人工智能原理与方法.ppt

Department of Computer ScienceDepartment of Computer ScienceCCNUCCNUEmail: Email: Chwei@Chwei@人工智能原理与方法Artificial Intelligence2024/9/161Wei Changhua内 容第一章第一章 绪论绪论绪论绪论 ● ● 什么是人工智能？什么是人工智能？                                           ● ● 人工智能研究的目标人工智能研究的目标 ● ● 人工智能研究途径人工智能研究途径 ● ● 人工智能研究的内容人工智能研究的内容   人工智能研究中的学派人工智能研究中的学派   人工智能研究的内容人工智能研究的内容 ● ● 人工智能研究人工智能研究领领域域 2024/9/162Wei Changhua内 容第二章第二章第二章第二章     人工智能的数学基础人工智能的数学基础人工智能的数学基础人工智能的数学基础 ● ● 命题逻辑和谓词逻辑命题逻辑和谓词逻辑命题逻辑和谓词逻辑命题逻辑和谓词逻辑    ● ● 概率论概率论概率论概率论 ● ● 模糊理模糊理模糊理模糊理论论    2024/9/163Wei Changhua内 容第三章第三章第三章第三章 知识表示知识表示知识表示知识表示 ●● 知识与知识表示知识与知识表示知识与知识表示知识与知识表示 ● ● 对对知知知知识识表示的要求表示的要求表示的要求表示的要求 ● ● 知知知知识识表示方法表示方法表示方法表示方法   一一一一阶谓词逻辑阶谓词逻辑   产产生式生式生式生式规则规则   语义语义网网网网络络   框架框架框架框架   状状状状态态空空空空间间   脚本脚本脚本脚本   Petri Petri Petri Petri网网网网 2024/9/164Wei Changhua内 容第四章第四章 基本的问题求解方法基本的问题求解方法基本的问题求解方法基本的问题求解方法 ● ● 基本概念基本概念基本概念基本概念 ● ● 状状状状态态空空空空间间搜索搜索搜索搜索 ● ● 与与与与/ / / /或或或或树树搜索搜索搜索搜索 ● ● 博弈博弈博弈博弈树树的启的启的启的启发发式搜索式搜索式搜索式搜索 2024/9/165Wei Changhua内 容第五章第五章第五章第五章 基本推理方法基本推理方法基本推理方法基本推理方法 ● ● 推理的基本概念推理的基本概念 ● ● 推理方式和分类推理方式和分类 ● ● 推理控制策略推理控制策略 ● ● 归结反演归结反演 ● ● 基于规则的演绎系统基于规则的演绎系统 2024/9/166Wei Changhua内 容第六章第六章 不确定性推理不确定性推理不确定性推理不确定性推理 ● ● 不确定性推理的基本概念不确定性推理的基本概念 ● ● 确定因子法确定因子法 ● ● 主观主观BayesBayes方法方法 ● ● 证据理论证据理论 ● ● 可能性理论可能性理论 2024/9/167Wei Changhua内 容第七章第七章 专家系统专家系统专家系统专家系统 ● ● 专家系统的基本概念专家系统的基本概念 ● ● 专家系统分类专家系统分类 ● ● 专家系统的一般结构专家系统的一般结构 ● ● 专家系统的建造与评价专家系统的建造与评价 ● ● 专家系统开发工具专家系统开发工具 ● ● 专家系统开发环境专家系统开发环境 ● ● 新一代专家系统的研究新一代专家系统的研究 ● ● 几个著名的专家系统几个著名的专家系统 2024/9/168Wei Changhua内 容第八章第八章 机器学习机器学习机器学习机器学习 ● ● 机器学习的概念机器学习的概念 ● ● 学习系统模型学习系统模型 ● ● 机器学习分类机器学习分类 ● ● 机器学习研究历史机器学习研究历史 ● ● 机器学习的研究目标机器学习的研究目标 ● ● 几个著名的学习系统几个著名的学习系统 2024/9/169Wei Changhua第一章 绪论绪论   1  什么是人工智能？ 人工智能是研究知识的一门科学，即如何表示知识，如何获取知识和如何利用知识的科学。

2024/9/1610Wei Changhua第一章 绪论绪论   2     人工智能研究的目标近期目标：在近期，人工智能研究的任务是利用冯.偌依曼型计算机模拟人类智力行为，研制智能程序；远期目标：远期是研制全新的计算机，即智能计算机2024/9/1611Wei Changhua第一章 绪论绪论    3       3   人工智能研究途径人工智能研究途径人工智能研究可以人工智能研究可以有三种途径有三种途径进行：进行：符符号号主主义义：：（（思思维维理理论论））符符号号主主义义认认为为人人类类认认知知的的基基本本元元素素是是符符号号，，认认知知的的过过程程就就是是符符号号处处理理的的过过程程一一阶阶谓谓词词逻逻辑）辑）连连接接主主义义：：（（阈阈值值理理论论））连连接接主主义义认认为为人人类类认认知知的的基基本本元元素素是是神神经经元元本本身身人人类类的的认认知知过过程程就就是是大大量量的的神神经经元元的的整整体体活动研究方法：人工神经网络）活动研究方法：人工神经网络）行行为为主主义义：：（（进进化化理理论论））由由美美国国麻麻省省理理工工学学院院的的R.A.BrookR.A.Brook教教授授提提出出的的。

该该理理论论认认为为人人的的本本质质能能力力是是在在动动态态环环境境中中的的行行走走能能力力、、对对外外界界事事物物的的感感知知能能力力、、维维持持生生命命和和繁繁衍衍生生息息的的能能力力，，正正是是这这些些能能力力对对智智能能的的发发展展提提供供了了基基础础，，因因此此智智能能是某种复杂系统所浮现的性质是某种复杂系统所浮现的性质2024/9/1612Wei Changhua第一章 绪论绪论       4  4  人工智能研究的内容人工智能研究的内容 （（1 1））          人工智能研究中的学派人工智能研究中的学派逻逻辑辑学学派派：：以以麦麦卡卡锡锡和和尼尼尔尔逊逊为为代代表表的的研研究究基基于于逻逻辑辑的的知识表示和推理机制知识表示和推理机制认认知知学学派派：：以以纽纽厄厄尔尔和和西西蒙蒙为为代代表表的的研研究究对对人人类类认认知知功功能的模拟，试图找出产生智能行为的原理能的模拟，试图找出产生智能行为的原理知知识识工工程程学学派派：：以以费费根根鲍鲍姆姆为为代代表表的的研研究究知知识识在在人人类类智智能中的作用和地位，提出了知识工程概念能中的作用和地位，提出了知识工程概念。

连连接接学学派派：：以以J.L.McClellandJ.L.McClelland和和J.D.RumelhartJ.D.Rumelhart为为代代表表的的研研究神经网络究神经网络分分布布式式学学派派：：以以C.HewittC.Hewitt为为代代表表的的研研究究智智能能系系统统中中的的知知识识分布行为分布行为进化学派：进化学派：R.A.BrookR.A.Brook为代表为代表 2024/9/1613Wei Changhua第一章 绪论绪论（（2 2）人工智能研究的内容）人工智能研究的内容 ● ● 机机器器感感知知：：所所谓谓的的机机器器感感知知就就是是使使机机器器具具有有类类似似于于人人的的感知能力，其中以机器视觉与机器听觉为主感知能力，其中以机器视觉与机器听觉为主 ● ● 机机器器思思维维：：机机器器思思维维是是指指对对通通过过感感知知得得到到的的外外部部信信息息及机器内部的各种工作信息进行有目标的处理及机器内部的各种工作信息进行有目标的处理 ● ● 机机器器学学习习：：研研究究使使机机器器具具有有获获取取新新知知识识、、学学习习新新技技巧巧，，并在实践中不断完善、改进的能力。

并在实践中不断完善、改进的能力 ● ● 机机器器行行为为：：与与人人的的行行为为相相对对应应，，机机器器行行为为主主要要是是指指计计算机的表达能力，即算机的表达能力，即 “ “说说””、、““写写””、、““画画””等2024/9/1614Wei Changhua第一章 绪论绪论5 5 人工智能研究领域人工智能研究领域 ● ● 模式识别模式识别（（Pattern RecognitionPattern Recognition）） ● ● 自然语言理解自然语言理解（（Natural langrage UnderstandingNatural langrage Understanding）） ● ● 专家系统专家系统（（ Expert SystemExpert System）） ● ● 机器学习机器学习（（Machine LearningMachine Learning）） ● ● 自动定理证明自动定理证明（（Automatic Theorem ProvingAutomatic Theorem Proving）） ● ● 自动程序设计自动程序设计（（Automatic ProgrammingAutomatic Programming）） ● ● 机器人学机器人学（（RobotsRobots）） ● ● 博弈博弈（（GameGame）） ● ● 智能决策支持系统智能决策支持系统（（Intelligent Decision Support SystemIntelligent Decision Support System）） ● ● 人工神经网络人工神经网络（（Artificial natural  networksArtificial natural  networks）） 2024/9/1615Wei Changhua第一章 绪论绪论思考题思考题1 1、什么是人工智能？、什么是人工智能？ 2 2、人工智能研究的对象是什么？、人工智能研究的对象是什么？ 3 3、人工智能研究的途径有那些？、人工智能研究的途径有那些？4 4、人工智能研究的领域有那些？、人工智能研究的领域有那些？ 5 5、人工智能研究的近期目的和远期目的是什么？、人工智能研究的近期目的和远期目的是什么？6 6、简述图灵试验。

简述图灵试验 2024/9/1616Wei Changhua第二章第二章  人工智能的数学基础人工智能的数学基础 1  1 命题逻辑和谓词逻辑命题逻辑和谓词逻辑命命题题：：命命题题是具有真假意是具有真假意义义的的语语句 谓词谓词：：一个一个谓词谓词由由谓词谓词名和个体两部分名和个体两部分组组成 谓词谓词公式：公式：连连接接词词、量、量词词合合适适公公式式：：原原子子是是合合适适公公式式；；若若A A是是合合适适公公式式，，则则 A A也也是是合合适适公公式式；；若若A A、、B B都都是是合合适适公公式式，，则则A A B B ，，A A B B ，，A AB B ，，也都是合适公式；也都是合适公式； 若若A A是合适公式是合适公式则则，， 、、 也是合适公式也是合适公式 谓词谓词公式的永真性公式的永真性、可、可满满足性和不可足性和不可满满足性足性 2024/9/1617Wei Changhua第二章第二章  人工智能的数学基础人工智能的数学基础2 2 概率论概率论 条件概率条件概率：设：设A A，，B B是两个事件，是两个事件， ，则称，则称为在为在A A事件已经发生的条件下事件已经发生的条件下B B事件发生的概率。

事件发生的概率 全概率公式和全概率公式和BayesBayes公式的条件概率：设公式的条件概率：设 事件满事件满足：足：⑴ ⑴ 两两互不相容，即当两两互不相容，即当 时，有时，有 ⑵⑵ ⑶ ⑶ 则对任何事件有下式成立：则对任何事件有下式成立： 为全概率公式，它提供了一种计算的方法为全概率公式，它提供了一种计算的方法 2024/9/1618Wei Changhua第二章第二章  人工智能的数学基础人工智能的数学基础BayesBayes公式：称公式公式：称公式 为为BayesBayes公式 2024/9/1619Wei Changhua第二章第二章  人工智能的数学基础人工智能的数学基础3 3 模糊理论模糊理论 模糊集：模糊集：设设 是论域，是论域， 是把任意是把任意 映射为映射为[0[0，，1]1]上某个值的上某个值的函数，即函数，即 ，，则称则称 由所构成的集合由所构成的集合A,A,称为称为U U上的一个模糊集。

上的一个模糊集 隶属函数：隶属函数：称称 为为定定义义在在 U U上的一个隶属函数上的一个隶属函数 语语言言变变量：量：用自然用自然语语言表示言表示变变量的量的值值和描述和描述变变量之量之间间的内在的内在联联系系的一种的一种变变量比如，年量比如，年龄龄就是个就是个语语言言变变量，它可以取量，它可以取值为值为年年轻轻、、很年很年轻轻、不很年、不很年轻轻、老、很老、不很老等老、很老、不很老等 语语言真言真值值 模糊推理模糊推理 2024/9/1620Wei Changhua第二章第二章  人工智能的数学基础人工智能的数学基础思考题思考题 1 1、什么是合适公式？、什么是合适公式？ 2 2、试写出、试写出BayesBayes公式 3 3、什么是语言变量？、什么是语言变量？ 4 4、试论述信息（知识）不确定性及其处、试论述信息（知识）不确定性及其处理的途径理的途径 2024/9/1621Wei Changhua第三章第三章 知识表示知识表示1 1 知识与知识表示知识与知识表示知知识识是是人人类类认认识识自自然然界界的的精精神神产产物物，，是是人人类类进进行行智智能能活活动的基础。

知识可以分为五类：动的基础知识可以分为五类：● ● 描述性知描述性知识识● ● 判断性知判断性知识识 ● ● 过过程性知程性知识识 ● ● 对对象象级级知知识识，或称，或称为领为领域相关的知域相关的知识识 ● ● 元元级级知知识识 2024/9/1622Wei Changhua2 2 对知识表示的要求对知识表示的要求 ● ● 表示能力表示能力 ● ● 可理解性可理解性 ● ● 可访问性可访问性 ● ● 可扩展性可扩展性 3 3 知识表示方法知识表示方法 ● ● 一阶谓词逻辑：它是一种描述性的表示方法，它的推理一阶谓词逻辑：它是一种描述性的表示方法，它的推理机制是归结原理主要应用于定理证明机制是归结原理主要应用于定理证明 ● ● 语义网络：是由语义网络：是由QuillianQuillian等人于等人于19681968年提出的，它在知识年提出的，它在知识表示中可以表示对象、概念及其相互间的关系它广泛用于表示中可以表示对象、概念及其相互间的关系它广泛用于基于知识的系统基于知识的系统 ●●      产产生生式式规规则则：：产产生生式式系系统统把把知知识识表表示示成成““模模式式→→动动作作””对对，，表表示示方方式式自自然然、、简简洁洁。

它它的的推推理理机机制制以以演演绎绎为为基基础础它它是专家系统的知识表示的主要方法是专家系统的知识表示的主要方法 2024/9/1623Wei Changhua     ● ● 框框架架：：框框架架理理论论是是MinskyMinsky于于19741974年年提提出出的的，，它它将将知知识识表表示示成成高高度度模模块块的的结结构构，，它它是是把把关关于于一一个个概概念念或或对对象象的的所所有有信信息息和和知知识识都都存存储储在在一一起起的的数数据据结结构构框框架架的的层层次次结结构构可可以以表表示示对对象象之之间间的的相相互互关关系系，，用用框框架架表表示示知知识识的的系系统统称称为为框架的系统框架的系统 ●● 状状态态空空间间：：状状态态空空间间表表示示法法把把求求解解问问题题表表示示成成问问题题状状态态、、操操作作、、约约束束、、初初始始状状态态和和目目标标状状态态状状态态空空间间是是所所有有状态的集合状态的集合    ● ● 脚本：脚本也称为剧本它是用来描述固定事件序列，脚本：脚本也称为剧本它是用来描述固定事件序列，它的结构类似于框架剧本更强调事件间的因果关系。

它的结构类似于框架剧本更强调事件间的因果关系 ● ●  Petri Petri网：网：PetriPetri网是由德国计算机科学家网是由德国计算机科学家PetriPetri提出的，提出的，由于它很好的模拟异步操作，所以在并行处理和分布式计由于它很好的模拟异步操作，所以在并行处理和分布式计算机领域中应用很多算机领域中应用很多 2024/9/1624Wei Changhua ⑴ ⑴ 一一阶阶谓谓词词逻逻辑辑表表示示法法：：谓谓词词逻逻辑辑适适合合于于表表示示事事物物的的状状态态、、属属性性、、概概念念等等事事物物之之间间的的知知识识，，也也可可以以用用来来表表示示事物之间的因果关系，谓词公式一般用合适公式表示事物之间的因果关系，谓词公式一般用合适公式表示 ● ● 谓词的选取谓词的选取 ●● 量词的选取（作用的范围）量词的选取（作用的范围） ● ● 从自然语言翻译成谓词公式不能丢失信息从自然语言翻译成谓词公式不能丢失信息 ● ● 易于理解易于理解 ●● 谓谓词词公公式式表表示示法法的的特特点点：：自自然然性性、、精精确确性性、、严严密密性、容易实现。

性、容易实现   2024/9/1625Wei Changhua产生式表示法：产生式表示法：产生式表示具有因果关系的知识，其基本形式产生式表示具有因果关系的知识，其基本形式是是 或者或者 其中其中P P是产生式前提，是产生式前提，Q Q是一组结论或操作是一组结论或操作 ● ● 产生式组成：规则库，综合数据库，控制系统产生式组成：规则库，综合数据库，控制系统 ● ●     产生式系统分类：可交换的产生式系统，可分解的产生式产生式系统分类：可交换的产生式系统，可分解的产生式系统，可恢复的产生式系统系统，可恢复的产生式系统 ● ● 产生式表示法的特点：自然性，有效性，模块性，清晰性，产生式表示法的特点：自然性，有效性，模块性，清晰性，效率不高，不能表示具有结构性的知识效率不高，不能表示具有结构性的知识    2024/9/1626Wei Changhua框架：框架：框架是一种描述所论对象（一个事物、一个事件、一框架是一种描述所论对象（一个事物、一个事件、一个概念）属性的数据结构。

个概念）属性的数据结构 ● ● 框架的框架的结结构构：一个框架是由若干槽：一个框架是由若干槽组组成，每个槽又可成，每个槽又可以有若干个以有若干个侧侧面槽用来描述所面槽用来描述所论对论对象的某方面的属性，象的某方面的属性，侧侧面用来描述相面用来描述相应应属性的一个方面槽和属性的一个方面槽和侧侧面所具有的属面所具有的属性性值值分分别别称称为为槽槽值值和和侧侧面面值值 ● ● 框架网框架网络络：框架中的槽：框架中的槽值值或或侧侧面面值值可以是另一个框架可以是另一个框架的名字，的名字，这这就在框架之就在框架之间间建立了建立了联联系，构成了框架网系，构成了框架网络络通通过过框架网框架网络络可以找到另一个框架可以找到另一个框架 ● ● 继继承性承性是框架表示法的一个重要特征它不是框架表示法的一个重要特征它不仅仅可以在可以在两两层层框架之框架之间实现继间实现继承关系，而且可以通承关系，而且可以通过过两两的两两的继继承关承关系，从最底系，从最底层层追溯到最高追溯到最高层层，使最高，使最高层层的信息逐的信息逐层层向底向底层层传递传递 ●●     框架中槽的设置与组织框架中槽的设置与组织：： 2024/9/1627Wei Changhua            充分表达事物个有关方面的属性充分表达事物个有关方面的属性             充分表达相关事物间的各种关系充分表达相关事物间的各种关系            ISA  ISA槽槽            AKO  AKO槽槽               SubclassSubclass槽槽   InstanceInstance槽槽   Part ofPart of槽槽   InferInfer槽槽          Possible-ReasonPossible-Reason槽槽 ● ● 有利于进行框架的推理有利于进行框架的推理2024/9/1628Wei Changhua框架表示法的特点框架表示法的特点 ▼ ▼ 结构性结构性 ▼▼ 继承性继承性 ▼ ▼ 自然性自然性 语语义义网网络络表表示示法法：：语语义义网网络络是是通通过过概概念念及及其其语语义义关关系系表表达达知识的一种网络图。

最简单的语义网络是如下的三元组：知识的一种网络图最简单的语义网络是如下的三元组： （节点（节点1 1，弧，节点，弧，节点2 2）） ●●     知识的语义网络表示知识的语义网络表示 ●●   用用语语义义网网络络表表示示有有关关事事实实间间的的关关系系：：分分类类关关系系；；聚聚集集关系；推论关系；时间、位置关系；多元关系关系；推论关系；时间、位置关系；多元关系            ●●   用用语语义义网网络络表表示示比比较较复复杂杂的的知知识识：：把把一一个个复复杂杂的的知知识识命命题题划划分分为为若若干干个个子子命命题题，，每每个个子子命命题题用用一一个个较较简简单单的的语语义网络表示，称为子空间，多个子空间构成一个大空间义网络表示，称为子空间，多个子空间构成一个大空间2024/9/1629Wei Changhua ●●       常用的语义联系常用的语义联系        ◆◆       A-Member-ofA-Member-of                      ◆◆   Composed-of   Composed-of                      ◆◆   Have   Have                      ◆◆   Before,After,At   Before,After,At                      ◆◆   Located-on(-at,-under,-inside,-outside)   Located-on(-at,-under,-inside,-outside)等等                      ◆◆       Similar-to, Near-toSimilar-to, Near-to ●●       语义网络系统中求解问题的基本过程语义网络系统中求解问题的基本过程                                 ◆◆   用用语语义义网网络络表表示示知知识识的的问问题题求求解解系系统统称称为为语语义义网网络络系统。

系统                                 ◆◆   系系统统由由语语义义网网络络构构成成的的知知识识库库；；问问题题求求解解的的解解释释程程序（语义网络推理机）组成序（语义网络推理机）组成                      ◆◆     问题求解一般是通过匹配实现的问题求解一般是通过匹配实现的2024/9/1630Wei Changhua ●   语义网络表示法的特点           ◆   结构性           ◆   联想性           ◆   自然性2024/9/1631Wei Changhua ●● 脚脚 本本 表表 示示 法法 ：： 脚脚 本本 的的 知知 识识 表表 示示 方方 法法 是是R.C.SchankR.C.Schank 根根据据他他的的概概念念依依赖赖理理论论提提出出的的一一种种知知识识表表示示方方法法它它与与框框架架类类似似，，由由一一组组槽槽组组成成，，用用来表示特定领域内一些事件的发生序列来表示特定领域内一些事件的发生序列 ●●   概概念念依依赖赖理理论论：：把把人人类类生生活活中中的的各各类类故故事事情情节节的的基基本本概概念念抽抽取取出出来来，，构构成成一一组组原原子子概概念念，，确确定定这这些些原原子子概概念念之之间间的的相相互互依依赖赖关关系系，，然然后后把把所所有有故故事事情情节节都都用用这这组组原原子子概概念念及及其其依依赖赖关关系系表表示示出出来。

来 ●●   脚脚本本一一般般由由以以下下几几部部分分组组成成：：进进入入条条件件；；角角色；道具；场景；结局色；道具；场景；结局2024/9/1632Wei Changhua ● ● 过过程程表表示示法法：：过过程程性性表表示示方方法法着着重重于于对对知知识识的的利利用用，，它它把把问问题题有有关关的的知知识识以以及及如如何何应应用用这这些些知知识识求求解解问问题题的的控控制制策策略略都都表表述述为为一一个个或或多多个个求求解解问问题题的的过过程程每每一一个个过过程程是是一一个个程程序序，，用用于于完完成成对一个具体事件或情况的处理对一个具体事件或情况的处理 ●●     用过程规则表示过程用过程规则表示过程 ●●       过程规则的一般结构：过程规则的一般结构：                                  ◆◆     激发条件激发条件                                  ◆◆     演绎操作演绎操作                                  ◆◆     状态转换状态转换                                  ◆◆     返回返回 ●●       过过程程表表示示法法的的特特点点：：效效率率较较高高；；控控制制系系统统容容易设计易设计2024/9/1633Wei Changhua ●● PetriPetri网网表表示示法法：：对对于于不不同同的的应应用用PetriPetri网网的的构构成成及及构构成成元元素素的的意意义义均均不不相相同同，，但但有有三三种种元元素素是是基基本本的的：：位位置置、、转转换、标记。

换、标记 ●●       PetriPetri网的特点网的特点                            ◆◆     便于描述系统状态的变化便于描述系统状态的变化                            ◆◆     便于对系统特点进行分析便于对系统特点进行分析                                          ◆◆     可可以以在在不不同同层层次次上上变变换换描描述述，，而而不不必必注注意意细细节节几几相应的物理表示相应的物理表示               ● ● 面面向向对对象象表表示示法法：：对对象象、、类类、、封封装装、、继继承承是是面面向向对对象象技术的基本概念技术的基本概念 ●●     在在面面向向对对象象方方法法中中，，类类、、子子类类、、具具体体对对象象构构成成了了一一个个层层次次结结构构，，而而且且子子类类可可以以继继承承父父类类的的数数据据和和操操作作这种层次结构及继承机制直接支持了分类知识的表示这种层次结构及继承机制直接支持了分类知识的表示2024/9/1634Wei Changhua第三章第三章 知识表示知识表示思考题思考题思考题思考题 1 1 知识可以分为哪五类？知识可以分为哪五类？ 2 2     知识表示主要有那些方法？知识表示主要有那些方法？ 3 3     用一阶谓词逻辑表示下列的句子用一阶谓词逻辑表示下列的句子                           （（1 1））一一个个充充分分大大的的偶偶数数（（eveneven））可可以以表表示示为为两两个个素素数数（（primeprime））之和。

之和                           （（2 2））对对于于任任意意集集合合，，存存在在有有一一个个集集合合，，使使得得集集合合的的基基大大于于集合的基集合的基                           （（3 3））A A computer computer system system is is intelligent intelligent if if it it can can perform perform a a task task which, which, if if performed performed by by a a human, human, requires intelligence.requires intelligence.                （（4 4））并非所有的有理数（并非所有的有理数（rational numberrational number））都是整数都是整数                           （（5 5））计计算算机机系系20012001级级的的男男生生（（man man studentstudent））除除了了看看电电影影的的人外，其余的都去听学术报告（人外，其余的都去听学术报告（academic reportacademic report））了。

了2024/9/1635Wei Changhua    3    3    用语义网络表示下列句子用语义网络表示下列句子 （（1 1）树和草都是植物；）树和草都是植物； （（2 2）树和草都是有根有叶的；）树和草都是有根有叶的； （（3 3）水草是草，且长在水中；）水草是草，且长在水中； （（4 4）果树是树，且会结果；苹果树是果树中的一种，它结苹果果树是树，且会结果；苹果树是果树中的一种，它结苹果 （（5 5）典型的哺乳动物有毛发典型的哺乳动物有毛发 （（6 6）狗是哺乳动物，且吃肉狗是哺乳动物，且吃肉 4 4        一个求职框架系统包含以下框架：一个求职框架系统包含以下框架： ( ( Frame Frame 求职类求职类- -A ( Frame A ( Frame 经理经理( (Isa Isa 求职类求职类 ) ) ( ( Isa Isa 招聘类招聘类) )( ( 学位学位 ValueValue：：硕士以上硕士以上) )）） ( ( 年龄年龄 ValueValue：：Always 30Always 30以下以下) )( ( Frame Frame 李明李明 ( ( 学位学位 ValueValue：：AlwaysAlways学士以上学士以上)))) ( (Isa Isa 求职类求职类- -A) ( Frame A) ( Frame 销售经理销售经理 ( ( 年龄年龄 ValueValue：：4040岁岁) ( ) ( Isa Isa 经理经理) ) ( ( 公关能力公关能力 ValueValue：：高高) )）） ( ( 公关能力公关能力 ValueValue：：高高) )））请问李明有资格申请销售经理的职位吗？为什么？请问李明有资格申请销售经理的职位吗？为什么？2024/9/1636Wei Changhua    5   5   试用框架结构表示一个大学的人事组织结构。

试用框架结构表示一个大学的人事组织结构 6 6       产生式系统由那些部分组成？它们的作用是什么？产生式系统由那些部分组成？它们的作用是什么？ 7 7     为为什什么么说说框框架架系系统统和和语语义义网网络络都都是是结结构构化化的的知知识识表表示示方方法法？？两两者的共同和不同之处是什么？者的共同和不同之处是什么？ 8 8   有有3 3个个积积木木块块（（A A、、B B、、C C））放放在在桌桌子子上上，，且且可可以以叠叠放放在在一一起起，，要要求求在在任任意意初初始始状状态态，，按按自自上上而而下下A A、、B B、、C C的的顺顺序序迭迭放放这这3 3个个积积木木块块搬搬动积木块应遵循以下约束：动积木块应遵循以下约束： （（1 1））     每次只能搬一块每次只能搬一块 （（2 2））     只有顶空的积木块才能搬动只有顶空的积木块才能搬动 请请为为机机器器人人搬搬动动积积木木块块设设计计一一个个产产生生式式系系统统，，包包括括综综合合数数据据库库、、规则库和冲突消解算法。

规则库和冲突消解算法2024/9/1637Wei Changhua第四章 基本的问题求解方法基本的问题求解方法 1 1 基本概念基本概念⑴ ⑴ 什么是搜索什么是搜索人人工工智智能能要要解解决决的的问问题题大大多多数数是是结结构构不不良良或或者者非非结结构构的的问问题题，，对对这这样样的的问问题题一一般般不不存存在在成成熟熟的的求求解解算算法法，，而而只只能能利利用用已已有有的的知知识识一一步步步步地地摸摸索索着着前前进进在在这这个个过过程程中中，，存存在在着着如如何何寻寻找找一一条条推推理理路路线线，，使使得得付付出出的的代代价价尽尽可可能能地地少少，，而而问问题题又又能能够够得得到到解解决决我我们们称寻找这样路线的过程为搜索称寻找这样路线的过程为搜索搜搜索索分分为为盲盲目目搜搜索索和和启启发发式式搜搜索索：：盲盲目目搜搜索索是是按按预预定定的的控控制制策策略略进进行行，，在在搜搜索索的的过过程程中中所所获获得得的的信信息息不不用用来来改改进进控控制制策策略略的的一一种种搜搜索索启启发发式式搜搜索索是是在在搜搜索索中中加加入入了了与与问问题题有有关关的的启启发发式式信信息息，，用用来来指指导导搜搜索索朝朝着着最最有有希希望望的的方方向向前前进进，，加加速速问问题题的的求求解解过过程程，，并并找到最优解。

找到最优解2024/9/1638Wei Changhua ⑵ ⑵ 状状态态空空间间表表示示法法：：状状态态空空间间表表示示法法是是用用““状状态态””和和““算算符符””来来表表示问题的一种方法示问题的一种方法 ●●   状态：状态是描述问题求解过程中任一时刻状况的数据结构状态：状态是描述问题求解过程中任一时刻状况的数据结构 ●●   算算符符：：引引起起状状态态的的某某些些分分量量变变化化，，从从而而使使问问题题从从一一个个状状态态变变为为另一个状态的操作称为算符另一个状态的操作称为算符 ● ● 状状态态空空间间：：问问题题的的全全部部状状态态和和一一切切算算符符所所构构成成的的集集合合成成为为状状态态空间 例如例如 二阶梵塔问题二阶梵塔问题解：设立柱解：设立柱 1 1、、2 2和和3 3以及两个圆盘以及两个圆盘A A和和B B 用用S Sk k=( S=( Sk0k0, S, Sk1k1) )表示问题状态，表示问题状态，S Sk0k0表示圆盘表示圆盘A A所在的立柱，所在的立柱，S Sk1k1表示圆盘表示圆盘B B所在的立柱，全部可能的状所在的立柱，全部可能的状态共有九种：态共有九种： S S0 0=( 1=( 1，，1)1)，， S S1 1=( 1=( 1，，2)2)，， S S2 2=( 1=( 1，，3)3) S S3 3=( 2=( 2，，1)1)，， S S4 4=( 2=( 2，，2)2)，， S S5 5=( 2=( 2，，3)3) S S6 6=( 3=( 3，，1)1)，， S S7 7=( 3=( 3，，2)2)，， S S8 8=( 3=( 3，，3)3) 问题的初始状态集合是问题的初始状态集合是S={SS={S0 0} }，，目标状态集合是目标状态集合是G={SG={S4 4，，S S8 8} }。

2024/9/1639Wei ChanghuaS S0 0= =（（1 1，，1 1））S S1 1= =（（1 1，，2 2））S S2 2= =（（1 1，，3 3））S S3 3= =（（2 2，，1 1））S S4 4= =（（2 2，，2 2））S S5 5= =（（2 2，，3 3））S S6 6= =（（3 3，，1 1））S S7 7= =（（3 3，，2 2））S S8 8= =（（3 3，，3 3））二阶梵塔问题状态表示二阶梵塔问题状态表示2024/9/1640Wei Changhua ⑶ ⑶ 与与/ /或或树树表表示示法法：：对对于于一一个个复复杂杂的的问问题题，，可可以以通通过过““分分解解””和和““等等价变换价变换””两种手段相结合使用，得到一个图，这个图就是与两种手段相结合使用，得到一个图，这个图就是与/ /或图 ●●     等价变换：等价变换：是一种同构或同态的变换是一种同构或同态的变换 ●●   本本原原问问题题：：不不能能再再分分解解或或变变换换，，而而且且直直接接可可以以求求解解的的子子问问题题，，称为本原问题。

称为本原问题 ●●      终终端端节节点点与与终终止止节节点点：：在在一一棵棵与与/ /或或树树中中，，没没有有子子节节点点的的节节点点称为终端节点；本原问题所对应的节点称为终止节点称为终端节点；本原问题所对应的节点称为终止节点 ●●     可可解解节节点点：：在在与与/ /或或树树中中，，满满足足下下列列条条件件之之一一者者就就称称为为可可解节点：解节点：                                        ◆◆     它是一个终止节点它是一个终止节点                                                            ◆◆     它它是是一一个个““或或””节节点点，，且且其其子子节节点点中中至至少少有有一一个个是是可可解解节节点点                                        ◆◆     它是一个它是一个““与与””节点，且其子节点全部是可解节点节点，且其子节点全部是可解节点 ●●   不不可可解解节节点点：：关关于于可可解解节节点点的的三三个个条条件件全全部部不不满满足足的的节节点点称称为不可解节点。

为不可解节点 ●● 解树：解树：由可解节点构成，且由这些可解节点可推出初始节点由可解节点构成，且由这些可解节点可推出初始节点（它对应于原始问题）为可解节点的子树称为解树它对应于原始问题）为可解节点的子树称为解树 2024/9/1641Wei Changhua2 2 状态空间搜索状态空间搜索 ⑴ ⑴ 状态空间搜索的一般过程状态空间搜索的一般过程 ●●   OPENOPEN表表 和和 CLOSEDCLOSED表表 ：： OPENOPEN表表 是是 用用 于于 存存 放放 刚刚 生生 成成 的的 节节 点点 ；；CLOSEDCLOSED表用于存放将要扩展的节点表用于存放将要扩展的节点 ● ●     搜索的一般过程搜索的一般过程            ⑵ ⑵ 广广度度优优先先搜搜索索：：从从初初始始节节点点S S0 0开开始始，，逐逐层层地地对对节节点点进进行行扩扩展展并并考考查查它它是是否否为为目目标标节节点点在在第第n  n 层层的的节节点点没没有有全全部部扩扩展展并并考考查查之之前前，，不不对对第第 n+1n+1层层节节点点进进行行扩扩展展。

OPENOPEN表表中中的的节节点点总总是是按按进进入入的的先先后后顺顺序序排排列列，，先先进进入入的的节节点排在前面，后进入的节点在后点排在前面，后进入的节点在后 ⑶ ⑶ 深深度度优优先先搜搜索索：：从从初初始始节节点点S S0 0开开始始，，在在其其子子节节点点中中选选择择一一个个子子节节点点进进行行考考查查，，若若不不是是目目标标节节点点，，则则再再在在该该子子节节点点中中选选择择一一个个子子节节点点进进行行考考查查，，一一直直如如此此向向下下搜搜索索当当到到达达某某个个子子节节点点，，且且该该子子节节点点既既不不是是目目标标节节点点又又不不能能继继续扩展时，才选择其兄弟节点进行考察续扩展时，才选择其兄弟节点进行考察 与与广广度度优优先先搜搜索索不不同同，，深深度度优优先先搜搜索索是是把把节节点点n n的的子子节节点点放放入入OPENOPEN表的首部表的首部2024/9/1642Wei Changhua ⑷ ⑷ 有有界界的的深深度度优优先先：：对对深深度度优优先先搜搜索索引引入入搜搜索索深深度度的的界界限限，，当当搜搜索索深深度度达达到到了了深深度度界界限限，，而而尚尚未未出现目标节点，就换一个分支进行搜索。

出现目标节点，就换一个分支进行搜索 ⑸ ⑸ 代代价价树树的的广广度度优优先先搜搜索索：：与与/ /或或树树中中，，边边上上有有代代价（或费用）的树称为代价树价（或费用）的树称为代价树代代价价树树的的广广度度优优先先搜搜索索的的基基本本思思想想是是每每次次从从OPENOPEN表表中中选选择择节节点点往往CLOSEDCLOSED表表中中传传送送时时，，总总是是选选择择其其代价最小的节点代价最小的节点 ⑹ ⑹ 代代价价树树的的深深度度优优先先搜搜索索：：基基本本思思想想是是从从刚刚扩扩展展的的 子子 节节 点点 中中 选选 择择 一一 个个 代代 价价 最最 小小 的的 节节 点点 送送 入入CLOSEDCLOSED表进行考查表进行考查2024/9/1643Wei Changhua⑺ ⑺ 启启发发式式搜搜索索：：启启发发式式搜搜索索是是利利用用问问题题本本身身的的某某些些启启发发信信息，以制导搜索朝着最有希望的方向前进息，以制导搜索朝着最有希望的方向前进 ●●   估估价价函函数数：：用用于于估估价价节节点点重重要要性性的的函函数数称称为为估估价价函数它的一般形式为函数。

它的一般形式为 ●●     局局部部择择优优搜搜索索：：当当一一个个节节点点被被扩扩展展后后，，按按f(x)f(x)对对每每个个子子节节点点计计算算估估价价值值，，并并选选择择最最小小者者作作为为下下一一个个要要考考查查的的节节点点由由于于它它每每次次都都只只是是在在子子节节点点的的范范围围中中选选择择要要考考查的子节点，所以称为局部择优搜索查的子节点，所以称为局部择优搜索 ●●   全全局局择择优优搜搜索索：：每每次次都都是是从从OPENOPEN表表的的全全体体节节点点中中选择一个估价值最小的节点进行扩展选择一个估价值最小的节点进行扩展2024/9/1644Wei Changhua ●      算法：把OPEN表中的节点按估价函数的值从小到大进行排序；g(x)是对g*(x)的估计，g(x)>0；h(x)是h*(x)的下界，即对所有x的均有： 其中g*(x)是从初始节点S0到节点x的最小代价； g*(x)是从x节点到目标节点的最小代价，若多个目标节点，则为其中的一个2024/9/1645Wei Changhua3 与/或树搜索 ⑴ 与/或树搜索的一般过程 ⑵ 与/或树搜索的广度优先搜索 ⑶ 与/或树搜索的深度优先搜索 ⑷ 与/或树搜索的有序搜索2024/9/1646Wei Changhua4 4 博弈树的启发式搜索博弈树的启发式搜索 ⑴ ⑴ 博博弈弈树树的的概概念念：：博博弈弈树树是是与与/ /或或树树的的一一个个特特例例；；博博弈弈的的初初始始格格局局是是初初始始节节点点；；在在博博弈弈树树中中与与节节点点和和或或节节点点总总是是逐逐层层交交替替出出现现的的；；所所有有能能使使自自己己一一方方获获胜胜的的终终局局都都是是本本原原问问题题，，相相应应的的节节点点是是可可解解节节点点。

所所有有使使对对方方获获胜胜的的终终局局都都是是不可解节点不可解节点 ⑵ ⑵ 极大极小法极大极小法 ⑶ ⑶  - - 剪枝技术剪枝技术 ● ●  值值：：对对于于一一个个或或节节点点来来说说，，取取当当前前子子节节点点中中的的最最大大倒倒推推值值作作为它倒推值的下界，称此值为为它倒推值的下界，称此值为 值 ● ●  值：值：对于一个与节点来说，取当前子节点中的最小倒推值作对于一个与节点来说，取当前子节点中的最小倒推值作为它倒推值的上界，称此值为为它倒推值的上界，称此值为 值 2024/9/1647Wei Changhua ● ●  - - 剪剪枝枝技技术术：：任任何何或或节节点点x x的的 值值如如果果不不能能降降低低其其父父辈辈节节点点的的 值值，，则则对对节节点点x x以以下下的的分分支支可可停停止止搜搜索索，，并并使使的的倒倒推值为推值为  ，这种剪枝称为，这种剪枝称为 剪枝；剪枝； 任任何何““与与””节节点点x x的的 值值如如果果不不能能升升高高其其父父辈辈节节点点的的 值值，，则则对对节节点点x x以以下下的的分分支支可可停停止止搜搜索索，，并并使使的的倒倒推推值值为为  ，，这种剪枝称为这种剪枝称为 剪枝。

剪枝2024/9/1648Wei Changhua第四章 基本的问题求解方法基本的问题求解方法思考题思考题思考题思考题 1 1     什么是状态和状态空间？什么是状态和状态空间？ 2 2     理解理解OPENOPEN表和表和CLOSECLOSE表的作用表的作用 3 3     什么是盲目搜索？什么是启发式搜索？什么是盲目搜索？什么是启发式搜索？ 4 4     宽度优先与深度优先的区别是什么？宽度优先与深度优先的区别是什么？ 5 5     叙述可解节点和不可解节点的定义叙述可解节点和不可解节点的定义 6 6     在博弈树中，在博弈树中，  - - 剪枝技术是如何进行的？剪枝技术是如何进行的？ 7 7     试叙述搜索的估价函数的含义试叙述搜索的估价函数的含义 8 8     试叙述试叙述A A* *算法的总体思路算法的总体思路 9 9   有有一一农农夫夫带带一一只只狐狐狸狸、、一一只只小小羊羊和和一一篮篮菜菜过过河河（（从从左左岸岸到到右右岸岸））。

假假设设船船太太小小，，农农夫夫每每次次只只能能带带一一样样东东西西过过河河，，考考虑虑到到安安全全，，无无农农夫夫看看管管时时，，狐狐狸狸和和小小羊羊不不能能在在一一起起，，小小羊羊和和那那篮篮菜菜也也不不能在一起请为该问题的解决设计状态空间，并画出状态空间图能在一起请为该问题的解决设计状态空间，并画出状态空间图 10 10     应用启发式搜索算法应用启发式搜索算法A A解决八数码问题解决八数码问题2024/9/1649Wei Changhua第五章第五章 基本推理方法基本推理方法1 1 推理的基本概念推理的基本概念推推理理通通常常是是指指从从已已知知的的事事实实出出发发，，通通过过运运用用已已掌掌握握的的知知识识，，找找出出其其中蕴藏的事实，或归纳出新的事实，这一过程就称为推理中蕴藏的事实，或归纳出新的事实，这一过程就称为推理推推理理包包括括两两种种判判断断：：一一种种是是已已知知的的判判断断，，它它包包括括已已掌掌握握的的求求解解问问题题有有关关的的知知识识和和关关于于问问题题的的已已知知事事实实；；另另一一种种是是由由已已知知判判断断推推出出新新的判断，即推理的结论。

的判断，即推理的结论2 2 推理方式和分类推理方式和分类 ⑴ ⑴ 按推理机制划分按推理机制划分，可以有，可以有●●              演演绎绎推推理理：：演演绎绎推推理理是是从从全全称称判判断断推推导导出出特特称称或或单单称判断的过程称判断的过程●●              归归纳纳推推理理：：归归纳纳推推理理是是从从足足够够的的事事例例中中归归纳纳出出一一般般性结论的推理过程性结论的推理过程●●              默默认认推推理理：：默默认认推推理理又又称称缺缺省省推推理理它它是是在在知知识识不不完全的情况下假设某些条件已经具备所进行的推理完全的情况下假设某些条件已经具备所进行的推理2024/9/1650Wei Changhua ⑵ ⑵ 按所用知识的确定性划分按所用知识的确定性划分，可以有，可以有 ●●   确确定定性性推推理理：：确确定定性性推推理理是是指指推推理理时时所所用用的的知知识都是精确的，推理出的结论也是精确的识都是精确的，推理出的结论也是精确的 ●●   不不精精确确推推理理：：不不精精确确推推理理是是指指在在推推理理时时所所用用到到的知识不都是精确的，推理出的结论也不完全是肯定的。

的知识不都是精确的，推理出的结论也不完全是肯定的 ⑶ ⑶ 按推理过程划分按推理过程划分，可以有，可以有 ●●   单单调调推推理理：：单单调调推推理理是是指指在在推推理理的的过过程程中中随随着着推推理理的的向向前前推推进进及及新新知知识识的的加加入入，，推推理理的的结结论论呈呈单单调调增增长长的趋势，并越来越接近最终目标的趋势，并越来越接近最终目标 ● ● 非单调推理：非单调推理：非单调推理是指在推理的过程中，非单调推理是指在推理的过程中，由于新的知识的加入，不仅没有加强推出的结论，反而要由于新的知识的加入，不仅没有加强推出的结论，反而要否定它，使得推理退回到前面的一步，重新开始否定它，使得推理退回到前面的一步，重新开始 2024/9/1651Wei Changhua ⑷ ⑷ 按启发性知识划分按启发性知识划分，可以有，可以有 ●●   启启发发式式推推理理：：在在推推理理的的过过程程中中利利用用了了能能够够加加快快推理进程、求得最优解的启发性知识的推理推理进程、求得最优解的启发性知识的推理 ●●   非非启启发发性性推推理理：：在在推推理理的的过过程程中中并并不不利利用用能能够够加快推理进程、求得最优解的启发性知识的推理。

加快推理进程、求得最优解的启发性知识的推理 ⑸ ⑸ 按方法论划分按方法论划分，可以有，可以有 ●●       基于知识的推理基于知识的推理 ●●       统计推理统计推理 ●●       直直觉觉推推理理：：直直觉觉推推理理又又称称为为常常识识性性推推理理，，是根据常识进行的一种推理是根据常识进行的一种推理2024/9/1652Wei Changhua3 3 推理控制策略推理控制策略 ⑴ ⑴ 正正向向推推理理：：从从用用户户提提供供的的初初始始事事实实出出发发，，在在知知识识库库中中找找出出当当前前可可适适合合的的知知识识，，构构成成可可适适用用的的知知识识集集，，然然后后按按某某种种冲冲突突消消解解策策略略从从知知识识集集中中选选出出一一条条知知识识进进行行推推理理，，并并将将推推理理出出的的新新事事实实加加入入到数据库作为下一步推理的已知事实，如此重复这一过程到数据库作为下一步推理的已知事实，如此重复这一过程 ⑵ ⑵ 逆逆向向推推理理：：首首先先选选定定一一个个假假设设目目标标，，然然后后寻寻找找支支持持该该假假设设的的证证据据，，若若所所需需要要的的证证据据都都能能找找到到，，则则说说明明假假设设是是成成立立的的；；若若无无论论如何都找不到所需要的证据，说明原假设不成立。

如何都找不到所需要的证据，说明原假设不成立 ⑶ ⑶ 混混合合推推理理：：即即有有正正向向推推理理又又有有逆逆向向推推理理的的推推理理方方法法就就是是混混合合推理 ⑷ ⑷ 双向推理双向推理：所谓双向推理是指正向推理和逆向推理同时进行，：所谓双向推理是指正向推理和逆向推理同时进行，且在某一步骤上相遇基本思想是：一方面根据已知事实进行正且在某一步骤上相遇基本思想是：一方面根据已知事实进行正向推理，但并不推到最终目标；另一方面，从某一假设目标出发向推理，但并不推到最终目标；另一方面，从某一假设目标出发进行逆向推理，但并不推至原始事实，而是让它们在途中相遇，进行逆向推理，但并不推至原始事实，而是让它们在途中相遇，既正向推理所得的中间结论恰好是逆向推理此时所需要求的证据既正向推理所得的中间结论恰好是逆向推理此时所需要求的证据 2024/9/1653Wei Changhua 4 4 归结反演归结反演 归结反演就是用归结和反演的方法实现定理证明归结反演就是用归结和反演的方法实现定理证明 ⑴ ⑴ 子句定义为由文字的析取组成的公式子句定义为由文字的析取组成的公式谓词公式化为子句集的过程谓词公式化为子句集的过程 ●●     消去蕴涵符号消去蕴涵符号 ●●     把否定符号移到每个谓词符号的前面把否定符号移到每个谓词符号的前面 ●●     变量标准化变量标准化 ●●     消去存在量词消去存在量词 ●●     将公式化为前束形将公式化为前束形 ●●     把母式化为合取范式把母式化为合取范式 ●●     略去全称量词略去全称量词 ●●     把母式用子句表示把母式用子句表示 ●●     子句变量标准化子句变量标准化2024/9/1654Wei Changhua ⑵ ⑵ 归归结结反反演演的的一一般般过过程程：：设设有有公公式式集集S S，，希希望望从从S S证证明明某某个目标公式个目标公式WW，，证明的过程如下：证明的过程如下： ●●       将将 WW加入到加入到S S集合集合 ●●     将将新新的的集集合合S S转转换换成成一一组组子子句句，，应应用用归归结结原原理理推导出一个空子句推导出一个空子句 归归结结反反演演过过程程主主要要就就是是证证明明一一个个集集合合是是不不可可满满足足的的过过程程，，即从集合归结出空子句的过程。

即从集合归结出空子句的过程     ⑶ ⑶ 归结反演的控制策略归结反演的控制策略 ●●       宽度优先策略宽度优先策略 ●●       支持集策略支持集策略 ●●       单元优先策略单元优先策略 ●●          线性输入策略线性输入策略 ●●          祖先过滤策略祖先过滤策略2024/9/1655Wei Changhua5 5 基于规则的演绎系统基于规则的演绎系统 将将问问题题的的知知识识和和信信息息划划分分为为规规则则和和事事实实两两种种类类型型规规则则有有包包含含蕴蕴涵涵形形式式的的表表达达式式，，事事实实由由无无蕴蕴涵涵形形式式的的表表达达式式表表示示这这样样的的推推理理系统称为基于规则的演绎系统系统称为基于规则的演绎系统 ●●   正正向向演演绎绎系系统统：：从从事事实实出出发发，，正正向向地地使使用用蕴蕴涵涵式式（（F F规规则）进行演绎推理，直到某个目标公式的一个终止条件为止则）进行演绎推理，直到某个目标公式的一个终止条件为止。

                                  ◆◆   事实表达式事实表达式：事实表达式为无蕴涵的任意与或形事实表达式为无蕴涵的任意与或形                                                   ◆◆   利利用用规规则则转转换换与与或或图图：：正正向向演演绎绎系系统统应应用用规规则则作作用用于于事事实实的的与与或或图图，，改改变变与与或或图图的的结结构构，，从从而而产产生生新新的的事事实实规规则则形形式为式为 其其中中L L是是单单文文字字，，WW是是任任意意的的与与或或形形表表达达式式L L和和WW中中的的所所有有变变量量都是全称量化的都是全称量化的                                                      ◆◆   利利用用目目标标公公式式做做结结束束条条件件：：正正向向演演绎绎系系统统的的目目标标公公式式定定义义为为文文字字的的析析取取，，当当一一个个目目标标文文字字与与与与或或图图中中的的文文字字匹匹配配时时，，系统便成功结束系统便成功结束2024/9/1656Wei Changhua ●●   逆逆向向演演绎绎系系统统：：在在逆逆向向演演绎绎系系统统从从目目标标表表达达式式出出发发，，应应用用逆逆向向规规则则（（规规则则）），，直直到到事事实实表表达达式。

式                              ◆◆   目目标标表表达达式式：：在在逆逆向向演演绎绎系系统统中中，，目目标标公公式为无蕴涵的任意与或形式为无蕴涵的任意与或形                              ◆◆   规规则则应应用用：：逆逆向向演演绎绎系系统统的的规规则则称称为为规规则则，，形为形为 其中其中WW为任意的与或形，为任意的与或形，L L为单文字为单文字                              ◆◆     结结束束条条件件：：逆逆向向演演绎绎系系统统的的事事实实表表达达式式限限制制为为文文字字的的合合取取，，可可表表示示为为文文字字的的集集合合逆逆向向演演绎绎系系统统的的结结束束条条件件就就是是与与或或图图中中包包括括一一个个结结束束在在事事实实结结点点上上的的一一致致解解图图，，该该解解图图的的合合一一复复合合作作用用于目标表达式就是解答语句于目标表达式就是解答语句2024/9/1657Wei Changhua第五章第五章 基本推理方法基本推理方法思考题思考题 1 1 1 1 叙述求公式子句集的全过程。

叙述求公式子句集的全过程叙述求公式子句集的全过程叙述求公式子句集的全过程 2 2 2 2     归结反演方法证明定理的基本思想是什么？归结反演方法证明定理的基本思想是什么？归结反演方法证明定理的基本思想是什么？归结反演方法证明定理的基本思想是什么？ 3 3 3 3     归结反演的控制策略是什么？归结反演的控制策略是什么？归结反演的控制策略是什么？归结反演的控制策略是什么？ 4 4 4 4     正向演绎与逆向演绎各自的特点是什么？正向演绎与逆向演绎各自的特点是什么？正向演绎与逆向演绎各自的特点是什么？正向演绎与逆向演绎各自的特点是什么？ 5 5 5 5     设设设设有有有有以以以以下下下下的的的的谓谓谓谓词词词词演演演演算算算算公公公公式式式式，，，，试试试试写写写写出出出出其其其其转转转转换换换换成成成成子子子子句句句句集集集集的的的的过过过过程 (1) (1) (1) (1) (2) (2) (2) (2) (3) (3) (3) (3) (4) (4) (4) (4)2024/9/1658Wei Changhua   6 6 招聘工作人员，招聘工作人员，A A、、B B、、C C三人应试，经面试后公司表示如下想法：三人应试，经面试后公司表示如下想法： （（1 1））     三人中至少录取一人三人中至少录取一人 （（2 2））     如果录取如果录取A A而不录取而不录取B B，，则一定录取则一定录取C C （（3 3））       如果录取如果录取B B，，则一定则一定录取录取C C试用归结反演法证明公司一定录取试用归结反演法证明公司一定录取C C。

7  7  假设已知下列事实：假设已知下列事实： （（1 1））     李华（李华（LiHuaLiHua））喜欢的容易的（喜欢的容易的（EasyEasy））课程（课程（coursecourse） （（2 2））     李华（李华（LiHuaLiHua））不喜欢的难的（不喜欢的难的（DifficultDifficult））课程（课程（coursecourse） （（3 3））     工程类（工程类（EngEng））的课程都是难的的课程都是难的 （（4 4））     物理类（物理类（PhyPhy））的课程都是容易的的课程都是容易的 （（5 5））     吴刚（吴刚（WugangWugang））喜欢所有李华不喜欢的课程喜欢所有李华不喜欢的课程 （（6 6））     Phy200Phy200是门物理类课程是门物理类课程 （（7 7））     Eng300Eng300是门工程类课程是门工程类课程 请用归结反演方法回答下列问题：请用归结反演方法回答下列问题： （（1 1））        吴刚喜欢什么课程？吴刚喜欢什么课程？                                                （（2 2））       吴刚喜欢吴刚喜欢Eng300Eng300课程吗？课程吗？ 2024/9/1659Wei Changhua    8        8    已知事实表达式：已知事实表达式：F F规则：规则： 求目标公式：求目标公式：2024/9/1660Wei Changhua第六章 不确定性推理不确定性推理1 1 不确定性推理的基本概念不确定性推理的基本概念⑴ ⑴ 什么是不确定性推理什么是不确定性推理所所谓谓不不确确定定性性推推理理就就是是从从不不确确定定性性的的初初始始证证据据出出发发，，通通过过运运用用不不确确定定性性的的知知识识，，最最终终推推理理出出具具有有一一定定程程度度的的不不确确定定性性，，但但又又是是合合理理或或者者似似乎乎合合理理的的结结论论的的思思维维过过程。

程⑵ ⑵ 不确定性推理的一般算法不确定性推理的一般算法 ●●   根根据据规规则则前前提提E E的的不不确确定定性性C(E)C(E)和和规规则则强强度度f(Hf(H，，E),E),求求出出假假 设设 H H的的 不不 确确 定定 性性 C(H)C(H)，， 即即 定定 义义 一一 函函 数数 g g1 1，， 使使C(H)=gC(H)=g1 1[C(E),f(H,E)] [C(E),f(H,E)] ● ● 根据分别由独立的证据根据分别由独立的证据E E1 1和和E E2 2, ,求得的假设求得的假设H H的不确定性的不确定性C C1 1(H)(H)和和C C2 2(H)(H)，， 2024/9/1661Wei Changhua 求求得得证证据据E E1 1和和E E2 2的的组组合合所所导导致致的的假假设设的的不不确确定定性性C(H)C(H)，，即即定义一函数定义一函数g g2 2，，使使C(H)=gC(H)=g2 2[C[C1 1(H),C(H),C2 2(H)] (H)] ●●   根根据据两两个个证证据据E E1 1和和E E2 2的的不不确确定定性性C(EC(E1 1) )和和C(EC(E2 2) )，，求求出出证证据据E E1 1和和E E2 2的的合合取取E E1 1 E E2 2的的不不确确定定性性，，即即定定义义一一函函数数g g3 3，，使使C C(E(E1 1 E E2 2)=g)=g3 3[C(E[C(E1 1),C(E),C(E2 2)])] ●●   根根据据两两个个证证据据E E1 1和和E E2 2的的不不确确定定性性C(EC(E1 1) )和和C(EC(E2 2) )，，求求出出证证 据据 E E1 1和和 E E2 2的的 析析 取取 的的 不不 确确 定定 性性 ，， 即即 定定 义义 函函 数数 g g4 4，， 使使C(EC(E1 1 E E2 2)=g)=g4 4[C(E[C(E1 1),C(E),C(E2 2)])] ⑶ ⑶ 几种主要的不确定性推理方法几种主要的不确定性推理方法 ●●       确定因子法（可信度方法）确定因子法（可信度方法） ●●       主观主观BayesBayes方法方法 ●●        证据理论证据理论 ●●        可能性理论可能性理论 ●●        粗集理论粗集理论 ●●          批注理论批注理论 2024/9/1662Wei Changhua2 2 确定因子法确定因子法 ⑴ ⑴ 知识的不确定性表示知识的不确定性表示    MYCIN    MYCIN系统称规则强度为规则确定性因子（系统称规则强度为规则确定性因子（Certainty Certainty FactorFactor））CF(H,E)CF(H,E)，，它表示在已知证据的情况下，对假设的它表示在已知证据的情况下，对假设的确信程度。

确信程度 CF(H,E)CF(H,E)定义如下：定义如下： ⑵ ⑵ 证据的不确定性证据的不确定性2024/9/1663Wei Changhua ⑶ ⑶ 不确定性推理不确定性推理 ●●     根根据据证证据据和和规规则则的的不不确确定定性性求求假假设设的的不不确确定定性：性： 组合两个独立证据导出的同一个假设的不确定性：组合两个独立证据导出的同一个假设的不确定性： 由此计算：由此计算： 2024/9/1664Wei Changhua ● ●     证据的合取证据的合取 ● ● 证据的析取证据的析取 2024/9/1665Wei Changhua3 3 主观主观BayesBayes方法方法 主主观观BayesBayes方方法法是是以以概概率率论论中中的的BayesBayes公公式式为为基基础础的的一一种种 不不 确确 定定 性性 推推 理理 算算 法法 ，， 首首 先先 应应 用用 于于 专专 家家 系系 统统PROSPECTORPROSPECTOR系统 ⑴ ⑴ 知知识识不不确确定定性性的的表表示示：：在在该该方方法法中中知知识识的的不不确确定定性性表表示为示为其中规则强度由其中规则强度由LSLS和和LNLN表示。

表示 ⑵ ⑵ 证据的不确定性：证据的不确定性：证据的不确定性用证据的概率证据的不确定性用证据的概率P(E)P(E)表示，或者用证据的几率表示，或者用证据的几率 ( (E)E) 2024/9/1666Wei Changhua ⑶ ⑶ 不确定性推理算法：不确定性推理算法：采用三点的线性插值方法即采用三点的线性插值方法即 当当 时，有时，有 当当 时，有时，有 当当 时，有时，有 分段插值的解析式为：分段插值的解析式为： 2024/9/1667Wei Changhua4 4 证据理论证据理论 证证据据理理论论是是由由DempsterDempster和和他他的的学学生生ShaferShafer共共同同提提出出来来的的一一种种不不确确定定性性推推理理模模型型，，所所以以也也称称为为D-SD-S证证据据理理论论证证据据理理论论可可以以满满足足比比概概率率更更加加弱弱的的公公里里体体系系，，当当概概率率值值已已知知的时候，证据理论就变成为概率论了。

的时候，证据理论就变成为概率论了 ⑴ ⑴ 证据的不确定性证据的不确定性 设设U U的的幂幂集集2 2U U上上定定义义了了一一个个基基本本概概率率赋赋值值函函数数mm：：2 2U U [0,1][0,1]，，使满足使满足 ，，基基本本概概率率赋赋值值函函数数m(A)m(A)表表示示了了证证据据对对U U的的子子集集A A成成立立的的一一种信任程度种信任程度2024/9/1668Wei Changhua 信任函数：信任函数定义为信任函数：信任函数定义为 似然函数：似然函数定义为似然函数：似然函数定义为 信任函数与似然函数的关系信任函数与似然函数的关系 2024/9/1669Wei Changhua⑵ ⑵ 证据组合：证据组合：对于相同的证据，由于来源不同，可能得到对于相同的证据，由于来源不同，可能得到不同的基本概率赋值函数不同的基本概率赋值函数D-SD-S证据理论采取正交和来组证据理论采取正交和来组合这些函数合这些函数 设设 是是 上的个基本概率赋值函数，它们上的个基本概率赋值函数，它们的正交和的正交和 ，且定义为，且定义为 其中其中 ⑶ ⑶ 证据理论的推理证据理论的推理 ● ●       知识表示：系统的推理规则表示为知识表示：系统的推理规则表示为 ●●       证证据据的的描描述述：：对对于于任任何何命命题题 ，，其其信信任任函函数数为为2024/9/1670Wei Changhua ●   ●   似然函数为似然函数为 ● ● 类概率函数类概率函数：： ⑷ ⑷ 不确定性推理不确定性推理 ●● 匹配度函数：匹配度函数： 2024/9/1671Wei Changhua ● ●       命题的逻辑组合的情况命题的逻辑组合的情况                    ◆◆     合取：合取： ◆ ◆ 析取：析取： ◆ ◆ 如果几种规则支持同一命题，总的概率赋值函数定如果几种规则支持同一命题，总的概率赋值函数定义为各规则假设得到的基本概率赋值函数的正交和，即义为各规则假设得到的基本概率赋值函数的正交和，即 2024/9/1672Wei Changhua5 5 可能性理论可能性理论 ZadehZadeh在在19651965年年提提出出了了模模糊糊集集合合论论，，19781978年年又又提提出出了了可可能能性理论。

性理论 ⑴ ⑴ 模糊命题模糊命题：含有模糊概念、模糊数据或带有确信程度：含有模糊概念、模糊数据或带有确信程度的语句称为模糊命题形式化为：的语句称为模糊命题形式化为：x  is  Ax  is  A或者或者x is A (CF)x is A (CF) 其其中中，，X X是是论论域域上上的的变变量量，，用用来来代代表表所所论论对对象象的的属属性性；；A A是是模模糊糊概概念念或或模模糊糊数数；；CFCF是是该该模模糊糊命命题题的的确确信信度度，，它它可可以以是一个确定的数，也可以是模糊数，还可以是模糊语言值是一个确定的数，也可以是模糊数，还可以是模糊语言值 ⑵ ⑵ 模糊知识的表示模糊知识的表示：模糊产生式规则的一般形式为：模糊产生式规则的一般形式为 其中其中E E是用模糊命题表示的模糊条件；是用模糊命题表示的模糊条件；H H是用模糊命题表示是用模糊命题表示的模糊结论；的模糊结论；CFCF是该产生式规则所表示的知识可信度因子是该产生式规则所表示的知识可信度因子 2024/9/1673Wei Changhua⑶ ⑶ 语义距离：语义距离：设设A A、、B B分别是论域上分别是论域上 相应的相应的模糊概念的模糊集，而模糊概念的模糊集，而 和和 分别是它们的隶属函数，分别是它们的隶属函数，则有则有 ●●       海明距离海明距离：海明距离定义为：海明距离定义为 ● ● 欧几里德距离欧几里德距离 ●●        明可夫斯基距离明可夫斯基距离2024/9/1674Wei Changhua ● ● 切比雪夫距离切比雪夫距离 ⑷ ⑷ 语语言言变变量量：：用用语语言言而而不不是是用用数数字字来来表表示示变变量量的的值值和变量之间的关系，这种变量称为语言变量。

和变量之间的关系，这种变量称为语言变量 ⑸ ⑸ 模糊命题的转换规则模糊命题的转换规则 ●●       修正规则修正规则 ● ●       合取、析取和蕴含规则合取、析取和蕴含规则 ● ●       量化规则量化规则⑹ ⑹ 模糊推理模糊推理 ●●        广义假言推理广义假言推理 ● ●        模糊量词的近似推理模糊量词的近似推理 ● ●        模糊真值限定的近似推理模糊真值限定的近似推理2024/9/1675Wei Changhua 6 6 粗集理论粗集理论 粗集理论是波兰华沙理工大学的粗集理论是波兰华沙理工大学的Z. PawlakZ. Pawlak教授教授19821982年首先年首先提出的处理不确定性信息的理论该方法特别实用于观察提出的处理不确定性信息的理论该方法特别实用于观察和测量获得的不精确数据的分类问题和测量获得的不精确数据的分类问题 2024/9/1676Wei Changhua第六章 不确定性推理不确定性推理思考题思考题 1 1     分分别别以以不不精精确确性性、、不不完完全全性性、、模模糊糊性性、、时时变变性性和非单调性举例说明现实世界知识的不确定性。

和非单调性举例说明现实世界知识的不确定性 2 2 构构造造一一个个不不确确定定性性知知识识系系统统一一般般要要涉涉及及到到那那几几个个问问题？题？ 3 3 说明确定因子法中的说明确定因子法中的MBMB和和MDMD的物理意义的物理意义 4 4 设学生考试成绩的论域为设学生考试成绩的论域为 ，小王成绩得，小王成绩得A A、、得得B B、、得得A A或或B B的基本概率分别分配到的基本概率分别分配到0.2,0.1,0.30.2,0.1,0.3，， 为为0.20.2；请给出；请给出 、、 和和 2024/9/1677Wei Changhua 5 5 设某问题求解用到下面的推理规则；设某问题求解用到下面的推理规则； 试用确定因子法求出的可信度试用确定因子法求出的可信度 假定已知在当假定已知在当前观察有前观察有 6 6 设有一组规则，推理网络如图所示设有一组规则，推理网络如图所示。

     Rule1:  IF  ERule1:  IF  E1 1∧∧E E2 2  THEN THEN E E3 3={a={a1 1, a, a2 2}  CF={0.2, 0.6}}  CF={0.2, 0.6}   Rule2:  IF  E   Rule2:  IF  E5 5∧∧E E8 8  THEN THEN E E4 4={b}     CF={0.8}={b}     CF={0.8}   Rule3:  IF  E   Rule3:  IF  E3 3     THEN THEN H={hH={h1 1, h, h2 2, h, h3 3}  CF={0.2, 0.5, 0.3}}  CF={0.2, 0.5, 0.3}   Rule4:  IF  E   Rule4:  IF  E4 4     THEN THEN H={ hH={ h1 1, h, h2 2, h, h3 3}  CF={0.3, 0.4, 0.1}}  CF={0.3, 0.4, 0.1}   Rule5:  IF  E   Rule5:  IF  E6 6∨∨E E7 7 THEN E THEN E8 8          CF={0.8}          CF={0.8}2024/9/1678Wei Changhua已知：已知：CF(CF(E E1 1)=0.7)=0.7                        CF(CF(E E2 2)=0.8)=0.8 CF( CF(E E5 5)=0.6)=0.6 CF( CF(E E6 6)=0.4               )=0.4                CF( CF(E E7 7)=0.9)=0.9 试用试用D-SD-S证据理论求出证据理论求出CFCF（（H H）。

H={hH={h1 1,h,h2 2,h,h3 3} }E E1 1E E2 2E E5 5E E6 6E E7 7E E3 3E E4 4E E5 52024/9/1679Wei Changhua第七章 专家系统专家系统1 1 专家系统的基本概念专家系统的基本概念 ⑴ ⑴ 什什么么是是专专家家系系统统：：专专家家系系统统是是一一个个智智能能程程序序，，它它具具有有相相关关领领域域的的大大量量专专家家知知识识，，它它可可以以模模拟拟人人类类专专家家解解决决问问题题的的思思维维过过程，且解决问题的能力不低于人类领域专家程，且解决问题的能力不低于人类领域专家 ⑵ ⑵ 专家系统的特征专家系统的特征 ●●     具有专家水平的专门知识具有专家水平的专门知识 ●●     能进行有效的推理能进行有效的推理 ●●     具有获取知识的能力具有获取知识的能力 ●●     具有灵活性具有灵活性 ●●     具有透明性具有透明性 ●●     具有交互性具有交互性 ●●     具有一定的复杂性和难度具有一定的复杂性和难度2024/9/1680Wei Changhua⑶ ⑶ 专家系统与常规程序的区别专家系统与常规程序的区别 ●●     常规程序常规程序= =数据结构数据结构+ +算法算法 专家系统专家系统= =知识知识+ +推理推理 ●●     常常规规程程序序将将知知识识组组织织成成数数据据级级和和程程序序级级；；而而专专家系统将知识组织成数据级、知识库级和控制级。

家系统将知识组织成数据级、知识库级和控制级 ●●     常常规规程程序序一一般般是是通通过过查查找找或或计计算算获获取取问问题题的的解解，，本本质质上上是是数数值值计计算算；；而而专专家家系系统统是是通通过过推推理理获获取取问问题题的的解解或证明某个假设，本质上是符号处理或证明某个假设，本质上是符号处理 ●●     常常规规程程序序处处理理的的数数据据多多数数是是精精确确的的；；而而专专家家系统处理的数据大多数是不精确的、模糊的系统处理的数据大多数是不精确的、模糊的 ●●     常常规规程程序序一一般般不不需需要要具具备备解解释释功功能能；；而而专专家家系系统一般具有解释机构，它可以对自己的行为作出解释统一般具有解释机构，它可以对自己的行为作出解释 ●●       常常规规程程序序与与专专家家系系统统具具有有不不同同的的软软件件体体系系结结构2024/9/1681Wei Changhua⑷ ⑷ 专家系统研究的历史专家系统研究的历史 ● ● 世界上第一个专家系统世界上第一个专家系统 19651965年，年，A.Feigenbum, DENDRALA.Feigenbum, DENDRAL ● ● 中国第一个专家系统中国第一个专家系统 19781978年，中国科学院自动化研究所年，中国科学院自动化研究所 涂序彦：关幼波肝病诊断与治疗专家系统涂序彦：关幼波肝病诊断与治疗专家系统2024/9/1682Wei Changhua2 2 专家系统分类专家系统分类 ⑴ ⑴ 按专家系统的特征分类按专家系统的特征分类 ●●       解释型解释型 ●●       诊断型诊断型 ●●       预测型预测型 ●●       设计型设计型 ●●       规划型规划型 ●●       控制型控制型 ●●       检测型检测型 ●●       维修型维修型 ●●       教育型教育型 ●●       调试型调试型2024/9/1683Wei Changhua⑵ ⑵ 按系统的体系结构分类按系统的体系结构分类 ●●       集中式专家系统集中式专家系统 ●●       分布式专家系统分布式专家系统 ●●       神经网络专家系统神经网络专家系统 ●●       符号系统与神经网络相结合的专家系统符号系统与神经网络相结合的专家系统3 3 专家系统的一般结构专家系统的一般结构 ⑴ ⑴ 专家系统的基本结构专家系统的基本结构专家系统的基本结构由五部分组成：专家系统的基本结构由五部分组成： ●●        知识库知识库；用于存放问题求解所需要的知识；用于存放问题求解所需要的知识 ●●   综综合合数数据据库库：：用用于于存存放放系系统统运运行行过过程程中中所所需需要要的的原原始始数数据据和和产生的所有信息。

产生的所有信息 ●●     推推理理机机：：根根据据综综合合数数据据库库当当前前的的状状态态，，利利用用知知识识库库中中的的知知识进行推理识进行推理 ●●     知知识识获获取取程程序序：：这这个个部部件件负负责责建建立立、、修修改改和和扩扩充充知知识识库库，，并对知识库中的知识进行一致性、完整性进行维护并对知识库中的知识进行一致性、完整性进行维护 ●● 解释程序解释程序：解释程序用于对求解过程作出说明，并回答用户：解释程序用于对求解过程作出说明，并回答用户提出的问题提出的问题 2024/9/1684Wei Changhua人机接口人机接口推理机推理机解释程序解释程序知识获取程序知识获取程序数据库及其管理系统数据库及其管理系统知识库及其管理系统知识库及其管理系统专家系统的一般结构专家系统的一般结构用户用户领域专家领域专家2024/9/1685Wei Changhua4 4 专家系统的建造与评价专家系统的建造与评价 ⑴ ⑴ 专家系统建造的原则专家系统建造的原则 ●●       恰当划定求解问题的领域恰当划定求解问题的领域 ●●       获取完备的知识获取完备的知识 ●●       知识库与推理机的分离知识库与推理机的分离 ●●       选择、设计合适的知识表示选择、设计合适的知识表示 ●●       推理机应模拟领域专家求解问题的思维过程推理机应模拟领域专家求解问题的思维过程 ●●       建立良好的交互环境建立良好的交互环境 ●●       渐增式的开发策略渐增式的开发策略2024/9/1686Wei Changhua⑵ ⑵ 专家系统的开发过程专家系统的开发过程 ●●   需求分析需求分析 ●●   系统设计系统设计 ●●   知识获取知识获取 ●●   编程、调试编程、调试 ●●   原型测试原型测试 ●●   修正与扩充修正与扩充 ●●   系统包装及总调系统包装及总调 ●●   系统维护系统维护2024/9/1687Wei Changhua⑶ ⑶ 专家系统的评价专家系统的评价 ●●   知识的完备性知识的完备性 ●●   表示方法及组织方法的适应性表示方法及组织方法的适应性 ●●   求解问题的质量求解问题的质量 ●●   系统的效率系统的效率 ●●   人机交互的便利性人机交互的便利性 ●●   系统的可维护性系统的可维护性 ●●   解释能力解释能力 ●●   系统的研制时间与效益系统的研制时间与效益2024/9/1688Wei Changhua5 5 专家系统开发工具专家系统开发工具 ⑴ ⑴ 人工智能语言人工智能语言 ●●   表处理语言表处理语言LISPLISP ●●   逻辑程序设计语言逻辑程序设计语言PROLOGPROLOG ●●   面向对象的程序设计语言面向对象的程序设计语言SMALLTALKSMALLTALK ⑵ ⑵ 专家系统外壳专家系统外壳 ●●   EMYCINEMYCIN ●● KAS KAS ●● EXPERT EXPERT ⑶ ⑶ 通用专家系统工具通用专家系统工具 ●●     POS5POS5 ●●  ART  ART2024/9/1689Wei Changhua6 6 专家系统开发环境专家系统开发环境7 7 新一代专家系统的研究新一代专家系统的研究 ⑴ ⑴ 分布协同式的体系结构分布协同式的体系结构 ⑵ ⑵ 知识的自动获取知识的自动获取 ⑶ ⑶ 深层知识的利用深层知识的利用8 8 几个著名的专家系统几个著名的专家系统 ●●     动物识别系统动物识别系统 ●●     MYCINMYCIN ●●  PROSPECTOR  PROSPECTOR ●●  AM  AM2024/9/1690Wei Changhua第七章 专家系统专家系统思考题思考题 1 1 1 1        什么是专家系统？什么是专家系统？什么是专家系统？什么是专家系统？ 2 2 2 2       说出专家系统的特征。

说出专家系统的特征说出专家系统的特征说出专家系统的特征 3 3 3 3       专家系统的瓶颈是什么？专家系统的瓶颈是什么？专家系统的瓶颈是什么？专家系统的瓶颈是什么？ 4 4 4 4       国国国国际际际际上上上上第第第第一一一一个个个个研研研研制制制制成成成成功功功功的的的的专专专专家家家家系系系系统统统统是是是是什什什什么？么？么？么？ 5 5 5 5       我我我我国国国国第第第第一一一一个个个个研研研研制制制制成成成成功功功功的的的的专专专专家家家家系系系系统统统统是是是是什什什什么么么么？？？？ 6 6 6 6       画出专家系统的通用结构图画出专家系统的通用结构图画出专家系统的通用结构图画出专家系统的通用结构图 7 7 7 7   举举举举例例例例说说说说明明明明专专专专家家家家系系系系统统统统的的的的研研研研究究究究对对对对于于于于人人人人工工工工智智智智能能能能，，，，乃乃乃乃至于科学研究所起的作用。

至于科学研究所起的作用至于科学研究所起的作用至于科学研究所起的作用 8 8 8 8       说出专家系统与常规程序的区别说出专家系统与常规程序的区别说出专家系统与常规程序的区别说出专家系统与常规程序的区别2024/9/1691Wei Changhua第八章 机器学习机器学习1 1 机器学习的概念机器学习的概念 ⑴ ⑴ 什什么么是是机机器器学学习习：：机机器器学学习习是是使使系系统统做做一一些些适适应应性性的的变变化化，，使使得得系系统统在在下下一一次次完完成成类类似似的的任任务务时时比比前前一一次更有效次更有效 ⑵ ⑵ 人类学习与机器学习人类学习与机器学习 ●●       人类学习是个漫长的过程人类学习是个漫长的过程 ●●       人类学习不存在复制的过程人类学习不存在复制的过程 ●●       人类学习可以遗忘人类学习可以遗忘 ●●       人类学习是逐渐积累的过程人类学习是逐渐积累的过程2024/9/1692Wei Changhua ⑶ ⑶ 机机器器学学习习系系统统：：机机器器学学习习系系统统是是在在一一定定程程度度上上实实现现机机器器学学习习的的软软件件，，也也就就是是说说如如果果一一个个系系统统能能够够从从某某个个过过程程或或环环境境的的未未知知特特征征中中学学习习到到有有关关信信息息，，并并能能把把学学到到的的信信息息用用于于对对未未来来的的估估计计、、分分类类、、决决策策或或控控制制，，以以便便改改进进系系统统的的性能，那么它就是一个学习系统。

性能，那么它就是一个学习系统 2 2 学习系统模型学习系统模型：一个学习系统至少应具有以下几部分：一个学习系统至少应具有以下几部分 ●●       环境：包括工作对象和外界条件环境：包括工作对象和外界条件 ●●       学学习习环环节节：：它它通通过过对对环环境境的的搜搜索索获获取取外外部部信信息息，，然然后后经经分分析析、、综综合合、、类类比比、、推推理理等等思思维维过过程程获获得得知知识识，，并竟这些知识送入知识库并竟这些知识送入知识库 ●●       知知识识库库：：知知识识库库的的形形式式就就是是知知识识表表达达的的形形式式知识表达形式应具有知识表达形式应具有                                ◆◆     可表达性可表达性                                  ◆◆     推理难度推理难度                                ◆◆     可修改性可修改性                                  ◆◆     可扩展性可扩展性 ● ● 执行环节执行环节 2024/9/1693Wei Changhua3 3 机器学习分类机器学习分类 ⑴ ⑴ 基于推理策略的分类基于推理策略的分类 ●●     机械学习机械学习 ●●     讲授学习讲授学习 ●●     演绎学习演绎学习 ●●     解释学习解释学习 ● ●     类比学习类比学习 ●●     归纳学习归纳学习⑵ ⑵ 基于系统性的分类基于系统性的分类 ●●     归纳学习归纳学习 ●●     分析学习分析学习 ●●     联结学习联结学习 ●●     遗传学习遗传学习2024/9/1694Wei Changhua4 4 机器学习研究历史机器学习研究历史 ⑴ ⑴ 神神经经元元模模型型研研究究阶阶段段W.S.McCullochW.S.McCulloch和和W.PittsW.Pitts（（19431943））的模拟神经元的理论。

的模拟神经元的理论 ⑵ ⑵ 符号概念获取研究阶段符号概念获取研究阶段：：6060年代初进入年代初进入 ⑶ ⑶ 符号学习兴旺发达阶段符号学习兴旺发达阶段：：7070年代中期年代中期 ⑷ ⑷ 联结学习和符号学习共发展阶段联结学习和符号学习共发展阶段：：8080年代以后年代以后5  5 机器学习的研究目标机器学习的研究目标：机器学习目标有三个，即：机器学习目标有三个，即                   ⑴ ⑴ 通通用用学学习习算算法法：：这这个个方方向向的的研研究究是是理理论论分分析析和和开开发发用用于非实用的学习任务算法于非实用的学习任务算法 ⑵ ⑵ 认认知知模模型型：：这这是是研研究究人人的的学学习习的的计计算算理理论论和和实实验验模模型 (3) (3) 工工程程目目标标：：这这个个研研究究方方向向是是要要解解决决专专门门的的实实际际问问题题，，并开发完成这些任务的工程系统并开发完成这些任务的工程系统2024/9/1695Wei Changhua6  6 几个著名的学习系统几个著名的学习系统 ●●   BACONBACON：：基基本本思思想想是是程程序序反反复复检检查查数数据据，，并并用用改改进进操操作作产产生生新新的的项项，，直直到到发发现现一一个个项项总总是是常常量量。

这这样样就就可可以以把概念表示成把概念表示成““项项= =常量常量”” ●●   INDUCEINDUCE系系统统：：INDUCEINDUCE学学习习系系统统是是有有示示教教正正例例学学习习单单个个概概念念，，它它试试图图找找出出在在规规则则空空间间中中的的少少数数概概念念，，使使得得每每个概念都覆盖所有的示教例子个概念都覆盖所有的示教例子 ●●     数数学学方方向向系系统统AMAM：：AMAM与与多多数数学学习习系系统统不不同同，，它它不不是是学学习习执执行行任任务务中中的的概概念念，，而而是是学学习习数数学学概概念念它它用用改改进进假假设设方方法法搜搜索索数数学学概概念念空空间间在在AMAM开开始始运运行行时时，，知知识识库库中中有有115115个个有有限限集集合合论论的的基基本本概概念念AMAM在在运运行行时时，，收收集集概概念念的的例例子子，，产产生生概概念念，，并并对对概概念念空空间间进进行行推推测测，，结结果果发现了约发现了约200200个新概念，其中有一半是有意义的个新概念，其中有一半是有意义的 ●●     AQAQ：：2024/9/1696Wei Changhua第八章 机器学习机器学习思考题思考题 1 1   什么是机器学习？什么是机器学习？什么是机器学习？什么是机器学习？ 2 2 2 2       机机机机器器器器学学学学习习习习与与与与人人人人类类类类学学学学习习习习有有有有些些些些什什什什么么么么区区区区别别别别？？？？ 3 3 3 3       按按按按推推推推理理理理机机机机制制制制划划划划分分分分，，，，有有有有那那那那些些些些种种种种机机机机器器器器学学学学习？习？习？习？ 4 4 4 4       举例说明类比学习方法。

举例说明类比学习方法举例说明类比学习方法举例说明类比学习方法 5 5 5 5       举例说明归纳学习方法举例说明归纳学习方法举例说明归纳学习方法举例说明归纳学习方法 6 6 6 6       叙述一个机器学习系统的结构叙述一个机器学习系统的结构叙述一个机器学习系统的结构叙述一个机器学习系统的结构 7 7 7 7 举例说明举例说明举例说明举例说明BACONBACONBACONBACON学习系统的机器学习过程学习系统的机器学习过程学习系统的机器学习过程学习系统的机器学习过程 2024/9/1697Wei ChanghuaThank you !谢谢 谢！谢！2024/9/1698Wei Changhua。