(tài)初始狀態(tài)2

23、022-3-1635 假設(shè)有假設(shè)有7個(gè)錢幣，任一選手只能將已分個(gè)錢幣，任一選手只能將已分好的一堆錢幣分成兩堆個(gè)數(shù)不等的錢幣，好的一堆錢幣分成兩堆個(gè)數(shù)不等的錢幣，兩位選手輪流進(jìn)行，直到每一堆都只有一兩位選手輪流進(jìn)行，直到每一堆都只有一個(gè)或兩個(gè)錢幣，不能再分為止，哪個(gè)遇到個(gè)或兩個(gè)錢幣，不能再分為止，哪個(gè)遇到不能分的情況，則就為輸。不能分的情況，則就為輸。 假設(shè)對(duì)方先走，我方是否有必勝策略？假設(shè)對(duì)方先走，我方是否有必勝策略？例例2 分錢幣問題分錢幣問題2022-3-1636（7）（6,1）（5,2）（4,3）（5,1,1）（4,2,1）（3,2,2）（3,3,1）（4,1,1,1）（3,2,1,1）

24、（2,2,2,1）（3,1,1,1,1）（2,2,1,1,1）（2,1,1,1,1,1）對(duì)方先走對(duì)方先走我方勝我方勝對(duì)方勝對(duì)方勝對(duì)方勝對(duì)方勝分錢幣問題的搏弈圖分錢幣問題的搏弈圖2022-3-16371. 還有哪些類似的問題可以使用狀態(tài)空間來還有哪些類似的問題可以使用狀態(tài)空間來描述？描述？ 比如，井字棋、五子棋、拾火柴等比如，井字棋、五子棋、拾火柴等游戲。畫出井字棋問題的狀態(tài)空間樹。游戲。畫出井字棋問題的狀態(tài)空間樹。 過河問題如何使用狀態(tài)空間法表示？過河問題如何使用狀態(tài)空間法表示？2. 畫出過河問題的狀態(tài)空間圖。畫出過河問題的狀態(tài)空間圖。思考與練習(xí)思考與練習(xí)2022-3-1638井字棋井字棋游戲

25、井字棋游戲2022-3-1639五子棋游戲五子棋游戲2022-3-1640 假定盤中放有假定盤中放有n根火柴，由弈者根火柴，由弈者A和和B兩人兩人參加比賽。比賽的規(guī)則是：兩名弈者輪流從盤參加比賽。比賽的規(guī)則是：兩名弈者輪流從盤中取走火柴，每次從盤中取走中取走火柴，每次從盤中取走1，2或或3根火柴均根火柴均為合法著，否則為非法著。拿走盤中最后一根為合法著，否則為非法著。拿走盤中最后一根火柴的弈者為輸。假定火柴的弈者為輸。假定A方先走，方先走，A有必勝策略有必勝策略嗎？若有就找出嗎？若有就找出A的必勝策略。的必勝策略。拾火柴游戲拾火柴游戲3.3、專家系統(tǒng)、專家系統(tǒng) 課程內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)：1.了解專家系統(tǒng)的

26、基本結(jié)構(gòu)了解專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)2.了解專家系統(tǒng)的基本工作原理了解專家系統(tǒng)的基本工作原理3.能用專家系統(tǒng)的能用專家系統(tǒng)的“外殼外殼”來建立簡(jiǎn)單的專家系統(tǒng)來建立簡(jiǎn)單的專家系統(tǒng) （只需表示知識(shí)，并初步了解其基本結(jié)構(gòu)和工作（只需表示知識(shí)，并初步了解其基本結(jié)構(gòu)和工作原理即可）原理即可）本章的作用和地位 引導(dǎo)學(xué)生對(duì)人工智能的應(yīng)用有更進(jìn)一步的理解，對(duì)專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能及開發(fā)過程有一個(gè)較全面的了解，并使學(xué)生通過綜合活動(dòng)，親身體驗(yàn)利用專家系統(tǒng)外殼建造專家系統(tǒng)的過程，由此產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。 通過這一章的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅可以掌握如何在實(shí)際問題中運(yùn)用第二章所學(xué)習(xí)的內(nèi)容，并且對(duì)將要學(xué)習(xí)的第四章的內(nèi)容有所了解。 教學(xué)組

27、織手段 對(duì)一個(gè)醫(yī)療診斷系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試的過程，引入了專家系統(tǒng)的概念 。專家系統(tǒng)=知識(shí)庫(kù)+推理機(jī) 觀摩“動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)”，感受用專家系統(tǒng)解決問題的過程，了解專家系統(tǒng)的組成和功能 人機(jī)接口知識(shí)獲取推理機(jī)解釋機(jī)制知識(shí)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)2022-3-1644一個(gè)簡(jiǎn)單的動(dòng)物識(shí)別專家系統(tǒng)一個(gè)簡(jiǎn)單的動(dòng)物識(shí)別專家系統(tǒng)2022-3-1645設(shè)有如下字符轉(zhuǎn)換規(guī)則： ABC ACD BCG BEF DE已知：A，B求：F 字符轉(zhuǎn)換問題字符轉(zhuǎn)換問題-專家系統(tǒng)的原理示例專家系統(tǒng)的原理示例2022-3-1646 用產(chǎn)生式系統(tǒng)來描述該問題用產(chǎn)生式系統(tǒng)來描述該問題實(shí)事庫(kù)（實(shí)事庫(kù)（綜合數(shù)據(jù)庫(kù)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)）事實(shí)庫(kù)用集合x表示，其中x為字符。1.

28、知識(shí)庫(kù)（知識(shí)庫(kù)（規(guī)則規(guī)則集）集）該問題比較簡(jiǎn)單，因?yàn)閱栴}本身已經(jīng)給出了字符的轉(zhuǎn)換規(guī)則，這里用“IF THEN ”的形式表示如下：(1) IF AB THEN C(2) IF AC THEN D(3) IF BC THEN G(4) IF BE THEN F(5) IF D THEN E2022-3-16473. 推理機(jī)（推理機(jī)（控制策略控制策略） 控制策略簡(jiǎn)單的說，就是選擇規(guī)則的方法。有多種方法選擇規(guī)則的方法。比如，可以采用按照規(guī)則的自然順序選擇規(guī)則的方法，這種策略稱為順序排隊(duì)。4. 初始狀態(tài)初始狀態(tài) A，B，A、B是已知條件。5. 結(jié)束條件結(jié)束條件 Fx，當(dāng)目標(biāo)F在綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中出現(xiàn)時(shí)，則F被

29、求得。2022-3-1648求解過程求解過程可觸發(fā)規(guī)則可觸發(fā)規(guī)則: 當(dāng)一個(gè)規(guī)則的前件被綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)滿足時(shí)，該規(guī)則稱為可觸發(fā)規(guī)則。 被觸發(fā)規(guī)則：被觸發(fā)規(guī)則：從可觸發(fā)規(guī)則中選擇一個(gè)規(guī)則來執(zhí)行，被執(zhí)行的規(guī)則稱為被觸發(fā)規(guī)則。2022-3-1649推理過程 正向推理過程：是以已知事實(shí)作為出發(fā)點(diǎn)，按照一定的策略，運(yùn)用知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)，推斷出結(jié)論的過程。 反向推理過程：從表示目標(biāo)的謂詞或命題出發(fā)，使用一組推理規(guī)則，來證明事實(shí)謂詞或命題成立。老虎老虎黃褐色黃褐色黑色條紋黑色條紋食肉動(dòng)物食肉動(dòng)物吃肉吃肉有犬牙有犬牙有爪有爪眼睛向前眼睛向前哺育動(dòng)物哺育動(dòng)物產(chǎn)奶產(chǎn)奶有毛發(fā)有毛發(fā)正向推理示意圖正向推理示意圖老虎老

30、虎黃褐色黃褐色黑色條紋黑色條紋食肉動(dòng)物食肉動(dòng)物吃肉吃肉有犬牙有犬牙有爪有爪眼睛向前眼睛向前哺育動(dòng)物哺育動(dòng)物產(chǎn)奶產(chǎn)奶有毛發(fā)有毛發(fā)反向推理示意圖反向推理示意圖2022-3-16523.4、問題求解技術(shù)、問題求解技術(shù) 課程內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)：1了解用盲目搜索技術(shù)進(jìn)行狀態(tài)空間搜索的基本過程。2知道啟發(fā)式搜索的基本思想及其優(yōu)點(diǎn)。3了解如何用謂詞邏輯表達(dá)知識(shí)，了解歸結(jié)原理求解問題的一般過程。2022-3-1653本章的作用和地位 以簡(jiǎn)單的問題為例，說明了盲目搜索和啟發(fā)式搜索的技術(shù)，講述了求解博弈問題的基本思想，通過簡(jiǎn)單的例子說明機(jī)器證明的過程。 通過本章的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以掌握人工智能中問題求解的簡(jiǎn)單方法，為我們解決生

31、活中遇到的類似問題提供啟發(fā)和幫助。2022-3-1654搜索問題重排九宮問題游戲基本搜索啟發(fā)式搜索廣度優(yōu)先搜索 深度優(yōu)先搜索 2022-3-1655例例 重排九宮問題重排九宮問題8 3 6 47 5初始狀態(tài)初始狀態(tài)1 2 3 8 47 6 5目標(biāo)狀態(tài)目標(biāo)狀態(tài) 請(qǐng)用盡可能少的棋步從初始狀態(tài)達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)。請(qǐng)用盡可能少的棋步從初始狀態(tài)達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)。8 32 1 47 6 5E18 1 32 47 6 5E22 8 37 46 1 5E32 8 37 1 46 5E41 2 38 47 6 5Sg8 32 1 47 6 5D12 8 37 1 46 5D2D32 3 41 87 6 5D42 81 4

32、 37 6 5D52 8 31 4 57 6D62 8 3 6 41 7 5D72 8 31 67 5 4D8 8 32 1 47 6 5C12 8 37 1 4 6 5C2 2 31 8 47 6 5C32 31 8 47 6 5C42 81 4 37 6 5C52 8 31 8 57 6C62 8 31 6 4 7 5C72 8 31 6 47 5C8B12 31 8 47 6 5B22 8 31 47 6 5B32 8 31 6 47 5B42 8 31 47 6 5S01 2 3 8 47 6 5第四層第三層第二層第一層第零層2 3 41 87 6 51 2 37 8 4 6 52 8

33、 3 1 47 6 5E6E72 8 32 8 3 1 4 1 47 6 57 6 52 32 31 8 41 8 47 6 57 6 52 8 32 8 31 41 47 6 57 6 52 8 32 8 31 6 41 6 47 57 5 8 3 8 32 1 42 1 47 6 57 6 52 8 32 8 37 1 47 1 4 6 5 6 5 2 3 2 31 8 41 8 47 6 57 6 52 32 31 8 41 8 47 6 57 6 52 82 81 4 31 4 37 6 57 6 52 8 32 8 31 8 51 8 57 67 62 8 32 8 31 6 41

34、6 4 7 5 7 52 8 32 8 31 6 41 6 47 57 58 38 32 1 42 1 47 6 57 6 52 8 32 8 37 1 47 1 46 56 51 2 31 2 3 8 4 8 47 6 57 6 52 3 42 3 41 81 87 6 57 6 52 82 81 4 31 4 37 6 57 6 52 8 32 8 31 4 51 4 57 67 62 8 32 8 3 6 4 6 41 7 51 7 52 8 32 8 31 61 67 5 47 5 48 38 32 1 42 1 47 6 57 6 58 1 38 1 32 42 47 6 57 6

35、52 8 32 8 37 47 46 1 56 1 52 8 32 8 37 1 47 1 46 56 51 2 31 2 38 48 47 6 57 6 5找到目標(biāo)狀態(tài)，結(jié)束搜索廣度優(yōu)先搜索8 32 1 47 6 5E18 1 32 47 6 5E22 8 37 46 1 5E32 8 37 1 46 5E41 2 38 47 6 5Sg8 32 1 47 6 5D12 8 37 1 46 5D2D3 8 32 1 47 6 5C12 8 37 1 4 6 5C2 2 31 8 47 6 5C32 8 3 1 47 6 5B12 31 8 47 6 5B22 8 31 47 6 5S01 2

36、 3 8 47 6 52 8 32 8 3 1 4 1 47 6 57 6 52 32 31 8 41 8 47 6 57 6 5 8 3 8 32 1 42 1 47 6 57 6 52 8 32 8 37 1 47 1 4 6 5 6 5 2 3 2 31 8 41 8 47 6 57 6 58 38 32 1 42 1 47 6 57 6 52 8 32 8 37 1 47 1 46 56 51 2 31 2 3 8 4 8 47 6 57 6 58 38 32 1 42 1 47 6 57 6 58 1 38 1 32 42 47 6 57 6 52 8 32 8 37 47 46 1 56 1 52 8 32 8 37 1 47