第四章智能决策支持系统和智能技术的决策支持2

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演绎推理只能解释一般规律中的个别现象
而归纳推理和类比推理创造了新的知识,使科学得到新 发展,是一种创造思维方式。
2)演绎推理中由于前提和结论有必然联系,只 要前提为真,结论一定为真。
归纳推理和类比推理中前提和结论,不能保证有必然联系,具有或 然性。这样推理的结论未必是可靠的。需要经过严格的验证和证明, 使之形成新的理论。
第四章智能决策支持系统和智能技术 的决策支持2
类比推理实例一
为什么木头能够把声音清晰地传过来呢?雷奈 克稍微想了想,只见他很很地拍了一下手说:“就 是这样!就是这样!”雷奈克要来一叠纸,紧紧地 卷成一个卷,然后把纸卷的一端放在姑娘的胸部, 另一端放在自己的耳朵上,侧着脸听了起来。“真 是一个妙法!”雷奈克高兴地喊了一句。回到家里, 雷奈克找到一根木棒,造成了历史上第一个“听诊 器”。
项是另一规则的结论时,再找以此结论的规则。 n 重复以上过程,直到对某个规则的前提能够进行判断。
按此规则前提判断(“是”或“否”)得出结论的判 断,由此回溯到上一个 规则的推理,一直回溯到目 标的判断。
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4.2.2.2 产生式规则
1. A∧B→G 2. C∧D→A 3. E→D
进而推断它们在另一个属性上也可能相同的推理。
A事物有abcd属性,B事物有abc属性(或a,b,c相似属
性)所以, B事物也可能有d属性(或d相似属性)
类比推理的结论带有或然性,它的可靠性和相类 比事物属性之间的联系程度有关。
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类比推理实例一
1816年的一天,法国医生雷奈克出诊为一位年轻 的女性看病,一见病人,雷奈克犯起愁来:她身体 非常肥胖,要诊断她的心脏和肺部是否正常,按当 时医生惯用的方法,把耳朵贴近病人的胸部来听, 肯定听不清楚,更何况她是一位年轻的女性。雷奈 克抬头看了看院子里正在玩耍的小孩,脑子里突然 浮现出几年前看到一个孩子们玩的游戏:一个孩子 用钉子敲打木板的一头,另外的孩子争先恐后地抱 着把耳朵贴近木板的另一头,兴致勃勃地倾听着。
n 生成再下一层的所有状态节点,对这一层的所有状 态节点检查是否出现G,若未出现,继续按上面思想 生成再下一层的所有状态节点.
n 这样一层一层往下展开。直到出现目标状态G为止。
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图4.7 广度优先搜索示意图
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(2)算法
(3)推理:从一个或多个判断推出一个新判断的过程。
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4.2.1 逻辑推理
12)3)演归类绎纳比推推理理::从从一个个般别别现((象特特到殊殊个))别现现(象象特到到殊一个)般别现(象特的殊推)理现。象的推理
假言推理
2.推理的种类
演绎推理 归纳推理
类比推理
4.1 人工智能基本原理
n 1、人工智能的决策支持技术
n 从智能决策支持系统的概念可知智能决策支持系统 中包含了人工智能技术,与决策支持有关的人工智 能技术主要有: n 专家系统、神经网络、遗传算法、机器学习、自 然语言理解等。
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4.1 人工智能基本原理
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枚举归纳推理实例
如观察到铁受热膨胀、铜受热膨胀等事实而 不知其所以然,由此推出“所有金属受热膨胀” 的结论就是简单枚举归纳推理。
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4.2.1 逻辑推理
3)类比推理 它是由两个(或两类)事物在某些属性上相同,
n 1. 正向推理
n 逐条搜索规则库,对每一条规则的前提条件,检查 事实库中是否存在。
n 前提条件中各子项,若在事实库中不是全部存在, 放弃该条规则。若在事实库中全部存在,则执行该 条规则,把结论放入事实库中。
n 反复循环执行上面过程,直至推出目标,并存入事 实库中为止。
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4.2.3 搜索技术
n 改一种问法:问该城市最热闹的地方在哪儿?按照这个 启发式信息沿着指路人的路线,乘车到达最热闹的地方
n 但书店在哪儿,仍然不知道。如果盲目搜索,可能仍然 找不到。如果采用启发式方法,他会问路上的人,卖画 的地方在哪儿,他可以通过画店再问书店在哪儿?
人工智能技术
专家 神经 遗传 机器 自然语 系统 网络 算法 学习 言理解
数据库
图4.1 智能决策支持系统的基本结构
人工智能技术可以概括为:推理机+知识库 智能决策支持系统的结构可以简化为图4.2
用户
问题综合与交互系统
模型库管理系统
数据库管理系统
知识库 管理系统
推理机
模型库
知识库
数据库
图4.2 智能决策支持系统结构
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类比推理实例二
19世纪30年代,英国商人威尔斯以与冯灿的茂隆皮箱商行 订购的皮箱中有不是皮的木料为由,向香港法院起诉,蓄意 敲诈冯灿。针对这种情况,冯灿的律师罗文锦取出口袋的金 怀表,高声问法官:“请问这是什么表?”法官答道:“这 是金表,可是这与本案有什么关系?”罗文锦高举金表,面 对法庭上所有的人说:“有关系。这是金表,没有人怀疑是 吧?但是,请问,这块金表除表面镀金之外,内部的机制都 是金制吗?”旁听者同声议论:“当然不是。”罗文锦继续 说:“那么人们为什么又叫它金表呢?”稍作停顿又高声说: “由此可见,茂隆行的皮箱案不过是原告无理取闹、存心敲 诈而已”原告理屈词穷,法庭最后以威第尔四章斯智能诬决策告支持,系统罚和智款能技5术000
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4.1 人工智能基本原理
n 2.智能决策支持系统结构形式
n 1)基本结构
n 智能决策支持系统(IDSS)=决策支持系 统(DSS)+人工智能(AI)技术
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问题综合与交互系统
模型库 管理系统
数据库 管理系统
模型库
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开始
把S放入OPEN表

OPEN表为空表?
失败
广


把第一个节点(n)从OPEN 移至CLOSED表



n为目标节点?
成功






n能否扩展

是否有任何后继 节点为目标节点

把n的后继节点放入OPEN表的末 端,提供返回节点n的指针

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4.2.2.2 产生式规则
产生式规则库和事实库的初始状态为:
1. A∧B→G 2. C∧D→A 3. E→D
产生式规则库
B,C,E
事实库
事实库的最后状态为:
B,C,E,D,A,G
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4.2.2.2 产生式规则
n 逆(反)向推理
n 逆向推理是从目标开始,寻找以此目标为结论的规则 n 对该规则的前提进行判断,若该规则的前提中某个子
n 启发式方法能减少大量盲目无效的搜索,能有效克服按 指数时间执行的组合爆炸现象
第四章智能决策支持系统和智能技术 的决策支持2
4.2.3 搜索技术
n 搜索方法分类:
n 1、基本搜索法 n (1)广度优先搜索法。 n (2)深度优先搜索法。
n 2、生成测试法。 n 3、爬山法。 n 4、启发式搜索。 n 5、博弈算法。
(1)极小极大搜索法。
(2)剪枝算法。
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4.2.3.1 广度优先搜索(宽度优先搜索)
1、广度优先搜索思想
n 从初始状态S开始,利用规则,生成所有可能的状态。 构成树的下一层节点,检查是否出现目标状态G,若 未出现,就对该层所有状态节点,分别顺序利用规 则。
产生式规则库
B,C,E
事实库
逆向推理中,目标改变过程:
G ADE
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4.2.3 搜索技术
n 搜索技术是人工智能的一个重要研究内容。智能技 术体现在减少搜索树中的盲目搜索。
n 1.执行时间与n,n2,n3等成正比的算法,称为按多项 式时间执行。
n 2.执行时间与2n,n!和nn等成正比的算法,称为按指 数时间执行。
例子1(八数码难题 )
重排九宫问题,在3x3的方格棋盘上放置分别标有数 字1、2、3、4、5、6、7、8共8个棋子,初始状态 为S0,目标状态为Sg,如图1所示。
按多项式时间执行的算法,计算机是可以实现的。 按指数时间执行的算法,计算机是不可能实现的。
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4.2.3 搜索技术
n 人工智能中发展了一种称为启发式搜索方法,基本思想可用 一个实例来说明: n 一个外地人到某城市出差,他想到书店看看,又不知书店 在何处,如果采取盲目搜索,从住地出发沿任一方向走, 在分叉路口又任选一分支走,他可能走几天几夜也找不到 n 如果采用启发式方法,他会问路上的人,到书店怎样走。 城市中的大部分人对书店不知道,问不出来。
第四章智能决策支持系 统和智能技术的决策支
持2
2020/11/28
第四章智能决策支持系统和智能技术 的决策支持2
第4章 目录
n 4.1 人工智能基本原理 n 4.2 专家系统与智能决策支持系统 n 4.3 神经网络的决策支持 n 4.4 遗传算法的决策支持 n 4.5 机器学习的决策支持
第四章智能决策支持系统和智能技术 的决策支持2
1) 把初始节点S0故入OPEN表。
2) 如果OPEN表为空,则问题无解,退出 。
3) 把OPEN表的第一个节点(记为节点n)取出放入 CLOSED表。
4)考察节点n是否为目标节点。若是,则求得了 问题的解,退出。
5)若节点n不可扩展,则转第2)步。
6) 扩展节点n,将其子节点放入OPEN表的尾部, 并为每一个子节点都配置指向父节点的指针,然 后转第2)步。
三段论推理 假言易位推理 数学归纳法
枚举归纳推理
第四章智能决策支持系统和智能技术 的决策支持2
4.2.1 逻辑推理
1)演绎推理 专家系统的研究基本上属于演绎推理范畴。演绎推理的
核心是假言推理。
假言推理:以假言判断为前提,对该假言判断的前件或 后件的推理。
1)假言推理: pq,p┝ q 2)三段论推理 : pq,qr┝ pr 3)假言易位推理(拒取式):pq,q┝ p 符号“┝”表示推出
第四章智能决策支持系统和智能技术 的决策支持2
4.2.2 知识表示与知识推理
n 4.2.2.1 数理逻辑表示法(自学) n 4.2.2.1 产生式规则 n 4.2.2.3 语义网络 n 4.2.2.4 框架 n 4.2.2.5 剧本(自学)
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4.2.2.2 产生式规则(if A then B)
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4.2.1 逻辑推理
2)归纳推理(个别→一般) (1)数学归纳法
这种推导是严格的,结论是确实可靠的。
(2)枚举归纳推理 S1是P ,S2是P , …… Sn是P
S1……Sn是S类事物中的部分分子,没有相反事例。 所以,S类事物都是P。
枚举归纳推理的结论是或然的(并非必然地), 它的可靠性和事例数量相关 。
的决策支持2
类比推理实例二
皮箱诉讼案的法庭辩论中,卖方律师在反驳 中所使用的就是类比推理:
表的外表有金,内部含有不是金的材料,但 却是金表;
箱的外表有皮,但也含有不是皮的材料; 所以,箱仍是皮箱。
第四章智能决策支持系统和智能技术 的决策支持2
4.2.1 逻辑推理
3. 总结
1)演绎推理的结论没有超出已知的知识范围。 而归纳推理和类比推理的结论超出已知的知识范围。
4.2 人工智能本原理
n 4.2.1 逻辑推理 n 4.2.2 知识表示与知识推理 n 4.2.3 搜索技术
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4.2.1 逻辑推理
1.形式逻辑(人的思维形式、规律)
(1)概念:反映事物的特有属性和属性的取值。
(2)判断:对概念的肯定或否定;
判断本身有对有错; 判断有全称的肯定(或否定)判断和存在的肯 定(或否定)判断。
n 专家系统 n 是利用大量的专门知识解决特定领域中的实际问题的计算机程序 系统;
n 神经网络 n 是利用神经元的信息传播模型(MP模型)进行学习和应用;
n 遗传算法
n 是模拟生物遗传过程的群体优化搜索方法; n 机器学习
n 是让计算机模拟和实现人类的学习,获取解决问题的知识; n 自然语言理解
n 是让计算机理解和处理人类进行交流的自然语言。
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