《人工智能》试卷b及答案

2010-2011学年第2学期考试试题（ B ）卷课程名称《人工智能》任课教师签名
出题教师签名审题教师签名
考试方式（闭）卷适用专业智能1,2
考试时间（120 ）分钟
一．填空（每小题5分共25分）
1. 用谓词逻辑表示知识“所有的整数不是偶数就是奇数”,( 定义谓词：I(x)：x是整数，E(x)：x是偶数，O(x)：x是奇数) ；2．用产生式表示知识“雪是白的”；
3.用语义网络表示知识“鸵鸟是一种鸟”；
4. 把下列谓词公式化成子句集：(∀x) (∀y) (∃z)(P(x, y)→Q(x, y)∨R(x, z))
；5. 判断下列子句集中哪些是不可满足的：{¬P∨Q, ¬Q, P, ¬P} ；
二．名词解释（每小题5分共10分）
问题归约法
机器学习三．计算题（第1小题10分，其余每小题15分共55分）
1. 用语义网络法表示如下知识：如果学校组织大学生机器人竞赛活动，那
么李强就参加比赛。

2. 用谓词表示法求解农夫、狼、山羊、白菜问题。

农夫、狼、山羊、白菜
全部放在一条河的左岸，现在要把他们全部送到河的右岸去，农夫有一条船，过河时，除农夫外船上至多能载狼、山羊、白菜中的一种。

狼要吃山羊，山羊要吃白菜，除非农夫在那里。

似规划出一个确保全部安全过河的计划。

请写出所用谓词的定义，并给出每个谓词的功能及变量的个体域。

3．用谓词逻辑的归结原理求证：张是快乐的。

假设：任何通过计算机考试并获奖的人都是快乐的，任何肯学习或幸运的人都可以通过所有考试，张不肯学习但他是幸运的，任何幸运的人都能获奖。

求证：张是快乐的。

4.自立估价函数，用A或A*算法给出下图的启发信息优先搜索树。

初始棋局：目标棋局：
四．简述专家系统的基本结构（每小题10分，共10 分）
答案：
一、填空题（1-5题每题3分，共15分）
1.( x)(I(x) → E(x)∨O(x))
2.(snow, color, white) 或（雪，颜色，白）
3.
4. S={¬P(x, y)∨Q(x, y)∨R(x, f(x,y))}
5. 不可满足，其归结过程为
二．
1．基本思想
当一问题较复杂时，可通过分解或变换，将其转化为一系列较简单的子问题，然后通过对这些子问题的求解来实现对原问题的求解。

分解
如果一个问题P可以归约为一组子问题P1,P2,…,P n，并且只有当所有子问题P i都有解时原问题P才有解，任何一个子问题P i无解都会导致原问题P无解，则称此种归约为问题的分解。

即分解所得到的子问题的“与”与原问题P等价。

等价变换
如果一个问题P可以归约为一组子问题P1,P2,…,P n，并且子问题P i中只要有一个有解则原问题P就有解，只有当所有子问题P i都无解时原问题P才无解，称此种归约为问题的等价变换，简称变换。

即变换所得到的子问题的“或”与原问题P等价。

2.学习是人类获取知识的重要途径和自然智能的重要标志，机器学习则是机器获取知识的重要途径和人工智能的重要标志。

学习是一个有特定目的知识获取和能力增长过程，其内在行为是获得知识、积累经验、发现规律等，其外部表现是改进性能、适应环境、实现自我完善等。

机器学习就是让机器（计算机）来模拟和实现人类的学习功能。

三.计算题
1. 用语义网络表示如下知识：“如果学校组织大学生机器人竞赛活动，那么李强就参加比赛”
该蕴含关系的语义网络如下图。

其中，在前提条件中，机器人竞赛的组织者是学校，参赛对象是学生操纵的机器人，而机器人只不过是一种智能机器。

2．解：(1) 先定义描述状态的谓词
要描述这个问题，需要能够说明农夫、狼、羊、白菜和船在什么位置，为简化问题表示，取消船在河中行驶的状态，只描述左岸和右岸的状态。

并且，由于左岸和右岸的状态互补，因此可仅对左岸或右岸的状态做直接描述。

本题选择对左岸进行直接描述的方法，即定义谓词如下：
AL(x)：x在左岸
其中，x的个体域是{农夫，船，狼，羊，白菜}。

对应地，¬AL(x)表示x在右岸。

问题的初始状态：AL(农夫)，AL(船)，AL(狼)，AL(羊)，AL(白菜)，
问题的目标状态：¬AL(农夫)，¬AL(船)，¬AL(狼)，¬AL(羊)，¬AL(白菜)
(2) 再定义描述操作的谓词
本题需要以下4个描述操作的谓词：
L-R：农夫自己划船从左岸到右岸
L-R(x)：农夫带着x划船从左岸到右岸
R-L：农夫自己划船从右岸到左岸
R-L(x) ：农夫带着x划船从右岸到左岸
其中，x的个体域是{狼，羊，白菜}。

对上述每个操作，都包括条件和动作两部分。

它们对应的条件和动作如下：L-R：农夫划船从左岸到右岸
条件：AL(船)，AL(农夫)，¬AL(狼)∨¬AL(羊)，¬AL(羊)∨¬AL(白菜)
动作：删除表：AL(船)，AL(农夫)
添加表：¬AL(船)，¬AL(农夫)
L-R(狼)：农夫带着狼划船从左岸到右岸
条件：AL(船)，AL(农夫)，AL(狼)，¬AL(羊)
动作：删除表：AL(船)，AL(农夫)，AL(狼)
添加表：¬AL(船)，¬AL(农夫)，¬AL(狼)
L-R(羊)：农夫带着羊划船从左岸到右岸
条件：AL(船)，AL(农夫)，AL(羊)，AL(狼)，AL(白菜)
或：AL(船)，AL(农夫)，AL(羊)，¬AL(狼)，¬AL(白菜) 动作：删除表：AL(船)，AL(农夫)，AL(羊)
添加表：¬AL(船)，¬AL(农夫)，¬AL(羊)
L-R(白菜)：农夫带着白菜划船从左岸到右岸
条件：AL(船)，AL(农夫)，AL(白菜)，¬AL(狼)
动作：删除表：AL(船)，AL(农夫)，AL(白菜)
添加表：¬AL(船)，¬AL(农夫)，¬AL(白菜)
R-L：农夫划船从右岸到左岸
条件：¬AL(船)，¬AL(农夫)，AL(狼)∨AL(羊)，AL(羊)∨AL(白菜) 或：¬AL(船)，¬AL(农夫) ，¬AL(狼)，¬AL(白菜)，AL(羊) 动作：删除表：¬AL(船)，¬AL(农夫)
添加表：AL(船)，AL(农夫)
R-L(羊) ：农夫带着羊划船从右岸到左岸
条件：¬AL(船)，¬AL(农夫)，¬AL(羊) ，¬AL(狼)，¬AL(羊)，AL(白菜)
动作：删除表：¬AL(船)，¬AL(农夫)，¬AL(羊)
添加表：AL(船)，AL(农夫)，AL(羊)
(3) 问题求解过程
3.假设：任何通过计算机考试并获奖的人都是快乐的，任何肯学习或幸运的人都可以通过所有考试，张不肯学习但他是幸运的，任何幸运的人都能获奖。

求证：张是快乐的。

解：先定义谓词：Pass(x, y) x可以通过y考试, Win(x, prize) x能获得奖励, Study(x) x肯学习, Happy(x) x是快乐的, Lucky(x) x是幸运的再将问题用谓词表示如下：
“任何通过计算机考试并奖的人都是快乐的”; (∀x)(Pass(x, computer)∧Win(x, prize)→Happy(x)); “任何肯学习或幸运的人都可以通过所有考试”; (∀x) (∀y) (Study(x)∨Lucky(x)→Pass(x, y)); “张不肯学习但他是幸运的”; ﹁Study(zhang)∧Lucky(zhang); “任何幸运的人都能获奖”; (∀x) (Lucky(x)→Win(x, prize)); 结论“张是快乐的”的否定; ﹁Happy(zhang) 将上述谓词公式转化为子句集如下：
(1) ﹁Pass(x, computer)∨﹁Win(x, prize)∨Happy(x); (2) ﹁Study(y)∨Pass(y, z);
(3) ﹁Lucky(u)∨Pass(u, v); (4) ﹁Study(zhang); (5) Lucky(zhang); (6) ﹁Lucky(w)∨Win(w, prize); (7) ﹁Happy(zhang) (结论的否定)
4．八数码难题。

设问题的初始状态S 0和目标状态S g 如图所示，请用全局择优搜索解决该问题。

解：该问题的全局择优搜索树如下图所示。

在该图中，每个节点旁边的数字是该节点的估价函数值。

例如，对节点S 2，其估价函数值的计算为：f(S 2)=d(S 2)+W(S 2
) =1+3=4
二、简答题（每小题10分，共10 分） 简述专家系统的基本结构
尽管不同类型的专家系统的结构会存在一定差异，但其基本结构还是大致相同的。

通常，一个专家系统的基本结构由知识库、数据库、推理机、解释模块、知识获取模块和人机接口6大部分所组成。

如下图所示：。