实验一--产生式系统实验
产生式系统
产生式系统产生式系统（production system）由波斯特（Post）于1943年提出的产生式规则（production rule）而得名。
人们用这种规则对符号进行置换运算。
1965年美国的纽厄尔和西蒙利用这个原理建立了一个人类的认知模型。
同年，斯坦福大学利用产生式系统结构设计出第一个专家系统DENDRAL。
产生式系统用来描述若干个不同的以一个基本概念为基础的系统。
这个基本概念就是产生式规则或产生式条件和操作对的概念。
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，如事物、事件和它们之间的关系；用产生式规则表示推理过程和行为。
由于这类系统的知识库主要用于存储规则，因此有吧这类系统称为基于规则的系统（rule-based system）。
1、产生式系统的基本要素1.1产生式系统的组成产生式系统由三部分组成，即总数据库（Global Database），产生式规则库（Set of Product Rules）和控制策略（Control Strategies），各部分之间的关系如图1所示。
图1.产生式系统的主要组成1.1.1总数据库（Global Database）总数据库又称综合数据库、上下文、黑板等，用于存放求解过程中各种当前信息的数据结构，如问题的初始状态、事实或证据、中间推理结论和最后结果等，其中的数据是产生式规矩的处理对象。
数据库中的数据根据应用的问题不同，可以使常量、变量、谓词、表结构、图像等等。
例如，关于动物世界的产生式系统有如下数据库：…(Mammal Dog)(Eat Dog Meat)…从另一个角度，数据库可视为推理过程中间结果的存储池。
随着中间结果的不断加入，是数据库描述的问题状态逐步转变为目标状态。
1.1.2 规则库（Set of Product Rules）产生式规则库是某领域知识用规则形式表示的集合，其中包含将问题从初始状态转换到目标状态的所有变换规则。
当产生式规则中某条规则的前提与数据总库中的事实相匹配时，该规则库就被激活，并把其结论作为新的事实存入总数据库。
人工智能实验报告
暨南大学人工智能实验报告题目：动物识别系统院系：信科院计算机系专业：计算机软件与理论学号：学生姓名：张韶远成绩：日期：2009年11月10日一、目的与要求1．掌握人工智能的知识表示技术，能用产生式表示法表示知识，并实现一个用于识别的专家系统。
2．推理策略采用正向推理和反向推理两种。
二、主要内容1．学习人工智能的知识表示技术，关键掌握产生式知识表示的具体应用方法。
2．实现的动物识别系统的主要功能如下：2．1系统能通过正向、反向推理得到正确的动物识别结果。
2．2系统能动态地添加规则、能显示推理过程。
三．实验原理产生式表示：产生式表示是知识表示的一种。
这种方法是建立在因果关系的基础上的，可很容易的描述事实、规则及其不确定性度量。
1．事实的表示：事实可看成是断言一个语言变量的值或是多个语言变量间的关系的陈述句，语言变量的值或语言变量间的关系可以是一个词。
不一定是数字。
一般使用三元组（对象，属性，值）或（关系，对象1，对象2）来表示事实，其中对象就是语言变量，若考虑不确定性就成了四元组表示（增加可信度）。
这种表示的机器内部实现就是一个表。
如事实“老李年龄是35岁”，便写成（Lee,age,35）事实“老李、老张是朋友”，可写成（friend,Lee,Zhang）2．规则的表示：规则用于表示事物间的因果关系，以if condition then action 的单一形式来描述，将规则作为知识的单位。
其中的condition 部分称为条件式前件或模式，而action部分称作动作、后件或结论。
产生式一般形式为：前件后件。
前件和后件也可以是有“与”、“或”、“非”等逻辑运算符的组合的表达式。
条件部分常是一些事实的合取或析取，而结论常是某一事实B。
如果不考虑不确定性，需另附可信度度量值。
产生式过则的含义是：如果前件满足，则可得到后件的结论或者执行后件的相应动作，即后件由前件来触发。
一个产生式生成的结论可以作为另一个产生式的前提或语言变量使用，进一步可构成产生式系统。
AI实验报告
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实验一产生式系统实验群. (2)一、实验目的： (2)二、实验原理: (2)三、实验条件： (3)四、实验内容： (3)五、实验步骤： (3)实验二搜索策略实验群搜索策略: (6)一、实验目的： (6)二、实验原理: (6)三、实验条件： (6)四、实验内容： (6)五、实验步骤： (7)六：实验过程： (7)七、A*算法流程图： (18)八、实验结论： (19)实验三神经网络实验群 (20)一、实验目的： (20)二、实验原理: (20)三、实验条件： (20)四、实验内容： (20)五、实验步骤： (21)六、实验结论： (21)实验四自动规划实验群 (25)一、实验目的： (25)二、实验原理: (25)三、实验条件： (25)四、实验内容： (26)五、实验步骤： (26)实验一产生式系统实验群产生式系统: 是由一组规则组成的、能够协同作用的推理系统。
其模型是设计各种智能专家系统的基础 .产生式系统主要由规则库、综合数据库和推理机三大部分组成。
本实验环境主要提供一个能够实现模拟产生式专家系统的验证、设计和开发的可视化操作平台。
学生既能用本系统提供的范例进行演示或验证性实验，也能够用它来设计并调试自己的实验模型。
一、实验目的：熟悉和掌握产生式系统的运行机制，掌握基于规则推理的基本方法。
二、实验原理:生式系统用来描述若干个不同的以一个基本概念为基础的系统，这个基本概念就是产生式规则或产生式条件和操作对。
人工智能产生式系统实验报告
实验报告【实验名称】______________产生式系统_______________________ 【实验目的】1. 理解产生式系统的结构原理与实际应用。
2. 掌握产生式规则表示及规则库组建的实现方法。
3. 熟悉和掌握产生式系统的运行机制，掌握基于规则推理的基本方法。
【实验原理】产生式系统用来描述若干个不同的以一个基本概念为基础的系统，这个基本概念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。
【实验内容】1.自己建造产生式系统（包括规则库和事实库），然后进行推理，即可以自己输入任何的事实，并基于原有的规则和输入的事实进行推理。
2.建造动物识别系统，能根据输入的动物特征判断是那种动物或给出相应的回答。
3.算法设计①首先建立事实库事实库是在程序的开始直接输入的，用户根据需要选择，即要求用户先输入特征个数，然后输入动物的特征，进行识别。
如果未识别出来，则可以重新选择，或者退出。
动物的特征如下：1有奶2有毛发3有羽毛4会飞5生蛋6有爪7有犬齿8目盯前方9吃肉10有蹄11反刍食物12黄褐色13黑色条纹14黑色斑点15长腿16长脖子17暗斑点18白色19不会飞20黑白色21会游泳22善飞23不怕风浪24哺乳动物25鸟26食肉动物27有蹄动物28偶蹄动物29海燕30老虎31金钱豹32长颈鹿33斑马34鸵鸟35企鹅②建立静态规则库即建立产生式规则，本算法采用了产生中间事实的方法，便于建立和使用规则。
为了便于设计，我们把要识别的动物限于7种，这样所需要的产生式规则就比较少。
本算法共有15种规则，如下：R1: 如果动物有奶，则它是哺乳动物R2: 如果动物有毛发，则它是哺乳动物R3: 如果动物有羽毛，则它是鸟R4: 如果动物会飞且生蛋，则它是鸟R5: 吃肉的哺乳动物是食肉动物R6: 有爪有犬齿木钉前方的哺乳动物是食肉动物R7: 有蹄的哺乳动物是有蹄动物R8: 反刍食物的有蹄动物是偶蹄动物R9: 黄褐色有黑条纹的食肉动物是老虎R10:黄褐色有黑色斑点的食肉动物是金钱豹R11:长腿长脖子有黄褐色暗斑点的有蹄动物是长颈鹿R12:有黑白条纹的有蹄动物是斑马R13:不会飞长腿长脖的鸟是鸵鸟R14:不会飞会游泳黑白色的鸟是企鹅R15:善飞不怕风浪的鸟是海燕具体表示如下：R1: 1->24R2: 2->24R3: 3->25R4: 4*5->25R5: 6*7*8*24->26R6: 9*24->26R7: 10*24->27R8: 11*27->28R9: 12*13*24->30R10: 12*14*24->31R11: 12*15*16*17*27->32R12: 13*18*27->33R13: 15*16*19*25->34R14: 19*20*21*25->35R15: 22*23*25->29③正向推理过程从已知事实出发，通过规则库求得结论，或称数据驱动方式。
实验一 产生式系统实验
（12）is("寒凉性水果"):-positive("清热降火")
（13）is("平性水果"):-positive("寒热偏性不明，开胃健脾")
（14）is("温热性水果"):-positive("驱寒补虚")
（2）编辑知识库，通过输入规则或修改规则等，完成整个规则库的建立。
（3）建立事实库（综合数据库），输入多条事实或结论。
（4）运行推理，包括正向推理和反向推理，给出相应的推理过程、事实区和规则区。
2. 撰写实验报告。
四、实验结果
1. 系统名称及谓词定义
（1）系统名称：水果识别系统
（2）谓词定义：
①水果是：fruit
（7）fruit("苹果"):-is("平性水果"),positive("红色的")
（8）fruit("桑葚"):-is("平性水果"),positive("紫色的")
（9）fruit("西瓜"):-is("寒凉性水果"),positive("多汁的"),positive("葫芦科水果")
（10）fruit("香蕉"):-is("寒凉性水果"),positive("黄色的"),positive("剥皮的")
人工智能课程教学大纲
《人工智能》课程教学大纲课程代码：H0404X课程名称：人工智能适用专业：计算机科学与技术专业及有关专业课程性质：本科生专业基础课（学位课）主讲教师：中南大学信息科学与工程学院智能系统与智能软件研究所蔡自兴教授总学时：40学时（课堂讲授36学时，实验教学4学时）课程学分：2学分预修课程：离散数学，数据结构一. 教学目的和要求：通过本课程学习，使学生对人工智能的发展概况、基本原理和应用领域有初步了解，对主要技术及应用有一定掌握，启发学生对人工智能的兴趣，培养知识创新和技术创新能力。
人工智能涉及自主智能系统的设计和分析，与软件系统、物理机器、传感器和驱动器有关，常以机器人或自主飞行器作为例子加以介绍。
一个智能系统必须感知它的环境，与其它Agent和人类交互作用，并作用于环境，以完成指定的任务。
人工智能的研究论题包括计算机视觉、规划与行动、多Agent系统、语音识别、自动语言理解、专家系统和机器学习等。
这些研究论题的基础是通用和专用的知识表示和推理机制、问题求解和搜索算法，以及计算智能技术等。
此外，人工智能还提供一套工具以解决那些用其它方法难以解决甚至无法解决的问题。
这些工具包括启发式搜索和规划算法，知识表示和推理形式，机器学习技术，语音和语言理解方法，计算机视觉和机器人学等。
通过学习，学生能够知道什么时候需要某种合适的人工智能方法用于给定的问题，并能够选择适当的实现方法。
二. 课程内容简介人工智能的主要讲授内容如下：1.叙述人工智能和智能系统的概况，列举出人工智能的研究与应用领域。
2.研究传统人工智能的知识表示方法和搜索推理技术，包括状态空间法、问题归约法谓词逻辑法、语义网络法、盲目搜索、启发式搜索、规则演绎算法和产生式系统等。
3.讨论高级知识推理，涉及非单调推理、时序推理、和各种不确定推理方法。
4.探讨人工智能的新研究领域，初步阐述计算智能的基本知识，包含神经计算、模糊计算、进化计算和人工生命诸内容。
产生式实验报告
产生式实验报告一、引言产生式（Production）是一种用于表示语法规则的形式化工具，它在人工智能领域具有广泛的应用。
本实验报告旨在介绍产生式的基本概念、产生式的应用领域以及在实验中如何使用产生式来实现推理和搜索。
二、产生式的基本概念1. 产生式的定义产生式是一种形式化的表示语法规则的工具。
它由一个左部（Left-hand side）和一个右部（Right-hand side）组成，左部表示一个非终结符号，右部则表示一串终结符号和非终结符号的序列。
2. 产生式的形式产生式的形式通常为：左部 -> 右部，其中右部由终结符和非终结符组成，可以为空。
3. 产生式的应用产生式在人工智能领域有广泛的应用，例如在自然语言处理中，可以使用产生式来表示句子的语法结构；在专家系统中，可以使用产生式来表示知识库中的规则；在编译原理中，可以使用产生式来描述语言的语法规则等。
三、产生式的应用领域1. 自然语言处理在自然语言处理中，产生式被广泛应用于句子的语法分析、语义分析以及机器翻译等任务。
通过定义一系列产生式规则，可以构建一个语法分析器，用于自动识别和分析句子的结构和意义。
2. 专家系统专家系统是一种基于知识库的智能系统，其中的知识被表示为一组产生式规则。
通过使用产生式来表示知识和推理规则，专家系统可以根据用户提供的问题和条件进行推理和决策，给出相应的解答和建议。
3. 编译原理编译原理是计算机科学中的一个重要领域，其中的产生式被广泛应用于编译器的前端处理，用于描述语言的语法规则和语义规则。
通过使用产生式和对应的语法分析算法，可以将源代码转化为中间代码或目标代码。
四、产生式在实验中的应用在实验中，我们可以使用产生式来实现推理和搜索。
以人工智能领域的经典问题“图搜索”为例，我们可以使用产生式规则来描述搜索的过程。
1. 初始状态假设我们需要解决一个迷宫问题，迷宫可以表示为一个二维矩阵，其中的元素可以是墙壁、路径或终点。
产生式动物识别系统
实验7：产生式动物识别系统一、实验目的理解和掌握产生式系统的推理方法，能够用选定的编程语言实现推理机。
二、编程环境本文主要编译环境是Windows 10 Visual Studio 2015三、问题描述设计一个用于动物识别的产生式系统，该系统通过规则库识别老虎、金钱豹、斑马、长颈鹿、企鹅、信天翁、鸵鸟7种动物。
四、解决方案1.规则库：用于描述相应领域内知识的产生式集合称为规则库。
本规则库包括以下规则R1：if 动物有毛发then 动物是哺乳动物R2：if 动物有奶then 动物是哺乳动物R3：if 动物有羽毛then 动物是鸟R4：if 动物会飞and 会生蛋then 动物是鸟R5：if 动物吃肉then 动物是食肉动物R6：if 动物有犀利牙齿and 有爪and 眼向前方then 动物是食肉动物R7：if 动物是哺乳动物and有蹄then动物是有蹄类动物R8：if 动物是哺乳动物and反刍then动物是有蹄类动物R9：if 动物是哺乳动物and是食肉动物and有黄褐色and 有暗斑点then 动物是豹R10：if 动物是哺乳动物and是食肉动物and有黄褐色and有黑色条纹then 动物是虎R11：if动物是有蹄类动物and 有长脖子and有长腿and有暗斑点then 动物是长颈鹿R12：if 动物是有蹄类动物and有黑色条纹then 动物是斑马R13：if 动物是鸟and不会飞and有长脖子and有长腿and有黑白二色then 动物是鸵鸟R14：if 动物是鸟and不会飞and会游泳and有黑白二色then 动物是企鹅R15：if 动物是鸟and善飞then 动物是信天翁2.综合数据库char *ans0 = "抱歉，我也不知道这是什么动物";char *ans1 = "这个动物是金钱豹";char *ans2 = "这个动物是老虎";char *ans3 = "这个动物是长颈鹿";char *ans4 = "这个动物有斑马";char *ans5 = "这个动物是企鹅";char *ans6 = "这个动物是鸵鸟";char *ans7 = "这个动物是信天翁";3.推理机(1) 初始化综合数据库，即把欲解决问题的已知事实送入综合数据库中；(2) 检查规则库中是否有未使用过的规则，若无转(7)；(3) 检查规则库的未使用规则中是否有其前提可与综合数据库中已知事实相匹配的规则，若有，形成当前可用规则集；否则转(6)；(4) 按照冲突消解策略，从当前可用规则集中选择一个规则执行，并对该规则作上标记。
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实验一产生式系统实验
一、实验目的
1.熟悉一阶谓词逻辑和产生式表示法。
2.掌握产生式系统的运行机制。
3.以及基于规则推理的基本方法。
二、实验内容
运用所学知识，设计并编程实现一个小型的水果识别人工智能系统。
三、实验步骤
1. 基于产生式系统实验程序，设计并实现一个小型人工智能系统：
（1）系统设置，包括设置系统名称和系统谓词，给出谓词名及其含义。
（2）编辑知识库，通过输入规则或修改规则等，完成整个规则库的建立。
（3）建立事实库（综合数据库），输入多条事实或结论。
（4）运行推理，包括正向推理和反向推理，给出相应的推理过程、事实区和规则区。
2. 撰写实验报告。
四、实验结果
1. 系统名称及谓词定义
（1）系统名称：水果识别系统
（2）谓词定义：
①水果是：fruit
②类别是：is
③事实：positive
2. 系统知识库
（1）fruit("菠萝"):-is("温热性水果"),positive("酸甜的"),positive("也称凤梨")
（2）fruit("甘蔗"):-is("平性水果"),positive("甜的")，positive("有节的")
（3）fruit("火龙果"):-is("寒凉性水果"),positive("仙人掌科水果")
（4）fruit("梨"):-is("寒凉性水果"),positive("药用功效强的"),positive("蔷薇科水果")
（5）fruit("荔枝"):-is("温热性水果"),positive("需冷藏的")
（6）fruit("柠檬"):-is("平性水果"),positive("酸的")，positive("黄色的")
（7）fruit("苹果"):-is("平性水果"),positive("红色的")
（8）fruit("桑葚"):-is("平性水果"),positive("紫色的")
（9）fruit("西瓜"):-is("寒凉性水果"),positive("多汁的"),positive("葫芦科水果")
（10）fruit("香蕉"):-is("寒凉性水果"),positive("黄色的"),positive("剥皮的")
（11）fruit("樱桃"):-is("温热性水果"),positive("大红色的"),positive("甜的")
（12）is("寒凉性水果"):-positive("清热降火")
（13）is("平性水果"):-positive("寒热偏性不明，开胃健脾")
（14）is("温热性水果"):-positive("驱寒补虚")
3. 系统正反向推理过程、事实区和规则区。
（1）正向推理过程
①事实区：
温热性水果
大红色的
甜的
②规则区：
fruit("樱桃"):-is("温热性水果"),positive("大红色的"),positive("甜的") （2）反向推理过程
①假设：菠萝
②水果是：驱寒补虚吗(Y/N)? 回答：Y
③水果是：酸甜的吗(Y/N)? 回答：Y
④水果是：也称凤梨吗(Y/N)? 回答：Y
⑤事实区：
驱寒补虚
温热性水果
酸甜的
也称凤梨
菠萝
⑥规则区：
is("温热性水果"):-positive("驱寒补虚")
fruit("菠萝"):-is("温热性水果"),positive("酸甜的"),positive("也称凤梨")
⑦结论：假设成立
五、实验总结。