人工智能基础与推理方法详解-优快云博客

1、什么是人工智能（AI）？人工智能的研究目标是什么？

人工智能定义与目标

人工智能通常被定义为通过人工手段和技术来模仿、扩展和增强人类智能以制造智能机器的科学与工程。

研究目标

人工智能的研究目标是构建人类水平的人工智能，长期目标是用机器智能取代人类大脑的工作，实现社会生产的自动化和智能化，推动知识密集型经济的大发展。

2、简要介绍人工智能发展历史中的主要阶段

在人工智能发展历史中，20世纪80年代是繁荣发展阶段。当时专家系统应用愈发广泛，专家系统开发工具出现，工业人工智能蓬勃发展。

1982年 ，日本国际贸易和工业部发起第五代计算机系统项目，极大推动了人工智能发展。
许多国家也制定了类似研究计划。
中国启动了作为863国家高技术计划的智能计算机系统研究。

过去60多年来，人工智能研究取得了很大进展，提出了以下理论：

启发式搜索策略
非单调推理
机器学习

其应用也促进了相关研究，包括：

专家系统
智能决策
智能机器人
自然语言理解

目前，基于知识和信息处理的知识工程是人工智能的显著特征。

然而，人工智能研究也面临诸多阻碍：

一些先驱早期的乐观预期至今未完全实现。
一些关键技术如机器学习、非单调推理等未取得突破性进展。
一些基本理论仍需改进。

总体而言，人工智能研究仍处于智能科学的第一阶段。

3、什么是符号智能？什么是计算智能？

符号智能是传统的符号人工智能，是研究知识表示、获取和推理过程的物理符号系统的基础。利用知识解决问题是一个基本概念，也是当前符号智能的最重要特征，所以人们常把现阶段的人工智能知识称为工程。

知识工程研究 强调知识信息处理方法和技术，推动了人工智能的发展。

计算智能 包括以下方向：

神经计算
模糊系统
遗传算法
进化规划

4、默认理论中默认规则是如何表示的？存在哪些表示形式？

在默认理论中，默认规则有以下两种表示形式：

一是公式 (2.1) 的形式：
$$
\frac{\alpha(x) : M\beta_1(x), \dots, M\beta_m(x)}{W(x)}
$$
二是公式 (2.2) 的形式：
$$
\alpha(x) : M\beta_1(x), \dots, M\beta_m(x) \rightarrow W(x)
$$

其中：

$ x $ 是参数向量
$ \alpha(x) $ 称为默认规则的前提条件
$ W(x) $ 是结论
$ \beta_i(x) $ 是默认条件
$ M $ 是默认运算符

默认规则应理解为“如果前提条件 $ \alpha(x) $ 成立，并且假设 $ \beta_1(x), \dots, \beta_m(x) $ 是一致的，那么可以推断结论成立”。

例如：
默认规则
$$
\frac{bird(x) : M\ flies(x)}{flies(x)}
$$
它表示：如果 $ x $ 是一只鸟，并且假设 $ x $ 能飞是一致的，那么可以推断 $ x $ 能飞。

5、默认理论是一个二元组 T = ⟨W, D⟩，其中 D 是一组默认规则，W 是一组封闭公式。用这样的默认理论来表示以下句子。(1) 一些软体动物有壳。(2) 头足类动物是软体动物。(3) 并非所有头足类动物都有壳。

首先，定义一些谓词：

$ Mollusk(x) $：表示 $ x $ 是软体动物。
$ Shell(x) $：表示 $ x $ 有壳。
$ Cephalopod(x) $：表示 $ x $ 是头足类动物。

然后确定集合 $ W $ 和 $ D $：

集合 $ W $（封闭公式集合）

“一些软体动物有壳” 可以表示为
$$
\exists x \, (Mollusk(x) \land Shell(x))
$$
“头足类动物是软体动物” 可以表示为
$$
\forall x \, (Cephalopod(x) \rightarrow Mollusk(x))
$$
“并非所有头足类动物都有壳” 可以表示为
$$
\neg \forall x \, (Cephalopod(x) \rightarrow Shell(x))
$$
等价于
$$
\exists x \, (Cephalopod(x) \land \neg Shell(x))
$$

所以，
$$
W = \left{
\begin{aligned}
&\exists x \, (Mollusk(x) \land Shell(x)), \
&\forall x \, (Cephalopod(x) \rightarrow Mollusk(x)), \
&\exists x \, (Cephalopod(x) \land \neg Shell(x))
\end{aligned}
\right}
$$

集合 $ D $（默认规则集合）

由于题目中没有额外关于默认规则的提示信息，这里可以不设置默认规则，即
$$
D = \emptyset
$$

综上，该默认理论为
$$
T = \langle W, D \rangle = \left\langle
\left{
\begin{aligned}
&\exists x \, (Mollusk(x) \land Shell(x)), \
&\forall x \, (Cephalopod(x) \rightarrow Mollusk(x)), \
&\exists x \, (Cephalopod(x) \land \neg Shell(x))
\end{aligned}
\right}, \emptyset
\right\rangle
$$