HNU人工智能导论作业1

本文探讨了实时在线电话翻译系统及医疗诊断系统的性能度量、环境特性等,并通过具体示例解析了几种常见搜索算法的特性及其在不同场景下的应用。

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人工智能导论清览第1次作业

1.

考虑一个实时的在线电话翻译系统,该系统实现英语与日语之间的实时在线翻译,讨论该系统的性能度量,环境,执行器,感知器,并对该环境的属性进行分析。

Answer:

性能度量:

翻译的正确率

环境:电话线路

传感器:麦克风

执行器:音响

环境属性:完全可观察的,单agent,确定的(无噪音条件下),片段的,静态的,离散的。

2.

考虑一个医疗诊断系统的Agent,讨论该Agent最合适的种类(简单Agent,基于模型的Agent,基于目标的Agent和基于效用的Agent)并解释你的结论。

Answer:

utility-based agent 基于效用的Agent

能够治愈病人的方法有很多种,系统必须衡量最优的方法来推荐给病人

3.

先建立一个完整的搜索树,起点是S,终点是G,如下图,节点旁的数字表示到达目标状态的距离,然后用以下方法表示如何进行搜索,并分析几种算法的完备性、最优性、以及时间复杂度和空间复杂度。

(a)深度优先;

(b)广度优先;

(c ) 爬山法;

(d)最佳优先
在这里插入图片描述

Answer:

建立树:
在这里插入图片描述

  • 深度优先搜索:不是完备的也不是最优的
    空间复杂度为O(bm),时间复杂度为O(b^m)。(其中b为分支因子,m为树的最大深度)

  • 广度优先搜索:是完备的,也是最优的,时间复杂度为O(b^d)
    (假设解的深度为d);该方法的空间复杂度同样为O(b^d)
    (因为有O(b^d)个结点在边缘结点中。

  • 爬山法:
    不具备完备性和最优性,考虑随机重启时,全程遍历,时间与空间复杂度可以为O(b^d)

  • 最佳优先搜索:

    完备性:贪婪最佳优先搜索是不完备的,A* 搜索是完备的。

    最优性:贪婪最优先佳搜索:每次扩展是局部最优的选择,可能不能达到全局最优,所以 不是最优的。
    A*搜索:如果h(n)是可采纳的,则树搜索版本是 最优的。如果h(n)是⼀致的,则图搜索版本是 最优的。

    时间复杂度:

    贪婪最佳优先搜索:与深度优先类似,时间复杂度为O(b^m)。

    A* 搜索:O(b^d),其中 d=h*-h, 为到⽬标结点的实际代价。

    空间复杂度:

    贪婪最佳优先搜索:O(b^m)。

    A* 搜索:O(b^d),其中 d=h*-h。

4.

图二是一棵部分展开的搜索树,其中树的边记录了对应的单步代价,叶子节点标注了到达目标结点的启发式函数的代价值,假定当前状态位于结点A。
在这里插入图片描述

a) 用下列的搜索方法来计算下一步需要展开的叶子节点。注意必须要有完整的计算过程,同时必须对扩展该叶子节点之前的节点顺序进行记录:

  1. 贪婪最佳优先搜索

  2. 一致代价搜索

  3. A*树搜索

(b) 讨论以上三种算法的完备性和最优性。

Answer:

  • 贪婪最佳优先:如果h(B)>5,首先访问叶子结点C,如果h(B)<=5,首先访问B,再访问C

  • 一致代价搜索:B,D,E,F,G,H,C

  • A*树搜索:如果h(B)>15,首先访问D;如果h(B)<=15,首先访问B,再E,G,D,H,F,C

  • 贪婪最佳优先搜索:该方法不能保证找到解,因此是不完备的;该方法不一定能找到最优解,因此不是最优的。

  • 一致代价搜索:该方法在存在零代价行动时可能陷入死循环,因此是不完备的,如果每一步的代价都大于等于某个小的正值常数ε,那么一致搜索是完备的;一致代价搜索按照结点的最优路径扩展结点,因此是最优的。

  • A* 树搜索:该方法能保证找到解,因此是完备的;因为h(n)是可采纳的,因此A*树搜索是最优的。

5.

给定一个启发式函数满足h(G)=0,其中G是目标状态,证明如果h是一致的,那么它是可采纳的。

Answer:
在这里插入图片描述

### 关于湖南大学 (HNU) 人工智能讨论课的相关资料 #### 课程概述 湖南大学的人工智能讨论课通常会围绕当前人工智能领域的重要主题展开,旨在培养学生的批判性思维能力和研究能力。该课程可能涉及机器学习基础、深度学习技术以及自然语言处理等内容[^1]。 #### 教学大纲概览 教学大纲一般包括以下几个方面: - **基础知识**:介绍人工智能的历史背景和发展趋势,帮助学生建立全面的认识。 - **核心理论**:深入讲解神经网络模型及其优化方法,例如卷积神经网络(CNNs)[^2] 和循环神经网络(RNNs)[^3] 的原理与应用。 - **实践环节**:通过项目作业让学生动手实现一些经典算法或者解决实际问题,比如图像分类任务或文本生成任务。 以下是简化版的教学计划框架: | 周次 | 主题 | |------|----------------------------------------------------------------------| | 第1周 | AI简介 | | 第2周 | 数据预处理 | | 第3周 | 监督学习 | | ... | 更多专题 | 具体每部分内容可能会依据最新科研成果有所调整。 ```python # 示例代码片段展示如何加载数据集用于课堂实验部分 from tensorflow.keras.datasets import mnist (x_train, y_train), (x_test, y_test) = mnist.load_data() print(f"Training samples shape: {x_train.shape}") ``` 此段Python脚本展示了从MNIST数据库读取手写数字图片的过程作为课堂教学实例之一[^4]。 #### 参考资源推荐 对于希望进一步探索的同学可以查阅以下书籍和在线平台获取更多信息:“《Pattern Recognition and Machine Learning》by Christopher M. Bishop”,Coursera上的专项课程系列等都是不错的选择[^5]。
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