人工智能及其应用实验指导书

《人工智能及其应用》

实验指导书

工业大学计算机科学与技术学院—人工智能课程组

2011年9月

前言

本实验是为了配合《人工智能及其应用》课程的理论学习而专门设置的。本实验的目的是巩固和加强人工智能的基本原理和方法，并为今后进一步学习更高级课程和信息智能化技术的研究与系统开发奠定良好的基础。

全书共分为八个实验：1.产生式系统实验；2.模糊推理系统实验；3.A*算法求解8数码问题实验；4.A*算法求解迷宫问题实验；5.遗传算法求解函数最值问题实验；6.遗传算法求解TSP问题实验；7.基于神经网络的模式识别实验；8.基于神经网络的优化计算实验。每个实验包括有：实验目的、实验容、实验条件、实验要求、实验步骤和实验报告等六个项目。

本实验指导书包括两个部分。第一个部分是介绍实验的教学大纲；第二部分是介绍八个实验的容。

由于编者水平有限，本实验指导书的错误和不足在所难免，欢迎批评指正。

人工智能课程组

2011年9月

目录

实验教学大纲 (1)

实验一产生式系统实验 (4)

实验二模糊推理系统实验 (7)

实验三A*算法实验I (12)

实验四A*算法实验II (15)

实验五遗传算法实验I (17)

实验六遗传算法实验II (22)

实验七基于神经网络的模式识别实验 (25)

实验八基于神经网络的优化计算实验 (29)

实验教学大纲

一、学时：16学时，一般安排在第9周至第16周。

二、主要仪器设备及运行环境：PC机、Visual C++ 6.0、Matlab 7.0。

三、实验项目及教学安排

序号实验名称实验

平台实验容学

时

类型教学

要求

1 产生式系统应用VC++ 设计知识库，实现系统识别或

分类等。

2 设计课

2 模糊推理系统应

用Matlab 1）设计洗衣机的模糊控制器；

2）设计两车追赶的模糊控制

器。

2 验证课

3 A*算法应用I VC++ 设计与实现求解N数码问题的

A*算法。

2 综合课4 A*算法应用II VC++ 设计与实现求解迷宫问题的A*

算法。

2 综合课5 遗传算法应用I Matlab 1）求某一函数的最小值；

2）求某一函数的最大值。

2 验证课6 遗传算法应用II VC++ 设计与实现求解不同城市规模

的TSP问题的遗传算法。

2 综合课

7 基于神经网络的

模式识别Matlab 1）基于BP神经网络的数字识

别设计；

2）基于离散Hopfiel神经网络

的联想记忆设计。

2 验证课

8 基于神经网络的

优化计算VC++ 设计与实现求解TSP问题的连

续Hopfield神经网络。

2 综合课

四、实验成绩评定

实验课成绩单独按五分制评定。凡实验成绩不及格者，该门课程就不及格。学生的实验成绩应以平时考查为主，一般应占课程总成绩的50%，其平时成绩又要以实验实际操作的优劣作为主要考核依据。对于实验课成绩，无论采取何种方

式进行考核，都必须按实验课的目的要求，以实际实验工作能力的强弱作为评定成绩的主要依据。

评定各级成绩时，可参考以下标准：

（一）优秀

能正确理解实验的目的要求，能独立、顺利而正确地完成各项实验操作，会分析和处理实验中遇到的问题，能掌握所学的各项实验技能，能较好地完成实验报告及其它各项实验作业，有一定创造精神和能力。有良好的实验室工作作风和习惯。

（二）良好

能理解实验的目的和要求，能认真而正确地完成各项实验操作，能分析和处理实验中遇到的一些问题。能掌握所学实验技能的绝大部分，对难点较大的操作完成有困难。能一般完成实验报告和其它实验作业。有较好的实验习惯和工作作风。

（三）中等

能粗浅理解实验目的要求，能认真努力进行各项实验操作，但技巧较差。能分析和处理实验中一些较容易的问题，掌握实验技能的大部分。有30%掌握得不好。能一般完成各项实验作业和报告。处理问题缺乏条理。工作作风较好。能认真遵守各项规章制度。学习努力。

（四）及格

只能机械地了解实验容，能一般按图、或按实验步骤“照方抓药”完成实验操作，能完成60%所学的实验技能，有些虽作但不准确。遇到问题常常缺乏解决的办法，在别人启发下能作些简单处理，但效果不理想。能一般完成实验报告，能

认真遵守实验室各项规章制度，工作中有小的习惯性毛病（如工作无计划，处理问题缺乏条理）。

（五）不及格

盲目地“照方抓药”，只掌握50%的所学实验技能。有些实验虽能作，但一般效果不好，操作不正确。工作忙乱无条理。一般能遵守实验室规章制度，但常有小的错误。实验报告较多的时候有结果，遇到问题时说不明原因，在教师指导下也较难完成各项实验作业。或有些小聪明但不努力，不求上进。

实验一产生式系统实验

一、实验目的：

熟悉一阶谓词逻辑和产生式表示法，掌握产生式系统的运行机制，以及基于规则推理的基本方法。

二、实验容

运用所学知识，设计并编程实现一个小型人工智能系统（如分类、诊断、预测等类型）。

三、实验条件：

产生式系统实验程序，如下图1所示。

图1 产生式系统实验程序界面

四、实验要求

1. 具体应用领域自选，具体系统名称自定；但所做系统绝对不能雷同。

2. 用一阶谓词逻辑和产生式规则作为知识表示，利用如图1所示的产生式系统实验程序，建立知识库，分别运行正、反向推理。

3. 系统完成后，提交实验报告。

五、实验步骤：

1. 基于如图1所示的产生式系统实验程序，设计并实现一个小型人工智能系统：

1）系统设置，包括设置系统名称和系统谓词，给出谓词名及其含义。

2）编辑知识库，通过输入规则或修改规则等，完成整个规则库的建立。

3）建立事实库（综合数据库），输入多条事实或结论。

4）运行推理，包括正向推理和反向推理，给出相应的推理过程、事实区和规则区。

2. 撰写实验报告。

六、实验报告

下面是实验报告的基本容和书写格式。

递交的报告文件名：班级_学号__实验名称

———————————————————————

实验名称

班级：学号：：

一、实验目的

二、实验容

三、实验步骤

四、实验结果

1. 系统名称及谓词定义

2. 系统知识库