人工智能教案04章 4.2 表示观

第一篇：人工智能教案04章 4.2 表示观

4.2 表示观

任何科学研究都是有其指导思想、观点的，在一定的思想指导下提出一系列的方法体系。知识表示也是同样。人工智能是处理知识的科学，所以对人工智能研究首先从知识表示开始，而指导知识表示的思想观点称为表示观。

不同的表示观规定了智能模拟研究的不同侧面。各种表示观是从不同角度及不同描述层次解释表示的内涵时产生的不同的结论。

表示观：对于“什么是表示”这一基本问题的不同理解和采用的方法论。4.2.1 认识论表示观

认识论表示观认为表示是对自然世界的表述，表示自身不显示任何智能行为。其唯一的作用就是携带知识。这意味着表示可以独立于启发式来研究。

认识论表示观的思想最早出现于J.McCarthy与P.Hayes的一篇文章中。此主张的核心是将AI问题分成两部分：认识论部分与启发式部分。认为AI的核心任务就是“常识”形式化。其讨论的主要问题：

◇“知识的不完全性”是认识论学派讨论最多的情况。推理者的知识是不完全，但却是一致的，其要点是在保持知识一致性的前提下得出新的结论。

例如对知识“鸟会飞”，但是“鸵鸟”并不会飞。

◇“知识不一致性”是常识的另一类性质。

例如教友派教徒是和平主义者，共和党是好战分子。已知某教授是教友派教徒，且是共和党人。问他是和平主义者吗？

◇“知识不确定性”是更复杂的常识问题。尽管Fuzzy、可信度理论、人工神经网络等丰富了对常识的不确定性研究方法。但还不能显现地表示“可废弃性”这个重要特征。大大限制了对智能型为“灵活性”的描述。因此，在复杂问题求解释，集成几种方法是有吸引力的想法。

◇“常识的相对性”目前在AI中研究甚少。理论集合是有限的，常识的集合是无限的。

关于常识的研究非常困难。这种困难性首先在于常识知识难以形式化，因为常识知识实在是太多了。Doug Lenat在考虑建立一个人类级智能系统所需要的知识的数量时，他认为大约需要100万到1000万个事实。其次，没有很好的定义使我们能控制独立于其他部分的边界。在概念化一个常识时，可能牵涉到太多的实体、功能和关系，使得我们无法确定什么时候它已经“概念化”好了。

认识论的特点：

◇ 表示是在特定环境下对世界观察的结果；

◇ 强调自然世界现象与表示之间的因果关系；

◇ 认为启发式方法不属于表示研究的内容，认为对常识知识的形式化是非常重要的任务。4.2.2 本体论表示观

本体论表示观认为表示是对自然世界的一种近似，它规定了看待自然世界的方式。即一个约定的集合。表示只是描述了关心的一部分，逼真是不可能的。

该观点是由D.Lenta提出的。该观点认为表示主要解决的问题是：

◇ 表示需对世界的某个部分给与特别的注意（聚集），而对世界的另外部分衰减，以求达到有效求解。

◇ 对世界可以采用不同的方式来记述。注重的不是“其语言形式，而是其内容”。此内容不是某些特定领域的特殊的专家知识，而是自然世界中那些具有普通意义的一般知识。

◇ 推理是表示观中不可缺少的一部分。表示研究应与启发式搜索联系起来。认为不考虑推理的纯粹表示是不存在的。

◇ 计算效率无疑是表示的核心问题之一。即有效地知识组织及与领域有关的启发式知识是其提高计算效率的手段。

计算效率：不同于以前的多用计算复杂性来衡量一种智能系统的方法,而采用计算困难度来衡量。

一般情况下，计算复杂性是实例的算法在极端情况下的衡量的特性。实例是人造的，分布往往不平衡，而且，实例问题是能解决的。但是，实际问题往往不能解决。计算困难度主要讨论：计算复杂性的分布与研究困难有多大的问题。如对大多数有价值的实例遇到难以克服的计算复杂性问题，就研究如何克服。

◇ 哪种语言作为表示形式不是最重要的。特别强调表示不是数据。

本体论的特点：

◇ 本体论的约定具有相对性。本体论研究者认为在智能系统中，往往需要分成不同的层次。每个层次具有其本体论的约定。这对专家系统一类的问题已被证明是有效的。

如电子线路分析。对电子线路的分析，如果从“电路是相互连接的实体，信号顺着联线瞬时地流动”这个观点，则存在着一种本体论。而如果从电动力学来看，则存在另一种本体论。

◇ 如要建立一个具有普通意义的带有一般知识的知识库，将会遇到“相对性”的困难。因为，如果站在不同的科学深度将导致不同的本体论约定。那么，什么是其最终的本体论约定哪？这是本体论表示观至今未能解决的问题。

Minsky的说明是有代表性的。“在解释非常复杂的问题时，我们将不得不同时使用几个完全不同的表示。这是因为，每一种特别的表示均有其自身的优点与缺陷。对涉及我们称为常识的那些东西时，没有一种表示可以说是足够的。”采用集成的方法来克服理论不足所带来的困难，不仅对“本体论”表示观是必然的。而且对其它两种表示观也是必然的。4.2.3 知识工程表示观

最常用的表示法都反映了知识工程表示观。其特点是：

◇ 将表示理解为一类数据结构（逻辑）及在其上的操作。

◇ 对知识的内容更强调与领域的相关性，适合于这个领域的，来自领域专家经验知识是讨论的重点。

这种观点最大的特色就是强调工程实现性，表示方法必须在实际的应用中得到实现。同时，这种观点所强调的知识领域有关性和对知识表示形式的选择性与本体论有着显著的差别。

一般地说，认识论表示观强调知识的某种存在性研究，本体论表示观更多地考虑知识的构造性研究，而知识工程表示观则以知识系统的可实现性作为重点。显然，对任意一门科学存在性、构造性及可实现性均是重要的，简单地论断某种表示观是否合适是错误的。

注意：无论持何种表示观的AI研究者都认为，表示是刻画智能行为的理论。这表示无论采用什么样的方式（包括数学的或程序的）所建立的表示方法和立足于什么样的表示观，均需要满足与智能现象一致的条件。鉴于智能现象的复杂性，采用什么表示观，应当取决于所面临的问题。笼统地强调好的是没有什么意义的。近几年一些研究者主张各种表示观应该互相渗透。

第二篇：人工智能教案04章 4.7 面向对象的表示法

4．7 面向对象的表示法

人工智能的语言有Lisp（函数型）、Prolog（逻辑型）和SmallTalk（面向对象型）。SmallTalk是基于对知识的面向对象表示的。

1960年，人工智能研究的先驱者之一，美国的McCarthy推出了他设计的语言LISP。LISP是LISt Processor(表处理器)的意思。它之前的计算机高级语言如Fortran主要用于数值计算，而LISP则主要用于符号计算，它的主要数据结构是表。LISP至今仍在广泛使用，很大部分的人工智能程序是用LISP写的，她为人工智能的发展作出了不可磨灭的贡献。

Prolog（PROgramming in LOGic）采用的是用逻辑方法作程序设计的思想，它把一阶谓词演算中的说明性命题赋予过程性的解释，从而使说明性的命题变成可执行的过程。

SMALLTALK是面向对象的程序设计语言中的主要代表。它由Alan Kay设计出来。整个系统包含四个组成部分：语言核心，编程风范，编程系统和界面模型。SmallTalk程序以面向对象为基础，对象组织成类，凡是能被计算机处理的数据都可以定义为对象。类构成继承的层次体系，每个类可以包含一些方法，这些方法可以被子类继承也可以不被继承，类之间的操作通过传递消息实现。

对象是由一组数据和与该组数据相关的操作构成的实体。在面向对象表示中类和类继承是一组重要概念。类由一组变量和一组操作组成，它描述了一组具有相同属性和操作的对象。每一个对象都属于某一类，每个对象都可由相关的类生成，换言之，对象是类的实例。一个类可以通过继承拥有另一类的全部变量和操作，继承是面向对象表示法的主要推理形式。同时，由于一个事物的描述都集中在一个类中，又体现了类的封装性。继承和封装是面向对象的两大特点。

第三篇：人工智能教案

人工智能教案

教学目标：

知识目标：了解人工智能（AI）的定义。知道常见的人工智能应用。技能目标：能够分析“AI会取代人类吗？”这个问题。情感目标：能够对AI产生兴趣，理性认识AI。

重难点：

重点：人工智能的定义，了解人工智能的应用。难点：看待AI威胁论。教学过程：

导入：你知道AlphaGo吗？（引起同学兴趣）解释AlphaGo是什么? 同学们观看这幅图片,认识他是谁吗？（柯洁）我们来读读他的微博：决战前夕，感慨万千...在这个特殊的时间，我有些话想和热爱围棋、关注围棋、关注我的朋友们说: 无论输赢，这都将是我与人工智能最后的三盘对局 很多人可能会问为什么？

其实私底下我已经与朋友家人说了很多次这样的想法，现在的AI进步之快远超我们的想象。像国产的绝艺、日产的ZEN虽然和AIphago还有着较大差距，但已经表现出超强的实力了...我相信未来是属于人工智能的。

可它始终都是冷冰冰的机器，与人类相比，我感觉不到它对围棋的热情和热爱。对它而言...它的热情——也只不过是运转速度过快导致CPU发热罢了。

我会我用所有的热情去与它做最后的对决，不管面对再强大的对手——我也绝不会后退！至少这...最后一次...拼尽全力后，无论结果...管他口中是是非非，来一首《沧海一声笑》..岂不美哉、快意？我淡然笑到...不眠夜，且看且珍惜，请大家欣赏我最后的三盘人机大战。我们可以感受到柯洁什么样的心态？

我们可以用一句话来表明：人工智能赢了棋，人类却赢得了未来。其实这人工智能时代的序幕！

那么什么是人工智能呢？请同学起来回答。

定义：人工智能（Artificial Intelligence），英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工：人力所能及制造的。

智能：涉及到其它诸如意识（CONSCIOUSNESS）、自我（SELF）、思维（MIND）（包括无意识的思维（UNCONSCIOUS_MIND））等等问题。接下里，我们了解人工智能的发展。（现阶段的人工智能播放视频）我们现在是什么时代？是互联网时代

未来是属于人工智能的时代!他们有什么区别呢？

区别：互联网只是把原来存在的方式变得更加有效（连接万物）。而人工智能使原来的不可能成为了可能（唤醒万物）。你们了解哪一些人工智能的应用： 接下来同学们看图回答。

其实人工智能的应用还有许多。我们来看一看。现在，大家思考一个问题：人工智能会不会取代人类？

在电影里面，我们可以看到邪恶机器人欲毁灭人类或者充满正义的机器人拯救人类。你们认为人工智能会不会威胁人类?同学们讨论3分钟。分为2个方面来辩论。

现阶段的人工智能安全问题：人工智能还在研究中，但有学者认为让计算机拥有智商是很危险的，它可能会反抗人类。这种隐患也在多部电影中发生过，其主要的关键是允不允许机器拥有自主意识的产生与延续，如果使机器拥有自主意识，则意味着机器具有与人同等或类似的创造性，自我保护意识，情感和自发行为。大家了解百度现阶段的人工智能应用。最后：以一句话和一副图片作为这节课结尾。

第四篇：教案4.2

第二节 熔化和凝固

一)教学目的

1.知道什么是熔化和凝固现象。

2.理解晶体的熔点和凝固点的物理意义。

3.知道晶体和非晶体的熔化、凝固的区别。

4.知道熔化吸热、凝固放热。

5.了解图象在学习物理学中的作用。(二)教具

学生实验，三人一组。每组配备熔化实验仪器、酒精灯、铁架台、石棉网、温度计二支、海波、蜡、水、火柴、坐标纸。(三)教学过程

一、激趣导入，明确目标

教师：我们在小学自然常识课中学习过物质存在的三种状态：固态、液态和气态。但是物质的状态不是一成不变的。当物体的温度发生变化时，物质的状态也往往发生改变，所以物质状态的变化也属于热现象。

二、创设情境，自主学习

1.熔化和凝固

教师提问：你见过哪些物质由固态变成液态的现象?

(学生回答)

春天来了，湖面上的冰化成水；固态的铁、铝等金属块在高温下变成了液态等等，这些都是物质由固态变成液态的现象。

提问：你见过哪些物质由液态变成固态的现象?

(学生回答)

冬天到了，气温下降，湖面上的水结成冰；工厂的铸造车间里，工人将铁水浇在模子里，冷却后，铁水变成了固态的铸件。

我们把物质由固态变成液态的过程叫熔化。物质由液态变成固态的过程叫做凝固。刚才我们提到的冰化成水是熔化，水结冰是凝固。铁、铝等金属块在高温下变成液态是熔化，铁水铸成工件是凝固。

除此之外，蜡、松香、沥青、玻璃等物质也能熔化和凝固。2.学生实验：观察海波的熔化。(1)讲述实验的做法

各组的熔化实验仪器中放入了少量的晶体物质海波。将搅拌器和温度计的玻璃泡插入试管里的海波粉中，温度计的玻璃泡不要接触试管壁和底，要埋在海波粉中。

把试管放在大烧杯的水中，将烧杯放在铁架台的石棉网上，用酒精灯加热。等水温升至30℃以上时，用搅拌器不停地搅动，每隔半分钟记录一次海波的温度，并观察海波的状态。最后根据记录的数据在坐标纸上画出海波的温度随时间变化的图线。(2)注意事项

为了做好实验，每组的三位同学要分工合作。一位同学搅动，一位同学读数，并观察海波的状态，第三位同学记录温度和状态。实验中，搅动必须不停地进行，以保证海波受热均匀。

(3)学生操作，等各组的熔化过程完成后继续加热，教学活动继续进行。

三．讲解释疑，巩固提高

海波的熔化曲线的分析

(教师选择一个组的熔化曲线，请该组同学画在黑板上)

教师：其他各组的曲线虽然不完全相同，但是大致形状如图所示。我们将这一曲线分为AB、BC和CD三段，请同学们结合实验，回答下列问题。

（1)AB段。在这段曲线对应的一段时间内海波是什么状态?温度怎样变化?(答：AB段所对应的时间内海波是固态，温度升高)

(2)在曲线上的哪一点海波开始熔化?(答：B点)

(3)在BC段对应的时间内，海波的状态如何?温度是否变化?这段时间是否对海波加热?(答：BC段所对应的时间内海波的状态是固态和液态共存。海波的温度保持在48℃左右不变。此时仍在继续对海波加热，即海波仍在吸热)

(4)在CD段对应的时间内海波是什么状态?温度如何变化?(答：海波的状态是液态，海波已经熔化完毕，继续加热，海波的温度升高)4.熔点

教师：除了海波以外，其他晶体物质，如各种金属、冰、固态酒精等，它们的熔化曲线都与海波的熔化曲线形状相似，只是熔化时的温度高低不同而已。这条熔化曲线反映了晶体物质熔化的一个重要特征--晶体的熔化是在一定的温度下完成的，即晶体在熔化过程中，温度保持不变。

晶体熔化时的温度叫熔点。纯海波的熔点是48 ℃。我们实验用的海波不纯，熔点低于48 ℃。5.凝固曲线

教师：如果让熔化了的海波冷却，记下液态海波在冷却凝固成晶体过程中的温度随时间变化情况，可得到凝固曲线近似下图的形状。请大家思考并回答：

(1)DE段。海波是____态，____热(填“吸”或“放”)，温度______。

(2)EF段。海波的状态是______，____热，温度______。

(3)FG段。海波的状态是______，____热，温度______。

教师：晶体的凝固也是在一定的温度下完成。晶体凝固时的温度叫凝固点，晶体的凝固点和它的熔点相同。6.学生练习

(1)读物质的熔点表。请学生看课本上的熔点表。教师读一种物质的熔点并加以解释。

教师：钨的熔点是3 140 ℃。钨在熔化时温度保持在3 140 ℃不变。

(学生模仿教师读几种物质的熔点并加以解释)

(2)学生回答

①温度是70 ℃的萘是____态。

②水在-5 ℃时是____态。

③铁、铜、铝在常温下是____态。

④水银在-30 ℃时是____态。

⑤酒精在-100 ℃时是____态。

⑥锡在232 ℃时是____态。

⑦中国北部的漠河冬季气温最低到-52.3℃，应选用水银温度计还是酒精温度计?为什么?(应选用酒精温度计。因为酒精的凝固点是-117 ℃，在-52.3 ℃的情况下，酒精是液态的。水银的凝固点是-39 ℃，在气温低于-39 ℃时，水银的固态的。所以水银温度计在冬季的漠河无法工作。)7.熔化吸热和凝固放热

教师：现在请大家结合熔化和凝固的实验听一段海波的自白，并回答问题。

“我叫海波，我的熔点和凝固点都是48 ℃。现在我的体温恰好是48 ℃，请你们告诉我，我是应该熔化，还是应该凝固呢?只要你们说得对，我就照你们说的办。”

(学生讨论并回答)

℃既是海波熔点也是它的凝固点。此时海波是熔化还是凝固，关键要看海波是吸热还是放热。固态海波在温度到达熔点时，吸热则熔化。液态海波在温度到这一温度时，放热则凝固。所以熔化时吸热，凝固时放热。8.学生实验：非晶体的熔化和凝固

教师：物质除了晶体还有非晶体，松香、石蜡、玻璃等属于非晶体。我们现在利用实验研究石蜡的熔化和凝固。

我们所用的实验装置还是刚才用过的装置，实验步骤也完全相同。

(学生操作、实验)

教师：请一个组把石蜡的熔化和凝固曲线画在黑板上。

从石蜡的熔化和凝固曲线可知，非晶体的熔化和凝固跟晶体不同。非晶体没有一定的熔点，也没有一定的凝固点。石蜡熔化时吸热，温度不断上升，固态石蜡由硬变软，然后再变为液态。凝固时放热，石蜡由液态变为粘稠，然后由软变硬，形成固态。

四、归纳总结，检测达标

1.物质由固态变成液态叫熔化。物质由液态变成固态叫凝固。

晶体和非晶体的熔化、凝固有明显的区别：晶体的熔化和凝固是在一定的温度下完成，这个温度分别叫熔点和凝固点。而非晶体没有一定的熔点和凝固点。但是不论晶体还是非晶体，熔化时都吸热，凝固时都放热。所以，晶体实现熔化的条件可概括为两条：一是温度到达熔点，二是吸热。凝固的条件是温度到达凝固点，同时要放热。

2.通过以上的学习，请大家考虑以下两个问题。

(1)冰水混合物的温度为什么是0 ℃?(学生思考并回答)

冰水混合物中有冰又有水，冰和水的物态变化有两种可能：其一是冰尚未熔化完毕，冰熔化时温度保持在熔点不变。另一种可能是尚未凝固完毕，温度也应保持在凝固不变。所以冰水混合处于热平衡状态，温度为0 ℃。

(2)人们常说“下雪不冷化雪冷”，这句话是什么道理?

(学生思考并回答)

雪在熔化时温度保持在0 ℃不变，但是要吸热。雪从空气中吸热，气温下降，所以化雪时更冷。

3.北方的冬季较冷，为了妥善地保存蔬菜，多在菜窖里放几桶水，可以利用水结冰时放出热，窖内温度不致太低。现在，人们研制出一种聚乙烯材料，在15 ℃～40 ℃的范围内熔化或凝固，而熔化或凝固时，温度保持不变。所以，人们将这种材料制成颗粒状，掺在水泥中制成储热地板或墙壁，天气热时颗粒熔化，天气冷时又凝固成颗粒，能调节室内的温度。

第五篇：汽车机械基础教案-04章

【课题】平面任意力系 【教材版本】

张让莘.汽车机械基础.北京：高等教育出版社，2005 【教学目标】

1．知识目标：了解平面任意力系向一点简化的方法、熟练掌握平面任意力系平衡条件及平衡方程的应用。

2．能力目标：具备熟练计算平面任意力系作用下简单物体平衡问题的能力。3．情感目标：由特殊到一般，对事物全面的认识，使学生有一种登泰山小天下之感。

【教学重点、难点】

教学重点：平面任意力系平衡条件及简单物体平衡。教学难点：平面任意力系平衡条件及简单物体平衡。【教学媒体及教学方法】

使用教材第四章及相应的多媒体素材。

本章内容有两部分，第一部分内容主要是理论推导，可采用讲授法、课堂讨论和练习法等教学方法。第二部分内容可采用讲授法及练习法。分析讲解一定要透彻，而在例题讲解时，每个步骤都要围绕所求选取研究对象，列相应方程。【课时安排】

2课时（90分钟）【教学建议】

教学中应使用教材（包括学习指导）。根据学生基本情况及课堂上的的总体反应，灵活使用不同的教学方法，加强和学生的互动，尤其联系工程实际使学生

能推广到解决每一类平衡问题的思路与方法。【教学过程】

一、导入（5分钟）

前面我们已学习了两类平衡问题，可以说已经掌握了静力学中的平衡问题的解决方法及其步骤（师生可大声讲出来）。现在我们在此基础上，推广到一般平衡问题——平面任意力系的平衡。

二、新授（75分钟）

1．平面任意力系向一点简化（40分钟）

教师分析讲解：平面任意力系向任一点Ｏ简化，其一般结果为作用在简化中心Ｏ的一个力和一个力偶，这个力等于该力系的主矢作用于简化中心Ｏ。这个力偶的矩等于该力系对于点Ｏ的主矩。

学生复习：力的平移定理、主矩、主矢。2．平面任意力系的平衡条件和平衡方程（35分钟）

教师分析讲解：平面任意力系平衡的必要充分条件是：力系的主矢和对于任一点的主矩都等于零。平衡方程为：

F0F0 m(F)0xY0i学生复习：画受力图、列方程、解方程组。在黑板上做练习，互相纠错。

三、课堂讨论及作业（10分钟）

课堂讨论，教师与学生之间或学生相互之间提出一些问题展开，如平面任意力系的判断、简化中心的选取对计算的影响、主矩和主矢与原力系的等效性等。

最后小结主矩、主矢和计算及求解平面任意力系平衡问题的一般方法步骤及注意事项。最后简单总结或比较几种平衡问题。

作业

学习指导中第四章后习题中：(一)填空题1．

2、（二）选择题、（三）判断题1．

3、(四)简答题、(五)计算题1．3。