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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、能描述人工
2、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。,人工智能的主要
3、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 如指纹系统、动
4、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表示，侧重培养学生
5、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,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Programming 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，
6、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，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,zha
7、ngxueyou). love(xietingfen,wangfei). love(xietingfen,zouhuimin). love(liudehua,zouhuimin). lovers(X,Y):-love(X,Y),love(Y,X).,最好能在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
8、。 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”
9、，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,知识获取,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,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
10、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,E1,8 1 3 2 4 7 6 5,E2,2 8 3 7 4 6 1 5,E3,2 8 3 7 1 4 6 5,E4,1 2 3 8 4 7 6 5,Sg,8 3 2
11、 1 4 7 6 5,D1,2 8 3 7 1 4 6 5,D2,D3,2 3 4 1 8 7 6 5,D4,2 8 1 4 3 7 6 5,D5,2 8 3 1 4 5 7 6,D6,2 8 3 6 4 1 7 5,D7,2 8 3 1 6 7 5 4,D8,8 3 2 1 4 7 6 5,C1,2 8 3 7 1 4 6 5,C2,2 3 1 8 4 7 6 5,C3,2 3 1 8 4 7 6 5,C4,2 8 1 4 3 7 6 5,C5,2 8 3 1 8 5 7 6,C6,2 8 3 1 6 4 7 5,C7,2 8 3 1 6 4 7 5,C8,B1,2 3 1 8 4 7 6
12、5,B2,2 8 3 1 4 7 6 5,B3,2 8 3 1 6 4 7 5,B4,2 8 3 1 4 7 6 5,S0,1 2 3 8 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 5,1 2 3 7 8 4 6 5,2 8 3 1 4 7 6 5,E6,E7,2 8 3 1 4 7 6 5,2 3 1 8 4 7 6 5,2 8 3 1 4 7 6 5,2 8 3 1 6 4 7 5,8 3 2 1 4 7 6 5,2 8 3 7 1 4 6 5,2 3 1 8 4 7 6 5,2 3 1 8 4 7 6 5,2 8 1 4 3 7 6 5,2 8
13、3 1 8 5 7 6,2 8 3 1 6 4 7 5,2 8 3 1 6 4 7 5,8 3 2 1 4 7 6 5,2 8 3 7 1 4 6 5,1 2 3 8 4 7 6 5,2 3 4 1 8 7 6 5,2 8 1 4 3 7 6 5,2 8 3 1 4 5 7 6,2 8 3 6 4 1 7 5,2 8 3 1 6 7 5 4,8 3 2 1 4 7 6 5,8 1 3 2 4 7 6 5,2 8 3 7 4 6 1 5,2 8 3 7 1 4 6 5,1 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,E1,8 1 3 2 4
14、7 6 5,E2,2 8 3 7 4 6 1 5,E3,2 8 3 7 1 4 6 5,E4,1 2 3 8 4 7 6 5,Sg,8 3 2 1 4 7 6 5,D1,2 8 3 7 1 4 6 5,D2,D3,8 3 2 1 4 7 6 5,C1,2 8 3 7 1 4 6 5,C2,2 3 1 8 4 7 6 5,C3,2 8 3 1 4 7 6 5,B1,2 3 1 8 4 7 6 5,B2,2 8 3 1 4 7 6 5,S0,1 2 3 8 4 7 6 5,2 8 3 1 4 7 6 5,2 3 1 8 4 7 6 5,8 3 2 1 4 7 6 5,2 8 3 7 1 4 6 5
15、,2 3 1 8 4 7 6 5,8 3 2 1 4 7 6 5,2 8 3 7 1 4 6 5,1 2 3 8 4 7 6 5,8 3 2 1 4 7 6 5,8 1 3 2 4 7 6 5,2 8 3 7 4 6 1 5,2 8 3 7 1 4 6 5,1 2 3 8 4 7 6 5,2 8 3 1 4 7 6 5,B3,2 8 3 1 6 4 7 5,B4,2 8 1 4 3 7 6 5,C5,2 8 3 1 8 5 7 6,C6,2 8 3 1 6 4 7 5,C7,2 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
16、8 4 7 6 5,8 3 2 1 4 7 6 5,E2,8 1 3 2 4 7 6 5,E1,1 2 3 8 4 7 6 5,Sg,8 3 2 1 4 7 6 5,D1,8 3 2 1 4 7 6 5,C1,2 8 3 7 1 4 6 5,C2,2 8 3 1 4 7 6 5,B1,2 3 1 8 4 7 6 5,B2,2 8 3 1 4 7 6 5,B3,2 8 3 1 6 4 7 5,B4,2 8 3 1 4 7 6 5,S0,8 1 3 2 4 7 6 5,F1,8 1 3 2 4 7 6 5,F2,8 1 3 2 6 4 7 5,F3,1 3 8 2 4 7 6 5,G1,8 1 3 7 2 4 6 5,G2,1 3 8 2 4 7 6 5,H1,1 3
