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人工智能实验指导书 郑州大学信息工程学院 人工智能课程小组编制 人工智能实验指导书说明 人工智能是一门理论性和实践性都很强的学科，在其理论课中介绍了大量的人工智能基本原理、基本方法和基本技术，这些内容仅靠课堂讲解学生掌握起来觉得很抽象，无法和现实问题的求解联系在一起。因此，该课程的教学应贯彻理论与实践相结合的原则，为学生所学到的理论提供实践的场所，即对于书中的重点环节，通过实验课程中具体问题的求解达到深入了解并掌握的目的，更重要的目的是使学生达到学以致用的目的。 我们按照教材各大知识板块，选择其中的重点内容，设计了实验内容，而且将实验划分为两个层次：一是基本实验，主要是为了加深对教材内容的学习而设计的；二是拓展性实验，主要是针对有兴趣、学习程度较好的学生而设计的，让学生们真正认识到人工智能可以用于解决现实中很多具体问题，它在现实中有非常具体的应用，为进一步学习和实践奠定坚实的基础。 实验一 归结原理实验 （6学时） 实验题目： 基于归结原理的自动定理证明 实验目的： 加深学生对归结原理进行定理证明过程的理解理解，掌握基于谓词逻辑的归结过程中子句变换过程、替换与合一算法即归结策略等重要环节，进一步了解实现机器自动定理证明的步骤。 实验要求： 对于任意一阶谓词逻辑描述的定理，给出基于归结原理的证明过程。如输入： A1 ： (x)(P(x)?(Q(x) ùR(x))) A2 ：(x)(P(x) ù S(x)) G ： ($x)(S(x)ùR(x)) 要证明：G是A1和A2的逻辑结果。 要求给出如下过程： 1、求子句集： (1) ?P(x) úQ(x) (2) ?P(y) úR(y) (3)P(a) (4)S(a) (5) ?S(z) ú ? R(z) (?G) 2、归结: (6)R(a) [(2),(3), σ1={a/y}] (7) ? R(a) [(4),(5), σ2 ={a/z}] (8)Nil [(6),(7)] 实验步骤： 步骤一 设计谓词公式的存储结构，即内部表示，注意对全称量词x和存在量词$x可采用其他符号代替。 步骤二 变换子句集，可按以下过程变换： 1、消去蕴含词和等值词。 2、使否定词仅作用于原子公式。 3、适当改名使量词间不含同名指导变元。 4、消去存在量词。 5、消去全称量词。 6、化公式为合取范式。 7、适当改名，使子句间无同名变元。 8、消去合取词，以子句为元素组成一个集合S。 需要考虑子句、子句集的存储结构的设计。 步骤三 选择并设计归结策略，常用的归结策略有： 删除策略、支持集策略、线性归结策略、输入归结策略、单元归结策略、锁归结策略、祖先过滤型策略等。建议分别采用并实现两种完备的归结策略，再自行设计并实现一种多种归结策略的结合型策略。 步骤四 实现归结算法，并在其中实现合一算法，使用归结原理进行定理证明，要求采用归结反演过程，即： 1、先求出要证明的命题公式的否定式的子句集S； 2、然后对子句集S（一次或者多次）使用归结原理； 3、若在某一步推出了空子句，即推出了矛盾，则说明子句集S是不可满足的，从而原否定式也是不可满足的，进而说明原公式是永真的。 合一算法如下： 1、置k＝0，Sk＝S， σk ＝ε； 2、若Sk只含有一个谓词公式，则算法停止， σk就是最一般合一； 3、求Sk的差异集Dk； 4、若中存在元素xk和tk ，其中xk是变元， tk是项且xk不在tk中出现，则置Sk ＋1＝Sk{tk/ xk} σk ＝ε然后转Step2； 5、算法停止，S的最一般合一不存在。 步骤五 设计输出 动态演示归结过程，可以以归结树的形式给出。 步骤六 编写代码，调试程序。 实验二 图有哪些信誉好的足球投注网站技术实验 （4学时） 实验题目： 基于图有哪些信誉好的足球投注网站技术的八数码问题求解 实验目的： 加深对图有哪些信誉好的足球投注网站技术的理解，尤其是对启发式有哪些信誉好的足球投注网站的基本原理的理解，使学生能够通过编程实现图有哪些信誉好的足球投注网站的基本方法和启发式有哪些信誉好的足球投注网站算法，并能够解决一些应用问题。 实验要求： 对任意的八数码问题，给出求解结果。例如：对于如下具体八数码问题： 1 2 3 8 4 7 6 5 1 3 2 5 4 6 7 8 通过设计启发函数，编程实现求解过程，如果问题有解，给出数码移动过程，否则，报告问题无解（可以通过限定时间阈值或步骤阈值）。 实验步骤： 步骤一.设计八数码格局的隐式存储的节点结构： 将表示棋局的状态用如下向量表示： A＝