2010-2011学年第2学期考试试题 （ A ）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、 填空题（每小题5分，共25分）

1. 用谓词逻辑表示知识“所有教师都有自己的学生”,( 定义谓词：T (x)：表示x 是教师;S (y)：表示y是学生;TS(x, y)：表示x是y的老师) ；

2.用产生式表示知识“王峰热爱祖国” ；

3. 用语义网络法表示知识“雪的颜色是白的” ；

4. 把下列谓词公式化成子句集：(x)(y)(P(x, y)∨(Q(x, y)→R(x, y)))

5. 判断下列子句集中哪些是不可满足的：{ P∨Q , ¬P∨Q, P∨¬Q, ¬P∨¬Q }

二．名词解释（每小题5分，共10分）

估价函数

人工神经元

三.计算题（第1小题10分，其余每小题15分共55分）

1. 用语义网络法表示事实:每个学生都学习c++语言。

2. 用谓词表示法求解修道士和野人问题。在河的北岸有三个修道士、三个野人和一条船，修道士们想用这条船将所有的人都运过河去，但要受到以下条件限制：

(1) 修道士和野人都会划船，但船一次只能装运两个人。

(2) 在任何岸边，野人数不能超过修道士，否则修道士会被野人吃掉。

假定野人愿意服从任何一种过河安排，请规划出一种确保修道士安全的过河方案。要求写出所用谓词的定义、功能及变量的个体域。

3．用谓词逻辑的归结原理求证：李明过着激动人心的生活。假设：所有不贫穷并且聪明的人都是快乐的，那些看书的人是聪明的。李明能看书且不贫穷，快乐的人过着激动人心的生活。

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．简述专家系统的开发步骤（每小题10分，共10 分）

答案

一、填空题（每空1分，共10分）

1. ( x)( y)(T (x)→ TS(x, y) ∧S (y))

2. (love, Wang Feng, country) 或（热爱，王峰，祖国）

3.

4. S={P(x, f(x))∨¬Q(x, f(x))∨R(x, f(x))}

5. 不可满足，其归结过程为：

二．

1．估价函数用来估计节点重要性的函数。估价函数f(n)被定义为从初始节点S0出发，约束经过节点n到达目标节点Sg的所有路径中最小路径代价的估计值。它的一般形式为：

f(n)=g(n)+h(n)

其中，g(n)是从初始节点S0到节点n的实际代价；h(n)是从节点n到目标节点Sg的最优路径的估计代价。

2．人工神经网络是由大量的人工神经元经广泛互联所形成的一种人工网络系统，用以模拟人类神经系统的结构和功能。

人工神经元是对生物神经元的抽象与模拟,1943年，心理学家麦克洛奇(W.McM ulloch)和数理逻辑学家皮茨(W.Pitts)根据生物神经元的功能和结构，提出了一个将神经元看作二进制阈值元件的简单模型，即MP模型。

图中的x1, x2, … ,xn表示某一神经元的n个输入；wi表示第i个输入的连接强度，称为连接权值；θ为神经元的阈值；y为神经元的输出。可见，人工神经元是一个具有多输入，单输出的非线性器件。其输入为,输出为 其中，f称为神经元功能函数（或作用函数，激活函数） 。

三.计算题

1. 用语义网络表示事实： “每个学生都学习了C++语言”。

其语义网络如下图所示。结点“C++语言”代表一门具体的程序设计语言，是结点“程序语言”的一个实例，故被放到F所指的子空间的外边。

2.解：（1）定义谓词

先定义修道士和野人人数关系的谓词：

G(x,y,S)： 在状态S下x大于y

GE(x,y,S)：在状态S下x大于或等于y

其中，x,y分别代表修道士人数和野人数，他们的个体域均为{0,1,2,3}。

再定义船所在岸的谓词和修道士不在该岸上的谓词：

Boat(z,S)：状态S下船在z岸

EZ(x,S)： 状态S下x等于0，即修道士不在该岸上

其中，z的个体域是{L,R}，L表示左岸，R表示右岸。

再定义安全性谓词：

Safety(z,x,y,S)≡(G(x,0,S)∧GE(x,y,S))∨(EZ(x,S))

其中，z,x,y的含义同上。该谓词的含义是：状态S下，在z岸，保证修道士安全，当且仅当修道士不在该岸上，或者修道士在该岸上，但人数超过野人数。该谓词同时也描述了相应的状态。

再定义描述过河方案的谓词：

L-R(x, x1, y, y1,S)：x1个修道士和y1个野人渡船从河的左岸到河的右岸

条件：Safety(L,x-x1,y-y1,S’)∧Safety(R,3-x+x1,3-y+y1,S’)∧Boat(L,S)

动作：Safety(L,x-x1,y-y1,S’)∧Safety(R,3-x+x1,3-y+y1,S’)∧Boat(R,S’)

R-L (x, x1, y, y1,S)：x2个修道士和y2个野人渡船从河的左岸到河的右岸

条件：Safety(R,3-x-x2,3-y-y2,S’)∧Safety(L,x+x2,y+y2,S’)∧Boat(R,S)

动作：Safety(R,3-x-x2,3-y-y2,S’)∧Safety(L,x+x2,y+y2,S’)∧Boat(L,S’)

(2) 过河方案

3．假设：所有不贫穷并且聪明的人都是快乐的，那些看书的人是聪明的。李明能看书且不贫穷，快乐的人过着激动人心的生活。

• 求证：李明过着激动人心的生活。

• 解：先定义谓词： Poor(x) x是贫穷的，Smart(x) x是聪明的，Happy(x) x是快乐的，Read(x) x能看书，Exciting(x) x过着激动人心的生活。

• 再将问题用谓词表示如下：

• “所有不贫穷并且聪明的人都是快乐的”

• (∀x)((﹁Poor(x)∧Smart(x))→Happy(x))

• “那些看书的人是聪明的”

• (∀y) (Read(y) → Smart(y))

• “李明能看书且不贫穷”

• Read(Liming)∧﹁Poor(Liming)

• “快乐的人过着激动人心的生活”

• (∀z) (Happy(z)→Exciting(z))

• 目标“李明过着激动人心的生活”的否定

• ﹁Exciting(Liming)

• 将上述谓词公式转化为子句集如下：

• (1) Poor(x)∨﹁Smart(x)∨Happy(x)

• (2) ﹁Read(y)∨Smart(y)

• (3) Read(Liming)

• (4) ﹁Poor(Liming)

• (5) ﹁Happy(z)∨Exciting(z)

• (6) ﹁Exciting(Liming) (结论的否定)

• 4.参考答案

f(n)=d(n)+P(n)，d(n) 深度，P(n)与目标距离，显然满足，P(n)≤ h*(n)，即f*=g*+h*

四．简述专家系统的开发步骤

采用原型技术的专家系统开发过程如下图所示，它可分为设计初始知识库、原型系统开发与试验、知识库的改进与归纳三个主要步骤。