《人工智能》习题

1/52《人工智能》课程习题第一章绪论1-1.什么是人工智能？试从学科和能力两方面加以说明。1-2.在人工智能的发展过程中，有哪些思想和思潮起了重要作用？1-3.为什么能够用机器（计算机）模仿人的智能？1-4.现在人工智能有哪些学派？它们的认知观是什么？1-5.你认为应从哪些层次对认知行为进行研究？1-6.人工智能的主要研究和应用领域是什么？其中，哪些是新的研究热点？第二章知识表示方法2-1状态空间法、问题归约法、谓词逻辑法和语义网络法的要点是什么？它们有何本质上的联系及异同点?2-2设有3个传教士和3个野人来到河边，打算乘一只船从右岸渡到左岸去。该船的负载能力为两人。在任何时候，如果野人人数超过传教士人数，那么野人就会把传教士吃掉。他们怎样才能用这条船安全地把所有人都渡过河去?再定义描述过河方案的谓词：L-R(x,x1,y,y1,S)：x1个修道士和y1个野人渡船从河的左岸到河的右岸条件：Safety(L,x-x1,y-y1,S’)∧Safety(R,3-x+x1,3-y+y1,S’)∧Boat(L,S)动作：Safety(L,x-x1,y-y1,S’)∧Safety(R,3-x+x1,3-y+y1,S’)∧Boat(R,S’)R-L(x,x1,y,y1,S)：x2个修道士和y2个野人渡船从河的左岸到河的右岸条件：Safety(R,3-x-x2,3-y-y2,S’)∧Safety(L,x+x2,y+y2,S’)∧Boat(R,S)动作：Safety(R,3-x-x2,3-y-y2,S’)∧Safety(L,x+x2,y+y2,S’)∧Boat(L,S’)(2)过河方案Safety(L,3,3,S0)∧Safety(R,0,0,S0)∧Boat(L,S0)L-R(3,1,3,1,S0)L-R(3,0,3,2,S0)Safety(L,2,2,S1)∧Safety(R,1,1,S1)∧Boat(R,S1)Safety(L,3,1,S1’)∧Safety(R,0,2,S1’)∧Boat(R,S1’)R-L(2,1,2,0,S1)R-L(3,0,1,1,S1’)Safety(L,3,2,S2)∧Safety(R,0,1,S2)∧Boat(L,S2)L-R(3,0,2,2,S2)Safety(L,3,0,S3)∧Safety(R,0,3,S3)∧Boat(R,S3)R-L(3,0,0,1,S3)Safety(L,3,1,S4)∧Safety(R,0,2,S1)∧Boat(L,S4)L-R(3,2,1,0,S4)2/52Safety(L,1,1,S5)∧Safety(R,2,2,S5)∧Boat(R,S5)R-L(1,1,1,1,S5)Safety(L,2,2,S6)∧Safety(R,1,1,S6)∧Boat(L,S6)L-R(2,2,2,0,S6)Safety(L,0,2,S7)∧Safety(R,3,1,S7)∧Boat(R,S7)R-L(0,0,2,1,S7)Safety(L,0,3,S8)∧Safety(R,3,0,S8)∧Boat(L,S8)L-R(0,0,3,2,S8)Safety(L,0,1,S9)∧Safety(R,3,2,S9)∧Boat(R,S9)R-L(0,1,1,0,S9)Safety(L,1,1,S10)∧Safety(R,2,2,S10)∧Boat(L,S10)2-3利用图2.3，用状态空间法规划一个最短的旅行路程：此旅程从城市A开始，访问其他城市不多于一次，并返回A。选择一个状态表示，表示出所求得的状态空间的节点及弧线，标出适当的代价，并指明图中从起始节点到目标节点的最佳路径。2-4试说明怎样把一棵与或解树用来表达图2.28所示的电网络阻抗的计算。单独的R、L或C可分别用R、jωL或1/jωC来计算，这个事实用作本原问题。后继算符应以复合并联和串联阻抗的规则为基础。图2.282-5试用四元数列结构表示四圆盘梵塔问题，并画出求解该问题的与或图。2-6把下列句子变换成子句形式：(1)(x)｛P(x)→P(x)｝(2)xy(On(x,y)→Above(x,y))(3)xyz(Above(x,y)∧Above(y,z)→Above(x,z))(4)～｛(x)｛P(x)→｛（y）［p(y)→p(f(x,y))］∧(y)［Q(x,y)→P(y)］｝｝｝2-7用谓词演算公式表示下列英文句子(多用而不是省用不同谓词和项。例如不要用单一的谓词字母来表示每个句子。)Acomputersystemisintelligentifitcanperformataskwhich,ifperformedbyahuman,requiresintelligence.2-8把下列语句表示成语义网络描述：(1)Allmanaremortal.(2)Everycloudhasasilverlining.(3)AllbranchmanagersofDECparticipateinaprofit-sharingplan.2-9作为一个电影观众，请你编写一个去电影院看电影的剧本。2-10试构造一个描述你的寝室或办公室的框架系统。3/52第三章搜索推理技术3-1什么是图搜索过程?其中，重排OPEN表意味着什么，重排的原则是什么?3-2试举例比较各种搜索方法的效率。3-3化为子句形有哪些步骤?请结合例子说明之。3-4如何通过消解反演求取问题的答案?3-5什么叫合适公式?合适公式有哪些等价关系?3-6用宽度优先搜索求图3.33所示迷宫的出路。图3.33迷宫一例3-7用有界深度优先搜索方法求解图3.34所示八数码难题。2812316384754765SoSg图3-34八数码难题3-8应用最新的方法来表达传教士和野人问题，编写一个计算机程序，以求得安全渡过全部6个人的解答。提示：在应用状态空间表示和搜索方法时，可用(Nm，Nc)来表示状态描述，其中Nm和Nc分别为传教士和野人的人数。初始状态为(3，3)，而可能的中间状态为(0，1)，(0，2)，(0，3)，(1，1)，(2，1)，(2，2)，(3，0)，(3，1)和(3，2)等。3-9试比较宽度优先搜索、有界深度优先搜索及有序搜索的搜索效率，并以实例数据加以说明。3-10一个机器人驾驶卡车，携带包裹(编号分别为＃1、＃2和＃3)分别投递到林(LIN)、吴(WU)和胡(HU)3家住宅处。规定了某些简单的操作符，如表示驾驶方位的drive(x,y)和表示卸下包裹的unload(z)态空间问题求解系统如何能够应用谓词演算求得一个操作符序列，该序列能够生成一个4/52满足AT(#1，LIN)∧AT(#2，WU)∧AT(#3,HU)和目标状态。3-11规则演绎系统和产生式系统有哪几种推理方式?各自的特点为何?3-12为什么需要采用系统组织技术?有哪几种系统组织技术?3-13研究不确定性推理有何意义?有哪几种不确定性?3-14单调推理有何局限性?什么叫缺省推理?非单调推理系统如何证实一个节点的有效性?3-15在什么情况下需要采用不确定推理或非单调推理?3-16下列语句是一些几何定理，把这些语句表示为基于规则的几何证明系统的产生式规则：(1)两个全等三角形的各对应角相等。(2)两个全等三角形的各对应边相等。(3)各对应边相等的三角形是全等三角形。(4)等腰三角形的两底角相等。第四章计算智能（1）：神经计算模糊计算4-1计算智能的含义是什么？它涉及哪些研究分支？4-2试述计算智能（CI）、人工智能（AI）和生物智能（BI）的关系。4-3人工神经网络为什么具有诱人的发展前景和潜在的广泛应用领域？4-4简述生物神经元及人工神经网络的结构和主要学习算法。4-5考虑一个具有阶梯型阈值函数的神经网络，假设（1）（1）用一常数乘所有的权值和阈值；（2）（2）用一常数加于所有权值和阈值。试说明网络性能是否会变化？4-6构作一个神经网络，用于计算含有2个输入的XOR函数。指定所用神经网络单元的种类。4-7假定有个具有线性激励函数的神经网络，即对于每个神经元，其输出等于常数c乘以各输入加权和。（1）设该网络有个隐含层。对于给定的权W，写出输出层单元的输出值，此值以权W和输入层I为函数，而对隐含层的输出没有任何明显的叙述。试证明：存在一个不含隐含单位的网络能够计算上述同样的函数。（2）对于具有任何隐含层数的网络，重复进行上述计算。从中给出线性激励函数的结论。4-8试实现一个分层前馈神经网络的数据结构，为正向评价和反向传播提供所需信息。应用这个数据结构，写出一个神经网络输出，以作为一个例子，并计算该网络适当的输出值。4-9什么是模糊性？它的对立含义是什么？试各举出两个例子加以说明。4-10什么是模糊集合和隶属函数或隶属度？4-11模糊集合有哪些运算，满足哪些规律？4-12什么是模糊推理？有哪几种模糊推理方法？4-13有哪些模糊蕴含关系？4-14什么叫模糊判决？有哪几种常用的模糊判决方法？4-15对某种产品的质量进行抽查评估。现随机选出5个产品x1，x2，x3，x4，x5进行检验，它们质量情况分别为：x1＝80，x2＝72，x3＝65，x4＝98，x5＝53这就确定了一个模糊集合Q，表示该组产品的“质量水平”这个模糊概念的隶属程度。试写出该模糊集。4-16设有下列两个模糊关系5/529.02.08.04.03.07.05.06.07.005.01104.04.08.02.021RR试求出R1与R2的复合关系R1○R2。第五章计算智能(2):进化计算人工生命5-1什么是进化计算？它包括哪些内容？它们的出发点是什么？5-2试述遗传算法的基本原理，并说明遗传算法的求解步骤。5-3如何利用遗传算法求解问题，试举例说明求解过程。5-4用遗传算法求的最大值5-5进化策略是如何描述的？5-6简述进化编程的机理和基本过程，并以四状态机为例说明进化编程的表示。5-7遗传算法、进化策略和进化编程的关系如何？有何区别？5-8人工生命是否从1987年开始研究？为什么？5-9什么是人工生命？请按你的理解用自己的语言给人工生命下个定义。5-10人工生命要模仿自然生命的特征和现象。自然生命有哪些共同特征？5-11为什么要研究人工生命？5-12人工生命包括哪些研究内容？其研究方法如何？第六章1-1.什么是人工智能？试从学科和能力两方面加以说明。答：从学科方面定义：人工智能是计算机科学中涉及研究、涉及和应用智能机器的一个分支。它的近期主要目标在于研究用机器来模范和执行人脑的某些智力功能，并开发相关理论和技术。从能力方面定义：人工智能是智能机器所执行的通常与人类智能有关的智能行为，如判断、推理、证明、识别、感知、理解、通信、设计、思考、规划、学习和问题求解等思维活动。1-2.在人工智能的发展过程中，有哪些思想和思潮起了重要作用？答：1)数理逻辑和关于计算本质的新思想2、1956年第一次人工智能研讨会召开3、控制论思想的影响4、计算机的发明发展5、专家系统和知识工程6、机器学习、计算智能、人工神经网络和行为主义研究1-3.为什么能够用机器（计算机）模仿人的智能？6/52答：物理符号系统的假设：任何一个系统，如果它能够表现出智能，那么它就必定能执行输入符号、输出符号、存储符号、复制符号、建立符号结构、条件性迁移6种功能。反之，任何系统如果具有这6种功能，那么它就能够表现出智能(人类所具有的智能)。物理符号系统的假设伴随有3个推论。推论一:既然人具有智能，那么他(她)就一定是个物理符号系统。推论二:既然计算机是一个物理符号系统，它就一定能够表现出智能。推论三:既然人是一个物理符号系统，计算机也是一个物理符号系统，那么我们就能够用计算机来模拟人的活动。1-4.人工智能的主要研究和应用领域是什么？其中，哪些是新的研究热点？答：研究和应用领域：问题求解(下棋程序)，逻辑推理与定理证明(四色定理证明)，自然语言理解，自动程序设计，专家系统，机器学习，神经网络，机器人学(星际探索机器人)，模式识别(手写识别，汽车牌照识别