人工智能技术与应用（案例版）课件 第3章 搜索与推理

第3章

搜索与推理人工智能技术与应用ArtificialintelligencetechnologyandApplication1.搜索概述2.盲目搜索3.启发式搜索4.推理5.搜索案例案例引入当我们到陌生的城市旅游时，常使用手机的APP进行搜索地点、路径导航等，也会搜索附近的美食、旅店等。当我们在面对一个新事物，新产品，新概念时，常使用搜索引擎工具进行查询、了解、学习。搜索技术在日常生活中的普遍应用和重要性是不言而喻的。但你是否想过，在你使用智能助手搜索附近的餐厅过程中，智能助手是如何从成千上万的选项中找到最符合你需求的那几家餐厅的？它不仅能够快速搜索，而且还对你的喜好、地理位置，甚至是当时的餐饮潮流进行复杂的分析和判断。这背后就是搜索技术的功劳。1.搜索概述美国人工智能专家尼尔森（Nilsson）把搜索列为人工智能研究的四个核心问题之一。知识的模型化和表示，常识性推理、演绎和问题求解，启发式搜索，人工智能系统和语言。在人工智能中，搜索问题一般包括两个重要的问题：（1）搜索什么（2）在哪里搜索发展历史20世纪50年代。最初，搜索被用于解决逻辑和数学问题，如象棋等游戏。这些早期的AI系统，如IBM的DeepBlue，通过搜索算法评估可能的棋局走法，并选择最佳策略。DeepBlue在1997年击败国际象棋世界冠军加里·卡斯帕罗夫，这标志着搜索技术在解决复杂问题上的巨大潜力。2.盲目搜索在问题的求解过程中，只按照一般的逻辑法则或控制性知识，在预定的控制策略下进行搜索。典型的盲目搜索有深度优先搜索和宽度优先搜索。回溯搜索

回溯算法实际上是一个类似枚举的搜索尝试过程，主要是在搜索尝试过程中寻找问题的解，当发现已不满足求解条件时，就“回溯”返回，尝试别的路径。回溯法是一种选优搜索法，按选优条件向前搜索，以达到目标。但当探索到某一步时，发现原先选择并不优或达不到目标，就退回一步重新选择，这种走不通就退回再走的技术为回溯法，而满足回溯条件的某个状态的点称为“回溯点”八皇后问题如何能够在8×8的国际象棋棋盘上放置8个皇后，使其不能互相攻击，即任意两个皇后都不能处于同一行、同一列或同一斜线上，问有多少种摆法。3.启发式搜索仅从当前状态节点扩展出子节点(相当于找到上爬的路径)，并将h(x)最小的子节点(对应于到顶峰最近的上爬路径)作为下一次考察和扩展的节点，其余子节点全部丢弃。3.启发式搜索A搜索算法是基于估价函数的一种加权启发式图搜索算法f(n)=g(n)+h(n)A*算法则是对A算法进行了优化，让h(n)≤h*(n)，对h(n）进行了限制，是优化版的A算法。A算法与A*算法模拟退火算法

模拟退火算法来源于固体退火原理，是一种基于概率的算法。左图物体处于非晶体状态。将固体加温至充分高（中图），再让其徐徐冷却，也就是退火（右图）。加温时，固体内部粒子随温升变为无序状，内能增大，而徐徐冷却时粒子渐趋有序，在每个温度都达到平衡态，最后在常温时达到基态，内能减为最小，此时物体以晶体形态呈现。4.推理人们在对各种事物进行分析、综合并最后做出决策时，通常是从已知的事实出发，通过运用已掌握的知识，找出其中蕴含的事实，或归纳出新的事实，这一过程通常称为推理。概念推理分类按推出新判断的途径分类01按推出新判断的途径分类02按所用知识确定性分类03按推理过程中的单调性04按推理过程是否运用启发性知识分类推理策略演绎推理所谓演绎推理，就是从一般性的前提出发，通过推导即“演绎”，得出具体陈述或个别结论的过程。形式有三段论、假言推理和选言推理等。归纳推理归纳推理属于逻辑学范畴，是一种由个