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1、1 人工智能课后习题答案人工智能课后习题答案 第一章第一章 绪论绪论 1.1 答：人工智能就是让机器完成那些如果由人来做则需要智能的事情的科学。人工智能是 相对于人的自然智能而言， 即用人工的方法和技术， 研制智能机器或智能系统来模仿延伸和 扩展人的智能，实现智能行为和“机器思维”，解决需要人类专家才能处理的问题。 1.2 答：“智能”一词源于拉丁“Legere”，意思是收集、汇集，智能通常用来表示从中进行选 择、理解和感觉。所谓自然智能就是人类和一些动物所具有的智力和行为能力。 智力是针对具体情况的，根据不同的情况有不同的含义。“智力”是指学会某种技能的能 力，而不是指技能本身。 1.3 答
2、：专家系统是一个智能的计算机程序，他运用知识和推理步骤来解决只有专家才能解 决的复杂问题。 即任何解题能力达到了同领域人类专家水平的计算机程序度可以称为专家系 统。 1.4 答： 自然语言处理语言翻译系统，金山词霸系列 机器人足球机器人 模式识别Microsoft Cartoon Maker 博弈围棋和跳棋 第二章第二章 知识表达技术知识表达技术 2.1 解答： （1）状态空间(State Space)是利用状态变量和操作符号，表示系统或问题的有关知识的 符号体系，状态空间是一个四元组（S，O，S0，G） ： S状态集合;O操作算子集合;S0初始状态,S0S;G目的状 态,GS,(G 可若干具
3、 体状态，也可满足某些性质的路径信息描述) 从 S0 结点到 G 结点的路径被称为求解路径。 状态空间一解是一有限操作算子序列，它使初始状态转换为目标状态： O1 O2 O3 Ok S0S1S2G 其中 O1，Ok 即为状态空间的一个解(解往往不是唯一的) （2）谓词逻辑是命题逻辑的扩充和发展，它将原子命题分解成客体和谓词两个部分。 与命题逻辑中命题公式相对应，谓词逻辑中也有谓词（命题函数）公式、原子谓词公 式、复合谓词公式等概念。一阶谓词逻辑是谓词逻辑中最直观的一种逻辑。 （3）语义网络是一种采用网络形式表示人类知识的方法。即用一个有向图表示概念和 概念之间的关系， 其中节点代表概念， 节点
4、之间的连接弧(也称联想弧)代表概念之间的关系。 常见的语义网络形式有命题语义网络、数据语义网络：E-R 图（实体-关系图） 、语言语 义网络等。 2 2.2 解答： （1） （2） (3) belong GS g M P S MANAGER PARTICIPATE PLAN ISA ISA ISA ISA 动 作 主体 F 动 作 对象 BRANCH MANAGERS PROFIT-SHARING PLAN ISA DEC ISA color GS g C H W CLOUD HAS LINING ISA ISA ISA ISA 动 作 主体 F 动 作 对象 SILVER GS g M A
5、H MAN ARE MORTAL ISA ISA ISA ISA 动 作 主体 F 动 作 对象 3 推得：李、徐、周、钱是同一性别 推得：陈与钱是夫妻 2.3 解答：设有如下四个谓词： HUMAN(X) X 是人 LAWED(X) X 受法律管制 COMMIT(X) X 犯法 PUNISHED(X) X 受法律制裁 前两个谓词可以变为：HUMAN(X) LAWED(X)，表示：人人都要受法律的管制； 后两个谓词可以变为：COMMIT(X) PUNISHED(X)，表示只要 X 犯了罪，X 就要受 到惩罚； 进一步，还可以把上述两个谓词联结成如下形式： HUMAN(X) LAWED(X) CO
6、MMIT(X) PUNISHED(X) 本公式的含义是：如果由于某个 X 是人而受到法律管制，则这个人犯了罪就一定要受到惩 罚。 晁盖是人，受法律的管制（老百姓受法律的管制） ；所以晁盖劫了生辰纲，违反了宋王朝的 法律，一定要受到官府的追究。 高衙内是人，却不受法律的管制（达官贵人和恶少不受法律的管制） ；所以高衙内强抢民女， 同样是违反了宋王朝的法律，却可以横行无忌。 2.4 解答：题中提供的条件可记为，依次利用这些条件可得到如下结果： （1）条件：周和钱是同一性别； 条件：李、徐、周是同一性别； 条件：李的爱人是陈的爱人的表哥，则李的爱人性别是男，而李的性别是女 这样可以初步推出：李、徐、
7、周、钱均是女的，对应的王、陈、孙、吴均是男的。 （2）条件：陈与徐、周俊不构成夫妻，则陈选择的余地为钱或李； 条件：李与陈不构成夫妻； 条件：吴与徐、周均不构成夫妻，则吴选择的余地为李；推得：吴与李是夫妻 条件：王与周不构成夫妻，则王选择的余地为徐；推得：王与徐是夫妻 排除上述已经成立的条件，显然可推得：孙与周是夫妻。 2.5 解答：符号微积分基本公式为 b a b a xFaFbFxf| )()()()( 用产生式表示为：If f(x) and (a,b) Then F(b)-F(a) 2.6 解答：题中描述的情况用谓词形式可表达如下： DOG(X) X 是狗 SOUND(X) X 会吠叫
8、BIT(X,Y) X 咬 Y ANIMAL(X) X 是动物 题中各条推理则可以表示为： P1: x DOG(X) yBIT(X,Y)SOUND(X) P2: :x（ANIMAL(X) SOUND(X)） yBIT(X,Y) P3: 猎犬是狗，即 DOG(X)种 X 的谓词样品是猎犬，同时也可得 ANIMAL(猎犬) 将 P3 带入 P1 可得 SOUND(猎犬)，再将 SOUND(猎犬)和 ANIMAL(猎犬)带入 P2 可得 4 yBIT(猎犬,Y)，即可以得到结果：猎犬是咬人的。 2.7 解答：题中的三条规则侧重点不同：R1 规则的重点在于我师的任务；R2 规则的重点在 于敌团的配置；R
9、3 规则的重点在于我师的任务和敌团的配置同时满足。它们之间的关系为 R1 R2 R3。 所以根据冲突解决规则中的规模排序，可知首先应该选择规则 R3，系统执行才最有效。 2.8 解答： 2.9 解答： （1） Z I B CLYDE 是 ISA ISA ISA 动 作 主体 动 作 对象 知更鸟 鸟 ISA CL-1 ISA C F 会 飞 ISA ISA H N 占有 巢 ISA TIME S T A 春天 到 秋天 ISA ISA ISA 鸵鸟 非 摇 海浪 战舰 轻轻地 动 作 主体 动 作 对象 动 作 方式 5 （2） 6 2.10 解答： 2.11 解答： 在产生式系统中， 随着产
10、生式规则的数量的增加， 系统设计者难以理解规则间的相互作 用，究其原因，在于每条规则的自含性使得知识表示的力度过于细微。因此要提高产生式系 统的可理解性，就应当按照软件工程的思想，通过对规则的适当划分，将规则组织诚易于管 理的功能模块。由于框架系统具有组织成块知识的良好特性，因此将两者进行有机结合，可 以为产生式系统的开发、调试和管理提供有益的帮助。 基于框架的表示机制可以用作产生式语言和推理机制设计的一个重要构件。 另外， 框架 可以直接用于表示规则， 如果将每一个规则作为一个框架处理， 一组用于解决特定问题的规 则可组织成一类，且在这一类框架中表示这组规则的各种特性。 2.12 解答：略
11、2.13 解答： （1）题目描述可转换为如下问题（N 阶汉诺塔问题） 有编号为 A、B、C 的三个柱子和标识为 1、2、N 的尺寸依次从小到大的 N 个有 中心孔的金片；初始状态下 N 个金片按 1、2、N 顺序堆放在 A 号柱子上，目标状态下 N 个金片以同样次序顺序堆放在 B 号柱子上，金片的搬移须遵守以下规则：每次只能搬一 个金片，且较大金片不能压放在较小金片之上，可以借助于 C 针。 （2）假设基本操作为 move(x,A,C,B)，表示将 x 个金片从 A 移到 B 上，中间可借助于 C。 当 N=1 时，则无需借助中间的 C 针，就可以直接实现将 1 个金片从 A 移到 B 上，这
12、也是 问题的最简操作，可表示为 move-one(1,A,B)； 当 N1 时，需要用中间的 C 针作辅助。其操作又可分为以下三步： 将 N-1 个金片从 A 移到 C 上， 中间可借助于 B， 转换为基本操作就是 move(N-1,A, B, C)； 将 1 个金片直接从 A 移到 B 上，转换为基本操作就是 move-one(1,A,B)； 将 N-1 个金片从 C 移到 B 上，中间可借助于 A，转换为基本操作就是 move(N-1, C, A, B)； TV TP TD TB Z T B 图书馆框架 A 工业技术 一般工业技术 矿业工程 自动化技术、 计算机技术 水利工程 书名 作者
13、ISBN 出版时间 出版社 7 这样，就将问题的规模减小为 N-1，依次递归求解就可以得到相应的结果。 （3）设 M(x)表示移动 x 个金片所需要的操作次数，则上述 N 阶汉诺塔问题可以表示成如下 形式： M(1)=1 M(N)=2M(N-1)+1 最后可以解得 M(N)=2 N-1 下面给出对梵塔问题给出产生式系统描述，并讨论 N 为任意时状态空间的规模。 （1）综合数据库 定义三元组：(A, B, C)，其中 A, B, C 分别表示三根立柱，均为表，表的元素为 1N 之 间的整数，表示 N 个不同大小的盘子，数值小的数表示小盘子，数值大的数表示大盘子。 表的第一个元素表示立柱最上面的柱
14、子，其余类推。 （2）规则集 为了方便表示规则集，引入以下几个函数： first(L)：取表的第一个元素，对于空表，first 得到一个很大的大于 N 的数值。 tail(L)：取表除了第一个元素以外，其余元素组成的表。 cons(x, L)：将 x 加入到表 L 的最前面。 规则集： r1: IF (A, B, C) and (first(A) first(B) THEN (tail(A), cons(first(A), B), C) r2: IF (A, B, C) and (first(A) first(C) THEN (tail(A), B, cons(first(A), C) r3:
15、 IF (A, B, C) and (first(B) first(C) THEN (A, tail(B), cons(first(B), C) r4: IF (A, B, C) and (first(B) first(A) THEN (cons(first(B), A), tail(B), C) r5: IF (A, B, C) and (first(C) first(A) THEN (cons(first(C), A), B, tail(C) r6: IF (A, B, C) and (first(C) first(B) THEN (A, cons(first(C), B), tail(C
16、) (3)初始状态： （ （1，2，.，N） ， （） ， （） ） (4)结束状态： （ （） ， （） ， （1，2，.，N） ） 问题的状态规模：每一个盘子都有三种选择：在 A 上、或者在 B 上、或者在 C 上，共 N 个 盘子，所以共有种可能。即问题的状态规模为。 2.14 解答： (1)定义谓词 G(x,y):x 比 y 大，个体有张三（zhang） 、李四（li） ，将这些个体带入谓词中， 得到 G(zhang,li)和G(zhang,li),根据语义用逻辑连接词将它们联结起来就得到表示上 述知识的谓词公式：G(zhang,li) G(zhang,li)。 (2) 定义谓词 Marry(x,y):x 和 y 结婚，Male(x):x 是男的，Female(x)：x 是女的。个体有
