《人工智能》基础知识

《人工智能》需要掌握的基本知识和基本办法第一章：1.人工智能的定义：P5人工智能是一门研究如何构造智能机器（智能计算机）或智能系统，使它能模拟、延伸、扩展人类智能的学科。2、人工智能研究的基本内容：P10-P11知识表达机器感知机器思维机器学习机器行为.现在人工智能有哪些学派？（自己查资料）答：现在人工智能的重要学派有下面三家：

(1)符号主义(symbolicism)，又称为逻辑主义(logicism)、心理学派(psychologism)或计算机学派(computerism)，其原理重要为物理符号系统(即符号操作系统)假设和有限合理性原理。

(2)连接主义(connectionism)，又称为仿生学派(bionicsism)或生理学派(physiologism)，其重要原理为神经网络及神经网络间的连接机制与学习算法。

(3)行为主义(actionism)，又称为进化主义(evolutionism)或控制论学派(cyberneticsism)，其原理为控制论及感知-动作型控制系统。4、他们对人工智能在理论上有何不同观？（自己查资料）答：（1）认为人工智能源于数理逻辑认为人工智能源于仿生学认为人工智能源于控制论第二章掌握一阶逻辑谓词的表达办法：用于求解将谓词公式化为子句集产生式系统的基本构造，各部分的功效以及重要工作过程。P38-P39规则库规则库是产生式系统求解问题的基础，其知识与否完整、一致， 体现与否精确、灵活，对知识的组织与否合理等，将直接到系统的性能。（2）综合数据库综合数据库又称为事实库、上下文、黑板等。它是一种 用于寄存问题求解过程中多个现在信息的数据构造。（3）控制系统控制系统又称为推理机构，由一组程序构成，负责整个产生 式系统的运行，实现对问题的求解。工作过程：(a)从规则库中选择与综合数据库中的已知事实进行匹配。（b）匹配成功的规则可能不止一条，进行冲突消解。（c）执行某一规则时，如果其右部是一种或多个结论，则把这些结论加入到综合数据库中：如果其右部是一种或多个操作，则执行这些操作。（d）对于不拟定性知识，在执行每一条规则时还要按一定的算法计算结论的不拟定性。（e）检查综合数据库中与否包含了最后结论，决定与否停止系统的运行。框架表达的构造构成（1）框架（frame）：一种描述所论对象（一种事物、事件或概念）属性的数据构造。（2）一种框架由若干个被称为“槽”（slot）的构造构成，每一种槽又可根据实际状况划分为若干个“侧面”（faced）。（3）一种槽用于描述所论对象某首先的属性。（4）一种侧面用于描述对应属性的一种方面。（5）槽和侧面所含有的属性值分别被称为槽值和侧面值。语义网络的基本构造构成课件里的全部例题第一题：5个不同颜色的房间，每间有个不同国籍的人，每人有自己喜欢的饮料，香烟和宠物，已知信息：1.英国人住在红房间里；2.西班牙人有一条狗；3.挪威人住在左边第一种房间里；4.黄房间的人在抽库尔斯牌香烟；5.抽切斯菲尔德牌香烟的人是养了一只狐狸的人的邻居；6.挪威人住在蓝房间隔壁；7.抽温斯顿牌香烟的人有一只蜗牛；8.抽幸运牌香烟的人喝橘子汁；9.乌克兰人喝茶；10.日本人抽国会牌香烟；11.抽库尔斯牌香烟的人的房间在有匹马的房间隔壁；12.绿房间的人喝咖啡；13.中间房间的人喝牛奶14.绿房间的人在白房间的隔壁问题：哪个房间的人喝水？斑马在哪个房间？第二题：例1已知事实：（1）但凡容易的课程小王(Wang)都喜欢；（2）C班的课程都是容易的；（3）ds是C班的一门课程。求证：小王喜欢ds这门课程。证明：定义谓词：EASY(x)：x是容易的LIKE(x,y)：x喜欢yC(x)：x是C班的一门课程已知事实和结论用谓词公式表达：(x)(EASY(x)→LIKE(Wang,x))(x)(C(x)→EASY(x))C(ds)LIKE(Wang,ds)第三题：将谓词公式化为子句集消去谓词公式中的“—>”和“<-->”符号把否认符号””移到紧靠谓词的位置上变量原则化换元消去存在量词a.存在量词不出现在全称量词的辖域内 换元就可b.存在量词出现在一种或者多个全称量词的辖域内 化为前束形前束形=（前缀）{母式}（前缀）：全称量词串。{母式}：不含量词的谓词公式。化为Skolem原则形Skolem原则形：M：子句的合取式，称为Skolem原则形的母式。略去全称量词由于公式中全部变量都是全称量词量化的变量，因此，能够省略全称量词消去合取词，把母子用子句集表达子句变量原则化，即使每个子句中的变量符号不同句子中变量要有所区别第四章1.主观Bayes办法的重要优缺点（P109）主观Bayes办法的重要优点：（1）含有较坚实的理论基础。（2）知识的静态强度LS及LN是由领域专家根据实践经验给出的，推出的结论有较精确的拟定性。（3）主观Bayes办法是一种比较实用且较灵活的不拟定性推理办法。主观Bayes办法的重要缺点：（1）规定领域专家在给出知识时，同时给出H的先验概率。（2）Bayes定理中有关事件独立性的规定使主观Bayes办法的应用受到了限制。2.证据理论的概率分派函数的作用（P115）；信任函数和似然函数的关系（P118）（1）设样本空间D中有n个元素，则D中子集的个数为2个。：D的全部子集。（2）概率分派函数：把D的任意一种子集A都映射为[0，1]上的一种数M（A）。3.含糊推理：给两个含糊集合，会计算含糊关系（P129例4.11，例4.12）求A到B的含糊关系R第五章：1.搜索的方向正向搜索（数据驱动）：从初始状态出发的正向搜索，也称为数据驱动逆向搜索（目的驱动）：从目的状态出发的逆向搜索，也称为目的驱动双向搜索：综合上述两种方式的搜索为双向搜索状态空间表达法的四元组.深度优先搜索和广度优先搜索的关系和区别宽度优先搜索：以靠近起始结点的程度为根据进行逐级扩展的搜索办法。（用队列 的存储构造，类似于树的按层次遍历的过程。特点：逐级搜索；高价搜索：若解存在，必能找到。深度优先搜索：首先扩展最新产生的节点，深度相等的节点能够任意排列的搜索办法。 （用堆栈的数据构造）特点：搜索沿着状态空间的某单一途径沿着起始点向下进行下去，仅当搜索达成一种没 有后裔的状态时，才选择另一条替代途径。OPEN表和CLOSE表的变化；宽度优先搜索open表（NPS表）：已经生成出来但其子状态未被搜索的状态。closed表（PS表和NSS表的合并）：统计了已被生成扩展过的状态。例题：启发式搜索的A*算法的优点。OPEN表和CLOSE表的变化OPEN表中的节点按着估价函数f（n）=g（n）+h（n）的值从小到大排序例：对于八数码难题按下式定义估价函数： f(x)=d(x)+h(x) 其中，d(x)为节点x的深度；h(x)是全部棋子偏离目的位置的曼哈顿距离（棋子偏离目的位置的水平距离和垂直距离和），例以下图所示的初始状态S0：8的曼哈顿距离为2；2的曼哈顿距离为1；1的曼哈顿距离为1；6的曼哈顿距离为1；h(S0)=5。 初始状态（S0）： 目的状态：用A*搜索法搜索目的，列出头三步搜索中的OPEN、CLOSED表的内容和现在扩展节点的f值。（2）画出搜索树和现在扩展节点的f值。第六章专家系统涉及那些基本部份?P（181-183）知识库推理机数据库知识获取机构人机接口解释机构每一部分的重要功效是什么? （1）知识库：重要用来寄存领域专家提供的专门知识 （2）推理机：模拟领域专家的思维过程，控制并执行对问题的求解。 （3）数据库：重要用于寄存初始事实、问题描述及系统运行过程中得到的中间成果、最后成果等信息。 （4）知识获取机构：基本任务是为专家系统获取知识，建立起健全、完善、有效的知识库，以满足求解领域问题的需要。 （5）人机接口：专家系统与领域专家、知识工程师、普通顾客之间进行交互的界面，由一组程序及对应的硬件构成，用于完毕输入输出工作。 （6）解释机构：回答顾客提出的问题，解释系统的推理过程。（解释机构由一组程序构成）最后：你认为《人工智能》课程的哪一部分内容对您的毕业设计或者您后来的工作特别有用？如果有，请叙述其原理；如果没有，请谈谈人工智能的发展对人类有哪些的影响？（自己查资料）答：人工智能对人类的影响人工智能的发展已对人类及其将来产生深远影响，这些影响涉及人类的经济利益、社会作用和文化生活等方面。人工智能对经济的影响人工智能系统的开发和应用，已为人类发明出可观的经济效益，专家系统就是一种例子。随着计算机系统价格的继续下降，人工智能技术必将得到更大的推广，产生更大的经济效益。专家系统的效益成功的专家系统能为它的建造者、拥有者和顾客带来明显的经济效益。用比较经济的办法执行任务而不需要有经验的专家，能够极大地减少劳务开支和培养费用。由于软件易于复制，因此专家系统能够广泛传输专家知识和经验，推广应用数量有限的和昂贵的专业人员及其知识。

如果保护得当，软件能被长久地和完整地保存。

领域专业人员(如医生)难以同时保持最新的实际建议(如治疗方案和办法)，而专家系统却能快速地更新和保存这类建议，使终端顾客(如病人)从中受益。人工智能推动计算机技术发展人工智能研究已经对计算机技术的各个方面产生并将继续产生较大影响。人工智能应用规定繁重的计算，增进了并行解决和专用集成片的开发。算法发生器和机灵的数据构造获得应用，自动程序设计技术将开始对软件开发产生主动影响。全部这些在研究人工智能时开发出来的新技术，推动了计算机技术的发展，进而使计算机为人类发明更大的经济实惠。人工智能对社会的影响（1）劳务就业问题

由于人工智能能够替代人类进行多个脑力劳动，将会使一部分人不得不变化他们的工种，甚至造成失业。人工智能在科技和工程中的应用，会使某些人失去介入信息解决活动(如规划、诊疗、理解和决策等)的机会，甚至不得不变化自己的工作方式。

（2）.社会构造变化

人们首先但愿人工智能和智能机器能够替代人类从事多个劳动，另首先又紧张它们的发展会引发新的社会问题。事实上，近十数年来，社会构造正在发生一种静悄悄的变化。"人-机器"的社会构造，终将为"人-智能机器-机器"的社会构造所取代。智能机器人就是智能机器之一。现在和将来的诸多原来是由人承当的工作将由机器人来担任，因此，人们将不得不学会与有智能的机器相处，并适应这种变化了的社会构造。

（3）.思维方式与观念的变化

人工智能的发展与推广应用，将影响到人类的思维方式和传统观念，并使它们发生变化。例如，传统知识普通印在课本报刊或杂志上，因而是固定不变的，而人工智能系统的知识库的知识却是能够不停修改、扩充和更新的。又如，一旦专家系统的顾客开始相信系统(智能机器)的判断和决定，那么他们就可能不肯多动脑筋，变得懒惰，并失去对许多问题及其求解任务的责任感和敏感性。那些过分依赖计算器的学生，他们的主动思维能力和计算能力也会明显下降。过分地依赖计算机的建议而不加分析地接受，将会使智能机器顾客的认知能力下降，并增加误解。在设计和研制智能系统时，应考虑到上述问题，尽量激励顾客在问题求解中的主动性，让他们的智力主动参加问题求解过程。

（4）.心理上的威胁

人工智能还使一部分社会组员感到心理上的威胁，或叫做精神威胁。人们普通认为，只有人类才含有感知精神，并且以此与机器相别。如果有一天，这些人开始相信机器也能够思维和创作，那么他们可能会感到失望，甚至感到威胁。他们紧张：有朝一日，智能机器的人工智能会超出人类的自然智能，使人类沦为智能机器和智能系统的奴隶。对于人的观念(更具体地指人的精神)和机器的观念(更具体地指人工智能)之间的关系问题，哲学家、神学家和其它人们之间始终存在着争论。按照人工智能的观点，人类有可能用机器来规划自己的将来，甚至能够把这个规划问题想象为一类状态空间搜索。当社会上一部分人欢迎这种新观念时，另一部分人则发现这些新观念是惹人烦恼的和无法接受的，特别是当这些观念与他们钟爱的信仰和观念背道而驰时。

（5）.技术失控的危险

任何新技术最大危险莫过于人类对它失去了控制，或者是它落入那些企图运用新技术反对人类的人手中。有人紧张机器人和人工智能的其它制品威胁人类的安全。为此，出名的美国科幻作家阿西莫夫(I.Asimov)提出了"机器人三守则"：

(1)机器人必须不危害人类，也不允许它眼看人类受害而袖手旁观。

(2)机器人必须绝对服从人类，除非这种服从有害于人类。

(3)机器人必须保护本身不受伤害，除非为了保护人类或者是人类命令它作出牺牲。

我们认为，如果把这个"机器人三守则"推广到整个智能机器，成为"智能机器三守则"，那么，人类社会就会更容易接受智能机器和人工智能。

人工智能技术是一种信息技术，能够极快地传递。我们必须保持高度警惕,避免人工智能技术被用于反对人类和危害社会的犯罪(有的人称之为"智能犯罪")。同时，人类有足够的智慧和信心，能够研制出防备、检测和侦破多个智能犯罪活动的智能手段。

（6）.引发的法律问题

人工智能的应用技术不仅替代了人的某些体力劳动，也替代了人的某些脑力劳动，有时甚至行使着本应由人担任的职能，免不了引发法律纠纷。例如医疗诊疗专家系统万一出现失误，造成医疗事故，怎么样来解决，开发专家系统者与否要负责任，使用专家系统者应负什么责任，等等。

人工智能的应用将会越来越普及，正在逐步进入家庭，使用"机顶盒"技术的智能化电器已问世。能够预料，将会出现更多的与人工智能的应用有关的法律问题，需要社会在实践的基础上从法律角度作出对这些问题的解决方案。

要通过法律手段，对运用人工智能