【人工智能】期末复习 重点知识点总结

试卷共有15道题,四种题型:

1、名词解释题(不超过五个字的概念)

2、简答题(包涵计算)

鲁滨逊归结原理、wuzi?置换?

  1. 倒推值计算方法、
  2. 代价树每个结点的代价的算法:最大代价法、和代价法
  3. α-β剪枝、

3、证明题

4、综合题

小小tips

理解就可、不用和课本一模一样、说的正确就行

千万别空着,有步骤分、可以找分

书、课后习题、itc习题多看看

老师没有讲的 就不考

一、知识表示的基本方法

非结构化方法:一阶谓词逻辑,产生式规则

结构化方法:语义网络,框架

其他方法:状态空间法,问题规约法

二、人工智能三大流派

(1)符号主义学派:

认识的基元是符号,认识过程就是符号运算和推理;

代表人物:纽厄尔,西蒙;

代表成果:人工定理证明,人工智能语言LISP,鲁滨逊归结原理,专家系统。

(2)连接主义学派:

思维的基元是神经元,而不是符号,思维的过程是神经元的连接活动,而不是符号运算的过程;

代表人物:麦卡洛克,霍普菲德尔;

代表成果:单层感知机,Hopfield网络,BP网络。

(3)行为主义学派,

行为主义学派认为人工智能起源于控制论,智能取决于感知与行为,取决于对外部复杂环境的适应;

代表任务及成果:布鲁克斯研制的六角机器虫。

三、合一置换

置换的例题【人工智能】期末复习 重点知识点总结

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合一置换的概念与计算方法

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二元归结式证明过程

四、产生式表示法(不确定性推理方法里的说法)

1、产生式系统的组成

(1)一个综合数据库,又称事实库,用于存放输入的事实,从外部数据库输入的事实、中间结果、最后结果;

(2)一组产生式规则,描述某领域内知识的产生式集合;

(3)一个控制系统,包含推理方式和控制策略,又称推理机或推理引擎。

2、专家系统推理过程和结果

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3、正向推理

也称为数据驱动推理或前向链推理

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4、逆向推理

亦称为目标驱动推理或逆向链推理

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 5、知识匹配

五、框架、语义网

(了解如何构建)

框架:横向、纵向联系

匹配、继承方法

有例题

六、状态空间图

构建状态空间图来问题求解 盲目搜索 得到解、如何表示出来

七、与或图:搜索

1、搜索的概念

依靠经验,利用已有知识,根据问题的实际情况,不断寻找可利用知识,从而构造一条代价最小的推理路线,使问题得以解决的过程称为搜索。

2、启发式搜索与盲目性搜索的区别

(1)盲目搜素是指在搜索之前就预定好控制策略,整个搜索过程中的策略不变,即使搜索出来的中间信息有利用价值,其搜索过程中的策略不再改变,效率低,灵活性差,不利于复杂问题求解。

(2)智能搜索是指可以利用搜索过程中得到的中间信息(与问题相关的信息)来引导搜索过程向最优方向发展的算法。

3、启发式信息的概念、(简答、名词解释)

用于指导搜索过程且与具体问题求解有关的控制信息称为启发信息

启发信息作用分类:

  1. 用于决定先扩展哪一个节点
  2. 在扩展节点时,用于决定要生成哪一个或哪几个后继节点
  3. 用于确定某些应该从搜索树中抛弃或修建的节点

4、启发函数的概念

在扩展节点时,用来描述节点重要程度的函数称为估价函数, 一般形式为f(x)=g(x)+h(x)。其中,g(x)为初始节点S0到节点x已实际付出的代价,h(x)是从节点x到目标节点Sg的最优路径的估计代价,启发信息主要由h(x)来体现,故把它称为启发函数。

5、A算法和A*算法基本原理和区别

A算法

在状态空间搜索中,如果每一步都利用估价函数f(n)=g(n)+h(n)对Open表中的节点进行排序,则称为A算法。它是一种为启发式搜索算法

类型:

全局择优:从Open表中的所有节点中选择一个估价函数值最小的进行扩展

局部择优:仅从刚生成的子节点中选择一个估价函数值最小的进行扩展。

A*算法

对在A算法的基础上,选用了一个比较特殊的估价函数,对节点n定义f*(x)=

g*(x)+h*(x),表示从S0开始通过节点x到Sg的一条最佳路径的代价,g是g*的估计,h是h*的估计。g(x)是对最小代价g*(x)的估计,且g(x)>0,g(x)>=g*(x),

h(x)为h*(x)的下界,即对所有的x存在h(x)<=h*(x)

八、与或树

1、与或树的有序搜索

盲目搜索:没有考虑代价,所求得的解树不一定是代价最小的解树,即不是最优解树。

启发式搜索:要多看几步,计算一下扩展一个节点可能要付出的代价,以选择代价最小的节点进行扩展。

2、希望树的概念

在有序搜索中,应选择那些最有希望成为最优解树一部分的节点进行扩展。我们称这些节点构成的树为希望树。

全局择优、基于希望树的搜索???

3、解树的代价计算

最大代价法计算、和代价法计算

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九、博弈树(很重要):

1、博弈树的概念

在博弈过程中,已方的各种攻击方案为“或”关系,而对方的应着方案为“与”关系。描述博弈过程的“与/或”树称为博弈树。

根节点是初始状态

2、极大极小分析法(很重要)

根据所求解问题的特殊信息设计合适的估价函数,计算当前博弈树中所有端节点的得分,该分数称为静态估价值。
根据端节点的估值推算出其父节点的分数:
  1. 若父节点为“或”节点,则其分数等于其所有子节点分数的最大值。
  2. 若父节点为“与”节点,则其分数等于其所有子节点分数的最小值。
  3. 计算出的父节点的分数值称为倒推值。
  4. 如果一个方案能获得较大的倒推值,则它就是当前最好的行动方案。

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3、a-b剪枝法

一个“与”节点取当前子节点的最小值作为其倒推值的上界,称该值为β值。
一个“或”节点取当前子节点的最大值作为其倒推值的下界,称该值为α值。
如果“或”节点xα值不能降低其父节点的β值,即:α≥β
则应停止搜索节点x的其余子节点,并使x的倒推值为α。这种技术称为β剪枝。

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如果“与”节点xβ值不能升高其父节点的α值,即:β≤α
则应停止搜索节点x的其余子节点,并使x的倒推值为β。这种技术称为α剪枝。

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例:对于下面的博弈树进行剪枝

        

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十、不确定性知识表示

1、不确定性推理的概念

不确定性推理泛指除精确推理以外的其他各种推理问题。包括不完备、不精确知识的推理、模糊知识推理,非单调性推理等。

(只求概念理解、习题会做就行,涉及比较少、因为难度较大)

可信度推理、bayes推理、概率推理

课后习题也看一看

十一、机器学习

1、决策树

决策树是一种由节点和边构成的用来描述分类过程的层次数据结构。
根节点:表示分类的开始
叶节点:表示一个实例的结束
中间节点:表示相应实例中的某一属性
边代表:某一属性可能的属性值
路径:从根节点到叶节点的每一条路径都代表一个具体的实例,并且同一路径上的所有属性之间为合取关系,不同路径(即一个属性的不同属性值)之间为析取关系。

id3算法:(很重要、复杂、信息增益、要记住公式、要亲自动手算一算、不能光看、做习题例题、

2、ID3算法

信息熵的概念

     信息熵是对信息源整体不确定性的度量。假设S为样本集,S中所有样本的类别有k种,如y1,y2,…,yk,各种类别样本在S上的概率分布分别为P(y1),P(y2),…,P(yk),则S的信息熵可定义为:

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 信息增益的概念

信息增益( information gain )是对两个信息量之间的差的度量。其讨论涉及到样本集S中样本的结构。
对S中的每一个样本,除其类别外,还有其条件属性,或简称为属性。若假设S中的样本有m个属性,其属性集为X={ x1,x2,…,m},且每个属性均有r种不同的取值,则我们可以根据属性的不同取值将样本集S划分成r个不同的子集S1, S2,…Sr
此时,可得到由属性xi的不同取值对样本集S进行划分后的加权信息熵。

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其中,t为条件属性xi的属性值; S为xt=t时的样本子集; E(St)为样本子集St信息熵; |S|和|St|分 别为样本集S和样本子集St的大小,即样本个数。
有了信息熵和加权信息熵,就可以计算信息增益。所谓信息增益就是指E(S)和E(S, xi)之间的差,即

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信息增益所描述的是信息的确定性,其值越大,信息的确定性越高

3、SVM

(了解概念即可、分类的基本思想:升维、画超平面、)

十二、神经网络

1、人工神经元基本计算方法和公式(很重要)、

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2、各种激励函数(了解)

最常用 sigmoid

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3、前馈问题、反馈模型的基本拓扑结构和它们之间的区别

3、前馈网络的基本拓扑结构

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 4、反馈网络的基本拓扑结构

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5、BP网络模型 

双向传播问题:正向传播的作用、逆向传播的作用、两者之间的区别

正向传播:输入信息由输入层传至隐层,最终在输出层输出。

反向传播:修改各层神经元的权值,使误差信号最小。

6、hopfied网络

全连接、反馈网络

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7、CNN

1)卷积、卷积核的概念

    卷积(convolution)在卷积神经网络中的主要作用是实现卷积操作,形成网络的卷积层。

    卷积操作的基本过程是:针对图像的某一类特征,先构造其特征过滤器(FF),然后利用该滤器对图像进行特征提取,得到相应特征的特征图( FM)。依此针对图像的每一类特征,重复如上操作,最后得到由所有特征图构成的卷积层。

    特征过滤器也称为卷集核(Coiling Kernel,CK),它实际上是由相关神经元连接权值所形成的一个权值矩阵,该矩阵的大小由卷集核的大小确定。卷集核与特征图之间具有一一对应关系,一个卷集核唯一地确定了一个特征图,而一个特征图也唯一地对应着一个卷积核。

2)池化、池化层的概念

   池化层(Pooling Layer)也叫子采样层(Subsample Layer)或降采样(downsampling),其主要作用是利用子采样(或降采样)对输入图像的像素进行合并,得到池化层的特征图谱。

   池化操作的一个重要概念是池化窗口或子采样窗口。所谓池化窗口是指池化操作所使用的一个矩形区域,池化操作利用该矩形区域实现对卷积层特征图像素的合并。

    例如,一个8*8的输入图像,若采用大小为2*2的池化窗口对其进行池化操作,就意味着原图像上的4个像素将被合并为1个像素,原卷积层中的特征图经池化操作后将缩小为原图的1/4。

 池化操作的基本过程是:从特征图的左上角开始,按照池化窗口,先从左到右,然后再从上向下,不重叠地依次扫过整个图像,并同时利用子采样方法进行池化计算。

    常用的池化方法有最大池化(max pooling)法、平均池化(mean pooling)法和概率矩阵池化(stochastic pooling)法等。这里主要讨论最大池化法和平均池化法。

3)卷积与池化的计算方法

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