人工智能导论课大作业设置探讨

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1、人工智能导论课大作业设置探讨人工智能导论课大作业设置探讨　　摘要：大作业的设置对学生深入理解课程内容，提高求解问题的能力具有很大的帮助。文章在笔者多年从事人工智能教学的基础上，探讨人工智能导论课的大作业设置问题，提出大作业应具备的基本条件，说明选择四子棋作为大作业的理由，给出四子棋大作业的评分规则，并对学生的大作业总体情况进行分析，验证选择四子棋作为大作业题目的合理性。　　关键词：人工智能；作业；博弈　　　　　　现在很多课程都设置了大作业，这对学生深入理解课程内容，提高求解问题的能力以及调动学生学习的积极性有很大的帮助。多年来，我们在人工智能导论

2、课上一直设有大作业，受到了同学们较好的评价。下面就如何设置大作业问题，谈一点我们的体会，与各位同行进行交流[1-2]。　　1大作业应具备的条件　　在以往的教学实践中，我们曾经选择过不同类型的题目作为大作业，比如五子棋程序、基于拼音的整句输入法、基于归结的问题回答系统等。这些题目虽然也起到了很好的效果，但存在着一些不足。比如五子棋程序，如果采用一般的简单规则，则存在先手必胜的策略，而正式比赛规则又过于复杂；而且五子棋是一个比较大众的游戏，有的同学下棋水平比较高，而有的同学则不熟悉，这样大家不在同一个起点上，对于不熟悉的同学存在着不公平。基于拼音的整

3、句输入法、基于归结的问题回答系统等，则缺乏趣味性，少了同学之间的竞争，不利于调动同学们学习的积极性。　　经过思考，我们认为一个好的大作业，应该具备以下几个条件：　　1)与课程学习内容紧密结合。　　2)趣味性强，能调动同学们学习的积极性。　　3)背景知识简单易懂，以便让学生集中在与课程有关的内容中，而不是把大量的精力花费在背景知识上。　　4)规模适中，不需要花费大量精力处理诸如程序的存储空间问题等。　　5)尽可能对所有同学都是公平的，不存在部分同学熟悉，部分同学不熟悉的情况。　　经过认真的总结和思考，最终我们选择了四子棋作为大作业的题目，并对传统的

4、四子棋规则加以改良，使其尽可能地符合上述基本条件。大作业的最终要求是，用程序实现一个四子棋程序，并通过比赛的方式评判大作业的成绩。　　2为什么选择四子棋　　在说明我们为什么选择四子棋作为大作业之前，首先我们介绍一下什么是四子棋。图1是一个四子棋的棋盘，由M行N列组成。游戏双方分别持不同颜色的棋子，设A持白子，B持黑子，以某一方为先手依次落子。假设为A为先手，落子规则如下：在M行N列的棋盘中，棋手每次只能在每一列当前的最底部落子，如图中的红点处所示，如果某一列已经落满，则不能在该列中落子。棋手的目标是在横向、纵向、两个斜向共四个方向中的任意一个方向

5、上，使自己的棋子连成四个(或四个以上)，并阻止对方达到同样的企图。先形成四连子的一方获胜，如果直到棋盘落满双方都没能达到目标，则为平局。　　那么，我们为什么选择四子棋作为大作业题目呢？　　首先，四子棋规则简单，几句话就能说明其比赛规则；其次，四子棋的规模适中，每一步的可落子点不多；第三，四子棋是一个博弈类的游戏，趣味性强；第四，可以用博弈树搜索等方法求解，与课程内容联系密切；第五，四子棋虽然简单，但是几乎所有同学以前都没有遇到过，所以对大家都是公平的。这些都能很好地满足我们前面提到的大作业应具备的几个条件。　　3对四子棋的改进　　为了更好地适应大

6、作业的要求，我们对传统的四子棋游戏规则做了一些扩展，以更利于程序求解，避免存在必胜策略，使得同学们集中在求解策略的设计上。改进的目的一是为了更好地体现算法的作用，二是尽可能减少人为的必胜策略的影响。为此，我们对传统的四子棋规则做了如下的改进。　　1)棋盘大小不固定，双方博弈时，在一定的范围内，随机地产生棋盘的大小。　　2)随机地增加一些不可落子点。　　比如在图2所示的棋盘中，红叉点就是一个不可落子点。当红叉点的下面落满了棋子时，只能在红叉点的上面落子，而不能在红叉点出落子。　　对四子棋这样的两点改进，主要是为了避免静态的必胜策略的使用，引导大家更

7、多的关注动态策略的使用，根据当前局势，实时地计算最佳的落子策略。　　图2不可落子点的说明　　4大作业评判规则　　如何评判大作业的成绩对学生会起到一定的引导作用，为此我们提出了赛会制和探索制两种评判机制。　　所谓的赛会制，就是建立一个比赛平台，所有同学的程序提交到平台上，按照以下规则参加比赛。　　1)正确性验证。要求同学们针对四子棋问题实现一个α-β剪枝程序[3]，给定一些特定的节点，判断剪枝是否正确。通过正确性验证者获得基本分。　　2)全体同学采用大循环的方式进行比赛，任何两个程序之间进行两局比赛，先手后手各赛一局。　　3)

8、要求5秒内必须完成一次走步。　　4)胜者获得2分，负者获得0分。　　5)平局时，用时少者获得1+x分，用时多者获得1-x分。　　6)按照