湖北汽车工业学院人工智能考试题标准答案版(2024学年)

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1、人工智能有哪些研究领域?你能列举出一些与汽车相关的研究领域吗?

人工智能的研究更多的是结合具体领域进行的,主要研究领域有专家系统,机器学习,模式识别,自然语言理解,数据库的智能检索,自动定理证明,自动程序设计,机器人学,博弈,智能决定支持系统和人工神经网络。

汽车导航系统,无人驾驶系统,自我诊断,路径规划,自动泊车,防撞预警,车道偏离预警环境识别与感知,GPS导航,人工智能换挡 互联网

2、对于农夫过河问题,分析其中的产生式规则,组成规则库,并给出初始事实数据和目标条件,建立一个小型产生式系统并运行之。

1) 农夫每次只能带一样东西过河(2)如果没有农夫看管,狼吃羊,羊吃菜

要求:设计一个过河方案,使得农夫、狼、羊、菜都能过河,画出相应的状态空间图。 2) 四元组S表示状态,即S=(农夫,狼,羊,菜)

用0表示在左岸,1表示在右岸 初始S=(0,0,0,0) 目标G=(1,1,1,1) 定义操作符L(i)表示农夫带东西到右岸:i=0 农夫自己到右岸;i=1 农夫带狼到右岸;i=2 农夫带羊到右岸; i=3 农夫带菜到右岸; 定义操作符R(i)表示农夫带东西到左岸: i=0 农夫自己到左岸; i=1 农夫带狼到左岸;i=2 农夫带羊到左岸; i=3 农夫带菜到左岸;

约束状态如下:(1,0,0,X)狼、羊在左岸;(1,X,0,0)羊、菜在左岸; (0,1,1,X)狼、羊在右岸;(0,X,1,1)羊、菜在右岸;

(0,0,0,0)

/ L(2) (1,0,1,0) / R(0)

(0,0,1,0)

/ L(1) \\ R(3) (1,1,1,0) (1,0,1,1)

/ R(2) \\ R(2) (0,1,0,0) (0,0,0,1) \\ L(3) / L(1) (1,1,0,1) \\ R(0) (0,1,0,1) \\ L(2)

(1,1,1,1)

解一: 解二:

1.带羊过河 (1,0,1,0) 1.带羊过河 (1,0,1,0) 2.农夫回来 (0,0,1,0) 2.农夫回来 (0,0,1,0) 3.带狼过河 (1,1,1,0) 3.带菜过河 (1,0,1,1) 4.带羊回来 (0,1,0,0) 4.带羊回来 (0,0,0,1) 5.带菜过河 (1,1,0,1) 5.带狼过河 (1,1,0,1) 6.农夫回来 (0,1,0,1) 6.农夫回来 (0,1,0,1) 7.带羊过河 (1,1,1,1) 7.带羊过河 (1,1,1,1) 3、用状态可见搜索法求解农夫、狗、鸡、米问题。(提示:用四元组(农夫、狗、鸡、米)表示状态,其中每个元素都可为0或1,0表示在左岸,1表示在右岸;把每次过河的一种安排作为一个算符,每次过河都必修有农夫。)

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解:用四元组S表示状态,即S=(L,J,M,N) 其中L:农夫 J:狼 M:羊 N:菜

用0表示在左岸岸,1表示在右岸,即S=(0,0,0,0) 目标G=(1,1,1,1)

定义操作符L(i)表示农夫带东西到右岸: i=0 农夫自己到右岸; i=1 农夫带狼到右岸; i=2 农夫带羊到右岸; i=3 农夫带菜到右岸; 定义操作符R(i)表示农夫带东西到左岸: i=0 农夫自己到左岸; i=1 农夫带狼到左岸; i=2 农夫带羊到左岸; i=3 农夫带菜到左岸; 约束状态如下:(1,0,0,1)狼、羊在左岸; (1,1,0,0)羊、菜在左岸; (0,1,1,0)狼、羊在右岸; (0,0,1,1)羊、菜在右岸; (1,0,0,0)狼、羊、菜在左岸; (0,1,1,1)狼、羊、菜在右岸;

解:第一步,定义问题的描述形式 用四元组S=(f,w,s,v)表示问题状态,其中,f,w,s和v分别表示农夫,狼,羊和青菜是否在左岸,它们都可以取1或0,取1表示在左岸,取0表示在右岸。

第二步,用所定义的问题状态表示方式,把所有可能的问题状态表示出来,包括问题的初始状态和目标状态。 由于状态变量有4个,每个状态变量都有2种取值,因此有以下16种可能的状态: S0=(1,1,1,1),S1=(1,1,1,0),S2=(1,1,0,1),S3=(1,1,0,0) S4=(1,0,1,1),S5=(1,0,1,0),S6=(1,0,0,1),S7=(1,0,0,0) S8=(0,1,1,1),S9=(0,1,1,0),S10=(0,1,0,1),S11=(0,1,0,0) S12=(0,0,1,1),S13=(0,0,1,0),S14=(0,0,0,1),S15=(0,0,0,0) 其中,状态S3,S6,S7,S8,S9,S12是不合法状态,S0和S15分别是初始状态和目标状态。

第三步,定义操作,即用于状态变换的算符组F 由于每次过河船上都必须有农夫,且除农夫外船上只能载狼,羊和菜中的一种,故算符定义如下: L(i)表示农夫从左岸将第i样东西送到右岸(i=1表示狼,i=2表示羊,i=3表示菜,i=0表示船上除农夫外不载任何东西)。由于农夫必须在船上,故对农夫的表示省略。 R (i)表示农夫从右岸将第i样东西带到左岸(i=1表示狼,i=2表示羊,i=3表示菜,i=0表示船上除农夫外不载任何东西)。同样,对农夫的表示省略。 这样,所定义的算符组F可以有以下8种算符: L (0),L (1),L (2),L (3) R(0),R(1),R (2),R (3) 第四步,根据上述定义的状态和操作进行求解。 该问题求解过程的状态空间图如下:

2

4、请把下列命题用一个语义网络表示出来: (1)树和草都是植物。 (2)树和草都有叶和根。

(3)水草是草,且生长在水中。 (4)果树是树,且会结果。

(5)梨树是果树的一种,它会结梨。 (1)树和草都是植物; 解:

植物 AKO AKO

树 草 (2) 树和草都有叶和根; 解:

叶 根

Have Have 植物 是一种 是一种

树 草

3

(3) 水草是草,且生长在水中; 解: AKO AKO 水草 草 植物

(4) 果树是树,且会结果; 解:

AKO AKO 果树 树 植物

(5) 梨树是果树中的一种,它会结梨。 解: AKO AKO 梨树 果树 树

Live 水中 Can 结果 Can 结梨

5、遗传算符有哪些基本步骤?

(1)编码;(2)初始群体的生产;(3)交换;(4)适应变值评估检测;(5)选择;(6)变异;(7)中止。

6、给出 多边形、凸多边形、三角形的层次框架体系。 或者按“师生框架”、“教师框架”、“学生框架”的形式写出一个框架系统的描述。

7、对于函数f(x)=xsin(1/x),x∈[0.05,0.5],若要求求解精度到6位小数,如何进行二进制编解码? f(x)?xsin(10??x)?2.0 x?[?1,2]用微分法求取f(x)的最大值:

10??x)?10??x?cos(10??x)?0 f'(x)?sin( 即 tan(10??x)??10??x

解有无穷多个: 2i?1?

?xi?20??i, i?1,2,? ?i(i?1,2,?及i??1,?2,?)是?x?0 , ?04 一接近于0的实数递减序列。?2i?1??i, i??1,?2,??xi?20?

? 问题的提出

当i为奇数时xi对应局部极大值点,i为偶数时xi对应局部极小值。x19即为区间[-1,2]内的最大值点:

37 x???19?1.85??1919 20此时,函数最大值f(x19)比f(1.85)=3.85稍大。

? 编码

表现型:x

基因型:二进制编码(串长取决于求解精度) 串长与精度之间的关系: 若要求求解精度到6位小数,区间长度为2-(-1)=3,即需将区间分为3/0.000001=3×106等份。

2122

所以编码的二进制串长应为22位。

? 产生初始种群

产生的方式:随机

产生的结果:长度为22的二进制串 产生的数量:种群的大小(规模),如30,50,… 1111010011100001011000 1100110011101010101110 1010100011110010000100 1011110010011100111001 0001100101001100000011 0000011010010000000000 ?? ? 计算适应度

不同的问题有不同的适应度计算方法 本例:直接用目标函数作为适应度函数 ①将某个体转化为[-1,2]区间的实数:

s=<1000101110110101000111> → x=0.637197 ②计算x的函数值(适应度): f(x)=xsin(10πx)+2.0=2.586345 ? 计算适应度(简单函数值替换) 二进制与十进制之间的转换:

第一步,将一个二进制串(b21b20…b0)转化为10进制数:

21

(b21b20?b0)2?(bi?2i)10?x' i?0 第二步,x’对应的区间[-1,2]内的实数: 2097152?2?3000000?2?4194304? 5

x??1.0?x'?2?(?1)222?1(0000000000000000000000)→-1 (1111111111111111111111)→2 ? 遗传操作

选择:轮盘赌选择法; 交叉:单点交叉; 变异:小概率变异 ? 模拟结果

设置的参数:

种群大小50;交叉概率0.75;变异概率0.05;最大迭代数200。 得到的最佳个体:

smax=<1111001100111011111100>; xmax=1.8506; f(xmax)=3.8503;

8、遗传算法的选择策略有哪些?详细描述俄罗斯轮盘赌的选择策略。

1. 轮盘赌选择 2. 随机遍历抽样 3. 局部选择 4. 截断选择 5. 锦标赛选择

俄罗斯轮盘赌:比如说种群中有20个个体,那么每个个体的适应度除以20个个体适应度的和得到的就是该个体的被选择的概率。轮盘赌选择时,每个个体类似于轮盘中的一小块扇形,扇形的大小与该个体被选择的概率成正比。那么,扇形越大的个体被选择的概率越大。这就是轮盘赌选择法。

9、TSP问题运用遗传算法解决的算法思想及伪代码。

思想:算法的基本过程可以表述为:将问题的可能解编码后以字串或数组的方式表示为染色体,在算法的开始部分随机产生一个染色体群体做为初代种群,然后将群体中的染色体个体放在一定的环境中,按照自然进化的适者生存的原则,从中选出适应环境较好的个体,进行复制( reproduction )、交叉( crossover )、变异( mutation )等操作,产生下一代更加适应环境的个体。一代一代的进化,当满足一定的收敛条件时,进化停止,得到问题的最优解( 有可能在局部最优解处收敛)。 伪代码: Begin t=0;

Initialize P (t); Evaluate P (t);

While (t < MAXGENS) do t = t+1;

Select P (t) from P (t-1);

Recombine P (t) by probability pc; Mutate P (t) by probability pm; Evaluate P (t);

6

Done End

10、tf-idf方法是如何为特征词项赋权的?对于文档d1、d2,试运用该方法计算两篇文档的相似度。

11、专家系统包括哪些基本部分?其主要功能是什么?如何对专家系统进行评价? 基本组成:专家系统通常由人机交互界面、知识库、推理机、解释器、综合数据库、知识获取等6个部分构成。 专家系统应具备以下几个功能: ⑴存储问题求解所需的知识。

⑵存储具体问题求解的初始数据和推理过程中涉及的各种信息,如中间结果、目标、字母表以及假设等。

⑶根据当前输入的数据,利用已有的知识,按照一定的推理策略,去解决当前问题,并能控制和协调整个系统。

⑷能够对推理过程、结论或系统自身行为作出必要的解释,如解题步骤、处理策略、选择处理方法的理由、系统求解某种问题的能力、系统如何组织和管理其自身知识等。这样既便于用户的理解和接受,同时也便于系统的维护。

⑸提供知识获取,机器学习以及知识库的修改、扩充和完善等维护手段。只有这样才能更有效地提高系统的问题求解能力及准确性。

⑹提供一种用户接口,既便于用户使用,又便于分析和理解用户的各种要求和请求。 评价:专家系统是一个智能计算机程序系统,其内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经验,能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域问题。也就是说,专家系统是一个具有大量的专门知识与经验的程序系统,它应用人工智能技术和计算机技术,根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验,进行推理和判断,模拟人类专家的决策过程,以便解决那些需要人类专家处理的复杂问题,简而言之,专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。

12、判别计算机是否理解自然语言的四条标准是什么? 答:问答(能够回答与输入语言材料相关的问题);文摘(能够对所给的语言材料进行文摘);释义(能用不同的词语复述所给的语言材料);翻译(具有将语言材料转译成另一种语言的能力)。

13、试述自然语言理解的层次模型。

分词层:把彼此间没有符号隔开的文字流(书面语)或语音流(口语)在规则 R1 的作用下,变换为一个个词组成的序列(词串),而词串的正确性受上一层制约条件的限制。 短语层:把词串中彼此孤立的词在规则 R2 的作用下,组成一个个词组,并得到词组的内部结构(词与词之间的关系,如主谓结构、动宾结构、偏正结构等)。

语句层:在规则 R3 的作用下,对语句进行句法分析和语义分析,得到语句的分析树和语句的语义表示。

段落层:考察语句之间的关系,在规则 R4 的作用下,将语句序列组合成若干个段落。 篇章层:考察段落之间的关系,在规则 R5 的作用下,得到整个篇章的结构表示和机内语义表示。

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14、用谓词表示法求解机器人摞积木问题。设机器人有一只机械手,要处理的世界有一张桌子,桌上可堆放若干相同的方积木块。机械手有4个操作积木的典型动作:从桌上拣起一块积木;将手中的积木放到桌之上;在积木上再摞上一块积木;从积木上面拣起一块积木。积木世界的布局如下图所示。

解:(1) 先定义描述状态的谓词

CLEAR(x):积木x上面是空的。 ON(x, y):积木x在积木y的上面。 ONTABLE(x):积木x在桌子上。 HOLDING(x):机械手抓住x。

HANDEMPTY:机械手是空的。

其中,x和y的个体域都是{A, B, C}。

问题的初始状态是:

ONTABLE(A) ONTABLE(B) ON(C, A) CLEAR(B) CLEAR(C) HANDEMPTY

问题的目标状态是: ONTABLE(C) ON(B, C) ON(A, B)

CLEAR(A) HANDEMPTY

(2) 再定义描述操作的谓词

在本问题中,机械手的操作需要定义以下4个谓词: Pickup(x):从桌面上拣起一块积木x。 Putdown(x):将手中的积木放到桌面上。

Stack(x, y):在积木x上面再摞上一块积木y。 Upstack(x, y):从积木x上面拣起一块积木y。

其中,每一个操作都可分为条件和动作两部分,具体描述如下:

Pickup(x)

条件:ONTABLE(x),HANDEMPTY,CLEAR(x) 动作:删除表:ONTABLE(x),HANDEMPTY

8

添加表:HANDEMPTY(x) Putdown(x)

条件:HANDEMPTY(x)

动作:删除表:HANDEMPTY(x)

添加表:ONTABLE(x),CLEAR(x) ,HANDEMPTY Stack(x, y)

条件:HANDEMPTY(x),CLEAR(y)

动作:删除表:HANDEMPTY(x),CLEAR(y)

添加表:HANDEMPTY,ON(x, y) ,CLEAR(x) Upstack(x, y)

条件:HANDEMPTY,CLEAR(y) ,ON(y,x) 动作:删除表:HANDEMPTY,ON(y, x) 添加表:HOLDING(y),CLEAR(x) (3) 问题求解过程

利用上述谓词和操作,其求解过程为: ONTABLE(A) ONTABLE(A) ONTABLE(A) ONTABLE(B) ONTABLE(B) Upstack(A,C) ONTABLE(B) Putdown(C) ONTABLE(C) Pickup(B) ON(C, A) HOLDING(C) CLEAR(A) CLEAR(B) CLEAR(A) CLEAR(B) CLEAR(C) CLEAR(B) CLEAR(C) HANDEMPTY CLEAR(C) HANDEMPTY ONTABLE(A) ONTABLE(A) ONTABLE(CONTABLE(C ONTABLE(C) ONTABLE(C) ) ) Stack(C,B) HOLDING(B) ON(B,C) ON(B,C) Stack(B,A) ON(B,C) Pickup(A) CLEAR(A) CLEAR(A) ON(A,B) CLEAR(A) CLEAR(B) CLEAR(B) CLEAR(A) CLEAR(B) CLEAR(C) HANDEMPTHANDEMPT HOLDING(A Y )

问题:有一农夫带一条狼,一只羊和一框青菜与从河的左岸乘船倒右岸,但受到下列条件的限制:

(1) 船太小,农夫每次只能带一样东西过河; (2) 如果没有农夫看管,则狼要吃羊,羊要吃菜。

请设计一个过河方案,使得农夫、浪、羊都能不受损失的过河,画出相应的状态空间图。 题示:

(1) 用四元组(农夫,狼,羊,菜)表示状态,其中每个元素都为0或1,用1表示在左岸,用0表示在右岸。

(2) 把每次过河的一种安排作为一种操作,每次过河都必须有农夫,因为只有他可以划船

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第一步,定义问题的描述形式

用四元组S=(f,w,s,v)表示问题状态,其中,f,w,s和v分别表示农夫,狼,羊和青菜是否在左岸,它们都可以取1或0,取1表示在左岸,取0表示在右岸。

第二步,用所定义的问题状态表示方式,把所有可能的问题状态表示出来,包括问题的初始状态和目标状态。

由于状态变量有4个,每个状态变量都有2种取值,因此有以下16种可能的状态: S0=(1,1,1,1),S1=(1,1,1,0),S2=(1,1,0,1), S3=(1,1,0,0) S4=(1,0,1,1),S5=(1,0,1,0),S6=(1,0,0,1), S7=(1,0,0,0) S8=(0,1,1,1),S9=(0,1,1,0),S10=(0,1,0,1),S11=(0,1,0,0), S12=(0,0,1,1),S13=(0,0,1,0),S14=(0,0,0,1),S15=(0,0,0,0) 第三步,定义操作,即用于状态变换的算符组F

由于每次过河船上都必须有农夫,且除农夫外船上只能载狼,羊和菜中的一种,故算符定义如下:

L(i)表示农夫从左岸将第i样东西送到右岸(i=1表示狼,i=2表示羊,i=3表示菜,i=0表示船上除农夫外不载任何东西)。由于农夫必须在船上,故对农夫的表示省略。

R (i)表示农夫从右岸将第i样东西带到左岸(i=1表示狼,i=2表示羊,i=3表示菜,i=0表示船上除农夫外不载任何东西)。同样,对农夫的表示省略。

这样,所定义的算符组F可以有以下8种算符: L(0),L(1),L(2),L(3) R(0),R(1),R(2),R(3)

第四步,根据上述定义的状态和操作进行求解

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