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人工智能及其应用
第1章 绪论
1、重点掌握人工智能的几种定义。 2、掌握目前人工智能的三个主要学派及
其认知观。 3、一般了解人工智能的主要研究范围和
应用领域。
定义2 人工智能(学科)
人工智能(学科)是计算机科学中涉及研究、 设计和应用智能机器的一个分支。它的 近期主要目标在于研究用机器来模仿和 执行人脑的某些智力功能，并开发相关 理论和技术。
人送到左岸的操作。 算符L(i, j)表示划船从左岸将i个传教士和j
个野人带回右岸的操作。 由于过河的船每次最多载两个人，所以
i+j≤2。这样定义的算符集F中只可能有如下10 个算符。 F：R(1,0), R(2,0), R(1,1), R(0,1), R(0,2)
L(1,0), L(2,0), L(1,1), L(0,1), L(0,2)
0,1,0 L(0,1)
L(1,0) L(0,1)
2,2,0
3,1,0
Lwenku.baidu.com1,1)
R(1,1)L(0,2) R(0,2)
3,3,1
R(1,0) R(0,1)
1,1,1
0,2,1
L(1,1)R(0,2)
R(1,1)
L(0,2)
0,0,0
L(0,1) R(0,1)
R(0,1) L(0,1)
3,2,0
0,1,1
解：第一步： 定义问题状态的描述形式： 设Sk=(M,C,B)表示传教士和野人在河右岸
的状态。 其中：
M表示传教士在右岸的人数。 C表示野人在右岸的人数。 B用来表示船是不是在右岸。
(B=1表示在右岸，B=0表示在左岸)。 初始状态集：S={(3,3,1)} 目标状态集：G={(0,0,0)}
第二步：定义算符。 算符R(i, j)表示划船将i个传教士和j个野
解：第一步： 定义问题状态的描述形式： 设Sk=(b,c)表示B瓶和C瓶中的油量的状态。
其中： b表示B瓶中的油量。 c表示C瓶中的油量。 初始状态集：S={(0,0)} 目标状态集：G={(4,0)}
第二步： 定义操作符：
操作：把瓶子倒满油，或把瓶子的油倒空。 f1：从A瓶往B瓶倒油，把B瓶倒满。 f2：从C瓶往B瓶倒油，把B瓶倒满。 f3：从A瓶往C瓶倒油，把C瓶倒满。 f4：从B瓶往C瓶倒油，把C瓶倒满。 f5：从B瓶往A瓶倒油，把B瓶倒空。 f6：从B瓶往C瓶倒油，把B瓶倒空。 f7：从C瓶往A瓶倒油，把C瓶倒空。 f8：从C瓶往B瓶倒油，把C瓶倒空。
由上述状态空间图，可见从初始状态(0,1) 到目标状态(4,0)的任何一条通路都是问题的一 个解。其中：
{f1, f4, f7, f6, f1, f4, f7}是算符最少的解之一。
例：设有3个传教士和3个野人来到河边， 打算乘一只船从右岸渡到左岸去。该船的 负载能力为两人。在任何时候，如果野人 人数超过传教士人数，那么野人就会把传 教士吃掉。他们怎样才能用这条船安全地 把所有人都渡过河去？
定义3 人工智能(能力)
人工智能(能力)是智能机器所执行的通常 与人类智能有关的智能行为，如判断、 推理、证明、识别、感知、理解、通信、 设计、思考、规划、学习和问题求解等 思维活动。
人工智能的三大学派及其认知观： (1)符号主义 认为人工智能起源于数理逻
辑。
(2)连接主义 认为人工智能起源于仿生学， 特别是对人脑模型的研究。
由上述状态空间图，可见从初始状态 (3,3,1)到目标状态(0,0,0)的任何一条通路都是 问题的一个解。
其中：
{R(1,1), L(1,0), R(0,2), L(0,1), R(2,0), L(1,1), R(2,0), L(0,1), R(0,2), L(1,0), R(1,1)}是算符最 少的解之一。
(3)行为主义 认为人工智能起源于控制论。
第2章 知识表示方法
重点掌握用状态空间法、问题归约 法、谓词逻辑法、语义网络法、框架表 示法来描述问题，解决问题；
2.1 状态空间法
➢ 许多问题求解方法是采用试探搜索方 法的。也就是说，这些方法是通过在某 个可能的解空间内寻找一个解来求解问 题的。这种基于解答空间的问题表示和 求解方法就是状态空间法，它是以状态 和算符(operator)为基础来表示和求解 问题的。
f4：从B瓶往C瓶倒油， 把C瓶倒满。
f5：从B瓶往A瓶倒油， 把B瓶倒空。
f6：从B瓶往C瓶倒油， 把B瓶倒空。
f1 f5 f7 0,0
f7
f1 f5
f7：从C瓶往A瓶倒油，
5,2
f4 f2
f3
4,3 f1 5,3
f7 f3
f8
4,0
f4
f5
0,1
f6 f8
f1
1,0
f7 f3
1,3
把C瓶倒空。
f8：从C瓶往B瓶倒油， 把C瓶倒空。
第三步：求解过程。
R(2,0)
1,1,0 R(1,1)
L(2,0) 3,1,1 L(0,1) R(0,1)
3,0,0 L(0,2) R(0,2)
L(1,1) 2,2,1
L(2,0) R(2,0)
L(1,0)
0,2,0
0,3,1
R(0,1)
L(0,2) R(0,2)
R(1,0)
3,2,1
R(0,1) L(1,0)
2.1 状态空间法
➢状态空间法三要点 (1) 状态（state）：表示问题解法中每 一步问题状况的数据结构； (2) 算符（operator）：把问题从一种状 态变换为另一种状态的手段； (3) 状态空间方法：基于解答空间的问 题表示和求解方法，它是以状态和算符 为基础来表示和求解问题的。
2.1 状态空间法
第三步： 求解过程：
f1：从A瓶往B瓶倒油，
把B瓶倒满。
f7
2,0
f6 f5
0,2
f4
2,3
f1f15ff,7105ff,3530,ff017f05,ff3363,f08
f5
f3 f8
f8 f1
0,3
f7
f5
f1 f3
f7 f3
3,3
f4 f2
5,1
f2：从C瓶往B瓶倒油， 把B瓶倒满。
f3：从A瓶往C瓶倒油， 把C瓶倒满。
➢由上可知，对一个问题的状态描述， 必须确定3件事： (1) 该状态描述方式，特别是初始状态 描述； (2) 操作符集合及其对状态描述的作用； (3) 目标状态描述的特性。
例2：(分油问题) 有A、B、C三个不带刻度的 瓶子，分别能装8kg, 5kg和3kg油。如果A瓶 装满油，B和C是空瓶，怎样操作三个瓶，使 A中的油平分两份？(假设分油过程中不耗油)
第1章 绪论
1、重点掌握人工智能的几种定义。 2、掌握目前人工智能的三个主要学派及
其认知观。 3、一般了解人工智能的主要研究范围和
应用领域。
定义2 人工智能(学科)
人工智能(学科)是计算机科学中涉及研究、 设计和应用智能机器的一个分支。它的 近期主要目标在于研究用机器来模仿和 执行人脑的某些智力功能，并开发相关 理论和技术。
人送到左岸的操作。 算符L(i, j)表示划船从左岸将i个传教士和j
个野人带回右岸的操作。 由于过河的船每次最多载两个人，所以
i+j≤2。这样定义的算符集F中只可能有如下10 个算符。 F：R(1,0), R(2,0), R(1,1), R(0,1), R(0,2)
L(1,0), L(2,0), L(1,1), L(0,1), L(0,2)
0,1,0 L(0,1)
L(1,0) L(0,1)
2,2,0
3,1,0
Lwenku.baidu.com1,1)
R(1,1)L(0,2) R(0,2)
3,3,1
R(1,0) R(0,1)
1,1,1
0,2,1
L(1,1)R(0,2)
R(1,1)
L(0,2)
0,0,0
L(0,1) R(0,1)
R(0,1) L(0,1)
3,2,0
0,1,1
解：第一步： 定义问题状态的描述形式： 设Sk=(M,C,B)表示传教士和野人在河右岸
的状态。 其中：
M表示传教士在右岸的人数。 C表示野人在右岸的人数。 B用来表示船是不是在右岸。
(B=1表示在右岸，B=0表示在左岸)。 初始状态集：S={(3,3,1)} 目标状态集：G={(0,0,0)}
第二步：定义算符。 算符R(i, j)表示划船将i个传教士和j个野
解：第一步： 定义问题状态的描述形式： 设Sk=(b,c)表示B瓶和C瓶中的油量的状态。
其中： b表示B瓶中的油量。 c表示C瓶中的油量。 初始状态集：S={(0,0)} 目标状态集：G={(4,0)}
第二步： 定义操作符：
操作：把瓶子倒满油，或把瓶子的油倒空。 f1：从A瓶往B瓶倒油，把B瓶倒满。 f2：从C瓶往B瓶倒油，把B瓶倒满。 f3：从A瓶往C瓶倒油，把C瓶倒满。 f4：从B瓶往C瓶倒油，把C瓶倒满。 f5：从B瓶往A瓶倒油，把B瓶倒空。 f6：从B瓶往C瓶倒油，把B瓶倒空。 f7：从C瓶往A瓶倒油，把C瓶倒空。 f8：从C瓶往B瓶倒油，把C瓶倒空。
由上述状态空间图，可见从初始状态(0,1) 到目标状态(4,0)的任何一条通路都是问题的一 个解。其中：
{f1, f4, f7, f6, f1, f4, f7}是算符最少的解之一。
例：设有3个传教士和3个野人来到河边， 打算乘一只船从右岸渡到左岸去。该船的 负载能力为两人。在任何时候，如果野人 人数超过传教士人数，那么野人就会把传 教士吃掉。他们怎样才能用这条船安全地 把所有人都渡过河去？
定义3 人工智能(能力)
人工智能(能力)是智能机器所执行的通常 与人类智能有关的智能行为，如判断、 推理、证明、识别、感知、理解、通信、 设计、思考、规划、学习和问题求解等 思维活动。
人工智能的三大学派及其认知观： (1)符号主义 认为人工智能起源于数理逻
辑。
(2)连接主义 认为人工智能起源于仿生学， 特别是对人脑模型的研究。
由上述状态空间图，可见从初始状态 (3,3,1)到目标状态(0,0,0)的任何一条通路都是 问题的一个解。
其中：
{R(1,1), L(1,0), R(0,2), L(0,1), R(2,0), L(1,1), R(2,0), L(0,1), R(0,2), L(1,0), R(1,1)}是算符最 少的解之一。
(3)行为主义 认为人工智能起源于控制论。
第2章 知识表示方法
重点掌握用状态空间法、问题归约 法、谓词逻辑法、语义网络法、框架表 示法来描述问题，解决问题；
2.1 状态空间法
➢ 许多问题求解方法是采用试探搜索方 法的。也就是说，这些方法是通过在某 个可能的解空间内寻找一个解来求解问 题的。这种基于解答空间的问题表示和 求解方法就是状态空间法，它是以状态 和算符(operator)为基础来表示和求解 问题的。
f4：从B瓶往C瓶倒油， 把C瓶倒满。
f5：从B瓶往A瓶倒油， 把B瓶倒空。
f6：从B瓶往C瓶倒油， 把B瓶倒空。
f1 f5 f7 0,0
f7
f1 f5
f7：从C瓶往A瓶倒油，
5,2
f4 f2
f3
4,3 f1 5,3
f7 f3
f8
4,0
f4
f5
0,1
f6 f8
f1
1,0
f7 f3
1,3
把C瓶倒空。
f8：从C瓶往B瓶倒油， 把C瓶倒空。
第三步：求解过程。
R(2,0)
1,1,0 R(1,1)
L(2,0) 3,1,1 L(0,1) R(0,1)
3,0,0 L(0,2) R(0,2)
L(1,1) 2,2,1
L(2,0) R(2,0)
L(1,0)
0,2,0
0,3,1
R(0,1)
L(0,2) R(0,2)
R(1,0)
3,2,1
R(0,1) L(1,0)
2.1 状态空间法
➢状态空间法三要点 (1) 状态（state）：表示问题解法中每 一步问题状况的数据结构； (2) 算符（operator）：把问题从一种状 态变换为另一种状态的手段； (3) 状态空间方法：基于解答空间的问 题表示和求解方法，它是以状态和算符 为基础来表示和求解问题的。
2.1 状态空间法
第三步： 求解过程：
f1：从A瓶往B瓶倒油，
把B瓶倒满。
f7
2,0
f6 f5
0,2
f4
2,3
f1f15ff,7105ff,3530,ff017f05,ff3363,f08
f5
f3 f8
f8 f1
0,3
f7
f5
f1 f3
f7 f3
3,3
f4 f2
5,1
f2：从C瓶往B瓶倒油， 把B瓶倒满。
f3：从A瓶往C瓶倒油， 把C瓶倒满。
➢由上可知，对一个问题的状态描述， 必须确定3件事： (1) 该状态描述方式，特别是初始状态 描述； (2) 操作符集合及其对状态描述的作用； (3) 目标状态描述的特性。
例2：(分油问题) 有A、B、C三个不带刻度的 瓶子，分别能装8kg, 5kg和3kg油。如果A瓶 装满油，B和C是空瓶，怎样操作三个瓶，使 A中的油平分两份？(假设分油过程中不耗油)