《安徽大学高级人工智能课件2》涵盖了人工智能领域中的核心知识点,包括知识表示、搜索策略以及推理技术。在知识表示部分,讲解了如何将问题和解决方案转化为计算机可理解的形式,主要介绍了一般方法,如数据结构与算法在一般计算机科学中的应用,以及在人工智能中的独特方式——知识表示结合搜索和推理。
1. 知识表示是一门关键的技术,它涉及到如何有效地存储和处理问题的结构和解决方案。问题求解通常涉及问题的表示和求解方法。状态空间法是其中的一种,通过状态和操作符来描述问题,并寻找从初始状态到目标状态的转换路径。问题规约法则通过分解大问题来简化求解,将问题转化为更基础的形式,如本原问题。谓词逻辑法利用合式公式和消解算法,为逻辑推理提供基础。语义网络法用节点表示概念,弧表示关系,适合表示复杂关系。框架法使用槽和侧面层次结构,可以嵌套以适应多层级的描述。剧本法则用于描述事件和过程,常用于规划和任务执行。
2. 图搜索策略是人工智能中的一种常见问题解决策略。在图中,每个节点代表一个状态,边代表操作符。搜索过程包括从开放列表(OPEN表)中选取节点,将其移到封闭列表(CLOSED表),并检查是否达到目标状态。如果未达到目标,会继续扩展其后继节点。这个过程可以通过宽度优先、深度优先、等代价搜索等盲目搜索策略实现,也可以通过启发式搜索优化,如A*算法,以减少搜索时间和空间。
3. 一般搜索与推理技术分为盲目搜索和启发式搜索。盲目搜索不考虑搜索路径的优劣,而启发式搜索利用估价函数对OPEN表中的节点进行排序,优先扩展最有希望到达目标的节点。A*算法是启发式搜索的一种,它结合了实际路径代价g(n)和从当前节点到目标的估计代价h(n),形成估价函数f(n),以确保找到最优路径。
A*算法的成功在于其估价函数的设计,它必须是一个下界估计,即对于任何节点,实际到目标的代价不会低于其估价。这样可以保证算法的收敛性,同时通过保守估计减少不必要的探索。在实际应用中,估价函数的构建往往依赖于问题领域的特定知识,如游戏中的得分系统或路径规划中的地理信息。
本课件详细阐述了人工智能中知识表示的多种方法,以及如何利用图搜索策略和启发式技术来高效解决问题,尤其是A*算法的理论与应用。这些内容构成了现代人工智能系统中的基础模块,对于理解和设计智能系统具有重要的理论价值和实践意义。