《第一章 1.2人工智能的若干应用领域》教材分析.doc

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1、《第一章1.2人工智能的若干应用领域》教材分析（一）教学要求(l）体验在自动定理证明、指纹识别、机器翻译、应用专家系统配置PC等方面的人工智能应用；(2）了解人工智能发展历程中的几件有影响的事件。（二）教学设计建议本节内容主要由实践体验活动组成，对教学设施提出了一定的要求，因而要根据学校自身的软、硬件条件做好课前准备，以使学生充分体验实例，并通过这些实例活动感受到人工智能的魅力，激发学习的兴趣。本节教学流程如图1.2所示。教师进行适当的讲解与演示介绍本次实践体验活动的内容及要求教师介绍人工智能的某些应用学生进行实践体验活动完成评价及思考题图1.2“人

2、工智能应用实践体验”教学流程框图（三）“实践体验”活动1．人一机博弈人工智能的一大成就是开发了能够求解人一机博弈（game）难题的下棋程序。我们在下棋的时候，总是在经过一番精心思考之后，选择一种最佳的走法行棋的，最佳的走法就是尽快让对方输，计算机在下棋的时候也按这样的想法进行。即，假定可走的棋子为有限的，每颗棋子可走的棋步也是有限的，那么总棋步也是有限的。在有限的棋步中，必定存在一种预期速胜棋步序列，在计算机通过某种算法寻找出来后，按此策略行棋。目前人工智能采用的方法是搜索博弈树以决定走法策略。对于不同的棋类，博弈树的复杂程度相差甚大，国际象棋、中国

3、象棋可以使用完全博弈树搜索的方法，而围棋就很少有可能了。因围棋博弈树的巨大规模所需的巨大计算量决定了目前的计算机根本无法实现。因此，简单地说，计算机下国际象棋、中国象棋、五子棋水平会比较高，而下围棋的水平却比较低。在学生进行实践活动时，教师可为学生提供不同的人一机博弈游戏（见图1.3所示）,让学生自己选择。五子棋黑白棋国际象棋中国象棋围棋图1.3人—机博弈2．自动定理证明数学定理的证明，是人类思维的演绎推理能力的体现，而演绎推理本质上是一种符号运算，自动定理证明（automatictheoremproving）就是把人证明定理的过程变成计算机上的符号

4、演算过程。许多非数值领域的任务都可以转化成相应的定理证明问题。我国著名数学家吴文俊在数学机械化等研究领域取得了突出的成就，1997年获自动推理最高奖“Herbrand自动推理杰出成就奖”，2000年获得首届“国家最高科学技术奖”。1990年，中国科学院数学机械化中心成立；2003年，数学机械化中心与信息安全中心联合成立了中国科学院数学机械化重点实验室，并建立了相应网站，见图1.4所示，实验室以基础研究为主，兼顾应用研究。MMP是实验室设计完成的数学机械化与自动推理的软件工作平台，它主要功能包括：支撑系统、符号计算系统和核心模块，核心模块包括多项式、常

5、微分方程、偏微分方程系统的吴特征列方法与投影定理。应用模块包括：几何定理自动证明与发现、几何自动作图、微分方程求解、组合恒等式自动证明、过渡曲面自动生成、6R机器人模拟。本节的实践体验活动的例子是体验几何定理的自动证明。MMP安装软件的程序文件为Setup.exe，可从http://www.mmrc.iss.ac.cn/~mmsoft/免费下载，软件可在任何版本的Windows操作系统下运行，如Windows9x，Windows2000或WindowsXP等。图1.4中国科学院数学机械化重点实验室网站http://www.mmrc.iss.ac.cn

6、在MMP软件安装完成后，启动程序，用户界面如下图1.5所示：图1.5MMP软件用户界面（1）在MMP的工作窗口上会自动产生提示符号“>”，表示输人命令的位置。输人的表达式必须用分号“;”或冒号“:”结尾，以表示命令的结束，然后按Enter键进行运算。以“;"结尾表示显示运算结果，以“:”结尾的则表示不显示运算结果。（2）工作窗口上出现的方括号为命令行括号，它会自动将输入与所对应的输出括起来。输人用红色文字显示，输出则用蓝色文字显示。（3）以#开头的命令行将不被执行，可以作为注解行使用。（4）工作窗口开头的几行绿色文字给出了系统内存设置的有关信息。（5

7、）在命令行键入“quit”命令将结束一个工作窗口内的交互进程，并返回此次交互进程中内存分配和释放的有关信息，若此时再按Enter键将关闭该工作窗口。（6）每一个工作窗口中的内容可以存储为一个特殊的文件，文件名后缀为“*.mm”。新建文件的默认文件名为“无标题.mm”。当然，用户可以在存储文件时按自己的意愿指定一个文件名。（7）命令行的各种插人和删除操作可以通过选择“命令行操作”菜单下的相应选项或按一下工具栏中的相应按钮即可。（8）如果想知道工具栏上每一个按钮的功能，只需要把鼠标指针移到按钮上，按钮旁会出现该按钮的功能说明。几何定理证明是MMP的十分重

8、要的功能。系统接受几何命题的四种输人形式：代数形式，谓词形式，构造形式和自然语言形式，在教科书中介绍了后两种