人工智能实验报告.doc

课 程 实 验 报 告

学年学期　 2015—2016年第一学期
课程名称　 人工智能原理与技术
实验名称　 PROLOG语言编程练习
实 验 室　 无
专业年级　 电气134 　
学生姓名　 赵倩 　
学生学号　 　 2013011989
提交时间 2015.12.28 　
成 绩 　
任课教师　 樊强 　

水利与建筑工程学院
第一章 PROLOG语言编程练习
1.1 实验目的
加深学生对逻辑程序运行机理的理解，使学生掌握PROLOG语言的特点、熟悉其编程环境，同时为后面的人工智能程序设计做好准备。
（1）熟悉PROLOG语言编程环境的使用；
（2）了解PROLOG语言中常量、变量的表示方法；
（3）了解利用PROLOG进行事实库、规则库的编写方法；
1.2 实验环境
计算机，Turbo PROLOG教学软件。
1.3 预习要求
实验前应阅读实验指导书，了解实验目的、预习PROLOG语言的相关知识。
1.4 实验内容
（1）学习使用Turbo PROLOG，包括进入PROLOG主程序、编辑源程序、修改环境目录、退出等基本操作。
（2）在Turbo prolog集成环境下调试运行简单的Turbo PROLOG程序，如描述亲属关系的PROLOG程序或其他小型演绎数据库程序等。
1.5 实验方法和步骤
（1）启动Windows XP操作环境。
（2）打开文件目录，执行prolog应用程序，启动Turbo prolog，并按空格键(SPACE)进入集成开发环境。
（3）选择Setup项，打开下拉菜单，选择Directories项，进行工作目录修改，按Esc键退出，选择Save Configuration项，保存修改。
（4）选择Files项，打开下拉菜单，选择New file项，进入源程序输入和编辑，或选择Load项，选择要打开的示例程序，再选择Edit项，可以进行编辑源程序。
（5）编辑之后，可以选择Run项，执行程序，可以在Dialog窗口进行询问，即外部目标的执行，查看程序运行结果，分析程序之功能。
（6）仿前例，可以选择其他程序并运行，分析程序功能。
（7）退出，选择Quit项，可以退出Turbo Prolog程序，返回到Windows XP环境。
1.6 示例程序
逻辑电路模拟程序。该程序以逻辑运算“与”、“或”、“非”的定义为基本事实，然后在此基础上定义了“异或”运算。那么，利用这些运算就可以对“与”、“或”、“非”和“异或”等逻辑电路进行模拟。事实上，在此基础上也可以对其他任一逻辑门电路进行模拟。
domains
d=integer
predicates
not_(d,d)
and_(d,d,d)
or_(d,d,d)
xor_(d,d,d)
clauses
not_(1,0).
not_(0,1).
and_(0,0,0).
and_(0,1,0).
and_(1,0,0).
and_(1,1,1).
or_(0,0,0).
or_(0,1,1).
or_(1,0,1).
or_(1,1,1).
xor_(Input1, Input2, Output):-
not_(Input1,N1),
not_(Input2,N2),
and_(Input1,N2,N3),
and_(Input2,N1,N4),
or_(N3,N4,Output).
实现同或
domains
d=integer
predicates
not_(d,d)
and_(d,d,d)
or_(d,d,d)
th_(d,d,d)
clauses
not_(1,0).
not_(0,1).
and_(0,0,0).
and_(0,1,0).
and_(1,0,0).
and_(1,1,1).
or_(0,0,0).
or_(0,1,1).
or_(1,0,1)
or_(1,1,1).
th_(Input1, Input2, Output):-
not_(Input1,N1),
not_(Input2,N2),
and_(Input1,Input2,N3),
and_(N1,N2,N4),
or_(N3,N4,Output).

1.7 实验总结
出现的问题：对于每个谓词的格式没有看清，老把下划线忘掉，还以为程序不对。
解决方案：仔细阅读程序，名字和格式都了解过后再验证。
心得：Prolog是一门语言，需要较长的时间才能掌握，如今只是验证，可以凭借对谓词的英文意思看懂程序。

课 程 实 验 报 告

学年学期　 2015—2016年第一学期
课程名称　 人图搜索问题求解
实验名称　 PROLOG语言编程练习
实 验 室　 无
专业年级 电气134 　
学生姓名 赵倩 　
学生学号　 　 2013011989
提交时间 2015.12.28 　
成 绩 　
任课教师　 　 樊强

水利与建筑工程学院
第二章 图搜索问题求解
2.1 实验目的
加深学生对图搜索技术的理解，使学生掌握图搜索基本编程方法，并能利用图搜索技术解决一些应用问题。
（1）掌握Turbo prolog软件编程方法；
（2） 熟悉状态图搜索的基本算法；
（3）掌握图搜索问题求解中的问题表示、节点表示、close表和open表的构造。
2.2 实验环境
计算机，Turbo PROLOG教学软件。

2.3 预习要求
（1）预习教材第四章有关状态图问题求解的内容，熟悉状态图求解的过程和方法；
（2）了解Turbo PROLOG程序设计的基本知识。
2.4 实验内容
走迷宫是人们熟悉的一种游戏, 如图2-1就是一个迷宫。如果我们把该迷宫的每一个格子以及入口和出口都作为节点, 把通道作为边, 则该迷宫可以由一个有向图表示。 那么, 走迷宫其实就是从该有向图的初始节点（入口）出发, 寻找目标节点（出口）的问题, 或者是寻找通向目标节点（出口）的路径的问题。

用状态图搜索或与或图搜索方法，求出迷宫图中路径。图中S0为入口，Sg为出口。

图2-1 迷宫图
2.5 实验方法和步骤
（1）启动prolog编辑环境；
（2）用状态图搜索思想编辑路径求解问题的源程序；
（3）运行程序，分析结果；
（4）用与或图搜索思想编辑路径求解问题的源程序；
（5）运行程序，分析结果。
2.6 示例程序
下面是一个通用的状态图搜索程序。对于求解的具体问题，只需将其状态图的程序表示并入该程序即可。
/*状态图搜索通用程序*/
DOMAINS
state=symbol
DATABASE-mydatabase
open(state,integer)
closed(integer,state,integer)
res(state)
open1(state,integer)
min(state,integer)
mark(state)
fail_
PREDICATES
solve
road(state,state)
search(state,state)
result
searching
step4(integer,state)
step56(integer,state)
equal(state,state)
repeat
resulting(integer)
rule(state,state)
GOAL
solve.

CLAUSES
solve:-search(s0,sg),result.
search(Begin,End):-
retractall(_,mydatabase),
assert(closed(0,Begin,0)),
assert(open(Begin,0)),
assert(mark(End)),
repeat,
searching,!.
result:-
not(fail_),
retract(closed(0,_,0)),
closed(M,_,_),
resulting(M),!.
result:-beep,write("sorry don't find a road!").
searching:-
open(State,Pointer),
retract(open(State,Pointer)),
closed(No,_,_),No2=No+1,
asserta(closed(No2,State,Pointer)),!,step4(No2,State).
searching:-assert(fail_).
step4(_,State):-mark(End),equal(State,End).
step4(No,State):-step56(No,State),!,fail.
step56(No,StateX):-
rule(StateX,StateY),
not(open(StateY,_)),
not(closed(_,StateY,_)),
assertz(open(StateY,No)),
fail.
step56(_,_):-!.
equal(X,X).
repeat.
repeat:-repeat.
resulting(N):-closed(N,X,M),asserta(res(X)),resulting(M).
resulting(_):-res(X),write(X),nl,fail.
resulting(_):-!.
rule(X,Y):-road(X,Y).
road(s0,s4).road(s4,s1).road(s1,s4).road(s1,s2).road(s2,s1).road(s2,s3).
road(s3,s2).road(s4,s7).road(s7,s4).road(s4,s5).road(s5,s4).
road(s5,s6).road(s6,s5).
road(s5,s8).road(s8,s5).road(s8,s9).road(s9,s8).road(s2,s5).road(s5,s2).
road(s9,sg).

27 实验总结
实验中出现的问题：这一次的程序较难，只能通过结果验证其正确性。
解决方案：直接看那个迷宫，得出答案，跟程序运行结果对比即可。
心得：路径问题求解的搜索结果及分析：
找到的是最短路径，其间可能经历了歧路。多了分析不了。
状态图搜索和与或图搜索的特点：
两者都是通过搜索实现问题求解。其搜索策略都分为盲目搜索和启发式搜索两类。
状态图是用“状态”和“算符”来表示问题的一种方法。其中，“状态”用以描述问题求解过程中不同时刻的状况；“算符”表示对状态的操作，算符的每一次使用就使问题从一种状态转变为另一种状态。当到达目标状态时，由初始状态到目标状态所用算符的序列就是问题的一个解。
与或图则是通过将复杂问题通过分解（与节点）、等价变化（或节点）的方式化简看是否能构成解树来判断问题是否可解。

课 程 实 验 报 告

学年学期　 2015—2016年第一学期
课程名称　 人工智能原理与技术
实验名称　 小型专家系统(原型)设计
实 验 室　 无
专业年级　 电气134 　
姓 名 赵倩 　
学生学号　 　 2013011989
提交时间 2015.12.28 　
成 绩 　
任课教师　 　 樊强

水利与建筑工程学院
第三章 小型专家系统(原型)设计
3.1 实验目的
加深学生对专家系统原理的理解，使学生初步掌握专家系统的设计和实现方法。
3.2 实验环境
计算机，Turbo PROLOG教学软件或VC++等
3.3 预习要求
（1）了解专家系统设计与实现的一般方法；
（2）熟悉和掌握产生式系统的运行机制、产生式规则的程序语言实现。
3.4 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。
3.5 实验内容
综合利用人工智能的产生式系统、图搜索算法以及专家系统的框架，建造一个小型动物分类专家系统，要求系统具有知识库、推理机和动态数据库三部分。编程语言不限。
3.6 示例程序
考虑到本实验有一定难度，下面给出一个示例程序，以供参考。
例 小型动物分类专家系统
/* An Animal Classifying Expert System */
database
xpositive(symbol,symbol)
xnegative(symbol,symbol)
predicates
run
animal_is(symbol)
it_is(symbol)
positive(symbol,symbol)
negative(symbol,symbol)
clear_facts
remember(symbol,symbol,symbol)
ask(symbol,symbol)
goal
run.
clauses
run:-
animal_is(X),!,
write("\nYour animal may be a(n) ",X),nl,nl,clear_facts.
run:-
write("\Unable to determine what"),
write("your animal is. \n\n"),clear_facts.
positive(X,Y):-xpositive(X,Y),!.
positive(X,Y):-not(xnegative(X,Y)),ask(X,Y).
negative(X,Y):-xnegative(X,Y),!.
negative(X,Y):-not(xpositive(X,Y))ask(X,Y).
ask(X,Y):-
write(X," it ",Y,"\n"),
readln(Reply),
remember(X,Y,Reply).
remember(X,Y,y):-asserta(xpositive(X,Y)).
remember(X,Y,n):-asserta(xnegative(X,Y)),fail.
clear_facts:-retract(xpositive(_,_)),fail.
clear_facts:-retract(xnegative(_,_)),fail.
clear_facts:-write("\n\nPlease press the space bar to Exit"),readchar(_).
animal_is(cheetah):-
it_is(mammal),
it_is(carnivore),
positive(has,tawny_color),
positive(has,black_spots).
animal_is(tiger):-
it_is(mammal),
it_is(carnivore),
positive(has,tawny_color),
positive(has,black_stripes).
animal_is(giraffe):-
it_is(ungulate),
positive(has,long_neck),
positive(has,long_legs),
positive(has,dark_spots).
animal_is(zebra):-
it_is(ungulate),
positive(has,black_stripes).
animal_is(ostrich):-
it_is(bird),
negative(does,fly),
positive(has,long_neck),
positive(has,long_legs),
positive(has,black_and_white_color).
animal_is(penguin):-
it_is(bird),
negative(does,fly),
positive(does,swim),
positive(has,black_and_white_color).
animal_is(albatross):-
it_is(bird),
positive(does,fly_well).
it_is(mammal):-
positive(has,hair).
it_is(mammal):-
positive(does,give_milk).
it_is(bird):-
positive(does,fly),
positive(does,lay_eggs).
it_is(bird):-
positive(has,feathers).
it_is(carnivore):-
positive(does,eat_meat).
it_is(carnivore):-
positive(has,pointed_teeth),
positive(has,claws),
positive(has,forward_eyes).
it_is(ungulate):-
it_is(mammal),
positive(has,hooves).
it_is(ungulate):-
it_is(mammal),
positive(does,chew_cud).

3.7 实验总结
出现的问题：这个专家系统范围较小，稍微查一种别的动物，就可能得不到结果。
解决方案：先选中一种已有的动物，再回答程序提出的问题。
心得：知识是实现人工智能的重要内容，尤其是专家系统的实现，需要一定的形式。
11