人工智能原理及应用第三版答案

人工智能原理及应用第三版答案【篇一：人工智能课后答案第三章】，基于规则的演绎推理。求下列谓词公式的子句集?x?y(p(x,y)?q(x,y))解：去掉存在量词变为：p(a,b)?q(a,b)变成子句集{p(a,b),q(a,b)}?x?y(p(x,y)?q(x,y))解：去掉蕴涵符号变为：？x?y(?p(x,y)?q(x,y))去掉全称量词变为：？p(x,y)?q(x,y)变成子句集{?p(x,y)?q(x,y)}?x{p(x)??y[?zq(x,z)??zr(x,y,z)]}?p(x)?q(x,z)?r(x,f(x),z)?x?y?z?u?v?w(p(x,y,z,y,v,w)?q(x,y,z,y,v,w)?r(x,y,z,u,v,w))p(a,x,f(x),x,z,g(x,z))?r(a,x,f(x),h(x),z,g(x,z))}{p(a,y,f(y),y,v,g(y,v))?q(a,y,f(y),y,v,g(y,v)),试判断下列子句集中哪些是不可满足的使用删除策略归结4用合一算法求下列公式集的最一般合一。w={q(a,x),q(y,b)}最一般合一为:{a/y,b/y}w?{q(x,y,z),q(u,h(v,v)u)}最一般合一为：{z/u,h(v,v)/y,z或}(x/u,h(v,v)/y,x/z}5用归结原理证明，g是否可肯定是f的逻辑结果。f1(?x)(p(x)?g(x))f2(?x)(p(x)s(x)g(?x)(s(x)Ar(x))证明：利用归结反演法，先证明f1Vf2V?g是不可满足的。求子句集：?p(x)Vq(x)?p(zV)r(z)p(a)(4)s(a)f1f2s?s(yV)?r(?g)利用归结原理进行归结(8)nil[(6),(7)]所以s是不可满足得，从而g是fl和f2的逻辑结果。f(?x)((?y)p,(xy)Aq(y))?(?y)r(y)At(x,y))g?(?x)r(x)?(?x)(?y),p众??q(y))证明：利用归结反演法证明，先证明f??甘是不可满足的。把f、？g化成子句集：?p(xy)V?q(y)Vr(f(x))?p(vu)V?q(u)Vt(v,f(u))⑶q(b)⑷p(ab)⑸?r(z)对上述式子进行归结：?p(x,b)Vr(f(x))(1)和(3)归结，{b/y}r(f(x))(4)和(6)归结，{a/x}nil(5)和(7)归结{f(x)/z}所以g是f、的逻辑结论。f1(?x)(a(x)?b(x)?(?y)(d(xy)Ac(y)))f2(?x)(e(A)a(x)A(?y)(d,xy)?e(y)))f3(?x)(e(x)??b(x))g(?x)(e(xA)c(x))证明：利用归结反演法证明，先证明fl?f2?f3?聂不可满足的。求子句集：f1：?a(x)Vb(x)Vd(x,w)?a(y)Vb(y)Vc(t)f2e(a)a(a)?d(az)Ve(z)f3?e(u)V?b(u)?g?e(v)V?c(v)对子句集进行归结：?b(a)[(3)(6){a/u}]⑼?c(a)[(3)(7){a/v}]b(a)Vc(t)(2)(4){a/y}]c(a)[(8)(10){a/t}]nil[9)(11)]6用归结原理证明下述推理正确。已知：狗都会吠叫和咬人。任何动物吠叫时总是吵人的。松狮是狗。结论：松狮是吵人的。证明：首先定义如下谓词：b(x)：X是咬人的。f(x):是吠叫的。d(x):是狗。n(x)：X是吵人的。g(x)：Xl松狮。f1:?x(d(x)?(b(x)?f(x)))f2:?x(f(x)?n(x))f3:?x(g(x)?d(x))g:?x(g(x)?n(x))利用归结反演法，先证明f1?f2?f3?建不可满足的。f1?f2?f3?的子句集为?d(x)?b(x)?d(y)?f(y)?f(z)?n(z)?g(u)?d(u)g(a)?n(a)进行归结得：b(a)[(1)(5){a/x}]f(a)[(2)(5){a/y}]⑼?f(a) [3)(6){a/z}](10)nil[(8)(9)]得证。7.san、clyde、oscar是三只大象，关于它们，已知如下事实：sam是粉红色的；clyde是灰色的且喜欢oscar;oscar是粉红色或者是灰色(但不是两种颜色)且喜欢sam。用归结反演方法证明一只灰色大象喜欢一只粉红色大象。解首先定义如下谓词：pink（x表示x是粉红色的大象。gray（x）表示x是灰色的大象。likes（x，y）表示喜欢y。已知条件可以表示成如下谓词公式：（1） pink（sam）（2） gray（clyde）?likes（clyde，oscar）（3） （gray（oscar）?pink（oscar））?likes（oscar，sam）设求证的公式为：g：?x?y(gray(x)?pink(y)?likes(x，y))把其否定化为子句形式pinKsam)gray(clyde)like^clyde，oscar)gray(oscar)?pink(oscar)like^oscar，sam)?gray(x)??pink(y)??likes(x，y)进行归结：（7） ?gray（x）??likes（x，sam）（1）（6）归结{sam/y}（8） ?gray（oscar） （5）（7）{oscar/x}（9） pink（oscar）（4）（8）（10） ?gray（x）??likes（x，oscar） （6）（9）归结{oscar/y}（11） ?likes（oscar，sam） （2）（10）归结{oscar/y}（12） nil（3）（11）归结{sam/y}8张某被盗，公安局派五个侦察员去调查，研究案情时，侦察员a说：赵与钱中至少有一人作案”；侦察员b说：钱与孙至少有一人作案”；侦察员c说：孙'与李中至少有一人作案”；侦察员d说：赵与孙中至少有一人与此案无关”；侦察员e说：钱与李中至少有一人与此案无关”。如果这五个侦察员说的都可信，试用消解原理求出谁是盗窃犯。解：定义谓词用p（x）表示x作案，a，b，c，d分别代表赵、钱、孙、李，则五个侦察员得话可用谓词公式表示为p(a)Vp(b)p(b)Vp(c)p(c)Vp(d)?p(a)V?p(c)?p(b)V?p(d)要求的公式为g：?xp(x)即存在x,x是罪犯)将其化为否定形式再析取一个辅助谓词pa(x)得p(x)Vpa(x)对上面式子进行归结得?p(d)Vp(c)⑵(5归结p(c) (3)(翻结pa(c)(8)(60结，{c/x}?p(c)Vp(d)(1)(45结p(b) (3)(玲结pa(b)(8)(61)结，{b/x}所以，罪犯为钱和孙两个人。9归结策略：删除策略支持集策略线性归结策略单元归结策略语义归结策略祖先过滤型策略10.见第5题11.【篇二：人工智能原理及其应用考题总结】txt涕一部分绪论习题解答：什么是人工智能？发展过程中经历了哪些阶段？解：人工智能是计算机科学的一个重要分支，也是一门正在发展中的综合性前沿学科，它是由计算机科学、控制论、信息论、神经生理学、哲学、语言学等多种学科相互渗透而发展起来的，目前正处于发展阶段尚未形成完整体系。发展过程中经历的阶段有：第一阶段(40年代中一50年代末)神经元网络时代第二阶段（50年代中一60年代中）通用方法时代第三阶段（60年代中一80年代初）知识工程时代第四阶段（80年代中一90年代初）新的神经元网络时代第五阶段（90年代初一现在）海量信息处理与网络时代人工智能研究的基本内容是什么？解：基本内容是：搜索技术、知识表示、规划方法、机器学习、认知科学、自然语言理解与机器翻译、专家系统与知识工程、定理证明、博弈、机器人、数据挖掘与知识发现、多agent系统、复杂系统、足球机器人、人机交互技术等。人工智能主要有哪几大研究学派？解：（1）符号主义学派：由心理学途径产生，符号主义认为人工智能起源于数理逻辑，人类认识（智能）的基本元素是符号，而智能行为则是符号运算的结果。（2） 连接主义学派：由生理学途径产生，连接主义又称为仿生学派，认为人工智能的基本元素是神经元，智能产生于大量神经元的并行分布式联结之中，而智能行为则是联结计算的结果。（3） 行为主义学派：由生物演化途径产生，行为主义认为人工智能起源于控制论，提出智能取决于感知和行为，取决于对外界复杂环境的适应，而不是表示和推理。人工智能有哪些主要的研究领域？解：（1）问题求解（2）逻辑推理与定理证明（3）自然语言理解（4）自动程序设计（5）专家系统（6）机器学习（7）神经网络（8）机器入学（9）模式识别（10）机器视觉（11）智能控制（12）智能检索（13）智能调度与指挥（14）分布式人工智能与Agent（15）计算智能与进化计算（16）数据挖掘与知识发现（17）人工生命（18）系统与语言工具第2部分知识与知识表示本章小结：习题解答：1设有如下问题：（1）有五个相互可直达且距离已知的城市a、b、c、d、e,如图所示；（2）某人从a地出发，去其它四个城市各参观一次后回到a;（3）找一条最短的旅行路线请用产生式规则表示旅行过程。解：①综合数据库（x）(x中x可以是一个字母，也可以是一个字符串。②初始状态(a)③目标状态(ax1x2x3x4a)④规则集：r1:ifl(s)=5thengoto(a)r2:ifl(s)5thengoto(b)r3:ifl(s)5thengoto(c)r4:ifl(s)5thengoto(d)r5:ifl(s)5thengoto(e)其中l(s为走过的城市数，goto(x)为走向城市x⑤路线如下图所示：起始775610(acdb)8107910(ad)10(acdeba)目标最短旅行路线为：a-c-d-e-b-a总距离为5+6+8+10+7=362神州大学和东方大学两校篮球队在东方大学进行一场比赛，结局的比分是85:89,用语义网络表示。第3部分推理本章小结：习题解答：1张某被盗，公安局派出五个侦察员去调查。研究案情时，侦察员a说赵与钱中至少有一人作案”；侦察员b说钱与孙中至少有一人作案”；侦察员c说孙与李中至少有一人作案”；侦察员d说赵与孙中至少有一人与此案无关”；侦察员e说钱与李中至少有一人与此案无关”。如果这五个侦察员的话都是可信的，试用归结演绎推理求出谁是盗窃犯。解：第一步：将5位侦察员的话表示成谓词公式，为此先定义谓词。设谓词p(x)表示是作案者，所以根据题意：a:p(zhao)Vp(qian)b:p(qianVp(sun)c:p(sun)Vp(li)d-Hp(zhao)V—-p(sun)e:—«p(qian)V—-p(li)以上每个侦察员的话都是一个子句。第二步：将待求解的问题表示成谓词。设y是盗窃犯，则问题的谓词公式为p(y),将其否定并与answer(y)做析取：—p(y)Vanswer(y)第三步：求前提条件及「p(y)Vanswer(y)的子句集，并将各子句列表如下：(1)p(zhao)Vp(qian)(2)p(qian)Vp(sun)(3)p(sun)Vp(li)—.p(zhao)V—-p(sun)(5)―-p(qian)V―«p(li)(6)—■p(y)Vanswer(y)第四步：应用归结原理进行推理。(7)p(qian)V—p(sun)(1)(4)归结(8)p(zhao)V—p(li)⑴与(5)归结(9)p(qian)V—p(zhao)(2与(4)归结(10)p(sun)V—p(li)与)(5)归结(11)—p(zhao)Vp(li)(与)(4)归结(12)p(sun)V—p(qian)(3与(5)归结(13)p(qian)(与(7)归结(14)p(sun)(2)与(12)归结2任何兄弟都有同一个父亲，john和peter是兄弟，且john的父亲是david，问peter的父亲是谁？解：第一步：将已知条件用谓词公式表示出来，并化成子句集。那么，要先定义谓词。定义谓词：— _设father(x,y)示x是y的父亲。设brother(x,y)表示x和y是兄弟。将已知事实用谓词公式表示出来：f1：任何兄弟都有同一个父亲。???(x)(y)(z)(brother(xfather(z,x)ffather(z,y))f2:john和peter是兄弟。brother(john,peter)f3:jo的父亲是davidofather(david,john)将它们化成子句集，得s1={—brother(x,yV—father(z,x)father(z,y),brother(john,peter),father(david,john)}第二步：把问题用谓词公式表示出来，并将其否定与谓词answer做析取。设peter的父亲是u,则有：father(u,peter将其否定与answer做析取，得g:—father(u,peterVanswer(u)第三步：将上述公式g化为子句集s2,并将s1和s2合并到sos2={—father(u,peterVanswer(u)}s=s1Us2将，中各子句列出如下：(1)—brother(x,yV—father(z,x)father(z,y)(2)brother(john,peter)(3)father(david,john)—father(u,peter)answer(u)第四步：应用归结原理进行归结。—«brother(john,y)Vfather(david,y)【篇三：人工智能习题解答整理】1题1、对n=5、kV3时，求解传教士和野人问题的产生式系统各组成部分进行描述(给出综合数据库、规则集合的形式化描述，给出初始状态和目标条件的描述)，并画出状态空间图。答：L综合数据库定义三元组：(m,c,b)其中：2,规则集规则集可以用两种方式表示，两种方法均可。第一种方法：按每次渡河的人数分别写出每一个规则，共(30、(03)、(21、(11、(10、(01、(20、(02八种渡河的可能(其中(x尸表示x个传教士和y个野人上船渡河)，因此共有16个规则(从左岸到右岸、右岸到左岸各八个)。注意：这里没有(12)因为该组合在船上的传教士人数少于野人人数。规则集如下：TOC\o"1-5"\h\zr1: if (m, c, 1) then (m-3, c,0)r4: if (m, c, 1) then (m-1, c-1,0)r7: if (m, c, 1) then (m-2, c,0)r13:if(m,c,0)then (m+1,c, 1)r16:if(m,c,0)then (m, c+2, 1)第二种方法：将规则集综合在一起，简化表示。规则集如下：r1:if(m,c,1)and0 i+j and (i= j or i=0) then (m-i, c-j, 0)r2:if(m,c,0)and0 i+3 and (i= j or i=0) then (m+i, c+j, 1)3初始状态：(5,5,1)4结束状态：(0,0,0)第2题么对量水问题给出产生式系统描述，并画出状态空间图。有两个无刻度标志的水壶，分别可装5升和2升的水。设另有一水缸，可用来向水壶灌水或倒出水，两个水壶之间，水也可以相互倾灌。已知5升壶为满壶，2升壶为空壶，问如何通过倒水或》使能在2升的壶中量出一升的水来。答：L综合数据库定义两元组：(l5,1)2其中：0=15=5,表示容量为5升的壶的当前水量。0=12=2,表示容量为2升的壶的当前水量。2规则集rl:if(15,12)then(5,将215灌满水*/r3:if(l5,l2)then(0,将2l5冰到光*/r2if(15,12)then(15,2)/*将12灌满水*/r4if(15,12)then(15，将)12/*到光*/r2if(m, c, 1) then (m,c-3, 0): if5(m,c,1)then(m-1, c,：)ifr8(m, c, 1) then (m,c-2, 0):廿14 (m, c, 0) then (m, c+1,1)if3(m, c, 1) then (m-2,c-1, 0)if6 (m, c, 1) then (m, c-1,：)if9(m, c, 0) then (m+3,c, 1) :1if (m, c, 0) then (m+1,c+1,1) :r15if(m,c,0)then(m+2,c,表示传教士在河左岸的人数。，表示野人在河左岸的认输。,b=1,表示船在左岸，b=0，表示船在右岸。r10:if(m,c,0)then(m,c+3,1):if.1(m,c,0)then(m+2,c+1,1)r5if(15,12)and15+12=5then(15+12,到］次*15L2*/r&if(15,12)and15+125then(5,15+12■到|入/15申*/r7:if(15,12)and15+12=2then(0,15+1到］入*12L中*/到2r8:if(15,12)and15+125then(15+12-2,到|入/12传到23初始状态：（5,0）4结束条件：（x,1）,其中x表示不定。当然结束条件也可以写成:（0,1）第3题&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。相传古代某处一庙宇中，有三根立柱，柱子上可套放直径不等的n个圆盘，开始时所有圆盘都放在第一根柱子上，且小盘处在大盘之上，即从下向上直径是递减的。和尚们的任务是把所有圆盘一次一个地搬到另一个柱子上去（不许暂搁地上等），且小盘只许在大盘之上。问和尚们如何搬法最后能完成将所有的盘子都移到第三根柱子上（其余两根柱子，有一根可作过渡盘子使用）。求n=2时，求解该问题的产生式系统描述，给出其状态空间图。讨论n为任意时，状态空间的规模。答：1综合数据库定义三元组：（a,b,c）其中a,b,分别表示三根立柱，均为表，表的元素为1—n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（1取表的第一个元素，对于空表，firs得到一个很大的大于n的数值。tai1：1取表除了第一个元素以外，其余元素组成的表。cons(x,1)将x加入到表1的最前面。规则集：r1:if(a,b,c)and(first(a)first(b))then(tail(a),cons(first(ac)r2:if(a,b,c)and(first(a)first(c))then(tail(a),b,cons(firsc))r3:if(a,b,c)and(first(b)first(c))then(a,tail(b),cons(firsc))r4: if (a, b, c) and (first(b) first(a)) then (cons(first(b),a),tac)r5: if (a, b, c) and (first(c) first(a)) then (cons(first(c),a),b,tai1(c))r6: if (a, b, c) and (first(c) first(b)) then (a,cons(first(c),b),tai1(c))初始状态：((1,2,..rn),(),())结束状态：(()，()，(1,2,..rn))问题的状态规模：每一个盘子都有三中选择：在a上、或者在b上、或者在c上，共n个盘子，所以共有可能。即问题的状态规模为第4题么对猴子摘香蕉问题，给出产生式系统描述。—个房间里，天花板上挂有一串香蕉，有一只猴子可在房间里任意活动（到处走动，推移箱子，攀登箱子等）。设房间里还有一只可被猴子移动的箱子，且猴子登上箱子时才能摘到香蕉，问猴子在某一状态下（设猴子位置为a,箱子位置为b,香蕉位置为c），如何行动可摘取到香蕉。答：L综合数据库定义5元组：（m,b,box,on,h其中：m：猴子的位置b：香蕉的位置box：箱子的位置on=0：猴子在地板上on=1:猴子在箱子上。种h=0:猴子没有抓到香蕉2规则集h=1：猴子抓到了香蕉rl： if (x, y, z,r2: if (x, y, x,将箱子推到z处r3: if (x, y, x,爬到箱子上r4:if(x,y,x,子上下来r5:if(x,x,x,0,0)then(w,0,0)then(z,0,0)then(x,l,0)then(x,y猴子从,x0)走到w处y如果猴舌和箱子在一起，猴子0)y如果猴子和)箱子在一起，猴子l,0)then(x,子上，猴子摘到香蕉其中x,y,z,为变量3初始状态(c,a,b,0,)0y如果猴子在箱子上，猴子从箱x如果箱子在香蕉处，猴子在箱4结束状态(xl,x2,x3,x4,)1其中x1「x4为变量。第5题3对三枚钱币问题给出产生式系统描述及状态空间图。设有三枚钱币，其排列处在正、正、反状态，现允许每次可翻动其中任意一个钱币，问只许操作三次的情况下，如何翻动钱币使其变成正、正、正或反、反、反状态。答：1综合数据库定义四元组：(x,y,z,)n其中x,y,xE[0,1，1表示钱币为正面，0表示钱币为方面。n=0,1,2,3n=0,1,2,3表示当前状态是经过n次翻钱币得到的。2规则库r1:if(x,y,z,n)then(~x,y,z,n+1)n+1)其中％表示对x取反。3，初始状态(1,1,0,0)4结束状态(1,1,1,或者(0,0,0,3)第6题&说明怎样才能用一个产生式系统把十进制数转换为二进制数，并通过转换141.125这个数为二进制数，阐明其运行过程。提示：将十进制数分为整数部分和小数部分两部分。用四元组(a,b,c,d表示综合数据库，其中a,b表示到目前为止还没有转换的十进制数的整数部分和小数部分，c,d表示已经转换得到的二进制数的整数部分和小数部分。然后根据十进制数转换二进制数的原理，分别定义整数的转换规则和小数的转换规则，一次规则的执行，转换得到二进制数的一位。第7题7、设可交换产生式系统的一条规则r可应用于综合数据库d来生成出d,试证明若r存在逆，则可应用于d的规则集等同于可应用于d的规则集。答：设规则r的逆用r表示。由题意有r应用于d后，得到数据库d，由可交换系统的性质，有：rule(d)rule(d)其中rule(d)表示可应用于d的规则集合。由于r是r的逆，所以r应用于d后，得到数据库d。同样由可交换系统的性质，有：rule(d)rule(d)综合上述两个式子，有rule(d)=rule(d)8、一个产生式系统是以整数的集合作为综合数据库，新的数据库可通过把其中任意一对元素的乘积添加到原数据库的操作来产生。设以某一个整数子集的出现作为目标条件，试说明该产生式系统是可交换的。答：说明一个产生式系统是可交换的，就是要证明该产生式系统满足可交换产生式系统的三条性质。该产生式系统以整数的集合为综合数据库，其规则是将集合中的两个整数相乘后加入到数据库中。由于原来数据库是新数据库的子集，所以原来的规则在新数据库中均可以使用。所以满足可交换产生式系统的第一条性质。该产生式系统以某个整数的子集的出现为目标条件，由于规则执行的结果只是向数据库中添加数据，如果原数据库中已经满足目标了，即出现了所需要的整数子集，规则的执行结果不会破坏该整数子集的出现，因此新的数据库仍然会满足目标条件。满足可交换产生式系统的第二个性质。设d是该产生式系统的一个综合数据库。对d施以一个规则序列后，得到一个新的数据库d。该规则序列中的有些规则有些是可以应用于d的，这些规则用r1表示。有些规则是不能应用于d的，这些规则用r2表示。由于r1中的规则可以直接应用与d,所以r1中规则的应用与r2中规则的执行结果无关，也与R1中其他的规则的执行无关。所以可以认为，先将r1中所有的规则对d应用，然后再按照原来的次序应用r2中的规则。因此对于本题的情况，这样得到的综合数据库与d是相同的。而由于r1中一条规则的执行与其他的规则无关，所以r1中规则的执行顺序不会影响到最终的结果。因此满足可交换产生式系统的第三个条件。因此这样一个产生式系统是一个可交换的产生式系统。产生式系统的搜索策略习题1、用回溯策略求解如下所示二阶梵塔问题，画出搜索过程的状态变化示意图。对每个状态规定的操作顺序为：先搬1柱的盘，放的顺序是先2柱后3柱；再搬2柱的盘，放的顺序是先3柱后1柱；最后搬3柱的盘，放的顺序是先1柱后2柱。答：为了方便起见，我们用(僦)()施)样的表表示一个状态。这样得到搜索图如右图：么滑动积木块游戏的棋盘结构及某一种将牌的初始排列结构如下:其中b表示黑色将牌，w表示白色将牌，e表示空格。游戏的规定走法是:任意一个将牌可以移入相邻的空格，规定其耗散值为1；任意一个将牌可相隔1个或2个其他的将牌跳入空格，规定其耗散值等于跳过将牌的数目；游戏要达到的目标是使所有白将牌都处在黑将牌的左边(左边有无空格均可)。对这个问题，定义一个启发函数h(n)，并给出利用这个启发函数用算法a求解时所产生