1、人工智能一、課程概況所屬專業:物聯網工程開課單位：數學計算機科學學院課程類型:專業選修課程課程代碼:07495790開課學期:5學分：3學時：48核心課程:否擬使用教材：高濟, 何欽銘. 人工智能基礎, 高等教育出版社, 2008國內(外)現有教材：石純一, 黃昌寧. 人工智能原理, 清華大學出版社, 1993學習參考資料：林堯瑞, 馬少平. 人工智能導論, 清華大學出版社, 1989蔡自興, 徐光祐. 人工智能及其應用, 清華大學出版社, 1996二、課程描述本課程是物聯網工程專業高年級本科生的專業方向選修課程，本課程從工程應用的角度，系統地介紹人工智能的基本原理、方法和應用技術，強化實用化

2、介紹，并全面反映國內外研究和應用的新進展，為學生將來使用人工智能技術提高計算機應用的研究和開發水平奠定基礎。通過本課程的教學，啟發學生的創新意識，提高學生分析問題和解決問題的實際動手能力，使學生的理論知識和實踐技能得到共同發展。本課程的先修課程是數據結構，機器人概論等。三、課程目標通過做指定的練習題和聽習題講解掌握課程重點內容。要求學生掌握問題求解的基本方法、知識表示的方法、KB系統的設計思想；了解智能規劃和配置的實現方法。通過答疑和對相應的難點講解，理解和消化課程難點。通過文獻閱讀，開拓所學知識的廣度和深度，培養創新思維能力和協作精神。要求學會用啟發式搜索算法解決實際問題。通過課程中關于人工

3、智能技術的實用化介紹，培養應用人工智能技術的動手能力。四、教學要求授課教師將按照學校本科教學工作有關要求做好課程教學各項工作，嚴格按照課表規定的時間、地點上課，不遲到、不早退，將根據本大綱要求，認真備課完成教案與講稿編寫等各項課前準備工作；授課過程力求內容充實、概念準確、思路清晰、詳略得當、邏輯性強、重難點突出，力戒平鋪直敘、照本宣科，同時重視對學生的學習方法指導和課堂教學效果信息的反饋，實現教與學的雙向互動；同時將結合課程目標要求，做好考核內容設計，并嚴格按照本大綱要求做好出勤率統計、作業評價等各項工作。學習是大學生自己的責任和義務，學生應根據課程大綱要求制定本門課程學習計劃，加強學業管理，

4、嚴格自我要求，提升自主學習能力，主動適應課程學習要求。參與課堂教學活動不遲到、不早退，無正當理由不請假，上課認真聽講，不做任何與課堂教學無關事宜，不使用手機，積極與授課教師進行教學互動，同時利用課余時間做好預習、復習、課外書籍閱讀等工作，主動與同學開展合作學習，認真完成任課教師布置的課程作業。五、考核方式及要求為實現課程教學目標，本門課程考核方式及要求為：出勤率占10%，點到不少于3次，其中缺席1次，按無成績計算；課程作業3次，按批改成績10%折算后計入總成績；教師隨堂檢查學生課堂筆記記錄情況并打分，按10%計入總成績；期末考試分卷面考試占總成績的70%。注：授課教師應緊扣課程目標，把課程考核

5、貫穿于教學的全過程，選擇能夠全面衡量學生學習效果的考核方式，對學生的學習效果進行有效評價。六、課程內容第一單元：緒論（授課時間：第五學期第一周）教學目標：通過本章教學，使學生了解人工智能的研究現狀及發展歷史，理解人工智能研究的基本原則和存在的問題。教學重點：人工智能的研究現狀；發展歷史和應用范圍；人工智能研究的基本原則和存在的問題教學難點：人工智能研究的基本原則和存在的問題學 時：課堂教學3學時，課外自主學習時間不少于1學時教學方法：講授法、演示法主要內容：（1）人工智能的研究和應用 （2）人工智能研究的發展（3）人工智能研究的成果（4）人工智能研究的基本原則（5）存在的問題和發展前景學習方法

6、：小組討論課后作業：1、簡述人工智能的發展歷史和取得的成果。2、何謂組合爆炸？為何說應用啟發式知識可以避免組合爆炸？第二單元：問題求解的基本方法（授課時間：第五學期第二周至第六周）教學目標：通過本章教學，使學生掌握問題求解的基本方法，能應用搜索算法、回溯法、演繹推理等方法解決實際問題。教學重點：掌握一般圖搜索策略；啟發式搜索算法A及與或圖的啟發式搜索算法AO*；回溯策略和爬山法；謂詞演算；歸結原理和歸結反演；正向和逆向演繹推理教學難點：啟發式搜索算法；謂詞演算學 時：課堂教學15學時，課外自主學習時間不少于7學時教學方法：講授法、演示法主要內容：（1）一般圖搜索 （2）問題歸約（3）基于歸結的

7、演繹推理（4）基于規則的演繹推理學習方法：小組討論、仿真環境模擬課后作業：1、為何說回溯策略和爬山法都采用了節點的局部排序方式？比較兩者的優缺點。2、什么是問題歸約？問題歸約的操作算子與一般圖搜索有何不同？為什么應用問題歸約得到的狀態空間可表示為與或圖？3、比較歸結演繹和規則演繹這二種推理技術的優缺點。從問題求解的描述、初始與或圖、演繹推理和結束條件這四個方面比較基于規則的正、逆向演繹推理的特點。4、有一農夫帶一只狐貍、一只小羊和一藍菜過河（從左岸到右岸）。假設船太小，農夫每次只能帶一樣東西過河；考慮到安全，無農夫看管時，狐貍和小羊不能在一起，小羊和那藍菜也不能在一起。請為該問題的解決設計狀態

8、空間，并畫出狀態空間圖。5、設某字母重寫問題的初始狀態為（C, B, Z），目標狀態是只含字母M的列表，給定以下重寫規則，C (D, L)C (B, M)B (M, M)Z (B, B, M)畫出相應于該重寫問題的與或圖，指出解圖并給出解答。6、將以下語句：（1）會朗讀者是識字的，（2）海豚都不識字，（3）有些海豚是很機靈的，（4）有些很機靈的東西不會朗讀。形式化表示為合適公式。7、假設已知下列事實：（1） 小李（Li）喜歡容易的（Easy）課程（Course）。（2） 小李不喜歡難的（Difficult）課程。（3） 工程類（Eng）課程都是難的。（4） 物理類（Phy）課程都是容易的。（5

9、） 小吳（Wu）喜歡所有小李不喜歡的課程。（6） Phy200是物理類課程。（7） Eng300是工程類課程。請用歸結反演法回答下列問題：（1） 小李喜歡什么課程？ （2） 小吳喜歡Eng300課程嗎？第三單元：知識表示（授課時間：第五學期第七周至第十周）教學目標：通過本章教學，使學生理解知識門檻的意義，掌握產生式系統的構成以及語義網絡和框架的表示方法，了解語義網絡的推理。教學重點：知識門檻的意義、門檻與應用領域寬窄的關系；產生式系統的構成和控制策略；語義網絡的圖表示方法；框架的一般表示結構；語義網絡的推理教學難點：產生式系統的控制策略、語義網絡的推理學 時：課堂教學12學時，課外自主學習時間

10、不少于5學時教學方法：講授法、演示法主要內容：（1）知識和知識表示 （2）產生式系統（3）結構化表示（4）知識表示的實用化問題（5）基于本體的語義知識表示學習方法：小組討論課后作業：1、智能系統性能隨知識量的增加而提高的過程中，經歷了哪幾個知識門檻？它們的意義是什么？為什么到達知識門檻所需的知識量對于不同的應用域有較大差別？2、產生式系統由那些部分組成？它們的作用是什么？并通過實例說明如何設計一個產生式系統的問題表示？3、什么是語義網絡的特性繼承技術？框架表示法又是如何來強化特性繼承技術的？4、表示包含下面句子含義的語義網絡： 典型的哺乳動物有毛發。 狗是哺乳動物，且吃肉。 Fido是John

11、的狗。5、把下列語句表示為語義網絡的描述： 每個人都喜歡電影。 太陽公司的每個營銷員都參加太平洋保險。 居住在光明公寓的人都是太陽公司的律師。6、某超市公告商品月購買額1000元以上的顧客將給以獎勵，王平本月購買額為1300元，王平可得獎勵嗎？請設計由顧客和王平二個框架（其余框架略）組成的框架系統，并通過設置IF-Needed側面來讓系統能基于特性繼承功能回答此詢問？第四單元：基于知識的系統（授課時間：第五學期第十一周至第十二周）教學目標：通過本章教學，使學生理解KB系統總體設計以及Xps的實現思想；理解應用實例家族樹的知識庫構造和推理機設計。教學重點：KB系統總體設計；Xps的沖突解法以及X

12、ps的實現思想。教學難點：Xps的沖突解法學 時：課堂教學6學時，課外自主學習時間不少于2學時教學方法：講授法、演示法主要內容：（1）KB系統的開發 （2）設計基于產生式表示的KB系統開發工具（3）專家系統實例MYCIN（4）問題求解的結構化組織（5）基于本體的知識系統學習方法：小組討論課后作業：1、什么是知識獲取？手工方式與自動方式的知識獲取的主要區別是什么？闡述基于手工知識獲取方式的KB系統開發過程。2、闡述Xps的三個組成部分和沖突解法，如何表示規則的激活例？綜合數據庫中事實元素的時間標簽在沖突解法中起什么作用？3、為4.2.3節家族樹簡例執行過程中的第3個識別-行動循環建立沖突集。并給

13、出各激活例的具體表示（包括規則名、激活例序號、變量置換和時間標簽表）。4、用Xps的規則定義形式設計第二章解析題16所示的問題求解任務（令綜合數據庫初始化時已插入第1個事實元素（Load-Signal）。5、用Xps的規則定義形式設計第2.4.2.2節中的不等式問題求解任務（令綜合數據庫初始化時已插入第1個事實元素（Load-Signal）。6、設在Xps運行的某個識別-行動循環激活了6條規則例，它們的時間標簽表依次分別為：（1 3 5） （7 6 0） （7 6 6 0） （5 6 8） （5 6 2）（0 3 7）已知第1、4規則激活例已執行過，問此循環應選用哪條規則激活例加以執行？第五單

14、元：自動規劃和配置（授課時間：第五學期第十三周）教學目標：通過本章教學，使學生理解規劃和配置的涵義以及目標規劃技術。教學重點：規劃的基本概念；Green方法中歸結演繹的應用、操作規則和框架公理的使用教學難點：框架公理STRIPS學 時：課堂教學3學時，課外自主學習時間不少于1學時教學方法：講授法、演示法主要內容：（1）經典規劃技術的發展 （2）規劃的基本概念和早期的自動規劃技術（3）STRIPS學習方法：小組討論課后作業：1、闡述狀態、動作和狀態約束在規劃中的作用，為什么要引入Do函數？什么是框架問題，引入框架公理的優、缺點是什么？如何克服為解決框架問題而面臨的困難？2、如何應用GPS解決規劃問題？這種方法的主要缺點是什么？3、如何應用Green方法解決規劃問題？這種方法的主要缺點是什么？第六單元：機器學習（授課時間：第五學期第十四周至第十六周）