《人工智能》课程教学大纲

1、人工智能一、课程概况所属专业:物联网工程开课单位：数学计算机科学学院课程类型:专业选修课程课程代码:07495790开课学期:5学分：3学时：48核心课程:否拟使用教材：高济, 何钦铭. 人工智能基础, 高等教育出版社, 2008国内(外)现有教材：石纯一, 黄昌宁. 人工智能原理, 清华大学出版社, 1993学习参考资料：林尧瑞, 马少平. 人工智能导论, 清华大学出版社, 1989蔡自兴, 徐光祐. 人工智能及其应用, 清华大学出版社, 1996二、课程描述本课程是物联网工程专业高年级本科生的专业方向选修课程，本课程从工程应用的角度，系统地介绍人工智能的基本原理、方法和应用技术，强化实用化

2、介绍，并全面反映国内外研究和应用的新进展，为学生将来使用人工智能技术提高计算机应用的研究和开发水平奠定基础。通过本课程的教学，启发学生的创新意识，提高学生分析问题和解决问题的实际动手能力，使学生的理论知识和实践技能得到共同发展。本课程的先修课程是数据结构，机器人概论等。三、课程目标通过做指定的练习题和听习题讲解掌握课程重点内容。要求学生掌握问题求解的基本方法、知识表示的方法、KB系统的设计思想；了解智能规划和配置的实现方法。通过答疑和对相应的难点讲解，理解和消化课程难点。通过文献阅读，开拓所学知识的广度和深度，培养创新思维能力和协作精神。要求学会用启发式搜索算法解决实际问题。通过课程中关于人工

3、智能技术的实用化介绍，培养应用人工智能技术的动手能力。四、教学要求授课教师将按照学校本科教学工作有关要求做好课程教学各项工作，严格按照课表规定的时间、地点上课，不迟到、不早退，将根据本大纲要求，认真备课完成教案与讲稿编写等各项课前准备工作；授课过程力求内容充实、概念准确、思路清晰、详略得当、逻辑性强、重难点突出，力戒平铺直叙、照本宣科，同时重视对学生的学习方法指导和课堂教学效果信息的反馈，实现教与学的双向互动；同时将结合课程目标要求，做好考核内容设计，并严格按照本大纲要求做好出勤率统计、作业评价等各项工作。学习是大学生自己的责任和义务，学生应根据课程大纲要求制定本门课程学习计划，加强学业管理，

4、严格自我要求，提升自主学习能力，主动适应课程学习要求。参与课堂教学活动不迟到、不早退，无正当理由不请假，上课认真听讲，不做任何与课堂教学无关事宜，不使用手机，积极与授课教师进行教学互动，同时利用课余时间做好预习、复习、课外书籍阅读等工作，主动与同学开展合作学习，认真完成任课教师布置的课程作业。五、考核方式及要求为实现课程教学目标，本门课程考核方式及要求为：出勤率占10%，点到不少于3次，其中缺席1次，按无成绩计算；课程作业3次，按批改成绩10%折算后计入总成绩；教师随堂检查学生课堂笔记记录情况并打分，按10%计入总成绩；期末考试分卷面考试占总成绩的70%。注：授课教师应紧扣课程目标，把课程考核

5、贯穿于教学的全过程，选择能够全面衡量学生学习效果的考核方式，对学生的学习效果进行有效评价。六、课程内容第一单元：绪论（授课时间：第五学期第一周）教学目标：通过本章教学，使学生了解人工智能的研究现状及发展历史，理解人工智能研究的基本原则和存在的问题。教学重点：人工智能的研究现状；发展历史和应用范围；人工智能研究的基本原则和存在的问题教学难点：人工智能研究的基本原则和存在的问题学 时：课堂教学3学时，课外自主学习时间不少于1学时教学方法：讲授法、演示法主要内容：（1）人工智能的研究和应用 （2）人工智能研究的发展（3）人工智能研究的成果（4）人工智能研究的基本原则（5）存在的问题和发展前景学习方法

6、：小组讨论课后作业：1、简述人工智能的发展历史和取得的成果。2、何谓组合爆炸？为何说应用启发式知识可以避免组合爆炸？第二单元：问题求解的基本方法（授课时间：第五学期第二周至第六周）教学目标：通过本章教学，使学生掌握问题求解的基本方法，能应用搜索算法、回溯法、演绎推理等方法解决实际问题。教学重点：掌握一般图搜索策略；启发式搜索算法A及与或图的启发式搜索算法AO*；回溯策略和爬山法；谓词演算；归结原理和归结反演；正向和逆向演绎推理教学难点：启发式搜索算法；谓词演算学 时：课堂教学15学时，课外自主学习时间不少于7学时教学方法：讲授法、演示法主要内容：（1）一般图搜索 （2）问题归约（3）基于归结的

7、演绎推理（4）基于规则的演绎推理学习方法：小组讨论、仿真环境模拟课后作业：1、为何说回溯策略和爬山法都采用了节点的局部排序方式？比较两者的优缺点。2、什么是问题归约？问题归约的操作算子与一般图搜索有何不同？为什么应用问题归约得到的状态空间可表示为与或图？3、比较归结演绎和规则演绎这二种推理技术的优缺点。从问题求解的描述、初始与或图、演绎推理和结束条件这四个方面比较基于规则的正、逆向演绎推理的特点。4、有一农夫带一只狐狸、一只小羊和一蓝菜过河（从左岸到右岸）。假设船太小，农夫每次只能带一样东西过河；考虑到安全，无农夫看管时，狐狸和小羊不能在一起，小羊和那蓝菜也不能在一起。请为该问题的解决设计状态

8、空间，并画出状态空间图。5、设某字母重写问题的初始状态为（C, B, Z），目标状态是只含字母M的列表，给定以下重写规则，C (D, L)C (B, M)B (M, M)Z (B, B, M)画出相应于该重写问题的与或图，指出解图并给出解答。6、将以下语句：（1）会朗读者是识字的，（2）海豚都不识字，（3）有些海豚是很机灵的，（4）有些很机灵的东西不会朗读。形式化表示为合适公式。7、假设已知下列事实：（1） 小李（Li）喜欢容易的（Easy）课程（Course）。（2） 小李不喜欢难的（Difficult）课程。（3） 工程类（Eng）课程都是难的。（4） 物理类（Phy）课程都是容易的。（5

9、） 小吴（Wu）喜欢所有小李不喜欢的课程。（6） Phy200是物理类课程。（7） Eng300是工程类课程。请用归结反演法回答下列问题：（1） 小李喜欢什么课程？ （2） 小吴喜欢Eng300课程吗？第三单元：知识表示（授课时间：第五学期第七周至第十周）教学目标：通过本章教学，使学生理解知识门槛的意义，掌握产生式系统的构成以及语义网络和框架的表示方法，了解语义网络的推理。教学重点：知识门槛的意义、门槛与应用领域宽窄的关系；产生式系统的构成和控制策略；语义网络的图表示方法；框架的一般表示结构；语义网络的推理教学难点：产生式系统的控制策略、语义网络的推理学 时：课堂教学12学时，课外自主学习时间

10、不少于5学时教学方法：讲授法、演示法主要内容：（1）知识和知识表示 （2）产生式系统（3）结构化表示（4）知识表示的实用化问题（5）基于本体的语义知识表示学习方法：小组讨论课后作业：1、智能系统性能随知识量的增加而提高的过程中，经历了哪几个知识门槛？它们的意义是什么？为什么到达知识门槛所需的知识量对于不同的应用域有较大差别？2、产生式系统由那些部分组成？它们的作用是什么？并通过实例说明如何设计一个产生式系统的问题表示？3、什么是语义网络的特性继承技术？框架表示法又是如何来强化特性继承技术的？4、表示包含下面句子含义的语义网络： 典型的哺乳动物有毛发。 狗是哺乳动物，且吃肉。 Fido是John

11、的狗。5、把下列语句表示为语义网络的描述： 每个人都喜欢电影。 太阳公司的每个营销员都参加太平洋保险。 居住在光明公寓的人都是太阳公司的律师。6、某超市公告商品月购买额1000元以上的顾客将给以奖励，王平本月购买额为1300元，王平可得奖励吗？请设计由顾客和王平二个框架（其余框架略）组成的框架系统，并通过设置IF-Needed侧面来让系统能基于特性继承功能回答此询问？第四单元：基于知识的系统（授课时间：第五学期第十一周至第十二周）教学目标：通过本章教学，使学生理解KB系统总体设计以及Xps的实现思想；理解应用实例家族树的知识库构造和推理机设计。教学重点：KB系统总体设计；Xps的冲突解法以及X

12、ps的实现思想。教学难点：Xps的冲突解法学 时：课堂教学6学时，课外自主学习时间不少于2学时教学方法：讲授法、演示法主要内容：（1）KB系统的开发 （2）设计基于产生式表示的KB系统开发工具（3）专家系统实例MYCIN（4）问题求解的结构化组织（5）基于本体的知识系统学习方法：小组讨论课后作业：1、什么是知识获取？手工方式与自动方式的知识获取的主要区别是什么？阐述基于手工知识获取方式的KB系统开发过程。2、阐述Xps的三个组成部分和冲突解法，如何表示规则的激活例？综合数据库中事实元素的时间标签在冲突解法中起什么作用？3、为4.2.3节家族树简例执行过程中的第3个识别-行动循环建立冲突集。并给

13、出各激活例的具体表示（包括规则名、激活例序号、变量置换和时间标签表）。4、用Xps的规则定义形式设计第二章解析题16所示的问题求解任务（令综合数据库初始化时已插入第1个事实元素（Load-Signal）。5、用Xps的规则定义形式设计第2.4.2.2节中的不等式问题求解任务（令综合数据库初始化时已插入第1个事实元素（Load-Signal）。6、设在Xps运行的某个识别-行动循环激活了6条规则例，它们的时间标签表依次分别为：（1 3 5） （7 6 0） （7 6 6 0） （5 6 8） （5 6 2）（0 3 7）已知第1、4规则激活例已执行过，问此循环应选用哪条规则激活例加以执行？第五单

14、元：自动规划和配置（授课时间：第五学期第十三周）教学目标：通过本章教学，使学生理解规划和配置的涵义以及目标规划技术。教学重点：规划的基本概念；Green方法中归结演绎的应用、操作规则和框架公理的使用教学难点：框架公理STRIPS学 时：课堂教学3学时，课外自主学习时间不少于1学时教学方法：讲授法、演示法主要内容：（1）经典规划技术的发展 （2）规划的基本概念和早期的自动规划技术（3）STRIPS学习方法：小组讨论课后作业：1、阐述状态、动作和状态约束在规划中的作用，为什么要引入Do函数？什么是框架问题，引入框架公理的优、缺点是什么？如何克服为解决框架问题而面临的困难？2、如何应用GPS解决规划问题？这种方法的主要缺点是什么？3、如何应用Green方法解决规划问题？这种方法的主要缺点是什么？第六单元：机器学习（授课时间：第五学期第十四周至第十六周）