人工智能试验指导

人工智能实验指导 《人工智能》实验指导 课程代码： H0404X 适用对象：计算机科学与技术专业 指导教师：魏世勇、陈白帆、李仪 实验内容 实验一产生式系统实验 实验二搬动机器人的路径规划与行为决策实验 实验三梵塔问题实验 实验四 A* 算法实验 实验五化为子句集的九步法实验 实验七模糊假言推理器实验 实验八 BP 网络实验 实验九贝叶斯网络实验 1 / 19 人工智能实验指导 实验一产生式系统实验 （必修， 2学时） 一、实验目的： 熟悉和掌握产生式系统的运行系统，掌握基于规则推理的基本方法。 二、实验原理 产生式系统用来描述若干个不同样样的以一个基本见解为基础的系统， 这个基本见解就是产 生式规则或产生式条件和操作对。在产生式系统中，论域的知识分为两部分：用事实表示静 态知识；用产生式规则表示推理过程和行为。 三、实验条件： 1.产生式系统实验程序。 2. IE5.0以上，能够上 Internet。 四、实验内容： 1.对已有的产生式系统 ( 默认的例子 ) 进行演示，同时能够更正其规则库或（和）事实 库，进行正反向推理，认识其推理过程和系统。 2.自己建筑产生式系统（包括规则库和事实库） ，今后进行推理，即能够自己输入任何 的规则和事实， 并基于这种规则和事实进行推理。这为学生亲手建筑产生式系统并进 行推理供应了一种有效的实验环境。 五、实验步骤： 1. 2. 定义变量，包括变量名和变量的值。 成立规则库，其方法是，(a) 输入规则的条件：每条规则最稀有一个条件和一个结 论，选择变量名，输入条件（符号） ；选择变量值，按确定按钮就达成了一条条件 的输入。 重复操作， 可输入多条条件； (b) 输入规则的结论： 输入完规则的条件后，就 可以输入规则的结论了，每条规则必定也只能有一个结论。选择变量名，输入条 件（符号），选择变量值，按确定按钮就达成了一个结论的输入。重复以上两步， 达成整个规则库的成立。 2 / 19 人工智能实验指导 3. 4. 成立事实库（总数据库）：成立过程同步骤 2 。重复操作，可输入多条事实。 今后按“开始”或“单步”按钮即可。 其他，利用实例演示，能够运行系统默认的产生式系统，而且能够进行正反向推理。其 他的可拜会其帮助文件。 六、实验结论： 包括做实验的目的、方法、过程等，详细要写成实验报告，以以以下图所示 （见下页）。 附：产生式系统实验报告表 年级 姓名 班级 指 导 老师 日期 实验目的 推理 方法 成立规则库成立事实库 □正向推理 □反向推理 展望结果 实 验 过 程 及 结 果 (注 意 观 测 规 则 的 匹 配 过 程 和 方 法) 备注 ( 原因等 ) 学生结论 指 导 老 师 建议 3 / 19 人工智能实验指导 实验二搬动机器人的路径规划与 行为决策实验 （必修， 2学时） 一、实验目的： 熟悉搬动机器人的信息办理流程，认识、比较基于行为主义和符号主义的人工智能方 法在机器人中的应用特点和奏效，以及结合两者的规划与决策方式。 二、实验原理 规划是一种问题求解技术，它从某个特定的问题状态出发，追求一系列行为动作，并 成立一个操作序列，直到求得目标状态为止。简而言之，规划是一个行动过程的描述。一个 总规划能够含有若干个子规划。 三、实验仪器设备： 硬件： AmigoBot 搬动机器人一 台（附无线串行信号和 图像信号传输装置各一 套），计算机一台（附图 像采集卡、声卡） ，实验 环境（木制围栏、阻截 物若干） 软 件 ： Windows98or 2000, AmigoEyes, AmigoMapper, AmigoColbert 四、实验内容： 1.认识 AmigoBot 搬动机器人的传感器和驱动器工作情况； 2.察看机器人的反射式避障行为； 3.编程控制机器人路径，察看行为并比较其避障奏效； 4.察看混杂式方法的导航奏效，剖析行为决讲和规划在系统中的作用； 5.剖析依照先验地图规划路径的导航系统的优缺点。 五、实验步骤： 1将机器人的无线串行信号和图像信号传输装置分别与计算机串口 连。 开机。 1 和图像输入口相 2 3打开 AmigoBot 电源，启动机器人自检程序，察看左右驱动轮和超声距离传感器特 4 / 19 人工智能实验指导 征。 4 5 启动 AmigoEyes 程序，将机器人控制端口设为 与计算机控制程序。 Com1 ，点击connect，连接机器人 点击 wander，察看机器人旅游时的避障行为以及超声距离传感器和视觉传感器信 号，总结其行为特点，点击停止按钮或Disconnect 停止机器人运动。 6启动 AmigoColbert 程序，测试控制语句对机器人行为的作用奏效，包括move, turn to (deg), turn (deg), speed, rotate, stop等语句，编写程序控制机器人走方形和圆形路 径。 7在环境中放置 2个阻截物， 编写一段程序控制机器人由一起点至一终点， 阻截物，在机器人运行过程中变动阻截物地址，察看机器人行为。 启动 AmigoMapper程序，按实质尺寸绘制上一环境的地图。 在 AmigoEyes 程序中导入上述地图，保持环境与地图一致，选择不同样样起点和终 点，察看导航奏效；变动阻截物地址，察看机器人行为。 途中绕过 8 9 实验数据： 1.步骤 7和步骤 9的初始环境地图以及变化后的环境表示图。 2.步骤 6、 7、 9中的机器人运行轨迹图。 3.步骤 6和步骤 7的控制程序清单。 实验报告要求： 对提交的实验结果进行剖析： 1.总结步骤 5中机器人的行为特点。 2.描述步骤 7中的前后行为，剖析原因。 3.描述步骤9 中的前后行为，剖析原因，并与步骤 4.总结规划与反射式行为决策在系统中的作用。 试剖析依照先验地图规划路径的导航系统的优缺点。 7 中的行为进行比较。 5 / 19 人工智能实验指导 实验三 梵塔问题实验 （选修， 2学时） 一、实验目的： 熟悉和掌握问题规约法的原理、实质和规约过程；理解规约图的表示方法。 二、实验原理 从目标 ( 要解决的问题 )出发逆向推理，先把问题分解为子问题和子-子问题，直至最后把 初始问题归约为一个平凡的根源问题会集， 今后解决较小的问题。对所有根源问题的解答就意 味着原始问题的解决。 三、实验条件： 1.梵塔问题系统实验程序。 2.IE5.0以上，能够上 Internet。 四、实验内容： 1.演示已有的梵塔问题 ( 默认程序例程 ) ，能够更正圆盘数量，认识问题解决的归约过 程。 剖析归约机理，熟悉问题规约的详细过程。 自己建筑一个梵塔问题归约系统，今后依照归约原理进行逆向推理，获取根源问 题会集。经过解决这些根源问题，最后求解问题。 2. 3. 五、实验步骤： 1.开始演示。进入三圆盘实例程序，点击“ play ”按钮开始演示程序，察看其求解步 骤，“Stop”按钮可停止演示， “ Speed+ ”、“ Speed-”按钮可增减演示速度。 6 / 19 人工智能实验指导 2. 3. 改变圆盘数量。点击“ Renew ”按钮，经过“ Number+ ”和“ Number- ”改变圆盘数 量，再次点击“ play ”按钮。 重