第三章搜索推理技术人工智能课程北京大学VIP免费

第三章搜索推理技术教学内容：本章在上一章知识表示的基础上研究问题求解的方法，是人工智能研究的又一核心问题。内容包括早期搜索推理技术，如图搜索策略和消解原理；以及高级搜索推理技术，如规则演绎系统、产生式系统、系统组织技术、不确定性推理和非单调推理。教学重点：图搜索策略、消解原理、规则演绎系统、产生式系统。教学难点：启发式搜索、规则双向演绎系统等。教学方法：课堂教学为主，辅以恰当的实验。注意结合前面所学知识表示的基础内容，将其与问题求解方法融为一体。及时提问、收集学生学习情况。尽量使用实例和网络课程中的多媒体素材进行讲解。教学要求：重点掌握一般图搜索策略和消解原理，掌握各种搜索方法和产生式系统原理，了解规则演绎系统的基本原理，对系统组织技术、不确定性推理和非单调推理等高级推理技术作一般性了解。3.1图搜索策略教学内容：本节介绍图搜索的一般策略，作为各种图搜索技术的基础。教学重点：图搜索的一般过程、OPEN表和CLOSE表的概念。教学难点：OPEN表和CLOSE表的物理意义。教学方法：课堂教学为主，通过提问彻底弄清图搜索的基本概念。教学要求：重点掌握图搜索一般策略，掌握OPEN表和CLOSE表的构成及作用。1、图搜索策略的定义图搜索策略可看作一种在图中寻找路径的方法。初始节点和目标节点分别代表初始数据库和满足终止条件的数据库。求得把一个数据库变换为另一数据库的规则序列问题就等价于求得图中的一条路径问题。研究图搜索的一般策略，能够给出图搜索过程的一般步骤。2、图搜索算法中的几个重要名词术语（1）OPEN表与CLOSE表（2）搜索图与搜索树3、图搜索(GRAPHSEARCH)的一般过程(1)建立一个只含有起始节点S的搜索图G，把S放到一个叫做OPEN的未扩展节点表中。(2)建立一个叫做CLOSED的已扩展节点表，其初始为空表。(3)LOOP：若OPEN表是空表，则失败退出。(4)选择OPEN表上的第一个节点，把它从OPEN表移出并放进CLOSED表中。称此节点为节点n。(5)若n为一目标节点，则有解并成功退出，此解是追踪图G中沿着指针从n到S这条路径而得到的(指针将在第7步中设置)。(6)扩展节点n，同时生成不是n的祖先的那些后继节点的集合M。把M的这些成员作为n的后继节点添入图G中。(7)对那些未曾在G中出现过的(既未曾在OPEN表上或CLOSED表上出现过的)M成员设置一个通向n的指针。把M的这些成员加进OPEN表。对已经在OPEN或CLOSED表上的每一个M成员，确定是否需要更改通到n的指针方向。对已在CLOSED表上的每个M成员，确定是否需要更改图G中通向它的每个后裔节点的指针方向。(8)按某一任意方式或按某个探试值，重排OPEN表。(9)GOLOOP。提问：图搜索是针对什么知识表示方法的问题求解方法？4、图搜索方法分析：图搜索过程的第8步对OPEN表上的节点进行排序，以便能够从中选出一个“最好”的节点作为第4步扩展用。这种排序可以是任意的即盲目的(属于盲目搜索)，也可以用以后要讨论的各种启发思想或其它准则为依据(属于启发式搜索)。每当被选作扩展的节点为目标节点时，这一过程就宣告成功结束。这时，能够重现从起始节点到目标节点的这条成功路径，其办法是从目标节点按指针向S返回追溯。当搜索树不再剩有未被扩展的端节点时，过程就以失败告终(某些节点最终可能没有后继节点，所以OPEN表可能最后变成空表)。在失败终止的情况下，从起始节点出发，一定达不到目标节点。提问：什么是图搜索?其中，重排OPEN表意味着什么，重排的原则是什么?3.2盲目搜索教学内容：介绍三种盲目搜索方法，即宽度优先搜索、深度优先搜索和等代价搜索。教学重点：盲目搜索的特点，宽度优先搜索。教学难点：等代价搜索中代价的概念。教学方法：以实例强化内容的学习，通过提问引导学生对三种方法的特点进行比较。教学要求：掌握盲目搜索的特点，比较三种盲目搜索方法的优缺点。3.2.1宽度优先搜索1、定义如果搜索是以接近起始节点的程度依次扩展节点的，那么这种搜索就叫做宽度优先搜索(breadth-firstsearch)。2、特点这种搜索是逐层进行的；在对下一层的任一节点进行搜索之前，必须搜索完本层的所有节点。3、宽度优先搜索算法(1)把起始节点放到OPEN表中(如果该起始节点为一目...