人工智能

第1章 人工智能概述 1

1.1 人工智能的基本概念 1

1.1.1 智能的概念 1

1.1.2 人工智能的概念 2

1.1.3 人工智能的研究目标 4

1.2 人工智能的基本内容 5

1.2.1 与脑科学和认知科学的交叉研究 5

1.2.2 智能模拟的方法和技术研究 6

1.3 人工智能的历史回顾 7

1.3.1 孕育期 7

1.3.2 形成期 7

1.3.3 知识应用期 8

1.3.4 从学派分立走向综合 9

1.3.5 智能科学技术学科的兴起 9

1.4 人工智能研究中的不同学派 10

1.4.1 符号主义学派 10

1.4.2 联结主义学派 10

1.4.3 行为主义 11

1.5 人工智能的研究应用领域 11

1.5.1 机器思维 12

1.5.2 机器感知 13

1.5.3 机器行为 14

1.5.4 机器学习 15

1.5.5 计算智能 16

1.5.6 分布智能 17

1.5.7 智能系统 18

1.5.8 人工心理与人工情感 18

1.5.9 人工智能的典型应用 19

1.6 人工智能的现状与思考 20

习题 22

第2章 确定性知识表示 23

2.1 知识表示的基本概念 23

2.1.1 知识的概念 23

2.1.2 知识表示和知识表示方法的概念 24

2.2 谓词逻辑表示法 25

2.2.1 谓词逻辑表示的逻辑学基础 25

2.2.2 谓词逻辑表示的方法 27

2.2.3 谓词逻辑表示的经典例子 28

2.2.4 谓词逻辑表示的特性 30

2.3 产生式表示法 31

2.3.1 产生式表示的基本方法 31

2.3.2 产生式表示的简单例子 32

2.3.3 产生式表示的特性 32

2.4 语义网络表示法 33

2.4.1 语义网络的基本概念 33

2.4.2 事物和概念的表示 35

2.4.3 情况和动作的表示 37

2.4.4 语义网络的基本过程 38

2.4.5 语义网络表示法的特征 38

2.5 框架表示法 39

2.5.1 框架理论 39

2.5.2 框架结构和框架表示 39

2.5.3 框架系统 43

2.5.4 框架系统的基本过程 43

2.5.5 框架表示法的特性 44

2.6 面向对象表示法 45

2.6.1 面向对象的基本概念 45

2.6.2 知识的面向对象表示 46

2.6.3 面向对象表示与框架表示的区别 46

习题 46

第3章 确定性推理 48

3.1 推理概述 48

3.1.1 推理的概念 48

3.1.2 推理方法及其分类 49

3.1.3 推理控制策略及其分类 50

3.2 产生式系统 51

3.2.1 产生式系统的基本结构 51

3.2.2 产生式系统的推理过程 51

3.2.3 产生式系统的示例 55

3.3 自然演绎推理 56

3.3.1 自然演绎推理的逻辑基础 57

3.3.2 自然演绎推理方法 59

3.4 归结演绎推理 60

3.4.1 归结演绎推理的逻辑基础 61

3.4.2 子句集及其应用 61

3.4.3 鲁滨逊归结原理 65

3.4.4 归结演绎推理的方法 68

3.4.5 归结演绎推理的归结策略 71

3.4.6 用归结反演求取问题的答案 75

习题 76

第4章 搜索策略 79

4.1 搜索概述 79

4.1.1 搜索的含义 79

4.1.2 状态空间法 79

4.1.3 问题归约法 83

4.2 状态空间的盲目搜索 85

4.2.1 广度优先和深度优先搜索 86

4.2.2 代价树搜索 87

4.3 状态空间的启发式搜索 89

4.3.1 启发性信息和估价函数 89

4.3.2 A算法 89

4.3.3 A*算法 91

4.3.4 A*算法的特性 91

4.3.5 A*算法应用举例 94

4.4 与/或树的盲目搜索 95

4.4.1 与/或树的一般搜索 95

4.4.2 与/或树的广度优先和深度优先搜索 96

4.5 与/或树的启发式搜索 97

4.5.1 解树的代价与希望树 97

4.5.2 与/或树的启发式搜索过程 98

4.6 博弈树的启发式搜索 100

4.6.1 概述 100

4.6.2 极大极小过程 101

4.6.3 Α-Β剪枝 102

习题 103

第5章 计算智能 106

5.1 概述 106

5.1.1 什么是计算智能 106

5.1.2 计算智能的产生与发展 107

5.1.3 计算智能与人工智能的关系 107

5.2 神经计算 108

5.2.1 神经计算基础 108

5.2.2 人工神经网络的互连结构 111

5.2.3 人工神经网络的典型模型 113

5.3 进化计算 117

5.3.1 进化计算概述 118

5.3.2 遗传算法 121

5.3.3 遗传算法应用简例 129

5.4 模糊计算 132

5.4.1 模糊集及其运算 132

5.4.2 模糊关系及其运算 135

5.5 粗糙集 137

5.5.1 粗糙集概述 137

5.5.2 粗糙集的基本理论 137

5.5.3 决策表的约简 139

习题 144

第6章 不确定性推理 146

6.1 不确定性推理的基本概念 146

6.1.1 不确定性推理的含义 146

6.1.2 不确定性推理的基本问题 147

6.1.3 不确定性推理的类型 148

6.2 可信度方法 148

6.2.1 可信度的概念 149

6.2.2 可信度推理模型 149

6.2.3 可信度推理的例子 153

6.3 主观BAYES方法 154

6.3.1 主观BAYES方法的概率论基础 154

6.3.2 主观BAYES方法的推理模型 155

6.3.3 主观BAYES推理的例子 159

6.4 模糊推理 161

6.4.1 模糊知识表示 161

6.4.2 模糊概念的匹配 163

6.4.3 模糊推理方法 164

6.5 概率推理 168

6.5.1 贝叶斯网络的概念及理论 168

6.5.2 贝叶斯网络推理的概念和类型 171

6.5.3 贝叶斯网络的精确推理 171

习题 173

第7章 机器学 175

7.1 机器学习概述 175

7.1.1 机器学习的概念及其发展过程 175

7.1.2 学习系统的概念及模型 177

7.1.3 机器学习的类型 179

7.2 记忆学习 179

7.3 示例学习 180

7.3.1 示例学习的类型 180

7.3.2 示例学习的模型 181

7.3.3 示例学习的归纳方法 182

7.4 决策树学习 184

7.4.1 决策树的概念 184

7.4.2 ID3算法 185

7.5 联结学习 188

7.5.1 联结学习的心理学基础 188

7.5.2 联结学习的学习规则 188

7.5.3 感知器学习 190

7.5.4 BP网络学习 192

7.5.5 HOPFIELD网络学习 195

习题 197

第8章 自然语言理解 198

8.1 自然语言理解的基本概念 198

8.1.1 自然语言的含义与组成 198

8.1.2 自然语言理解的含义及任务 199

8.1.3 自然语言理解的发展过程 199

8.1.4 自然语言理解的层次 200

8.2 词法分析 201

8.3 句法分析 201

8.3.1 句法规则的表示方法 202

8.3.2 自顶向下与自底向上分析 204

8.3.3 扩充转移网络分析 205

8.4 语义分析 207

8.4.1 语义文法 207

8.4.2 格文法 208

8.5 自然语言理解系统的层次模型 209

习题 210

第9章 分布智能 212

9.1 分布智能概述 212

9.1.1 分布智能的概念 212

9.1.2 分布式问题求解 213

9.1.3 多AGENT系统 213

9.2 AGENT的结构 216

9.2.1 AGENT的机理 216

9.2.2 反应AGENT的结构 217

9.2.3 认知AGENT的结构 217

9.2.4 混合AGENT的结构 218

9.3 AGENT通信 218

9.3.1 AGENT通信的基本问题 218

9.3.2 AGENT通信方式 219

9.3.3 AGENT通信语言KQML 220

9.4 多AGENT合作 223

9.4.1 AGENT的协调 223

9.4.2 AGENT的协作 224

9.4.3 AGENT的协商 226

9.4.4 多AGENT应用示例 227

9.5 移动AGENT 228

9.5.1 移动AGENT系统的一般结构 228

9.5.2 移动AGENT的实现技术及应用 229

习题 231

第10章 新型专家系统 232

10.1 专家系统概述 232

10.1.1 专家系统的产生与发展 232

10.1.2 新型专家系统的特征与类型 233

10.2 专家系统基础 234

10.2.1 专家系统的基本结构 235

10.2.2 基于规则的专家系统 236

10.2.3 基于框架的专家系统 237

10.3 典型的新型专家系统 238

10.3.1 模糊专家系统 238

10.3.2 神经网络专家系统 239

10.3.3 基于WEB的专家系统 241

10.3.4 分布式专家系统 242

10.3.5 协同式专家系统 243

10.4 专家系统的开发 244

10.4.1 开发步骤 244

10.4.2 知识获取 245

10.4.3 开发工具与环境 246

习题 248

附录A 人工智能实验 250

参考文献 255

《人工智能》是作者在多年人工智能教学实践和多本人工智能教材编写的基础上，结合国内外人工智能领域的最新进展和我国人工智能教学改革的现状，编写的一本教材。《人工智能》共10章，除第1章人工智能概述外，其余内容可划分为四大部分。第一部分由第2章～第4章组成，包括知识表示、确定性推理和搜索策略；第二部分由第5章、第6章组成，包括计算智能和不确定性推理；第三部分由第7章、第8章组成，包括机器学习和自然语言理解；第四部分由第9章、第10章组成，包括分布智能和新型专家系统。此外，在附录中还给出了人工智能实验说明。
《人工智能》可作为高等院校计算机、自动化、智能、通信、电子信息、信息管理及其他相关学科专业的本科生或研究生教材，也可供从事相关领域研究、开发和应用的科技工作者参考。