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1、人工智能初步设计、教学与评价课程目标通过本模块的学习，学生应能描述人 工智能的基本概念，会使用一种人工智能 语言解决简单问题，把握其基本特点；能 利用简易的专家系统外壳开发简单的专家 系统；知道人工智能对人类学习、生活的 影响；通过感受人工智能技术的丰富魅力 ，增强对信息技术发展前景的向往和对未 来生活的追求。 内容体系结构本书以应用人工智能技术解决问 题为主线,按照“知识表达与人工智能语 言推理与专家系统问题求解”这一 线索呈现学习内容。全书分为五章：1、人工智能初探 2、知识表示及PROLOG语言 3、专家系统 4、问题求解 5、人工智能的回顾与展望一、人工智能初探 课程内容标准： 1、能
2、描述人工智能的概念与基本特点。 2、列举人工智能的主要应用领域；通过演 示或实际操作，体验人工智能的若干典 型应用，知道其发展现状。本章作用与地位：通过对人工智能一些生动的应用例子的探 讨，逐步引发学生对人工智能的学习兴趣和好 奇心，并且使他们对人工智能的基本概念、基 本内容及主要应用领域有个整体上的认识，为 学生学习“人工智能”奠定良好的基础。 一、人工智能初探常见的智能例子智能、人工智能的概念、基本特 点和发展动态。会表演节目的动物机器人会下棋的机器引 入一般认为：智能是知识与智力的总和。人工智能是研究和开发用于模拟、延伸和扩展人的 智能的理论、技术、方法及应用系统的一门学科。人工智能的主
3、要特点1、人工智能是由多学科相互渗透发展起来 的新学科。 2、人工智能研究的内容很广，包括机器感 知、机器思维、机器行为、机器学习、 智能系统及智能机器人等。 3、人工智能研究的目标是使机器智能化及 制造出新的智能化机器。 4、人工智能技术在许多领域有广泛的应用 ，它与其他学科相结合，极大地提高了 应用技术的智能化水平。学生通过观摩或实际操作，体验人工智能在 模式识别、专家系统、问题求解等方面的典 型应用。本章一些典型案例：本章教学 方法自主阅读、交流讨论如智能、人工智能、人工智能特点 充分利用网上资源，挖掘丰富内涵，获得 知识，加强实践能力如机器人踢足球、机器思维 观摩演示的学习方法如指纹系
4、统、动物专家系统二、知识表示及PROLOG 语言课程内容标准: 1、掌握知识的概念；学会知识表达的基本方 法。 2、了解状态空间的概念与方法，学会用该方 法描述待求解的问题。 3、了解一种人工智能语言的基本数据结构和 程序结构，掌握相关概念，知道人工智能 语言的主要特征。 4、初步学会使用该语言设计程序求解简单问 题，并能够上机调试，执行相应的程序。本章的作用和地位让学生对知识的基本含义、知识表示 的方法、人工智能语言Prolog等方面有个 概括性的了解，并为学生学习智能信息处 理奠定基础，并使他们对人工智能语言产 生深厚的学习兴趣和强烈的求知欲。强调学生通过分析具体的例子来感悟 知识的格式化
5、表示，侧重培养学生掌握知 识的格式化表示，让学生了解一种人工智 能语言，使学生能更好地理解计算机智能 处理信息的过程和方法。教学方 法知识表示以案例讨论为主， 人工智能语言以讲练结合知识识表示法案例框架表示法描述高中生的知识识框架、天 气预报预报 的知识识框架“与/或”图图表示法两个三角形全等的“与/或” 图图表示法、识别动识别动 物的“与 /或”图图表示法 状态态空间间表示法翻钱币钱币 、水壶问题壶问题 的状态态 空间间表示法 产产生式规则规则 表示法动动物识别识别 系统统的产产生式规规 则则人工智能语言一般语言：数据+算法智能语言：知识+推理什么是prolog？ prolog是Progra
6、mming in Logic的缩写，意思就是使用逻辑的语 言编写程序。prolog不是很高深的语言，相反，比较起其他的 一些程序语言，例如c、basic等等语言， prolog是更加容易理 解的语言。如果你从来没有接触过计算机编程，那么恭喜你 ，你将很容易的进入prolog世界。如果你已经是其他语言的高 手，你就需要完全丢弃你原来的编程思路，否则是很难掌握 prolog的。 一个例子 比如一群年轻人正在恋爱，每个人都有自己心中所追求的对象： 张学友爱王菲 张学友爱周慧敏 王菲爱谢廷峰 周慧敏爱张学友 谢廷峰爱王菲 谢廷峰爱周慧敏 刘德华爱周慧敏 我们说两个年轻人要互相都喜爱，他们就算是一对情侣
7、，那么上 面的谁和谁是情侣呢？ 这应该算是一道最简单逻辑推理题目了，那么我们如何用prolog语 言实现呢？ 完整的可运行的prolog程序如下 ：love(zhangxueyou,wangfei). love(zhangxueyou,zouhuimin). love(wangfei,xietingfen). love(zouhuimin,zhangxueyou). love(xietingfen,wangfei). love(xietingfen,zouhuimin). love(liudehua,zouhuimin). lovers(X,Y):-love(X,Y),love(Y,X). 最
8、好能在Visual Prolog中演示一下，因 为绝大部分教师都没运行过Visual Prolog教学案例初识PROLOG语言三、专家系统 课程内容标准： 1、演示或使用简单的产生式专家系统软件， 感受用专家系统解决问题的过程；了解专家 系统的基本结构。 2、通过实例分析，知道专家系统正向、反向 推理的基本原理；会描述一种常用的不精确 推理的基本过程。 3、了解专家系统解释机制的基本概念及其在 专家系统中的重要作用。 4、了解专家系统外壳的基本概念；学会使用 一个简易的专家系统外壳，并能用它开发简 单的专家系统。本章的作用和地位引导学生对人工智能的应用有更进一 步的理解，对专家系统的结构、功能
9、及开 发过程有一个较全面的了解，并使学生通 过综合活动，亲身体验利用专家系统外壳 建造专家系统的过程，由此产生浓厚的学 习兴趣。 通过这一章的学习，学生不仅可以掌 握如何在实际问题中运用第二章所学习的 内容，并且对将要学习的第四章的内容有 所了解。 教学组织手段对一个医疗诊断系统进行测试的过程， 引入了专家系统的概念 。专家系统=知识库+推理机观摩“动物识别系统”，感受用专家系统解 决问题的过程，了解专家系统的组成和功能 人 机 接 口知识获取推理机解释机制知识库数据库知识获取手动获取知识半自动获取知识自动获取知识知识库手动获取知识：按专家系统的要求把知识输入到知识库 中半自动获取知识：通过知
10、识获取系统，帮助专家系统提 取、归纳有关知识，并自动记入知识库自动获取知识：专家系统具有自学功能获取知识或专门 的机器学习系统获取知识。推理过程正向推理过程：是以已知事实作为出发 点，按照一定的策略，运用知识库中的知 识，推断出结论的过程。反向推理过程：从表示目标的谓词或命 题出以，使用一组推理规则，来证明事实 谓词或命题成立。专家系统的开发过程 阶段任务问题选择 任务确定问题调 研、确定候选问题 候选问题 分析、确定最终入选的问题需求分析反复与用户及领域专家进行调查研究 写出需求分析报告 写出系统的规格说明书和开发计划 原形化设计原形系统开发、测试、演示、项目修正。规划与设计详细规 划、设计
11、系统的体系结构及各个功能模 块 系统实现对系统进行程序的编写和调度 测试与评价测试与评估整个系统的功能，并进行必要的修 改 系统维护 与完 善找出测试中发现问题 的原因并修改 扩充系统的功能和知识，成为一个完整的系统四、问题求解技术 课程内容标准： 1了解用盲目搜索技术进行状态空间搜索 的基本过程。 2知道启发式搜索的基本思想及其优点。 3了解如何用谓词逻辑表达知识，了解归 结原理求解问题的一般过程。本章的作用和地位 以简单的问题为例，说明了盲目搜索 和启发式搜索的技术，讲述了求解博弈问 题的基本思想，通过简单的例子说明机器 证明的过程。通过本章的学习，学生可以掌握人工 智能中问题求解的简单方
12、法，为我们解决 生活中遇到的类似问题提供启发和帮助。教学组织手段重排九宫问题游戏基本搜索启发式搜索广度优先搜索 深度优先搜索 8 3 2 1 4 7 6 5 E18 1 3 2 4 7 6 5 E22 8 3 7 4 6 1 5 E32 8 3 7 1 4 6 5 E41 2 3 8 4 7 6 5 Sg8 3 2 1 4 7 6 5 D12 8 3 7 1 4 6 5 D2D32 3 4 1 8 7 6 5 D42 8 1 4 3 7 6 5 D52 8 3 1 4 5 7 6 D62 8 36 4 1 7 5 D72 8 3 1 6 7 5 4 D88 3 2 1 4 7 6 5 C12
13、8 3 7 1 46 5 C22 3 1 8 4 7 6 5 C32 3 1 8 4 7 6 5 C42 8 1 4 3 7 6 5 C52 8 3 1 8 5 7 6 C62 8 3 1 6 47 5 C72 8 3 1 6 4 7 5 C8B12 3 1 8 4 7 6 5 B22 8 3 1 4 7 6 5 B32 8 3 1 6 4 7 5 B42 8 3 1 4 7 6 5 S01 2 38 4 7 6 5第四层第三层第二层第一层第零层2 3 4 1 8 7 6 51 2 3 7 8 46 52 8 31 4 7 6 5E6E72 8 31 4 7 6 52 3 1 8 4 7 6
14、52 8 3 1 4 7 6 52 8 3 1 6 4 7 58 3 2 1 4 7 6 52 8 3 7 1 46 52 3 1 8 4 7 6 52 3 1 8 4 7 6 52 8 1 4 3 7 6 52 8 3 1 8 5 7 62 8 3 1 6 47 52 8 3 1 6 4 7 58 3 2 1 4 7 6 52 8 3 7 1 4 6 51 2 38 4 7 6 52 3 4 1 8 7 6 52 8 1 4 3 7 6 52 8 3 1 4 5 7 62 8 36 4 1 7 52 8 3 1 6 7 5 48 3 2 1 4 7 6 58 1 3 2 4 7 6 52 8
15、 3 7 4 6 1 52 8 3 7 1 4 6 51 2 3 8 4 7 6 5找到目标状态， 结束搜索 广度优先搜索8 3 2 1 4 7 6 5 E18 1 3 2 4 7 6 5 E22 8 3 7 4 6 1 5 E32 8 3 7 1 4 6 5 E41 2 3 8 4 7 6 5Sg8 3 2 1 4 7 6 5D12 8 3 7 1 4 6 5 D2D38 3 2 1 4 7 6 5 C12 8 3 7 1 46 5 C22 3 1 8 4 7 6 5 C32 8 31 4 7 6 5 B12 3 1 8 4 7 6 5 B22 8 3 1 4 7 6 5 S01 2 38
16、4 7 6 52 8 31 4 7 6 52 3 1 8 4 7 6 58 3 2 1 4 7 6 52 8 3 7 1 46 52 3 1 8 4 7 6 58 3 2 1 4 7 6 52 8 3 7 1 4 6 51 2 38 4 7 6 58 3 2 1 4 7 6 58 1 3 2 4 7 6 52 8 3 7 4 6 1 52 8 3 7 1 4 6 51 2 3 8 4 7 6 52 8 3 1 4 7 6 5 B32 8 3 1 6 4 7 5 B42 8 1 4 3 7 6 5 C52 8 3 1 8 5 7 6 C62 8 3 1 6 47 5 C72 8 3 1 6 4 7 5 C8找到目标状态， 结束搜索1 2 3 8 4 7 6 5深度优先搜索1 2 3 8 4 7 6 58 3 2 1 4 7 6 5 E28 1 3 2 4 7 6 5 E11 2 3 8 4 7 6
