《人工智能》PPT课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2018/11/25 8
第二章 知识表达技术
2．3 状态空间表达
状态用来表示系统状态,事实等叙述型知识的一组变量或数组 Q=[q1,q2,…qn]t 操作是用来表示引起状态变化的过程型知识的一组关系或函数 F:{f1,f2,…fm} 状态空间(State Space)是利用状态变量和操作符号，表示系统或问题 的有关知识的符号体系，状态空间是一个四元组（ S ， O ，S0 ，G ）： S—状态集合 ;O—操作算子集合 ;S0—初始状态 ,S0S;G—目的 状 态,GS,(G可若干具体状态，也可满足某些性质的路径信息描 述) 从S0结点到G结点的路径被称为求解路径。 状态空间一解是一有限操作算子序列，它使初始状态转换为目标状态： O1 O2 O3 Ok S0S1S2……G 其中O1，…，Ok即为状态空间的一个解(解往往不是唯一的)
例：对于从北京到上海，是乘飞机还是坐火车的问题。
• 叙述型知识：北京、上海、飞机、火车、时间、费用。 • 过程型知识：乘飞机、坐火车。 • 控制型知识：乘飞机较快、较贵；坐火车较慢、较便宜。
2018/11/25
5
Βιβλιοθήκη Baidu
第二章 知识表达技术
2．2 知识表达技术
知识模型变换
同构：问题的解答等价于原始问题的解答 同态：可使问题更加简化，易于求解
2018/11/25 10
第二章 知识表达技术
2．4 与/或图表达法
超图 树图 与/或树 在求解问题时的两种思维方法： 分解：将复杂大问题分解为一组简单小问题 若所有子问题都解决了，则总问题也解决了，这 是“与”的逻辑关系——“与”树 变换：将较难问题变换为较易等价/等效问题 若一难问题可以等价变换为几个容易问题，则任 何一个容易问题解决了，也就解决了原有难问题， 这是“或”的逻辑关系——“或”树 兼用“分解”和“变换”方法——“与/或”树
11
2018/11/25
第二章 知识表达技术
2．4 与/或图表达法
【例2．3】猴子和香蕉问题
设机器人“猴子”位于a处，目的物“香蕉”挂在c处上方，猴子想 吃香蕉，但高度不够，拿不着。在b处有可移动的台子，若猴子站在台 子上，就可以拿到香蕉。 问题是制定机器人的行动计划，使猴子能拿到香蕉。
1. 2. 3.
1-5节（学时） 7节（学时） 6，8-10节（学时）
重点：5节 重点：7节 重点：8节
2
2018/11/25
第二章 知识表达技术
2．1 知识的概念与含义 智能行为——知识 ——对知识的获取、表达、搜索、分析、解答等智能 能力 人的智能的核心也在于“知识”
感性知识与理性知识，经验知识与理论知识 智能表现在：
2018/11/25 4
第二章 知识表达技术
2．2 知识表达技术
知识类型
叙述型知识 ——有关系统状态、环境和条件，问题的概念、 定义和事实的知识。 过程型知识 ——有关系统状态变化、问题求解过程的操作、 演算和行动的知识。 控制型知识 ——有关如何选择相应的操作、演算和行动的比 较、判断、管理和决策的知识。
初始状态
2n
第一次分割
2 ，0
0 ，0
(a)原始问题
2018/11/25
(b)同构问题
(c)同态问题
7
第二章 知识表达技术
2．2 知识表达技术
【例2．1】方格棋盘分割问题
原始问题 :2n×2n 方格盘，去掉对顶角上两方格，问能否将它分割为若干 1×2长方块？ 直接求解 : 考察 (2**(2n))**2 种可能分割方案，且随着 n 增大，会“组合爆 炸” 同构问题:方格相间着色,无论n为何值，对顶角上两方格同色，去掉后白格 与黑格的数目间差值为 2——> 最后剩的必是同色两方格 ——> 因同构问 题无解，果等价的原始问题无解。 同态问题：同态变换——序对<小黑格数，小白格数>。 初始状态：<2n2,2n2-2>， 目标状态：<0,0>。 分割操作：每操作，分割出一长方块，割去一白格和一黑格，使状态变量 都减去1。经过2n2-2次操作后，状态变为<2,0>，不可能达到<0,0>—— >因同态问题无解，蕴含着其原始问题也无解
2018/11/25 9
第二章 知识表达技术
2．3 状态空间表达
【例2．2】八数码问题的状态空间 在一 3×3 方格盘，放 1 到 8 八个数码，另一格为空。 空格四周上下左右数码可移到空格。一布局： 2 3 1 5 8 4 6 7 八数码任何一种摆法就是一个状态，所有的摆法 为状态集S，构成了一个状态空间，其大小为9！ 相应操作算子是数码移动，其操作算子共有4（方 向）×8 （数码） =32 个。可简化为 4 个： Up ， Left ， Down，Right
人 工 智 能(2)
2018/11/25
1
第二章 知识表达技术
课程的基本内容与要求
知识的概念与含义，知识类型和知识模型的变换； 重点介绍几种常用的知识表达法 —— 状态空间表示法、与/或图表 示法、产生式系统、知识的逻辑表达方法、语义网络、框架表达法、 特征表表达法和面向对象的表达法。
掌握知识表达的基本概念，学会划分知识的类型和理解知识模型变 换在解决人工智能问题的过程中的作用与意义； 学会如何将一个具体的问题，用所介绍的知识表达方法来表示； 初步体会在各种知识表达方法中，其知识机构是如何随知识的运用 而变化的。
同构/同态变换
难求解
原始问题
同构变换 (明确)
原始解答
等价
同构问题
同态变换 (简化)
便于求解
同构解答
蕴含
同态问题
易求解
同态解答
2018/11/25
6
第二章 知识表达技术
2．2 知识表达技术
【例2．1】方格棋盘分割问题
原始问题:2n×2n方格盘，去掉对顶角上两方格，问能否将它分割为 2n 若干 1×2长方块？
• 知识的获取能力 • 知识的处理能力 • 知识的运用能力
知识：是人们对自然现象的认识和从中总结出来的规律、经验
2018/11/25 3
第二章 知识表达技术
2．1 知识的概念与含义
知识模式 K = F+R+C
K表示知识项(Knowledge items)
F表示事实(Facts)——人类对客观世界、客观事物 的状态、属性、特征的描述，以及对事物之间关系 的描述 R表示规则(Rules)——能表达在前提与结论之间的 因果关系的一种形式 C 表示概念 (Concepts)—— 事实的含义规则语义说 明等
第二章 知识表达技术
2．3 状态空间表达
状态用来表示系统状态,事实等叙述型知识的一组变量或数组 Q=[q1,q2,…qn]t 操作是用来表示引起状态变化的过程型知识的一组关系或函数 F:{f1,f2,…fm} 状态空间(State Space)是利用状态变量和操作符号，表示系统或问题 的有关知识的符号体系，状态空间是一个四元组（ S ， O ，S0 ，G ）： S—状态集合 ;O—操作算子集合 ;S0—初始状态 ,S0S;G—目的 状 态,GS,(G可若干具体状态，也可满足某些性质的路径信息描 述) 从S0结点到G结点的路径被称为求解路径。 状态空间一解是一有限操作算子序列，它使初始状态转换为目标状态： O1 O2 O3 Ok S0S1S2……G 其中O1，…，Ok即为状态空间的一个解(解往往不是唯一的)
例：对于从北京到上海，是乘飞机还是坐火车的问题。
• 叙述型知识：北京、上海、飞机、火车、时间、费用。 • 过程型知识：乘飞机、坐火车。 • 控制型知识：乘飞机较快、较贵；坐火车较慢、较便宜。
2018/11/25
5
Βιβλιοθήκη Baidu
第二章 知识表达技术
2．2 知识表达技术
知识模型变换
同构：问题的解答等价于原始问题的解答 同态：可使问题更加简化，易于求解
2018/11/25 10
第二章 知识表达技术
2．4 与/或图表达法
超图 树图 与/或树 在求解问题时的两种思维方法： 分解：将复杂大问题分解为一组简单小问题 若所有子问题都解决了，则总问题也解决了，这 是“与”的逻辑关系——“与”树 变换：将较难问题变换为较易等价/等效问题 若一难问题可以等价变换为几个容易问题，则任 何一个容易问题解决了，也就解决了原有难问题， 这是“或”的逻辑关系——“或”树 兼用“分解”和“变换”方法——“与/或”树
11
2018/11/25
第二章 知识表达技术
2．4 与/或图表达法
【例2．3】猴子和香蕉问题
设机器人“猴子”位于a处，目的物“香蕉”挂在c处上方，猴子想 吃香蕉，但高度不够，拿不着。在b处有可移动的台子，若猴子站在台 子上，就可以拿到香蕉。 问题是制定机器人的行动计划，使猴子能拿到香蕉。
1. 2. 3.
1-5节（学时） 7节（学时） 6，8-10节（学时）
重点：5节 重点：7节 重点：8节
2
2018/11/25
第二章 知识表达技术
2．1 知识的概念与含义 智能行为——知识 ——对知识的获取、表达、搜索、分析、解答等智能 能力 人的智能的核心也在于“知识”
感性知识与理性知识，经验知识与理论知识 智能表现在：
2018/11/25 4
第二章 知识表达技术
2．2 知识表达技术
知识类型
叙述型知识 ——有关系统状态、环境和条件，问题的概念、 定义和事实的知识。 过程型知识 ——有关系统状态变化、问题求解过程的操作、 演算和行动的知识。 控制型知识 ——有关如何选择相应的操作、演算和行动的比 较、判断、管理和决策的知识。
初始状态
2n
第一次分割
2 ，0
0 ，0
(a)原始问题
2018/11/25
(b)同构问题
(c)同态问题
7
第二章 知识表达技术
2．2 知识表达技术
【例2．1】方格棋盘分割问题
原始问题 :2n×2n 方格盘，去掉对顶角上两方格，问能否将它分割为若干 1×2长方块？ 直接求解 : 考察 (2**(2n))**2 种可能分割方案，且随着 n 增大，会“组合爆 炸” 同构问题:方格相间着色,无论n为何值，对顶角上两方格同色，去掉后白格 与黑格的数目间差值为 2——> 最后剩的必是同色两方格 ——> 因同构问 题无解，果等价的原始问题无解。 同态问题：同态变换——序对<小黑格数，小白格数>。 初始状态：<2n2,2n2-2>， 目标状态：<0,0>。 分割操作：每操作，分割出一长方块，割去一白格和一黑格，使状态变量 都减去1。经过2n2-2次操作后，状态变为<2,0>，不可能达到<0,0>—— >因同态问题无解，蕴含着其原始问题也无解
2018/11/25 9
第二章 知识表达技术
2．3 状态空间表达
【例2．2】八数码问题的状态空间 在一 3×3 方格盘，放 1 到 8 八个数码，另一格为空。 空格四周上下左右数码可移到空格。一布局： 2 3 1 5 8 4 6 7 八数码任何一种摆法就是一个状态，所有的摆法 为状态集S，构成了一个状态空间，其大小为9！ 相应操作算子是数码移动，其操作算子共有4（方 向）×8 （数码） =32 个。可简化为 4 个： Up ， Left ， Down，Right
人 工 智 能(2)
2018/11/25
1
第二章 知识表达技术
课程的基本内容与要求
知识的概念与含义，知识类型和知识模型的变换； 重点介绍几种常用的知识表达法 —— 状态空间表示法、与/或图表 示法、产生式系统、知识的逻辑表达方法、语义网络、框架表达法、 特征表表达法和面向对象的表达法。
掌握知识表达的基本概念，学会划分知识的类型和理解知识模型变 换在解决人工智能问题的过程中的作用与意义； 学会如何将一个具体的问题，用所介绍的知识表达方法来表示； 初步体会在各种知识表达方法中，其知识机构是如何随知识的运用 而变化的。
同构/同态变换
难求解
原始问题
同构变换 (明确)
原始解答
等价
同构问题
同态变换 (简化)
便于求解
同构解答
蕴含
同态问题
易求解
同态解答
2018/11/25
6
第二章 知识表达技术
2．2 知识表达技术
【例2．1】方格棋盘分割问题
原始问题:2n×2n方格盘，去掉对顶角上两方格，问能否将它分割为 2n 若干 1×2长方块？
• 知识的获取能力 • 知识的处理能力 • 知识的运用能力
知识：是人们对自然现象的认识和从中总结出来的规律、经验
2018/11/25 3
第二章 知识表达技术
2．1 知识的概念与含义
知识模式 K = F+R+C
K表示知识项(Knowledge items)
F表示事实(Facts)——人类对客观世界、客观事物 的状态、属性、特征的描述，以及对事物之间关系 的描述 R表示规则(Rules)——能表达在前提与结论之间的 因果关系的一种形式 C 表示概念 (Concepts)—— 事实的含义规则语义说 明等