实验一产生式系统
产生式系统专家系统
人工智能生式规则简称产生式。
它是指形如α─→β或IFαTHENβ或其等价形式的一条规则,其中α称为产生式的左部或前件;β称为产生式的右部或后件。
①如果α、β分别代表需要注视的一组条件及其成立时需要采取的行动，那么称为条件-行动型产生式;②如果α、β分别代表前提及其相应的结论,那么称为前提-结论型产生式。
人工智能中的推理很多是建立在直观经验基础上的不精确推理，而产生式在表示和运用不精确知识方面具有灵活性，因此许多专家系统采用产生式系统为体系结构。
组成一个产生式系统由下列3部分组成：一个总数据库(global database)，它含有与具体任务有关的信息。
υυ一套规则，它对数据库进行操作运算。
每条规则由左右两部分组成，左部鉴别规则的适用性或先决条件，右部描述规则应用时所完成的动作。
应用规则来改变数据库。
一个控制策略，它确定应该采用哪一条适用规则，而且当数据库的终止条件满足时，就停止计算。
υ自由帕斯卡中free pascal 中的产生式系统的组成产生式系统由一个综合数据库、一组产生式规则和一个控制系统三个基本要素组成。
其中：综合数据库是产生式系统所用的主要数据结构，它主要用来表示问题的状态，即初始状态、中间状态和目标状态等，以及状态之间的关系。
它不是固定不变的，在求解的过程中，它的内容将越来越多，状态之间的关系也越来越复杂。
经常用来表示数据库的数据结构有串、集合、数组、树、表、记录、队列等。
产生式规则是对数据库进行操作的一系列规则。
规则的一般形式是：IF 条件 THEN 操作即满足应用的先决条件后，就对数据库实行后面的操作。
控制策略规定了操作的顺序，即在任何条件下用什么规则进行操作，什么条件下停止运行，它规定了问题的求解的搜索策略和路线。
控制策略一般可分为不可撤回方式和试探法两大类，试探法又包括回溯法和图搜索法两种。
工作方式产生式是系统的单元程序，它与常规程序不同之处在于，产生式是否执行并不在事前硬性规定，各产生式之间也不能相互直接调用，而完全决定于该产生式的作用条件能否满足，即能否与全局数据库的数据条款匹配。
报告_基于产生式系统的动物识别系统
报告_基于产⽣式系统的动物识别系统实验基于产⽣式系统的动物识别系统知识表⽰与推理专题魏江200620108203 计算机系统结构专业（1班）正向推理是产⽣式系统的⼀种推理⽅法,它是从⼀组表⽰事实的谓词或命题出发,使⽤⼀组产⽣式规则,⽤以证明该谓词公式或命题是否成⽴.本实验⽤两种⽅法实现了⼀个简单的动物识别系统.⼀、实验⽬的1.熟悉和掌握产⽣式系统的运⾏机制，2.掌握基于产⽣式系统的正向推理的基本⽅法。
3.简要⽐较两种实现⽅式的异同⼆、实验内容1. 能根据输⼊的动物特征判断是那种动物或给出相应的回答. (第⼀种⽅法)2. 如果根据初始输⼊的动物特征不能判断,则可以动态增加新事实(即动物特征)来判断属于那种动物. (第⼀种⽅法)3. 可根据提⽰选择所要识别的动物是否具有该特征.(第⼆种⽅法)三、算法设计编程语⾔与编程环境: C++,VC6.0下⾯⽤第⼀种⽅法简要说明算法的设计过程.⾸先建⽴了⼀个animal_identifier的类.该类包含的属性有:f和r. f指针指向事实集,r指向规则集.包括的关键成员函数有:Creat_Rules(),Creat_Fact(), reason().1 建⽴静态规则库.即建⽴产⽣式规则.本算法采⽤了产⽣中间事实的⽅法,这样做的优点是涉及到的规则少,容易理解,便于建⽴和使⽤规则.为了便于设计,我们把要识别的动物限于7种,这样所需要的产⽣式规则就⽐较少.本算法总共有16种规则,部分规则如下:R1：如果某动物有⽑发则该动物是哺乳动物R2：如果某动物有奶则该动物是哺乳动物R3：如果某动物有⽻⽑则该动物是鸟R4：如果某动物会飞，且下蛋则该动物是鸟R5：如果某动物吃⾁则该动物是⾷⾁动物R6：如果某动物有锋利的⽛齿，且有⽖，且眼睛盯着前⽅则该动物是⾷⾁动物R7：如果某动物是哺乳动物,且有蹄则该动物是有蹄类哺乳动物……………..R16: 如果反刍则哺乳动物上述规则库由类animal_identifierd的⽅法Creat_rules()静态实现.2 建⽴事实库建⽴事实库是由⽅法Creat_Fact()实现的.该⽅法要求⽤户动态输⼊事实,即要求⽤户先输⼊特征个数,然后输⼊动物的特征,如果未识别出来,⽤户可以增加输⼊,或者退出.3 正向推理过程.正向推理是从已知事实出发，通过规则库求得结论，或称数据驱动⽅式。
AI实验报告
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实验一产生式系统实验群. (2)一、实验目的： (2)二、实验原理: (2)三、实验条件： (3)四、实验内容： (3)五、实验步骤： (3)实验二搜索策略实验群搜索策略: (6)一、实验目的： (6)二、实验原理: (6)三、实验条件： (6)四、实验内容： (6)五、实验步骤： (7)六：实验过程： (7)七、A*算法流程图： (18)八、实验结论： (19)实验三神经网络实验群 (20)一、实验目的： (20)二、实验原理: (20)三、实验条件： (20)四、实验内容： (20)五、实验步骤： (21)六、实验结论： (21)实验四自动规划实验群 (25)一、实验目的： (25)二、实验原理: (25)三、实验条件： (25)四、实验内容： (26)五、实验步骤： (26)实验一产生式系统实验群产生式系统: 是由一组规则组成的、能够协同作用的推理系统。
其模型是设计各种智能专家系统的基础 .产生式系统主要由规则库、综合数据库和推理机三大部分组成。
本实验环境主要提供一个能够实现模拟产生式专家系统的验证、设计和开发的可视化操作平台。
学生既能用本系统提供的范例进行演示或验证性实验，也能够用它来设计并调试自己的实验模型。
一、实验目的：熟悉和掌握产生式系统的运行机制，掌握基于规则推理的基本方法。
二、实验原理:生式系统用来描述若干个不同的以一个基本概念为基础的系统，这个基本概念就是产生式规则或产生式条件和操作对。
实验一 产生式系统实验
（12）is("寒凉性水果"):-positive("清热降火")
（13）is("平性水果"):-positive("寒热偏性不明，开胃健脾")
（14）is("温热性水果"):-positive("驱寒补虚")
（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。
四、实验结果
1. 系统名称及谓词定义
（1）系统名称：水果识别系统
（2）谓词定义：
①水果是：fruit
（7）fruit("苹果"):-is("平性水果"),positive("红色的")
（8）fruit("桑葚"):-is("平性水果"),positive("紫色的")
（9）fruit("西瓜"):-is("寒凉性水果"),positive("多汁的"),positive("葫芦科水果")
（10）fruit("香蕉"):-is("寒凉性水果"),positive("黄色的"),positive("剥皮的")
人工智能课程教学大纲
《人工智能》课程教学大纲课程代码：H0404X课程名称：人工智能适用专业：计算机科学与技术专业及有关专业课程性质：本科生专业基础课（学位课）主讲教师：中南大学信息科学与工程学院智能系统与智能软件研究所蔡自兴教授总学时：40学时（课堂讲授36学时，实验教学4学时）课程学分：2学分预修课程：离散数学，数据结构一. 教学目的和要求：通过本课程学习，使学生对人工智能的发展概况、基本原理和应用领域有初步了解，对主要技术及应用有一定掌握，启发学生对人工智能的兴趣，培养知识创新和技术创新能力。
人工智能涉及自主智能系统的设计和分析，与软件系统、物理机器、传感器和驱动器有关，常以机器人或自主飞行器作为例子加以介绍。
一个智能系统必须感知它的环境，与其它Agent和人类交互作用，并作用于环境，以完成指定的任务。
人工智能的研究论题包括计算机视觉、规划与行动、多Agent系统、语音识别、自动语言理解、专家系统和机器学习等。
这些研究论题的基础是通用和专用的知识表示和推理机制、问题求解和搜索算法，以及计算智能技术等。
此外，人工智能还提供一套工具以解决那些用其它方法难以解决甚至无法解决的问题。
这些工具包括启发式搜索和规划算法，知识表示和推理形式，机器学习技术，语音和语言理解方法，计算机视觉和机器人学等。
通过学习，学生能够知道什么时候需要某种合适的人工智能方法用于给定的问题，并能够选择适当的实现方法。
二. 课程内容简介人工智能的主要讲授内容如下：1.叙述人工智能和智能系统的概况，列举出人工智能的研究与应用领域。
2.研究传统人工智能的知识表示方法和搜索推理技术，包括状态空间法、问题归约法谓词逻辑法、语义网络法、盲目搜索、启发式搜索、规则演绎算法和产生式系统等。
3.讨论高级知识推理，涉及非单调推理、时序推理、和各种不确定推理方法。
4.探讨人工智能的新研究领域，初步阐述计算智能的基本知识，包含神经计算、模糊计算、进化计算和人工生命诸内容。
产生式实验报告
产生式实验报告一、引言产生式（Production）是一种用于表示语法规则的形式化工具，它在人工智能领域具有广泛的应用。
本实验报告旨在介绍产生式的基本概念、产生式的应用领域以及在实验中如何使用产生式来实现推理和搜索。
二、产生式的基本概念1. 产生式的定义产生式是一种形式化的表示语法规则的工具。
它由一个左部（Left-hand side）和一个右部（Right-hand side）组成，左部表示一个非终结符号，右部则表示一串终结符号和非终结符号的序列。
2. 产生式的形式产生式的形式通常为：左部 -> 右部，其中右部由终结符和非终结符组成，可以为空。
3. 产生式的应用产生式在人工智能领域有广泛的应用，例如在自然语言处理中，可以使用产生式来表示句子的语法结构；在专家系统中，可以使用产生式来表示知识库中的规则；在编译原理中，可以使用产生式来描述语言的语法规则等。
三、产生式的应用领域1. 自然语言处理在自然语言处理中，产生式被广泛应用于句子的语法分析、语义分析以及机器翻译等任务。
通过定义一系列产生式规则，可以构建一个语法分析器，用于自动识别和分析句子的结构和意义。
2. 专家系统专家系统是一种基于知识库的智能系统，其中的知识被表示为一组产生式规则。
通过使用产生式来表示知识和推理规则，专家系统可以根据用户提供的问题和条件进行推理和决策，给出相应的解答和建议。
3. 编译原理编译原理是计算机科学中的一个重要领域，其中的产生式被广泛应用于编译器的前端处理，用于描述语言的语法规则和语义规则。
通过使用产生式和对应的语法分析算法，可以将源代码转化为中间代码或目标代码。
四、产生式在实验中的应用在实验中，我们可以使用产生式来实现推理和搜索。
以人工智能领域的经典问题“图搜索”为例，我们可以使用产生式规则来描述搜索的过程。
1. 初始状态假设我们需要解决一个迷宫问题，迷宫可以表示为一个二维矩阵，其中的元素可以是墙壁、路径或终点。
《实验心理学》部分术语解释
实验心理学部分术语1.ABAB设计（ABAB design）也称为轮回设计（reversal design），是一种单被试实验设计。
其实验程序包括四个阶段：基线测试、实验处理条件下测试、返回基线测试段、实验处理条件下的再测等阶段。
2.听觉掩蔽（Auditory masking）就是指由于某一声音刺激的存在而使另一声音刺激的强度阈限提高的现象，这是一种常见的听觉现象。
3.被试间实验设计（Between-subjects experimental design）也叫做独立测量设计（independent-measures design）、独立组设计（independent groups design）或组间设计（between-groups design），是将互相独立但又相等的被试组分派在不同实验处理下进行测量，然后对各组测量结果进行比较的一种实验设计。
4.天花板效应（Ceiling effect）分数聚集在测量量表的高分端，使分数提高的可能性很少甚至没有。
这是一种全距效应。
5.混淆变量（Confounding variable）混淆变量（confounding variable），是指那些不拟研究但却与自变量一起发生系统性改变的变量，它使得被试心理或行为变化的原因变得无法确定。
6.知会同意表（Consent form）是研究者提供的书面声明，上面包含所有知会同意的项目和被试签名行。
研究实施之前，要将知会同意表提供给可能被试，以便他们了解在决定是否愿意参加研究之前需要知道的全部信息。
7.控制组（Control group）在一项研究中不接受处理或只接受安慰剂处理的被试组。
8.抵消平衡（Counterbalancing）在被试内设计中，一种为了使顺序效应和与时间有关的影响降到最小而将被试分成若干小组以便各小组以不同的顺序接受一系列实验处理的实验程序，这样做的目的是使在每一种可能的处理顺序上都有相等的被试按照各自顺序参加实验。
化为子句集的九步法
化为子句集的九步法一、实验目的：熟悉谓词公式化为子句集的九个步骤，理解消解（谓词公式化为子句集）规则，能把任意谓词公式转换成子句集，掌握基于规则推理的基本方法。
二、实验原理产生式系统用来描述若干个不同的以一个基本概念为基础的系统，这个基本概念就是产生式规则或产生式条件和操作对。
在产生式系统中，论域的知识分为两部分：用事实表示静态知识；用产生式规则表示推理过程和行为。
任一谓词公式通过九步法可以化成一个子句集。
九步法消解包括消去蕴含和等价符号、把否定符号移到紧靠谓词的位置上、变量标准化、消去存在量词、化为前束型、化为Skolem标准形、略去全称量词、消去合取词，把母式用子句集表示、子句换变量标准化，依次变换即可得到子句集。
三、实验内容代码：void main(){cout<<"------------------求子句集九步法演示-----------------------"<<endl;system("color 0A");//orign = "Q(x,y)%~(P(y)";//orign = "(@x)(P(y)>P)";//orign = "~(#x)y(x)";//orign = "~((@x)x!b(x))";//orign = "~(x!y)";//orign = "~(~a(b))";string orign,temp;char command,command0,command1,command2,command3,command4,command5, command6,command7,command8,command9,command10;//================================================================= ============cout<<"请输入(Y/y)初始化谓词演算公式"<<endl;cin>>command;if(command == 'y' || command == 'Y')initString(orign);elseexit(0);//=============================================================================cout<<"请输入(Y/y)消除空格"<<endl;cin>>command0;if(command0 == 'y' || command0 == 'Y'){//del_blank(orign);//undonecout<<"消除空格后是"<<endl<<orign<<endl;}elseexit(0);//================================================================= ============cout<<"请输入(Y/y)消去蕴涵项"<<endl;cin>>command1;if(command1 == 'y' || command1 == 'Y'){orign =del_inlclue(orign);cout<<"消去蕴涵项后是"<<endl<<orign<<endl;}elseexit(0);//================================================================= ============cout<<"请输入(Y/y)减少否定符号的辖域"<<endl;cin>>command2;if(command2 == 'y' || command2 == 'Y'){do{temp = orign;orign = dec_neg_rand(orign);}while(temp != orign);cout<<"减少否定符号的辖域后是"<<endl<<orign<<endl;}elseexit(0);//================================================================= ============cout<<"请输入(Y/y)对变量进行标准化"<<endl;cin>>command3;if(command3 == 'y' || command3 == 'Y'){orign = standard_var(orign);cout<<"对变量进行标准化后是"<<endl<<orign<<endl;}elseexit(0);//================================================================= ============cout<<"请输入(Y/y)消去存在量词"<<endl;cin>>command4;if(command4 == 'y' || command4 == 'Y'){orign = del_exists(orign);cout<<"消去存在量词后是(w = g(x)是一个Skolem函数)"<<endl<<orign<<endl;}elseexit(0);//================================================================= ============cout<<"请输入(Y/y)化为前束形"<<endl;cin>>command5;if(command5 == 'y' || command5== 'Y'){orign = convert_to_front(orign);cout<<"化为前束形后是"<<endl<<orign<<endl;}elseexit(0);//================================================================= ============cout<<"请输入(Y/y)把母式化为合取方式"<<endl;cin>>command6;if(command6 == 'y' || command6 == 'Y'){orign = convert_to_and(orign);cout<<"把母式化为合取方式后是"<<endl<<orign<<endl;}elseexit(0);//=============================================================================cout<<"请输入(Y/y)消去全称量词"<<endl;cin>>command7;if(command7 == 'y' || command7 == 'Y'){orign= del_all(orign);cout<<"消去全称量词后是"<<endl<<orign<<endl;}elseexit(0);//================================================================= ============cout<<"请输入(Y/y)消去连接符号"<<endl;cin>>command8;if(command8 == 'y' || command8 == 'Y'){orign = del_and(orign);cout<<"消去连接符号后是"<<endl<<orign<<endl;}elseexit(0);//================================================================= ============cout<<"请输入(Y/y)变量分离标准化"<<endl;cin>>command9;if(command9 == 'y' || command9 == 'Y'){orign = change_name(orign);cout<<"变量分离标准化后是(x1,x2,x3代替变量x)"<<endl<<orign<<endl;}elseexit(0);//================================================================= ===========cout<<"-------------------------完毕-----------------------------------"<<endl;cout<<"(请输入Y/y)结束"<<endl;do{}while('y' == getchar() || 'Y'==getchar());exit(0);}string change_name(string temp)//更换变量名称{char ctemp[100];strcpy(ctemp,temp.c_str());string output = "";int i = 0,j = 0,falg = 0;while(ctemp[i] != '\0' && i < temp.length()){falg++;while('\n' != ctemp[i] && i < temp.length()){if('x' == ctemp[i]){output = output + ctemp[i] ;output = output + numAfectChar(falg);}elseoutput = output + ctemp[i] ;i++;}output = output + ctemp[i] ;i ++;}return output;}bool isAlbum(char temp){if(temp <= 'Z' && temp >= 'A' || temp <= 'z' && temp >= 'a') return true;return false;}char numAfectChar(int temp)//数字显示为字符{char t;switch (temp){case 1:t = '1';break;case 2:t = '2';break;case 3:t = '3';break;case 4:t = '4';break;default:t = '89';break;}return t;}四、实验步骤：1对默认谓词公式进行转换。
产生式系统实验报告张昆参考模板
产生式系统实验报告姓名:张昆学号:E201102044一、产生式系统的组成一个产生式系统由三大部分组成。
1、一组称为产生式的规则。
每一规则分左右两部，左部确定该规则的可用性，右部描述应用该规则时采用的行动。
这些行动主要是修改数据库的内容。
2、一个或多个数据库，它们含有适合于该特定任务的信息，数据库中有些部分可以使永久性的，有些则是仅与求解当前问题有关，可按任何适当的方法构造数据库中的信息；3、一个执行问题求解过程的规则解释程序。
产生式系统是通过一系列“识别—作用”周期来执行求解过程。
简单的“识别—作用”执行模式是这样：相对于当前数据库的内容，每条产生式的左部被求值，确定哪些产生式是被满足的，二这些被满足的产生式构成冲突集。
从冲突集中选择一个产生式，执行该产生式的右部，即改变数据库中的内容。
相对于新的数据库内容，这种“识别—作用”过程重复进行。
“识别—作用”周期停止的条件是：（1）冲突集为空域；（2）所期望的数据库内容出现，即求得问题的解。
从冲突集总选择一个产生式的过程称为冲突解决。
二、动物识别系统1、动物识别系统规则库设计数据结构：typedef struct{int rslt;int codNum;//记载前提的个数int cod[10];//记载前提的序号int used;//记载是否已匹配成功}Nrule;方便起见，前提和结论对应为数字，如图1；规则库存储于文件中，如图2图1 图22、回溯策略2.1 如图3，纵向递归推理，横向选择推理分支；两个回溯点：状态不合法、冲突集为空；结束：找到目标状态、尝试所有路径没有解答图32.2 递归算法：PS_BACKTRACK(db)(1) 若db指示了目标状态，则输出（显示）db作为解答,算法成功结束；(2) 若db指示了失败状态，则返回真值F；(3) rs :=RULE_ACTIVATE(db)，并用启发式知识对rs中的规则按从优到劣的次序排列；(4) 若rs为空，则返回真值F；(5) r:=MOVE_FIRST(rs)；(6) PS_BACKTRACK(TRANSFORM(db,r))；(7) 返回语句（4）。
产生式系统实验
实验一：产生式系统实验产生式系统：是由一组规则组成的、能够协同作用的推理系统。
其模型是设计各种智能专家系统的基础 .产生式系统主要由规则库、综合数据库和推理机三大部分组成。
本实验环境主要提供一个能够实现模拟产生式专家系统的验证、设计和开发的可视化操作平台。
学生既能用本系统提供的范例进行演示或验证性实验，也能够用它来设计并调试自己的实验模型。
一、实验目的：熟悉和掌握产生式系统的运行机制，掌握基于规则推理的基本方法。
二、实验原理产生式系统用来描述若干个不同的以一个基本概念为基础的系统，这个基本概念就是产生式规则或产生式条件和操作对。
在产生式系统中，论域的知识分为两部分：用事实表示静态知识；用产生式规则表示推理过程和行为。
三、实验条件：1、产生式系统实验程序。
2、IE5.0以上，可以上Internet四、实验内容：1.对已有的产生式系统(默认的例子)进行演示，同时可以更改其规则库或（和）事实库，进行正反向推理，了解其推理过程和机制。
2.自己建造产生式系统（包括规则库和事实库），然后进行推理，即可以自己输入任何的规则和事实，并基于这种规则和事实进行推理。
这为学生亲手建造产生式系统并进行推理提供了一种有效的实验环境。
五、实验步骤：1.定义变量，包括变量名和变量的值。
2.建立规则库，其方法是，(a) 输入规则的条件：每条规则至少有一个条件和一个结论，选择变量名，输入条件（符号）；选择变量值，按确定按钮就完成了一条条件的输入。
重复操作，可输入多条条件；(b) 输入规则的结论：输入完规则的条件后，就可以输入规则的结论了，每条规则必须也只能有一个结论。
选择变量名，输入条件（符号），选择变量值，按确定按钮就完成了一个结论的输入。
重复以上两步，完成整个规则库的建立。
3.建立事实库（总数据库）：建立过程同步骤2。
重复操作，可输入多条事实。
4.然后按“开始”或“单步”按钮即可。
此外，利用实例演示，可以运行系统默认的产生式系统，并且可以进行正反向推理。
产生式系统
产生式认知模型
例: 用Markov算法作用于任意给定的字符串。
规则：（1）αxy → yαx （2）α→ ^ （3） ^ →α 。
输入字符串 ： “ ^ABC ”
✓希腊字母α、β等代表专用符号串； ✓小写字母 x、y 、z 等表示单个字符 的变量；
✓专用字符 ^ 为空字符串。
执行算法过程：规则自左向右地作用输入字符串。
北京航空航天大学软件开发环境国家重点实验室
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产生式认知模型
纽厄尔和西蒙 Newell & Simon（1972）将产生式模型用于 表示人类问题求解的认知模型 ：
✓ 长期记忆 - 大脑中积累的各种知识和经验（成块的、大容量知识） ✓ 短时记忆 –临时输入的求解某具体问题所需的信息（小容量的、动
LHS: 本规则触发应满足的条件； RHS：本规则触发后可产生的结果（或应执行的操作）
例: R1: IF (x,0,y,0) THEN (v,0,y,0)；
R2: IF likes(x,y) & likes(y,x) THEN friend(x,y) R2: IF 天气太热 THEN 打开空调；
北京航空航天大学软件开发环境国家重点实验室 Slide 13
规则的匹配
从规则库的第一条规则开始，按排列顺序逐条用规则的前提条件与事 实库中事实进行匹配；
北京航空航天大学软件开发环境国家重点实验室 Slide 6
基于产生式认知模型的产生式系统体系结构
长期记忆 --- 规则库（长期知识库、 …. ）
短时记忆 ---
工作存储器（事实库、工作库、综合 数据库、…. )
认知处理器 --- 推理机（控制系统、控制策略、解 释程序、….)
北京航空航天大学软件开发环境国家重点实验室 Slide 7
人工智能》教学大纲
人工智能》教学大纲2．掌握Prolog语言的基本语法和常用操作；3．能够编写简单的Prolog程序，并能够运行和调试；4．了解Prolog语言在人工智能中的应用。
第三章搜索算法基本内容和要求：1．掌握深度优先搜索、广度优先搜索、启发式搜索等搜索算法的基本思想和实现方法；2．能够应用搜索算法解决一些典型问题；3．了解搜索算法在人工智能中的应用。
第四章知识表示与推理基本内容和要求：1．掌握命题逻辑、一阶逻辑等知识表示方法；2．了解基于规则、框架、语义网络等知识表示方法；3．掌握归结方法、前向推理、后向推理等推理方法；4．能够应用知识表示与推理解决一些典型问题。
第五章不确定性推理基本内容和要求：1．了解不确定性推理的基本概念和方法；2．掌握贝叶斯定理及其应用；3．掌握条件概率、独立性、条件独立性等概念；4．能够应用不确定性推理解决一些典型问题，如垃圾邮件过滤等。
五、教材和参考书目1）主教材：Stuart Russell。
Peter Norvig。
Artificial Intelligence: A Modern Approach。
3rd n。
Prentice Hall。
2009.2）参考书目：___。
机器研究。
___。
2016.___。
统计研究方法。
___。
2012.___。
___。
2017.六、教学进度安排第一周人工智能概述第二周逻辑程序设计语言Prolog第三周搜索算法第四周知识表示与推理第五周不确定性推理第六周期中考试第七周至第十周课程实验第十一周至第十三周课程实验第十四周课程总结与复第十五周期末考试一实验（实训）内容产生式系统实验学时分配4目的与要求：熟悉和掌握产生式系统的运行机制，掌握基于规则推理的基本方法。
实验（实训）内容：主要包括产生式系统的正、反向推理、基于逻辑的搜索等10余个相关演示性、验证性和开发性设计实验。
二实验（实训）内容搜索策略实验学时分配4目的与要求：熟悉和掌握启发式搜索的定义、估价函数和算法过程，并利用A*算法求解N数码难题，理解求解流程和搜索顺序。
产生式系统实验总结
产生式系统实验总结
哇塞，这次的产生式系统实验可真是让我印象深刻啊！
还记得刚开始做这个实验的时候，我就像一只无头苍蝇，完全不知道从哪里下手。
但是，在老师和同学们的帮助下，我慢慢找到了感觉。
就好比我是一艘在大海中迷失方向的小船，老师和同学们就是指引方向的灯塔，带着我一步步向前。
在实验过程中，我们遇到了好多难题啊！比如说系统总是出错，那感觉就像你明明走在平路上，却突然摔了一跤，真让人懊恼啊！但是我们没有放弃，大家一起讨论，一起想办法。
“嘿，这个问题会不会是这样的？”“哎呀，不是啦，应该是那样！”我们的讨论激烈又有趣。
这就像是一群侦探在破解一个超级大谜团！
然后经过一次次的尝试和改进，我们终于看到了成果。
哇哦，那种感觉简直太棒了！就好像你一直在黑暗中摸索，突然一下子看到了光明，心里别提有多高兴了。
实验结束后，我想说，这次实验真的让我收获满满。
它让我明白了团队合作的重要性，也让我知道了遇到困难不能退缩。
就像爬山一样，虽然过程
很累很辛苦，但当你爬到山顶，看到那美丽的风景时，你就会觉得一切都值得了。
所以啊，我觉得做实验真的是一件非常有意义的事情。
它能让我们学到知识，还能锻炼我们的能力。
以后要是还有这样的实验，我肯定第一个冲上去！。
人工智能产生式系统实验报告
人工智能产生式系统实验报告嘿，大家好，今天咱们聊聊人工智能产生式系统，听起来挺高大上的，其实说白了，就是一套能模仿人类思维过程的工具。
这就像是一个聪明的小伙伴，随时准备给你出主意，帮你解决问题。
想象一下，你在厨房里忙得不可开交，正想做道新菜，结果小伙伴跳出来说：“嘿，试试加点这个，或者换个做法！”是不是感觉特别贴心？产生式系统的基本原理就像是“做菜”，你得先有一堆食材。
这些食材就是知识，系统需要从中找到合适的配方来“做饭”。
系统里有规则，就像是菜谱，按照这些规则，系统能够在特定情况下给出合理的建议，甚至解决复杂问题。
听起来简单，但其实背后可是有一番“打磨”的过程。
就像学做饭，你不能一开始就能做出五星级大餐，总得经历一些“翻车”的瞬间，才能掌握窍门。
在实验过程中，我的任务就是建立一个这样的产生式系统。
先得定义一些基本的知识库。
就像咱们平时积累的生活经验，知识库里包含各种规则和事实。
这部分就得耐心一点，像写日记一样，把每条信息整理好，方便随时调取。
我还得设定一些规则，这些规则就像是行驶在高速公路上的交通信号灯，得让系统知道在不同情况下该怎么反应。
比如说，如果客户问“这道菜怎么做”，系统就得立刻提供相关的做法。
在实际操作中，偶尔也会遇到些小麻烦。
比如，有时候规则设定得不够清晰，导致系统给出的建议让人哭笑不得。
有一回，我设定了一个规则，让系统根据食材推荐菜品。
结果系统调侃了一句：“你只剩下一根黄瓜，不如做个黄瓜沙拉吧。
”我当时真是有点无奈，想说你这小子太现实了，难道我就不能做个大餐吗？不过这也让我意识到，规则得具体一些，不能随便应付。
然后我开始进行测试，看看系统反应如何。
每次测试都是个惊喜，或者说是惊吓。
比如某次，我故意问：“我想吃点特别的，有什么推荐？”结果系统居然给出了“草莓酱炒牛肉”的创意。
这让我想起了那些网红菜，口味奇特，但未必人人都能接受。
系统的建议让我感受到了一种“脑洞大开”的乐趣，真是让人哭笑不得。
人工智能实验指导书
人工智能及应用实验指导书前言《人工智能及应用》课程实验的目的是为了配合课堂教学，进一步强化对人工制能的不同实现途径的理解。
实验的任务是要结合相关的人工智能语言平台（PROLOG语言），熟练掌握和深入理解课堂教学内容。
帮助学生更好地学习本课程，理解和掌握人工智能算法设计与实现所需的技术，为整个专业学习打好基础，要求运用所学知识，上机解决一些典型问题，通过分析、设计等各环节的训练，使学生深刻理解、牢固掌握所用到的一些原理与技术。
实验中的内容和教科书的内容是密切相关的，在反复实践的过程中才能掌握。
使学生在掌握抽象人工智能理论的基础之上学到更多可操作性很强的智能算法技术及实践经验。
目录实验一 Prolog语言及逻辑程序设计 (1)实验二搜索策略实验 (3)实验三专家系统实验 (6)实验一 Prolog语言及逻辑程序设计一、实验目的加深学生对逻辑程序运行机理的理解，使学生掌握PROLOG语言的特点、熟悉其编程环境，同时为后面的人工智能程序设计做好准备。
1、熟悉PROLOG语言编程环境的使用；2、了解PROLOG语言中常量、变量的表示方法；3、了解利用PROLOG进行事实库、规则库的编写方法。
二、实验环境计算机，Visual PROLOG教学软件。
三、预习要求实验前应阅读实验指导书，了解实验目的、预习PROLOG语言的相关知识。
四、实验内容1、学习使用Visual PROLOG，包括进入PROLOG主程序、编辑源程序、修改环境目录、退出等基本操作。
2、在Visual prolog集成环境下调试运行简单的Visual PROLOG程序。
3、编写一个描述亲属关系的PROLOG程序，然后再给出一些事实数据，建立一个小型演绎数据库。
可以以父亲和母亲为基本关系（作为基本谓词），再由此来描述祖父、祖母、兄弟、姐妹以及其他亲属关系。
4、修改教材2.2节例2.9的程序，使其能输出图中所有路径（path）。
五、实验方法和步骤1、启动Windows 操作环境。
实验一：产生式系统-动物识别系统
《人工智能导论》实验报告实验一：产生式系统——动物识别系统一、实验目的1、掌握知识的产生式表示法2、掌握用程序设计语言编制智能程序的方法二、实验内容1、所选编程语言：C语言；2.拟订的规则：（1）若某动物有奶，则它是哺乳动物。
（2）若某动物有毛发，则它是哺乳动物。
（3）若某动物有羽毛，则它是鸟。
（4）若某动物会飞且生蛋，则它是鸟。
（5）若某动物是哺乳动物且有爪且有犬齿且目盯前方，则它是食肉动物。
（6）若某动物是哺乳动物且吃肉，则它是食肉动物。
（7）若某动物是哺乳动物且有蹄，则它是有蹄动物。
（8）若某动物是哺乳动物且反刍食物，则它是有蹄动物。
（9）若某动物是食肉动物且黄褐色且有黑色条纹，则它是老虎。
（10）若某动物是食肉动物且黄褐色且有黑色斑点，则它是金钱豹。
（11）若某动物是有蹄动物且长腿且长脖子且黄褐色且有暗斑点，则它是长颈鹿。
（12）若某动物是有蹄动物且白色且有黑色条纹，则它是斑马。
（13）若某动物是鸟且不会飞且长腿且长脖子且黑白色，则它是驼鸟。
（14）若某动物是鸟且不会飞且会游泳且黑白色，则它是企鹅。
（15）若某动物是鸟且善飞，则它是海燕。
2、设计思路：用户界面：采用问答形式；知识库（规则库）：存放产生式规则，推理时用到的一般知识和领域知识，比如动物的特征，动物的分类标准，从哺乳动物、食肉动物来分，再具体地添加一些附加特征得到具体动物；建立知识库的同时也建立了事实库。
事实库是一个动态链表，一个事实是链表的一个结点。
知识库通过事实号与事实库发生联系。
数据库：用来存放用户回答的问题，存放初始状态，中间推理结果，最终结果；推理机：采用正向推理，推理机是动物识别的逻辑控制器，它控制、协调系统的推理，并利用知识库中的规则对综合数据库中的数据进行逻辑操作。
推理机担负两项基本任务：一是检查已有的事实和规则，并在可能的情况下增加新的事实；二是决定推理的方式和推理顺序。
将推理机制同规则对象封装在一起，事实对象记录了当前的状态，规则对象首先拿出前提条件的断言（只有这些前提都有符合时才会做这条规则的结论），询问事实对象集，如事实对象集不知道，则询问用户，如所有前提条件都被证实为真则结论为真，否则系统不知道结论真假。
动物识别系统_人工智能课程实验
2 规则库
规则库RB（rule base）是一个用来存放与求 解问题有关的所有规则的集合，也称为知识库K B（knowledge base）。它包含了将问题从初始 状态转换成目标状态所需的所有变换规则。规则 库是产生式系统进行问题求解的基础。
3 控制系统（1）
控制系统（control system）也称为推理机， 其主要工作如下： 按一定的策略从规则库中选择规则与综合数据 库中的已知事实进行匹配。 当匹配成功的规则多于一条时，按照某种策略 选择一条执行。 对于要执行的规则，如果该规则的结论不是问 题的目标，将其加入综合数据库中。
动物识别系统
目录
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一、产生式系统的基本结构 二、产生式系统的类型
三、动物识别系统的相关策略
四、实验结果
一、产生式系统的基本结构
1 2 3
综合数据库
规则库 控制系统
1 综合数据库
综合数据库DB（data base）也称为事实库， 是一个用来存放与求解问题有关的各种当前信息 的数据结构。当某条规则的前提与综合数据库中 的已知事实相匹配时，该规则将被激活，并把其 结论放入综合数据库成为后面推理的已知事实。
四、实验结果（1实验结果（3）
四、实验结果（4）
二、产生式系统的类型（2）
3.2逆向推理产生式系统 也称目标驱动方式，它是从目标（作为假设） 状态出发，朝着初始状态前进，反向使用规则的 一种推理方法。所谓逆向使用规则，是指以问题 的目标状态作为初始综合数据库，仅当综合数据 库中的事实满足某条规则的后件时，该规则才被 使用。 优点：不使用与问题无关的规则。因此，对 那些目标明确的问题，使用反向推理方式是一种 最佳选择。
人工智能实验报告
暨南大学人工智能实验报告题目：动物识别系统院系：信科院计算机系专业：计算机软件与理论学号： 0934061004学生姓名：张韶远成绩：日期： 2009年11月10日一、目的与要求1．掌握人工智能的知识表示技术，能用产生式表示法表示知识，并实现一个用于识别的专家系统。
2．推理策略采用正向推理和反向推理两种。
二、主要内容1．学习人工智能的知识表示技术，关键掌握产生式知识表示的具体应用方法。
2．实现的动物识别系统的主要功能如下：2．1系统能通过正向、反向推理得到正确的动物识别结果。
2．2系统能动态地添加规则、能显示推理过程。
三．实验原理产生式表示：产生式表示是知识表示的一种。
这种方法是建立在因果关系的基础上的，可很容易的描述事实、规则及其不确定性度量。
1．事实的表示：事实可看成是断言一个语言变量的值或是多个语言变量间的关系的陈述句，语言变量的值或语言变量间的关系可以是一个词。
不一定是数字。
一般使用三元组（对象，属性，值）或（关系，对象1，对象2）来表示事实，其中对象就是语言变量，若考虑不确定性就成了四元组表示（增加可信度）。
这种表示的机器内部实现就是一个表。
如事实“老李年龄是35岁”，便写成（Lee,age,35）事实“老李、老张是朋友”，可写成（friend,Lee,Zhang）2．规则的表示：规则用于表示事物间的因果关系，以if condition then action 的单一形式来描述，将规则作为知识的单位。
其中的condition 部分称为条件式前件或模式，而action部分称作动作、后件或结论。
后件。
前件和后件也可以是有“与”、“或”、“非”等逻辑运算符的组合的表达式。
条件部分常是一些事实的合取或析取，而结论常是某一事实B。
如果不考虑不确定性，需另附可信度度量值。
产生式过则的含义是：如果前件满足，则可得到后件的结论或者执行后件的相应动作，即后件由前件来触发。
一个产生式生成的结论可以作为另一个产生式的前提或语言变量使用，进一步可构成产生式系统。
产生式系统实验报告
学生实验报告实验课名称：人工智能实验项目名称：产生式系统实验专业名称：计算机科学与技术班级：2013240202学号：********************教师姓名：陈亮亮2015 年10 月25 日实验日期：2015 年10 月23 日实验室名称：明远2203一．实验名称：产生式系统实验二．实验目的与要求：1、确定推理方法（正向还是反向），并根据问题设计并实现一个简单的推理机（要求涉及：匹配、冲突消解）2、规则库要求至少包含15条规则（知识规则如何存储？）3、推理机和知识库必须分离4、初始事实可以任意给定，输入初始事实后能够得到推理结果5、设计合理的人机界面，解释模块提供查询规则的功能6、可以不考虑知识库管理模块7、提交实验报告8、报告中要有推理树三．实验内容：本实验我设计了一个动物识别的小型专家系统，主要是根据一些观察到的事实，依据系统给出的一系列规则来进行正向推理，将逐渐的推导出结果。
本次实验设计了一个简单的推理机，推理机给出的推理结果有“它是__动物”、“条件不足，不能推出它是什么动物”、“条件有冲突，没有这样的动物”或“条件不完全,但它有__的部分特征”。
部分推理树如下：四、算法描述：1.表示事实和特征的知识。
在本程序中，我将动物的特征写入data.txt，将规则记入rules.txt，将动物种类记为goal.txt。
步骤4 若冲突集为空，则运行失败，退出。
步骤5 对冲突集做处理，对选择执行的各规则，将其结论加入动态数据库，或执行其动作，转步骤2。
推理的流程图五．源程序：#include<stdio.h>#include<string.h>#include<stdlib.h>#include<iostream.h>#include<math.h>#define MAXNUM 50typedef structprintf("按任意键继续,按'n'或'N'退出:");ch=getchar();ch=getchar();}while(ch!='n'&&ch!='N');}六．运行结果与分析：。
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实验一产生式系统——动物识别系统一、实习目的和意义1、掌握人工智能的知识表示技术，能用产生式表示法表示知识；2、掌握基于规则推理的基本方法；3、掌握产生式系统的运行机制。
二、实习内容参考教材规则库包含15条规则，开发一个专家系统可以识别老虎，金钱豹，斑马，长颈鹿，企鹅，鸵鸟等6种动物。
三、实习要求1、本次实验语言MATLAB；2、系统能通过正向推理得到正确的动物识别结果。
四、实习过程1.实验原理正向推理（事实驱动推理）1)从初始已知事实出发，在知识库KB中找出当前可适用的知识，构成可适用知识集KS；2)按某种冲突消解策略，从KS中选出一条知识进行推理，并将推出的新事实加入到数据库DB中，作为下一步推理的已知事实，再在KB中选取可适用知识构成KS；3)重复步骤二，直到求得问题的解，或KB中再无可适用的知识。
2.问题背景根据课本P33的15调动物识别的专家知识，建立规则库。
3.算法设计主要利用数组下标和元素的0，1值表示知识，规则，及相关标记。
4.Matlab实现a.算法函数名函数说明learn function learn(arr_category, arr_feature)主函数checkRule function [arr_category,arr_feature,arr_rule,ifMore,mark]=checkRule(arr_category,arr_feature,arr_rule,ifMore,mark )规则符合检测showCategory function showCategory( )类别选项打印函数showFeature function showFeature()特征选项打印函数showResult function showResult(mark)结果显示b.测试测试数据一arr_category[5] 1 0 0 0 1arr_feature[20]0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0测试数据二arr_category[5]0 0 0 0 0arr_feature[20] 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0五、实习总结1.实习总结本次实验主要复习了产生式规则，利用正向推理和15条规则，建立简单的动物识别专家系统，并具有一定的容错性。
2.附录：代码MATLAB代码：function learn(arr_category, arr_feature)%产生式规则-正向推理-主函数% 标记函数初始化，规则函数调用arr_rule=zeros(1,15);mark=-1;ifMore=0;disp(arr_category);disp(arr_feature);%showCategory();%arr_category=input('输入信息：');%showFeature();%arr_feature=input('输入信息');[arr_category,arr_feature,arr_rule,ifMore,mark]=checkRule(arr_category,arr_feature,arr_rule,ifMore,mark);busy=1;while busy==1if mark>-1showResult(mark);break;endif ifMore==0disp('无法判断具体是哪种动物!');breakendifMore=0;[arr_category,arr_feature,arr_rule,ifMore,mark]= checkRule(arr_category,arr_feature,arr_rule,ifMore,mark); endendfunction [arr_category,arr_feature,arr_rule,ifMore,mark]= checkRule(arr_category,arr_feature,arr_rule,ifMore,mark ) %正向推理函数% 逐条检查规则是否满足，若满足，则增加新信息ifMore=0;for i = 1:1:15if arr_rule(i)==0switch icase 1if arr_feature(1)>0arr_category(1)=1;arr_rule(i)=1;ifMore=1;disp(['根据规则',num2str(i)]);disp('新增信息：该动物是哺乳动物');end%break;case 2if arr_feature(2)>0arr_category(1)=1;arr_rule(i)=1;ifMore=1;disp(['根据规则',num2str(i)]);disp('新增信息：该动物是哺乳动物');end%break;case 3if arr_feature(3)>0arr_category(2)=1;arr_rule(i)=1;ifMore=1;disp(['根据规则',num2str(i)]);disp('新增信息：该动物是鸟');end%break;case 4if arr_feature(4)*arr_feature(5)>0arr_category(2)=1;arr_rule(i)=1;ifMore=1;disp(['根据规则',num2str(i)]);disp('新增信息：该动物是鸟');end%break;case 5if arr_feature(6)>0arr_category(3)=1;arr_rule(i)=1;ifMore=1;disp(['根据规则',num2str(i)]);disp('新增信息：该动物是食肉动物');end%break;case 6if arr_feature(7)*arr_feature(8)*arr_feature(9)>0arr_category(3)=1;arr_rule(i)=1;ifMore=1;disp(['根据规则',num2str(i)]);disp('新增信息：该动物是食肉动物');end%break;case 7if arr_category(1)*arr_feature(10)>0arr_category(4)=1;arr_rule(i)=1;ifMore=1;disp(['根据规则',num2str(i)]);disp('新增信息：该动物是有蹄类动物');end%break;case 8if arr_category(1)*arr_category(5)>0arr_category(4)=1;arr_rule(i)=1;ifMore=1;disp(['根据规则',num2str(i)]);disp('新增信息：该动物是有蹄类动物');end%break;case 9ifarr_category(1)*arr_category(3)*arr_feature(11)*arr_feature(12)>0arr_animal(2)=1;arr_rule(i)=1;ifMore=1;mark=2;disp(['根据规则',num2str(i)]);end%break;case 10ifarr_category(1)*arr_category(3)*arr_feature(11)*arr_feature(13)>0arr_animal(1)=1;arr_rule(i)=1;ifMore=1;mark=1;disp(['根据规则',num2str(i)]);end%break;case 11ifarr_category(4)*arr_feature(14)*arr_feature(15)*arr_feature(16)>0arr_animal(4)=1;arr_rule(i)=1;ifMore=1;mark=4;disp(['根据规则',num2str(i)]);end%break;case 12if arr_category(4)*arr_feature(13)>0arr_animal(3)=1;arr_rule(i)=1;ifMore=1;mark=3;disp(['根据规则',num2str(i)]);end%break;case 13ifarr_category(2)*arr_feature(14)*arr_feature(15)*arr_feature(17)*a rr_feature(18)>0arr_animal(6)=1;arr_rule(i)=1;ifMore=1;mark=6;disp(['根据规则',num2str(i)]);end%break;case 14ifarr_category(2)*arr_feature(19)*arr_feature(17)*arr_feature(18)>0arr_animal(5)=1;arr_rule(i)=1;ifMore=1;mark=5;disp(['根据规则',num2str(i)]);end%break;case 15if arr_category(2)*arr_feature(20)>0arr_animal(7)=1;arr_rule(i)=1;ifMore=1;mark=7;disp(['根据规则',num2str(i)]);endendendendendfunction showCategory( )%类别选项显示%disp('请选择分类（1:是，0：其他）：');disp('0.哺乳动物');disp('1.鸟');disp('2.食肉动物');disp('3.蹄类动物');disp('4.反刍动物');endfunction showFeature()%具体特征列表% 此处显示详细说明disp('请选择具体特征（1:是，0：其他）：');disp('0.有毛发');disp('1.有奶');disp('2.有羽毛');disp('3.会飞');disp('4.会下蛋');disp('5.吃肉');disp('6.有犬齿');disp('7.有爪');disp('8.眼盯前方');disp('9.有蹄');disp('10.黄褐色');disp('11.身上有斑点');disp('12.身上有黑色条纹');disp('13.有长脖子');disp('14.有长腿');disp('15.身上有暗斑点');disp('16.不会飞');disp('17.有黑白两色');disp('18.会游泳');disp('19.擅飞');endfunction showResult(mark) %结果显示% 此处显示详细说明disp('****识别结果****'); disp('该动物是：');switch markcase 1disp('虎');%break;case 2disp('金钱豹');%break;case 3disp('斑马');%break;case 4disp('长颈鹿');%break;case 5disp('企鹅');%break;case 6disp('鸵鸟');%break;case 7disp('信天翁');%break;endend。