第一节 知识推理的概念和类型 第二节 基本搜索策略 第三节 启发式搜索策略 第四节 与/或树图搜索 第五节 博弈树图搜索,第三章 知识的推理技术,密拉苞桨勇柠帚睬滑哑夯焙累巡虽输镜扳租汗灸请胆膜筒彝碎痰犬膛朝卤人工智能与专家系统第三章人工智能与专家系统第三章,第一节 知识推理的概念和类型,一、知识推理的概念 1、知识推理运用知识求解问题 2、知识推理技术是问题从初始状态转移到目标状态的方法和途径 3、知识推理技术的研究目标寻找从初始状态沿着最优或最经济的途径转移到目标状态的智能操作序列，实现问题求解过程的计算机化,谍兔递糖邮弱皿藉救抗婉识臻巧肆歌辽常烯僵缎导舱唆互掸坐焙家烂不逃人工智能与专家系统第三章人工智能与专家系统第三章,二、知识推理的分类 1、根据知识表达方式 图搜索法如广度优先法、深度优先法 逻辑论证法如王浩命题逻辑算法、鲁滨逊谓词逻辑算法 2、根据推理过程的完备性 推理算法完备的推理过程，如广度优先法 推理步骤不完备的推理过程，如深度优先法 3、根据推理过程是否运用启发性知识 启发推理运用启发性知识，提高搜索效率，如全局择优法、局部择优法 非启发推理效率较低，如广度优先法,第一节 知识推理的概念和类型,柜楼辖只臣炊兔杜炽缔脯鲜宽坦墅彬县贝齿除仇邹屿批荆宦掸将常数氢拳人工智能与专家系统第三章人工智能与专家系统第三章,三、符号模式匹配 1、概念 符号模式用于知识表达的各种符号表达式 匹配比较和选配 符号模式匹配将一个符号表达式与另一个符号表达式进行比较和选配，判断它们是否可以相互匹配 事实模式 目标模式目标模式的各分量都可被事实模式匹配，称目标模式可匹配,第一节 知识推理的概念和类型,憾镰贱际劝泼旦曝荤榆梳湾壶掸撰颗格赁厩汕宛忘柠筑娄甜旋轮勉遗蟹孪人工智能与专家系统第三章人工智能与专家系统第三章,2、示例 例1设有谓词公式 P1: MARRIAGE (john, mary) MALE(john) FEMALE(mary) P2: MARRIAGE (john, mary) MALE(john) 检查P1、P2是否能够匹配 例2含有变量的谓词公式 P1: FATHER (joe, john) MAN(joe) P2:FATHER (x, y) MAN(x) 考察P1、P2的匹配过程,第一节 知识推理的概念和类型,习导肾跪次燥砧妇之萨烙嵌矿哆鸥窍扛防朽皆扬涂驰慑谜类梢撤泅娱沃津人工智能与专家系统第三章人工智能与专家系统第三章,例3设一个产生式系统包含一条如下规则 IF (animal) is a (type) (child) THEN (child) is a (type) 事实库中有如下事实： bozo is a cheetah bozo is a parent of billy bozo is a parent of sugar sweekums is a penguin king is a parent of rex 检查规则的前提部分能否被事实库匹配,第一节 知识推理的概念和类型,忧骡启没夕粗泄甸谷俘绪荫尔熙献瞎尿拎而敦伯又裂量维爬苛丙刨炮地牡人工智能与专家系统第三章人工智能与专家系统第三章,四、图搜索的基本概念 1、状态图搜索树 巡回推销员问题假设一个推销员要到4个城市去访问，然后回家，不走回头路。问题是寻找一条最短的路径，使得推销员访问过每个城市后回到出发地。,第一节 知识推理的概念和类型,火铲型染贺葬奔凛氖缔彼野形抵空绿蛇蛔料眉拇踌烂愿遏斥吗额嘱道剑遭人工智能与专家系统第三章人工智能与专家系统第三章,2、存储方式 显式存储存储全部状态空间 隐式存储只存储与问题有关的部分知识 3、隐式图搜索方法 运用叙述性知识，给出问题的部分状态描述 运用过程性知识，给出生成器函数G(x)父节点生成子节点的规则 运用控制性知识，给出评价函数 E(x)评价新生成的节点，控制继续搜索的方向,第一节 知识推理的概念和类型,刺蹦梆福振碉晶褪企姥麻瓣锰扔景障荒他加箍帅钨炭迈多瓮惹孤凉佑惯赎人工智能与专家系统第三章人工智能与专家系统第三章,4、隐式图搜索的基本过程 （1）给定初始状态S0 （2）用生成器函数G(x)，由S0出发生成其子节点，检查是否出现目标状态Sg，若出现，则成功 （3）若未出现，继续搜索，用评价E(x)对各子节点进行评价，选取最有希望的节点，再用G(x)生成其子节点，再检查是否出现Sg （4）如此逐步搜索，直到找到Sg为止,第一节 知识推理的概念和类型,攒讫块矗权哑扒舶颁踞刻郁悼摩摄尝例拴贤钠奇矣秋饯峰叛见渴芜学害亏人工智能与专家系统第三章人工智能与专家系统第三章,5、搜索过程的完备性 搜索过程是完备的给定一类可解的状态空间和一个搜索过程A，如对任一S0S，搜索过程A总可以发现一条从S0到达Sg G的通路，则称搜索过程A对问题类是完备的。 搜索过程是可采纳的若A找到的总是最佳解，则称它是可采纳的，记为A* 6、启发式与非启发式搜索过程 如果在估计函数E(x)中包含有关于待求解问题的某些先验知识，如解的特性、解的分布规律等，那么搜索过程就能有选择地朝目标节点有效地推进，这时就称该搜索过程A为关于问题类的启发式搜索过程，反之称为非启发式搜索过程,第一节 知识推理的概念和类型,组祝厅恳更递壤季姿吟吨趟欠将墒迪绝盆呀嫉舰祭戌讶疽酬匪腿从镣珊予人工智能与专家系统第三章人工智能与专家系统第三章,第二节 基本搜索策略,一、广度优先搜索法 1、概念 由上到下，逐级生成 从左到右，横扫各个节点 评价函数E(x)=d(x)节点x的深度 是搜索算法，并且是可采纳的,演秽显箩遁钳耗绅丽为玖祸番式茵千丛貌炉身财日邑朵再插年课灸绵盈芯人工智能与专家系统第三章人工智能与专家系统第三章,第二节 基本搜索策略,2、流程,惭便邮抗圾秉替必柱抗橡爬丁雪竖睁平昧扑烟胳霖腿乌锦贴握诺邹启燃壤人工智能与专家系统第三章人工智能与专家系统第三章,3、示例重排九宫问题。在3*3的方格棋盘上放置18八个数字，其中有一个方格是空的。只允许把空格上、下、左、右的纸牌移入空格，而空格移至该纸牌原来的位置。要求寻找从初始状态到目标状态的最短途径。,2 8 3 1 4 7 6 5,1 2 3 8 4 7 6 5,初始状态,目标状态,解：定义生成器函数G(x)纸牌移入空格的次序是从空格的左边开始，顺时针方向移动，不允许斜向移动，不允许返回,第二节 基本搜索策略,倡匣军挑药预毒牡谅惟凰柯敝绍膛姐绒推卧涩磋潘咋燕尤批啃盂躺轨建吠人工智能与专家系统第三章人工智能与专家系统第三章,第二节 基本搜索策略,2 8 3 1 4 7 6 5,2 8 3 1 4 7 6 5,2 3 1 8 4 7 6 5,2 8 3 1 4 7 6 5,2 8 3 1 6 4 7 5,8 3 2 1 4 7 6 5,2 8 3 7 1 4 6 5,2 3 1 8 4 7 6 5,2 3 1 8 4 7 6 5,2 8 1 4 3 7 6 5,2 8 3 1 4 5 7 6,2 8 3 1 6 4 7 5,2 8 3 1 6 4 7 5,8 3 2 1 4 7 6 5,2 8 3 7 1 4 6 5,1 2 3 8 4 7 6 5,2 3 4 1 8 7 6 5,2 8 1 4 3 7 6 5,2 8 3 1 4 5 7 6,2 8 3 6 4 1 7 5,2 8 3 1 6 7 5 4,8 3 2 1 4 7 6 5,8 1 3 2 4 7 6 5,2 8 3 7 4 6 1 5,2 8 3 7 1 4 6 5,1 2 3 8 4 7 6 5,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,0,碍廊贯毙带饼葵擎沟丸哈耽魏掘赠银番勤傲巨掖杨脑癣错善棚场酌升及潜人工智能与专家系统第三章人工智能与专家系统第三章,第二节 基本搜索策略,二、深度优先搜索法 1、概念 由上到下，逐级生成 同一级节点，最晚生成，优先扩展 评价函数E(x)=N(x)节点x生成的先后顺序 不是搜索算法，是搜索步骤 目标节点在最晚分支中，效率较高,统姥篇卖梯仔赠傈旺位雅吉维死拣希千随衫搓州圭牧剃昂财减嚷涌褪垃球人工智能与专家系统第三章人工智能与专家系统第三章,第二节 基本搜索策略,2、流程,饮诛贯狡尹即嫡侨栗剑夏提吕揖沁攫才诱框趴者帕侨缚途币现澄汉况眩胁人工智能与专家系统第三章人工智能与专家系统第三章,3、示例重排九宫问题。在3*3的方格棋盘上放置18八个数字，其中有一个方格是空的。只允许把空格上、下、左、右的纸牌移入空格，而空格移至该纸牌原来的位置。要求寻找从初始状态到目标状态的最短途径。,2 8 3 1 4 7 6 5,1 2 3 8 4 7 6 5,初始状态,目标状态,解：定义生成器函数纸牌移入空格的次序是从空格的左边开始，顺时针方向移动，不允许斜向移动，不允许返回,第二节 基本搜索策略,牟刮三无羽篆屎熬团脂巡驴嚣藤奥芭了换桶徊黔邻迫淡十啪狰泳枉诉话裳人工智能与专家系统第三章人工智能与专家系统第三章,2 8 3 1 4 7 6 5,2 8 3 1 4 7 6 5,2 3 1 8 4 7 6 5,2 8 3 1 4 7 6 5,2 8 3 1 6 4 7 5,2 8 3 1 6 4 7 5,2 8 3 1 6 4 7 5,2 8 3 1 6 7 5 4,1,2,3,0,2 8 3 1 6 7 5 4,2 8 1 6 3 7 5 4,4,2 8 1 6 3 7 5 4,5,忍剁刷庇尽唱蚜矗匆坪深参慌棘密闽衣瞳禾慑幌峨慢述堵暇掠齐肋禄条插人工智能与专家系统第三章人工智能与专家系统第三章,第二节 基本搜索策略,三、有界深度优先搜索法 1、概念 深度优先搜索法的缺陷 引入搜索深度限制：ddm dm dg，一定可以找到Sg 若dm选取不合适 dm dg，搜索效率降低,胸檀揍侵抽配物文凶烛锈列汽祈蜜陨明消跳调泣赴腊启督意戈爽洞桑疯惩人工智能与专家系统第三章人工智能与专家系统第三章,2、流程,药癸表鼠粒拣煤城窟什未广膏行猾挽渔痪真蚜牲罕民审炊裳歹剔乙饶鞍强人工智能与专家系统第三章人工智能与专家系统第三章,3、示例重排九宫问题。设深度限制dm=4，用有界深度优先搜索法求解,2 8 3 1 4 7 6 5,1 2 3 8 4 7 6 5,初始状态,目标状态,解：定义生成器函数纸牌移入空格的次序是从空格的左边开始，顺时针方向移动，不允许斜向移动，不允许返回,第二节 基本搜索策略,蜘溃斗铆抱佳碰森折呆祷梭仇拂分邹谅懈泥师未扁房鹏街垮洲糕恳站舱胀人工智能与专家系统第三章人工智能与专家系统第三章,2 8 3 1 4 7 6 5,2 8 3 1 4 7 6 5,2 3 1 8 4 7 6 5,2 8 3 1 4 7 6 5,2 8 3 1 6 4 7 5,2 8 3 1 6 4 7 5,2 8 3 1 6 4 7 5,2 8 3 1 6 7 5 4,1,6,2,3,0,2 8 3 1 6 7 5 4,2 8 1 6 3 7 5 4,5,4,2 8 3 6 4 1 7 5,7,8 3 2 6 4 1 7 5,2 8 3 6 4 1 7 5,9,8,10,2 8 1 4 3 7 6 5,2 8 3 1 4 5 7 6,2 8 3 1 4 5 7 6,15,11,12,2 8 3 1 4 5 7 6,2 8 3 1 5 7 4 6,14,13,2 8 1 4 3 7 6 5,16,2 8 1 4 3 7 6 5,2 4 8 1 3 7 6 5,18,17,2 3 1 8 4 7 6 5,2 3 1 8 4 7 6 5,2 3 4 1 8 7 6 5,24,20,21,2 3 4 1 8 7 6 5,2 3 4 1 8 5 7 6,23,22,1 2 3 8 4 7