AI 导论作业
目录
- 1 什么是知识，有哪些特性，有哪几种分类方法
- 2 状态空间法、问题规约法、谓词逻辑法和语义网络法的要点？它们有何本质上的联系和异同点？
- 3 一阶归纳学习算法的步骤及其过程中的关键
- 4 用产生式表示：若一个人发烧、呕吐、出现黄疸，那么得肝炎的可能性有七成
- 5 用谓词演算公式表示下列句子
- 6 将下列语句表示成语义网络描述
什么是知识，有哪些特性，有哪几种分类方法
把有关信息关联在一起形成的信息结构称为知识
知识的特性
- 相对正确性
- 不确定性
- 可表示性与可利用性
知识的分类方法
- 常识性知识和领域性知识
- 事实性知识、过程性知识和控制性知识
- 逻辑性知识和形象性知识
- 确定性知识和不确定性知识
状态空间法、问题规约法、谓词逻辑法和语义网络法的要点？它们有何本质上的联系和异同点？
状态空间法
状态空间法是一种基于解答空间的问题表示和求解方法，它是以状态和操作符为基础的。在利用状态空间图表示时，从某个初始状态开始，每次加一个操作符，递增地建立起操作符的试验序列，直到达到目标状态为止。
问题的状态空间是一个图，它包含三种集合：
- 问题初始状态集合
- 操作符集合
- 目标状态集合
将问题初始状态集合记为 S，操作符集合记作 F，目标状态集合记为 G，可将状态空间记为 (S, F, G)
要完成某个问题的状态描述，必须确定：
- 该状态描述方式
- 操作符集合及其对状态的作用
- 目标状态
缺点是状态空间法需要扩展过多的节点，容易出现「组合爆炸」的问题，因而只适用于比较简单的问题。
问题规约法
与状态空间法类似，但是是从目标出发逆向推理，建立子问题以及子问题的子问题，直到最后把初始问题规约为一个本原问题集合。
问题规约法有三个部分：
- 初始问题的描述
- 把问题变换为子问题的操作符
- 本原问题的描述
问题规约法比状态空间法更有效地表示问题。状态空间法是问题规约法的特例。
谓词逻辑法
谓词逻辑法通常与逻辑代数紧密相关。其一般采用谓词逻辑公式和谓词演算把要解决的问题变为一个有待证明的问题，然后采用消解定理来证明一个新语句是从已知的正确语句导出的。
谓词逻辑是一种形式语言，能够把数学中的逻辑论证符号化。谓词逻辑法常与其它表示方法混合使用，灵活方便，可以表示比较复杂的问题。
联系和共同点
共同点：都是常用有效的知识表示方法
联系：
- 状态空间法是问题规约法的特例。
- 谓词逻辑法常与其它表示方法混合使用，可以表示比较复杂的问题。
一阶归纳学习算法的步骤及其过程中的关键
步骤
- 输入目标谓词 P 和 P 的训练集（正样本集、负样本集），以及其它背景知识样本集。
- 将目标谓词 P 作为学习推理规则的「结论」
- 将其它谓词逐一作为「前提约束谓词」加入推理规则
- 计算规则的「信息增益值」
- 将增益值最大的「前提约束谓词」加入规则的前提部分
- 将训练集中与推理规则不符的样本删除
- 重复步骤 3-6 直到训练集中不包含与推理规则不符的内容
关键
规则学习目标是产生可覆盖尽可能多样例的规则集，在训练集上每学到一条新的规则，就会覆盖该规则的训练样例，并将剩下的训练样例组成训练集重复上述过程。由于逻辑变量的存在，一阶归纳学习算法在规则生成时需要考虑不同的变量组合。它是把命题规则学习过程通过变量替换等操作直接转化为一阶规则学习，因此比一般归纳逻辑程序设计技术更高效。
用产生式表示：若一个人发烧、呕吐、出现黄疸，那么得肝炎的可能性有七成
- P(x): x 发烧
- Q(x): x 呕吐
- R(x): x 出现黄疸
- S(x): x 得肝炎
\(P(x) \wedge Q(x) \wedge R(x) \rightarrow S(x)\text{，可信度}0.7\)
用谓词演算公式表示下列句子
- P(x): x is R computer system.
- Q(x): x is a human.
- R(x): x is intelligent.
- S(x): x requires intelligence.
- T(x,y): x can perform y
谓词演算公式：
\((\forall x)(\exists y)(\exists z)((Q(x)) \wedge T(y,z) \wedge P(x) \wedge S(x) \wedge T(x,z)\rightarrow R(x))\)
将下列语句表示成语义网络描述
All men are mortal
+---------------+
+-----------------+ | man |
| | | |
| GS | +----------^----+
| | |
+-----------------+ |
^ ISA |
ISA| +----------------|----------+
| | | | +-------------+
+-------|---------+ From | +---------|-----+ | | |
| --------> | | | | |
| CS1 | forall| | Man-1 | | IS | mortal |
| ---------------> ----------->| |
+-----------------+ | +---------------+ | +-------------+
| |
| |
+---------------------------+
Every cloud has a silver lining
+---------------+ +---------------+
+-----------------+ | cloud | | lining |
| | | | | |
| GS | +----------^----+ +---------------+
| | | ^
+-----------------+ | |
^ ISA | |
ISA| +----------------|----------+ |
| | | | +------|------+
+-------|---------+ From | +---------|-----+ | | |
| --------> | | | | |
| CS1 | forall| | Cloud-1 | | has | Lining-1 |
| ---------------> ----------->| |
+-----------------+ | +---------------+ | +-------------+
| | |
| | v
+---------------------------+ +-------------+
| silver |
+-------------+
All branch managers of DEC participate in a profit-sharing plan
+---------------+ +---------------+
+-----------------+ | manager | | plan |
| | | | | |
| GS | +----------^----+ +---------------+
| | | ^
+-----------------+ | |
^ ISA | | ISA
ISA| +----------------|----------+ |
| | | | +------|------+
+-------|---------+ From | +---------|-----+ | | |
| --------> | | | | Profit |
| CS1 | forall| | Branch manager|participate| Sharing |
| ---------------> |---------->| Plan |
+-----------------+ | +---------------+ | +-------------+
| | |
| |of |
+---------------|-----------+
v
+-----------+
| DEC |
+-----------+
