1、第一章 绪 论1-1. 什么是人工智能？试从学科和能力两方面加以说明。从学科角度来看：人工智能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能功能，并开发相关理论和技术。从能力角度来看：人工智能是智能机器所执行的通常与人类智能有关的功能，如判断、推理、证明、识别、感知、理解、设计、思考、规划、学习和问题求解等思维活动1-2. 在人工智能的发展过程中，有哪些思想和思潮起了重要作用？控制论之父维纳1940年主张计算机五原则。他开始考虑计算机如何能像大脑一样工作。系统地创建了控制论，根据这一理论，一个机械系统完全能进行运算和记忆。帕梅拉麦
2、考达克(Pamela McCorduck)在她的著名的人工智能历史研究机器思维(Machine Who Think,1979)中曾经指出：在复杂的机械装置与智能之间存在着长期的联系。著名的英国科学家图灵被称为人工智能之父,图灵不仅创造了一个简单的通用的非数字计算模型，而且直接证明了计算机可能以某种被理解为智能的方法工作。提出了著名的图灵测试。数理逻辑从19世纪末起就获迅速发展；到20世纪30年代开始用于描述智能行为。计算机出现后，又在计算机上实现了逻辑演绎系统。1943年由生理学家麦卡洛克(McCulloch)和数理逻辑学家皮茨(Pitts)创立的脑模型，即MP模型。60-70年代，联结主义，
3、尤其是对以感知机(perceptron)为代表的脑模型的研究曾出现过热潮，控制论思想早在40-50年代就成为时代思潮的重要部分，影响了早期的人工智能工作者。到60-70年代，控制论系统的研究取得一定进展，播下智能控制和智能机器人的种子。1-3. 为什么能够用机器（计算机）模仿人的智能？物理符号系统的假设：任何一个系统，如果它能够表现出智能，那么它就必定能执行输入符号、输出符号、存储符号、复制符号、建立符号结构、条件性迁移6种功能。反之，任何系统如果具有这6种功能，那么它就能够表现出智能(人类所具有的智能)。物理符号系统的假设伴随有3个推论。推论一: 既然人具有智能，那么他(她)就一定是个物理符
4、号系统。推论二: 既然计算机是一个物理符号系统，它就一定能够表现出智能。 推论三: 既然人是一个物理符号系统，计算机也是一个物理符号系统，那么我们就能够用计算机来模拟人的活动。1-4. 现在人工智能有哪些学派？它们的认知观是什么？符号主义(Symbolicism)，又称为逻辑主义(Logicism)、心理学派(Psychlogism)或计算机学派(Computerism) 其原理主要为物理符号系统(即符号操作系统)假设和有限合理性原理。 认为人的认知基元是符号，而且认知过程即符号操作过程。认为人是一个物理符号系统，计算机也是一个物理符号系统，因此，我们就能够用计算机来模拟人的智能行为。知识是信
5、息的一种形式，是构成智能的基础。人工智能的核心问题是知识表示、知识推理和知识运用。联结主义(Connectionism)，又称为仿生学派(Bionicsism)或生理学派(Physiologism) 其原理主要为神经网络及神经网络间的连接机制与学习算法 认为人的思维基元是神经元，而不是符号处理过程。认为人脑不同于电脑，并提出联结主义的大脑工作模式，用于取代符号操作的电脑工作模式。行为主义(Actionism)，又称进化主义(Evolutionism)或控制论学派(Cyberneticsism) 其原理为控制论及感知-动作型控制系统 认为智能取决于感知和行动。认为智能不需要知识、不需要表示、不需
6、要推理；人工智能可以象人类智能一样逐步进化。智能行为只能在现实世界中与周围环境交互作用而表现出来。符号主义、联结主义对真实世界客观事物的描述及其智能行为工作模式是过于简化的抽象，因而是不能真实地反映客观存在的。1-5. 你认为应从哪些层次对认知行为进行研究？心理活动的最高层级是思维策略，中间一层是初级信息处理，最低层级是生理过程，与此相应的是计算机程序、语言和硬件。研究认知过程的主要任务是探求高层次思维决策与初级信息处理的关系，并用计算机程序来模拟人的思维策略水平，而用计算机语言模拟人的初级信息处理过程。1-6. 人工智能的主要研究和应用领域是什么？其中，哪些是新的研究热点？问题求解 (下棋程
7、序)，逻辑推理与定理证明 (四色定理证明)，自然语言理解，自动程序设计，专家系统，机器学习，神经网络，机器人学 (星际探索机器人)，模式识别 (手写识别，汽车牌照识别，指纹识别)，机器视觉 (机器装配，卫星图像处理)，智能控制，智能检索，智能调度与指挥 (汽车运输高度，列车编组指挥)，系统与语言工具新的研究热点：分布式人工智能与Agent，计算智能与进化计算，数据挖掘与知识发现 (超市市场商品数据分析)，人工生命第二章 知识表示方法2-2 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
8、怎样才能用这条船安全地把所有人都渡过河去?用Si(nC, nY) 表示第i次渡河后，河对岸的状态，nC表示传教士的数目，nY表示野人的数目，由于总人数的确定的，河对岸的状态确定了，河这边的状态也即确定了。考虑到题目的限制条件，要同时保证，河两岸的传教士数目不少于野人数目，故在整个渡河的过程中，允许出现的状态为以下3种情况：1. nC=02. nC=33. nC=nY=0 (当nC不等于0或3)用di(dC, dY)表示渡河过程中，对岸状态的变化，dC表示，第i次渡河后，对岸传教士数目的变化，dY表示，第i次渡河后，对岸野人数目的变化。当i为偶数时，dC,dY同时为非负数，表示船驶向对岸，i为奇
9、数时，dC, dY同时为非正数，表示船驶回岸边。初始状态为S0(0, 0)，目标状态为S0(3, 3)，用深度优先搜索的方法可寻找渡河方案。在此，用图求法该问题，令横坐标为nY, 纵坐标为nC，可行状态为空心点表示，每次可以在格子上，沿对角线移动一格，也可以沿坐标轴方向移动1格，或沿坐标轴方向移动2格。第奇数次数状态转移，沿右方，上方，或右上方移动，第偶数次数状态转移，沿左方，下方，或左下方移动。1nCnY231320从(0,0)开始，依次沿箭头方向改变状态，经过11步之后，即可以到达目标状态(3,3)，相应的渡河方案为：d1(1,1)-d2(-1,0)-d3(0,2)-d4(0,-1)-d5
10、(2,0)-d6(-1,-1)-d7(2,0)-d8(0,-1)-d9(0,2)-d10(-1,0)-d11(1,1)2-3 利用图2.3，用状态空间法规划一个最短的旅行路程：此旅程从城市A开始，访问其他城市不多于一次，并返回A。选择一个状态表示，表示出所求得的状态空间的节点及弧线，标出适当的代价，并指明图中从起始节点到目标节点的最佳路径。71071013966510BEDAC图 2.32-4 试说明怎样把一棵与或解树用来表达图2.28所示的电网络阻抗的计算。单独的R、L或C可分别用R、jL或1/jC来计算，这个事实用作本原问题。后继算符应以复合并联和串联阻抗的规则为基础。图 2.28约定，用
11、原来的与后继算法用来表达并联关系，用原来的或后继算法用来表达串联关系ZR1Z2Z3Z21Z22Z31Z32R2C1Z211R3C2L2R4L3C4L4C3L12-5 试用四元数列结构表示四圆盘梵塔问题，并画出求解该问题的与或图。用四元数列 (nA, nB, nC, nD) 来表示状态，其中nA表示A盘落在第nA号柱子上，nB表示B盘落在第nB号柱子上，nC表示C盘落在第nC号柱子上，nD表示D盘落在第nD号柱子上。初始状态为 1111，目标状态为 33331111333311112221222122232223333311113311331133213321222122231123112311
12、3311333333111121112111231123113311332113211321122112212221222332233223312331231123113321332133233323333333如图所示，按从上往下的顺序，依次处理每一个叶结点，搬动圆盘，问题得解。2-6 把下列句子变换成子句形式：(1) (x)P(x)P(x)(2) xy(On(x,y)Above(x,y)(3) xyz(Above(x,y)Above(y,z)Above(x,z)(4) (x)P(x)（y）p(y)p(f(x,y)(y)Q(x,y)P(y)(1) (ANY x) P(x)P(x) (ANY
13、x) P(x) OR P(x)P(x) OR P(x)最后子句为P(x) OR P(x)(2) (ANY x) (ANY y) On(x,y)Above(x,y) (ANY x) (ANY y) On(x,y) OR Above(x,y) On(x,y) OR Above(x,y)最后子句为On(x,y) OR Above(x,y)(3) (ANY x) (ANY y) (ANY z) Above(x,y) AND Above(y,z) Above(x,z) (命题联结词之优先级如下:否定合取析取蕴涵等价)(ANY x) (ANY y) (ANY z) Above(x,y) AND Above
14、(y,z) OR Above (x,z) Above(x,y) AND Above(y,z) OR Above (x,z)最后子句为Above(x,y), Above(y,z) OR Above(x,z)(4) (ANY x) P(x) (ANY y) p(y)p(f(x,y) AND (ANY y) Q(x,y) P(y) (ANY x) P(x) OR (ANY y) p(y) OR p(f(x,y) AND (ANY y) Q(x,y) OR P(y) (EXT x) P(x) AND (EXT x) p(y) AND p(f(x,y) OR (EXT y) Q(x,y) AND P(y
15、) (EXT x) P(x) AND (EXT w) p(y) AND p(f(w,y) OR (EXT v) Q(x,v) AND P(v) P(A) AND p(y) AND p(f(B,y) OR Q(A,C) AND P(C) P(A) AND p(y) AND p(f(B,y) OR Q(A,C) AND p(y) AND p(f(B,y) OR P(C) P(A) AND p(y), p(f(B,y) OR Q(A,C) AND p(y), p(f(B,y) OR P(C) 最后子句为P(A) p(x), p(f(B,x) OR Q(A,C) p(y), p(f(B,y) OR P
16、(C)2-7 用谓词演算公式表示下列英文句子(多用而不是省用不同谓词和项。例如不要用单一的谓词字母来表示每个句子。)A computer system is intelligent if it can perform a task which, if performed by a human, requires intelligence.先定义基本的谓词INTLT(x) means x is intelligentPERFORM(x,y) means x can perform yREQUIRE(x) means x requires intelligenceCMP(x) means x is
17、 a computer systemHMN(x) means x is a human上面的句子可以表达为(任意x) (存在t) (存在y) HMN(y) 合取 PERFORM(y,t) 合取 REQUIRE(t) 合取 CMP(x) 合取 PERFORM(x,t) INTLT(x) 2-8 把下列语句表示成语义网络描述：(1) All man are mortal.(2) Every cloud has a silver lining.(3) All branch managers of DEC participate in a profit-sharing plan.(1) ManMort
18、alATTR(2)CloudLiningSilverHASCOLOUR(3) ManagerBranchDECPlanProfit-sharingLEVELCOMPANYATTENDATTR2-9 作为一个电影观众，请你编写一个去电影院看电影的剧本。(1) 开场条件(a) 顾客想看电影(b) 顾客在足够的钱(2) 角色顾客，售票员，检票员，放映员 (3) 道具钱，电影票(4) 场景场景 1 购票(a) 顾客来到售票处(b) 售票员把票给顾客(c) 顾客把钱给售票员(d) 顾客走向电影院门场景 2 检票(a) 顾客把电影票给检票员(b) 检票员检票(c) 检票员把电影票还给顾客(d) 顾客进入电
19、影院场景 3 等待(a) 顾客找到自己的座位(b) 顾客坐在自己座位一等待电影开始场景 4 观看电影(a) 放映员播放电影(b) 顾客观看电影场景 5 离开(a) 放映员结束电影放映(b) 顾客离开电影院(5) 结果(a) 顾客观看了电影(b) 顾客花了钱(c) 电影院赚了钱2-10 试构造一个描述你的寝室或办公室的框架系统。My RoomRoomISA My BedMy DeskMy chairBedDeskChairLengthWidthHeight4 m3 m3 mINININISAISAISABookONYellowCOLOUR第三章 搜索推理技术3-1 什么是图搜索过程?其中，重排O
20、PEN表意味着什么，重排的原则是什么?图搜索的一般过程如下：(1) 建立一个搜索图G(初始只含有起始节点S)，把S放到未扩展节点表中（OPEN表）中。(2) 建立一个已扩展节点表（CLOSED表），其初始为空表。(3) LOOP：若OPEN表是空表，则失败退出。(4) 选择OPEN表上的第一个节点，把它从OPEN表移出并放进CLOSED表中。称此节点为节点n，它是CLOSED表中节点的编号(5) 若n为一目标节点，则有解并成功退出。此解是追踪图G中沿着指针从n到S这条路径而得到的(指针将在第7步中设置)(6) 扩展节点n，生成不是n的祖先的那些后继节点的集合M。将M添入图G中。 (7) 对那些
21、未曾在G中出现过的(既未曾在OPEN表上或CLOSED表上出现过的)M成员设置一个通向n的指针，并将它们加进OPEN表。对已经在OPEN或CLOSED表上的每个M成员，确定是否需要更改通到n的指针方向。对已在CLOSED表上的每个M成员，确定是否需要更改图G中通向它的每个后裔节点的指针方向。(8) 按某一任意方式或按某个探试值，重排OPEN表。 (9) GO LOOP。重排OPEN表意味着，在第(6)步中，将优先扩展哪个节点，不同的排序标准对应着不同的搜索策略。重排的原则当视具体需求而定，不同的原则对应着不同的搜索策略，如果想尽快地找到一个解，则应当将最有可能达到目标节点的那些节点排在OPEN
22、表的前面部分，如果想找到代价最小的解，则应当按代价从小到大的顺序重排OPEN表。3-2 试举例比较各种搜索方法的效率。宽度优先搜索(1) 把起始节点放到OPEN表中(如果该起始节点为一目标节点，则求得一个解答)。(2) 如果OPEN是个空表，则没有解，失败退出；否则继续。(3) 把第一个节点(节点n)从OPEN表移出，并把它放入CLOSED扩展节点表中。(4) 扩展节点n。如果没有后继节点，则转向上述第(2)步。(5) 把n的所有后继节点放到OPEN表的末端，并提供从这些后继节点回到n的指针。(6) 如果n的任一个后继节点是个目标节点，则找到一个解答，成功退出；否则转向第(2)步。有界深度优先
23、搜索(1) 把起始节点S放到未扩展节点OPEN表中。如果此节点为一目标节点，则得到一个解。(2) 如果OPEN为一空表，则失败退出。(3) 把第一个节点(节点n)从OPEN表移到CLOSED表。(4) 如果节点n的深度等于最大深度，则转向(2)。(5) 扩展节点n，产生其全部后裔，并把它们放入OPEN表的前头。如果没有后裔，则转向(2)。(6) 如果后继节点中有任一个为目标节点，则求得一个解，成功退出；否则，转向(2)。等代价搜索方法以g(i)的递增顺序扩展其节点，其算法如下：(1) 把起始节点S放到未扩展节点表OPEN中。如果此起始节点为一目标节点，则求得一个解;否则令g(S)=0。(2)
24、如果OPEN是个空表，则没有解而失败退出。(3) 从OPEN表中选择一个节点i，使其g(i)为最小。如果有几个节点都合格，那么就要选择一个目标节点作为节点i(要是有目标节点的话)；否则，就从中选一个作为节点i。把节点i从OPEN表移至扩展节点表CLOSED中。(4) 如果节点i为目标节点，则求得一个解。(5) 扩展节点i。如果没有后继节点，则转向第(2)步。(6) 对于节点i的每个后继节点j，计算g(j)=g(i)+c(i,j)，并把所有后继节点j放进OPEN表。提供回到节点i的指针。(7) 转向第(2)步。3-3 化为子句形有哪些步骤?请结合例子说明之。任一谓词演算公式可以化成一个子句集。其
25、变换过程由下列九个步骤组成：(1)消去蕴涵符号将蕴涵符号化为析取和否定符号(2)减少否定符号的辖域 每个否定符号最多只用到一个谓词符号上，并反复应用狄摩根定律(3)对变量标准化对哑元改名以保证每个量词有其自己唯一的哑元(4)消去存在量词引入Skolem函数，消去存在量词如果要消去的存在量词不在任何一个全称量词的辖域内，那么我们就用不含变量的Skolem函数即常量。(5)化为前束形把所有全称量词移到公式的左边，并使每个量词的辖域包括这个量词后面公式的整个部分。前束形 = (前缀) (母式) 前缀 = 全称量词串母式 = 无量词公式(6)把母式化为合取范式反复应用分配律，将母式写成许多合取项的合取
26、的形式，而每一个合取项是一些谓词公式和(或)谓词公式的否定的析取(7)消去全称量词消去前缀，即消去明显出现的全称量词(8)消去连词符号(合取)用合取项1,合取项2替换明显出现的合取符号(9)更换变量名称更换变量符号的名称，使一个变量符号不出现在一个以上的子句中3-4 如何通过消解反演求取问题的答案?给出一个公式集S和目标公式L，通过反证或反演来求证目标公式L，其证明步骤如下：(1)否定L，得L；(2)把L添加到S中去；(3)把新产生的集合L，S化成子句集；(4)应用消解原理，力图推导出一个表示矛盾的空子句NIL。3-5 什么叫合适公式?合适公式有哪些等价关系?合式公式的递归定义为：(1) 原子
27、谓词公式是合式公式(2) 若A为合式公式，则A的否定也是合式公式(3) 若A、B都是合式公式，则A AND B, AOR B, AB, AB 也都是合式公式(4) 若A是合式公式，x为A中的自由变元，则(ANY x)A 和 (EXT x)A 都是合式公式(5) 只有按规则(1)(4)求得的公式，才是合式公式等价关系有：否定之否定蕴含与与或形式的等价狄.摩根定律 分配律 交换律 结合律 逆否律否定跨越量词 全称量词同与或连词 量词中的哑元3-6 用宽度优先搜索求图3.33所示迷宫的出路。图 3.33 迷宫一例第一步 第二步 第三步SAB BH HG BC CF最终路径为SABCF3-7 用有界深
28、度优先搜索方法求解图3.34所示八数码难题。2812316384754765 So Sg图 3-34八数码难题按顺时针方向(上、右、下、左)试探，尝试移动空格，将最大深度定为5S0(So) S12816375428316754S2 S32831647528316475S4 S52831476523184765S62318476523184765S7 S8(Sg)12384765123847653-8 应用最新的方法来表达传教士和野人问题，编写一个计算机程序，以求得安全渡过全部6个人的解答。提示：在应用状态空间表示和搜索方法时，可用(Nm，Nc)来表示状态描述，其中Nm和Nc分别为传教士和野人的
29、人数。初始状态为(3，3)，而可能的中间状态为(0，1)，(0，2)，(0，3)，(1，1)，(2，1)，(2，2)，(3，0)，(3，1)和(3，2)等。3-10 一个机器人驾驶卡车，携带包裹(编号分别为1、2和3)分别投递到林(LIN)、吴(WU)和胡(HU)3家住宅处。规定了某些简单的操作符，如表示驾驶方位的drive(x,y)和表示卸下包裹的unload(z)；对于每个操作符，都有一定的先决条件和结果。试说明状态空间问题求解系统如何能够应用谓词演算求得一个操作符序列，该序列能够生成一个满足AT(#1，LIN)AT(#2，WU)AT(#3,HU)的目标状态。初始状态可描述为：AT(#1,
30、 LIN) AND AT(#2, WU) AND AT(#1, HU) AND AT(#1, CAR) AND AT(#2, CAR) AND AT(#3, CAR)目标状态可描述为：AT(#1, LIN) AND AT(#2, WU) AND AT(#1, HU) AND AT(#1, CAR) AND AT(#2, CAR) AND AT(#3, CAR)对每个操作符都有一定的先决条件和结果，详细如下drive(x, y)先决条件：AT(CAR, x)结果： AT(CAR, y)unload(z)先决条件：AT(z, CAR) AND AT(CAR, x)结果： AT(z, CAR) AN
31、D AT(z, x)原问题就转换为寻找一个可将初始状态转换到目标状态的操作序列如何求得该操作序列?3-11 规则演绎系统和产生式系统有哪几种推理方式?各自的特点为何?规则演绎系统的推理方式有正向推理、逆向推理和双向推理项目正向推理逆向推理推理方向从if部分向then部分推理的过程，它是从事实或状况向目标或动作进行操作的从then部分向if部分推理的过程，它是从目标或动作向事实或状况进行操作的目标表达式文字的析取任意形式事实表达式任意形式文字的合取双向推理组合了正向推理和逆向推理的优点，克服了各自的缺点，具有更高的搜索求解效率。产生式系统的推理方式有正向推理、逆向推理和双向推理项目正向推理逆向推
32、理驱动方式数据驱动目标驱动推理方法从一组数据出发向前推导结论从可能的解答出发，向后推理验证解答启动方法从一个事件启动由询问关于目标状态的一个问题而启动透明程序不能解释其推理过程可解释其推理过程推理方向由底向上推理由顶向下推理优点算法简单，容易实现搜索目的性强，推理效率高缺点盲目搜索，可能会求解许多与总目标无关的子目标，每当总数据库内容更新后都要遍历整个规则库，推理效率低目标的选择具有盲目性，可能会求解许多假的目标；当可能的结论数目很多时，推理效率不高；当规则的右部是执行某种动作而不是结论时，逆向推理不便使用适用场合已知初始数据，而无法提供推理目标，或解空间很大的一类问题，如监控，预测，规划，设
33、计等问题结论单一或者已知目标结论，而要求验证的系统，如选择，分类，故障诊断等问题典型系统CLIPS, OPSPROLOG双向推理结合了正向推理和逆向推理的长处，克服了两者的短处，其控制策略比两者都要复杂3-12 为什么需要采用系统组织技术?有哪几种系统组织技术?如果不采用系统组织技术，而直接写出包含所有知识的规则，并让系统利用这些规则，找出一条从给定状态到目标状态的路径，这种方法有严重的缺点：(1) 随着规则的增加，既要加入新的规则，又要使新规则不与现有规则产生冲突，这将使问题变得愈来愈困难(2) 在问题求解过程中，由于每一步都必须考虑所有规则，效率就会大大降低，然而，实际上却往往是只有应用完
34、一组规则之后，才考虑另一组别的规则(3) 一种问题求解技术和知识表达形式可能对问题的某一部分是最好的，而对另一部分却不是最好的因此，采用系统组织技术，将一个大系统中的知识分成一组相对独立的模块比较合适。有3种系统组织技术：议程表、黑板法和Delta极小搜索法3-13 研究不确定性推理有何意义?有哪几种不确定性?不确定性推理是研究复杂系统不完全性和不确定性的有力工具。有3种不确定性，关于证据的不确定性(观测有误差)，关于结论的不确定性和多个规则支持同一事实时的不确定性。3-14 单调推理有何局限性?什么叫缺省推理?非单调推理系统如何证实一个节点的有效性?单调系统不能很好地处理常常出现在现实问题领
35、域中的3类情况，即不完全的信息、不断变化的情况、以及求解复杂问题过程中生成的假设有两种方法可以证实节点的有效性：(1) 支持表。 ( SL (IN-节点表) (OUT- 节点表) )如果某节点的IN节点表中提到的节点当前都是IN, 且OUT节点表中提到的节点当前都是OUT，则它是有效的(2) 条件证明。( CP(结论)(IN-假设)(OUT-假设) )条件证明(CP)的证实表示有前提的论点，无论何时，只要在IN假设中的节点为IN, OUT假设中的节点为OUT, 则结论节点往往为IN，于是条件证明的证实有效。3-15 在什么情况下需要采用不确定推理或非单调推理?不完全的信息、不断变化的情况、以及
36、求解复杂问题过程中生成的假设3-16 下列语句是一些几何定理，把这些语句表示为基于规则的几何证明系统的产生式规则：(1) 两个全等三角形的各对应角相等。(2) 两个全等三角形的各对应边相等。(3) 各对应边相等的三角形是全等三角形。(4) 等腰三角形的两底角相等。规则(1): IF 两个三角形全等 THEN 各对应角相等规则(2): IF 两个三角形全等 THEN 各对应边相等规则(3): IF 两个三角形各对应边相等 THEN 两三角形全等规则(4): IF 它是等腰三角形 THEN 它的两底角相等第四章 计算智能（1）：神经计算 模糊计算4-1 计算智能的含义是什么？它涉及哪些研究分支？贝
37、兹德克认为计算智能取决于制造者提供的数值数据，而不依赖于知识。计算智能是智力的低层认知。主要的研究领域为神经计算，模糊计算，进化计算，人工生命。4-2 试述计算智能（CI）、人工智能（AI）和生物智能（BI）的关系。计算智能是智力的低层认知，主要取决于数值数据而不依赖于知识。人工智能是在计算智能的基础上引入知识而产生的智力中层认知。生物智能，尤其是人类智能，则是最高层的智能。即CI包含AI包含BI4-3 人工神经网络为什么具有诱人的发展前景和潜在的广泛应用领域？人工神经网络具有如下至关重要的特性：(1) 并行分布处理适于实时和动态处理(2) 非线性映射给处理非线性问题带来新的希望(3) 通过训
38、练进行学习一个经过适当训练的神经网络具有归纳全部数据的能力，能够解决那些由数学模型或描述规则难以处理的问题(4) 适应与集成神经网络的强适应和信息融合能力使得它可以同时输入大量不同的控制信号，实现信息集成和融合，适于复杂，大规模和多变量系统(5) 硬件实现一些超大规模集成是电路实现硬件已经问世，使得神经网络成为具有快速和大规模处理能力的网络。4-4 简述生物神经元及人工神经网络的结构和主要学习算法。生物神经元大多数神经元由一个细胞体(cell body或soma)和突(process)两部分组成。突分两类， 即轴突(axon)和树突(dendrite)，轴突是个突出部分，长度可达1m，把本神经
39、元的输出发送至其它相连接的神经元。树突也是突出部分，但一般较短，且分枝很多，与其它神经元的轴突相连，以接收来自其它神经元的生物信号。轴突的末端与树突进行信号传递的界面称为突触(synapse)，通过突触向其它神经元发送信息。对某些突触的刺激促使神经元触发(fire)。只有神经元所有输入的总效应达到阈值电平，它才能开始工作。此时，神经元就产生一个全强度的输出窄脉冲，从细胞体经轴突进入轴突分枝。这时的神经元就称为被触发。突触把经过一个神经元轴突的脉冲转化为下一个神经元的兴奋或抑制。学习就发生在突触附近。每个人脑大约含有1011-1012个神经元，每一神经元又约有103-104个突触。神经元通过突触
40、形成的网络，传递神经元间的兴奋与抑制。大脑的全部神经元构成极其复杂的拓扑网络群体，用于实现记忆与思维。人工神经网络的结构人工神经网络由神经元模型构成。每个神经元具有单一输出，并且能够与其它神经元连接，存在许多输出连接方法，每种连接方法对应于一个连接权系数。人工神经网络的结构分为2类，(1) 递归(反馈)网络有些神经元的输出被反馈至同层或前层神经元。信号能够从正向和反向流通。Hopfield网络，Elmman网络和Jordan网络是代表。(2) 前馈网络具有递阶分层结构，由一些同层神经元间不存在互连的层级组成。从输入层至输出层的信号通过单向连接流通，神经元从一层连接至下一层，不存在同层神经元之间
41、的连接。多层感知器(MLP)，学习矢量量化网络(LVQ)，小脑模型连接控制网络(CMAC)和数据处理方法网络(GMDH)是代表。人工神经网络的主要学习算法(1) 指导式(有师)学习根据期望和实际的网络输出之间的差来调整神经元连接的强度或权。包括Delta规则，广义Delta规则，反向传播算法及LVQ算法。(2) 非指导(无导师)学习训练过程中，神经网络能自动地适应连接权，以便按相似特征把输入模式分组聚集。包括Kohonen算法，Carpenter-Grossberg自适应谐振理论(ART)(3) 强化学习是有师学习的一种特例。它不需要老师给出目标输出，而是由一个“评论员”来评介与给定输入相对应
42、的神经网络输出的优度。例如遗传算法(GA)4-10 什么是模糊集合和隶属函数或隶属度？论域U模糊子集F隶属函数序偶P1194-11 模糊集合有哪些运算，满足哪些规律？并(取max)，交(取min)，补幂等律，交换律，结合律，分配律，吸收律，同一律，Demorgan律，复原律，对偶律，互补律不成立4-12 什么是模糊推理？有哪几种模糊推理方法？模糊推理是建立在模糊逻辑基础上的，一种不确定性推理方法，是在二值逻辑三段论基础上发展起来的。它以模糊判断为前提，动用模糊语言规则，推导出一个近似的模糊判断结论。有许多模糊推理方法。在Zadeh法中，有2种重要的模糊推理规则：广义取式(肯定前提)假言推理法(
43、GMP)和广义拒式(否定结论)假言推理法(GMT)，分别简称为广义前向推理法和广义后向推理法。4-13 有哪些模糊蕴含关系？模糊合取，模糊析取，基本蕴涵，命题演算，GMP推理，GMT推理4-14 什么叫模糊判决？有哪几种常用的模糊判决方法？从推理得到的模糊集合中，取一个相对最能代表这个模糊集合的单值的过程就称为解模糊或模糊判决。常用的模糊判决方法有：重心法，最大隶属度法，系数加权平均法，隶属度限幅元素平均法第五章 计算智能(2):进化计算 人工生命5-1 什么是进化计算？它包括哪些内容？它们的出发点是什么？什么是？进化计算包括遗传算法，进化策略，进化编程和遗传编程。出发点？5-2 试述遗传算法的基本原理，并说明遗传算法的求解步骤。基本原理？求解步骤：(1) 随机产生一个由确定长度的特征字符串组成的初始种群体(2) 对该字符串种群迭代地执行下步的步骤1和步骤2，直到满足停止准则为止： 1 计算种群中每个个体字符中的适应值 2 应用复制，交叉和变异等遗传算子产生下
