人工智能第三版第一章讨论题和练习题

讨论题

1.你如何定义人工智能？

人工智能是用人工的方法在机器（计算机）上实现的智能，同时人工智能是一门研究如何构造智能机器（智能计算机）或智能系统，使它能模拟、延伸、扩展人类智能的学科

2.区分强人工智能和弱人工智能。

强人工智能 (AGI) 是指具有与人类智能相当的智能水平，能够像人类一样进行推理、学习、解决问题和执行各种任务。这种人工智能系统具有自主意识和情感，可以在各种不同的领域中表现出灵活的智能行为。
弱人工智能 (ANI) 是指专门用于执行特定任务的人工智能系统，它们通常在特定领域内表现出色，但在其他领域可能无法胜任。这些系统通常是基于特定的算法和模型，无法像人类一样具有广泛的智能能力和理解能力。

3.ALICE 是最近几次赢得 Loebner 奖的软件。请从线上找到该软件的一个版本并介绍一些 关于 ALICE 的情况。

2000年的那个版本是ALICE聊天机器人的一个里程碑。它是基于AIML（Artificial Intelligence Markup Language）开发的，该版本在Loebner人工智能大赛中获得了首届冠军。
ALICE的第一版是由Richard Wallace开发的，他创造了AIML作为构建聊天机器人的标准化语言。AIML允许开发者使用预定义的模式和规则来构建ALICE的知识库，使其能够理解用户的输入并做出相应的回应。
2000年的ALICE版本在Loebner大赛中的表现引起了广泛关注。虽然它还不能完全模拟人类对话，但它能够根据问题进行相应的回答，并模拟出一定程度的上下文理解和语义理解能力。
这个版本的ALICE是通过使用预定义的模式匹配和响应规则来工作的。它可以处理一些常见的问题和对话情境，但在处理复杂或特定领域问题时可能有限。

4.艾伦·图灵对人工智能的重要贡献是什么？

艾伦·图灵对人工智能的重要贡献是著名的图灵测试，他为测试人工智能开发的这一方法试图解决人工智能中的争议问题，如“计算机是否有智能？”。此外，图灵在理论计算机科学中提出了图灵机的计算模型，这是一个捕捉计算本质的数学模型，旨在回答“函数可计算意味着什么？”的问题。图灵的这些贡献为现代计算机科学和人工智能领域奠定了基础。

5.约翰·麦卡锡对人工智能的贡献是什么？

约翰·麦卡锡对人工智能的贡献包括：在1956年的达特茅斯会议上创造了“人工智能”这个词；对于LISP编程语言的发明功不可没，该语言成为了开发人工智能程序的标准语言；他在逻辑与自然语言处理、计算机国际象棋、认知、反设事实、常识等领域都有学术论文或著作；他还站在人工智能的立场提出了一些哲学问题，并在其论文中指出人工智能系统需要什么才能真正实用有效。由于对人工智能做出的巨大贡献，麦卡 锡于1971年获得图灵奖，并且获得了其他多个奖项。

6．为什么 ATM 及其编程不是人工智能编程的一个好例子？

ATM 及其编程不是人工智能编程的一个好例子，是因为尽管ATM能够追踪个人的支出和消费习惯，并提供一定的建议，但它缺乏人工智能的核心特征。文档中提到，人工智能问题通常是大型、计算上非常复杂的问题，不能通过简单直接的算法解决。而ATM的功能相对单一，更多是基于预设的编程逻辑进行操作，没有涉及到复杂的问题解决过程，也没有展现出类似人类智能的推理能力。

7.为什么对于人工智能研究而言，医疗诊断是一个非常典型且适合的领域？

医疗诊断是一个非常典型且适合人工智能研究的领域，主要是因为它包含了大量领域相关的知识，需要处理的症状和疾病情况复杂多变，且在大多数情况下不存在可以识别潜在疾病的确定性算法。通过采用人工智能，特别是专家系统，可以将医生的专业知识以规则的形式编码进入系统，专家系统的规则数量远超人脑记忆，能够处理比单一医生所掌握的更为广泛的知识。此外，专家系统还能提供概率性的诊断结果，辅助医生进行决策。因此，医疗诊断领域因其复杂性、知识密集性以及对概率性推理的需求，成为人工智能研究非常适合的领域。这些特点使得人工智能在医疗诊断中可以发挥重要作用，提高诊断的准确性和效率。

8.为什么对于人工智能而言，二人博弈是一个非常适合研究的领域？

二人博弈是一个非常适合人工智能研究的领域，因为它们遵循包含许多现实世界场景属性的规则，尽管这些场景做了简化处理。这些博弈为人工智能方法提供了良好的测试平台，因为虽然它们具有现实世界的属性，但不会在真实世界中产生后果。此外，二人博弈要求参与者不仅要关注自己目标的达成，还必须监视和阻止对手的行进，这为研究对抗性策略提供了丰富的场景。计算机博弈还激起了人们对人工智能的兴趣，促进了人工智能技术的发展。

9.解释计算机国际象棋对人工智能研究起到的作用。

计算机国际象棋对人工智能研究起到了重要作用。通过计算机不断挑战并掌握复杂广泛的棋类游戏，如国际象棋、跳棋、围棋和奥赛罗等，计算机科学取得了巨大的进步，编程技术也日臻成熟。这些棋类游戏的研究和程序开发促进了人工智能的发展，特别是在启发式搜索、知识表示、决策过程和问题解决策略等方面。此外，计算机国际象棋程序的发展也为人工智能领域提供了重要的测试平台，通过这些程序与顶尖棋手的对弈，可以评估和改进人工智能算法的性能。

10.简述专家系统的定义。

专家系统是一种软件，拥有某个有限问题领域的详尽知识，它通过内嵌的产生式规则来进行问题求解和决策支持。这些规则通常以“IF（条件），THEN 动作”的形式存在，可以模拟专家的推理过程，以解决复杂问题，如医疗诊断、矿物勘探等。专家系统的特点是知识库与推理机的分离，能够处理和解释不确定性，并可能产生连设计它们的领域专家都会感到惊讶的结论。它们不仅仅是构建该系统的专家的知识的总和，而且可以发展成为包含多个专家知识的知识库。

11.给出 3 种形式的知识表示方法

1. 子句逻辑表示法：例如使用逻辑语句 "Works_As (clerk, Michael) | Works_As( clerk, Louis)" 来表示两个人分别可能担任邮局职员的情况。

2. 框架表示法：框架可以系统性、层次化地描述对象，通常通过表格中的槽和槽填充值进行组织，或用三维方式表示现实世界中的结构。

3. 语义网络表示法：语义网络是面向对象编程语言的前身，它使用了继承的思想，并集中关注语言知识和结构的表示。

练习题

1．图灵测试的一种变体是逆图灵测试（inverted Turing test）；在这个测试中，计算机必须确 定它是在与人打交道还是在与另一台计算机打交道。请想象一下这种版本的图灵测试可能的任何 实际应用。（提示：近年来，大家试过在线购买热门体育或娱乐活动的门票吗？）

  逆图灵测试的一种实际应用可能涉及在线购买门票时的验证过程，以确保参与购买的是真实的人类用户而非自动化的抢票软件或机器人。这种测试可以用来防止机器人为热门体育或娱乐活动垄断门票，保证公平的购票机会。通过要求用户完成某些只有人类才能完成的任务，如识别图像中的特定物体、解决复杂的认知问题或进行语音识别，计算机可以辨别用户是否为真人，从而阻止或减少自动化工具的滥用。

2．图灵测试的另一种变体是个人图灵测试（personal Turing test）。想象一下，你试图确定 与你交流的是你朋友还是一台假装是你朋友的计算机。如果计算机通过了这个测试，试想可能 会产生什么法律或道德问题。

1.隐私权：计算机能否获取并使用个人的敏感信息？
2.身份盗用：计算机模拟真实人物进行交流是否构成身份盗用？
3.欺骗与信任：当人们发现自己在与计算机而非真实朋友交流时，可能会感到被欺骗，从而影响人际关系和信任。
4.责任归属：如果计算机在交流中导致某些后果，如何确定责任归属？
5.人际关系：计算机模拟的人际关系是否能替代真实的人际交往，以及这对人类社交行为的影响。

3．许多人认为语言的使用是智能的必要属性。Koko 是一只大猩猩，她经过斯坦福大学的 弗朗西斯·帕特森博士培训后会使用美国手语。Koko 能够表达她不知道的单词组合。例如，她 用已知的“手镯”和“手指”这样的词来表示戒指。这只“具备一定知识”的大猩猩是否改变 了你对动物智能这个主题的思考？如果是，请回答在什么方面改变了？你能够想象给 Koko 来一 次智力测试吗？

Koko这只大猩猩能够使用美国手语表达复杂的想法，甚至能够组合已知词汇来描述新事物，这表明动物具有一定程度的知识表示和创造性思维能力。这种情况可能会改变人们对动物智能的看法，特别是关于语言使用与智能之间关系的认识。它展示了语言不仅仅是人类的特性，也可能在非人类动物中以某种形式存在。

 4．假定通过如下测试的城市被认定为大城市。 它应该可能在凌晨 3:00 提供牛排餐。 每个夜晚，在城市范围内的某个地方都应该安排一场古典音乐会。 每个夜晚都应该安排一场重要的体育赛事。 假设美国的某个小镇上的居民想通过这个测试，他们为此开了一家 24 小时营业的牛排店， 聘请了一支交响乐团并获得了大型体育特许经营权。那么大家觉得这个小镇能够通过上述大城 市认定的测试吗？请将这个讨论与通过原始图灵测试和拥有智能的标准相关联（Dennett，2004）。

这个小镇看起来似乎能够通过被认定为大城市的测试。然而，这个测试可能存在一些问题，因为它只关注了特定的标准，比如提供牛排餐、举办古典音乐会和重要的体育赛事。这些标准可能反映了一种特定的文化偏好，而不一定适用于所有地方和所有人。

5．假设要设计一个阈值逻辑单元（TLU）来模拟双输入的或（OR）函数，你能否确定一个 阈值和所有权重来完成这一任务？

对于模拟双输入的OR函数的阈值逻辑单元（TLU），我们可以选择权重为1.0，阈值为0.5来完成这一任务。当输入中任意一个或两个输入为1时，总输入的线性组合将超过阈值，从而激活输出为1，模拟了OR函数的行为。

6．考虑迭代囚徒困境游戏的一种策略：对于某个未知数 n，游戏重复 n 次。从长远来看， 如何衡量该策略是否成功？

一种衡量策略成功与否的方法是观察其长期平均收益。通过重复进行 n 次游戏，我们可以计算策略在这 n 次游戏中的平均收益。如果该策略能够在长期内获得较高的平均收益，那么可以认为这个策略是成功的。

 7．采用遗传算法来解决本章中提供的 3 拼图问题，建议使用字符串来表达可能的解。这里 大家会建议使用什么适应度函数？

曼哈顿距离

 8．给出一个启发式方法，使你能够在高峰时段出租车稀缺时，乘坐出租车访问纽约市（或 任何其他主要城市）。

利用实时交通信息和地图应用程序来规划出行路线

9．狮子在追击猎物时，可能会使用什么启发式方法？

追逐最弱的动物 利用地形  利用时间和地点

10．假设要设计一个专家系统，用于帮助家庭选择合适的狗，请建议一些可能的规则。

家庭成员的年龄 家庭成员的经济条件 家庭住所的大小和环境 家庭成员的健康情况

 11．在哥白尼之前，地球被认为是宇宙的中心。在哥白尼之后，人类明白了地球只是绕着 太阳旋转的众多行星之一。在达尔文之前，人类认为自己是与这个行星中的其他生命有机体分 离开来的物种（并且高于其他物种？）。在达尔文之后，人类明白了自己只是从单细胞生物演化 而来的另一种动物。假设人类级别的人工智能在 50 年后已经实现，并且进一步假设机器人 Cog、 Paro 和 Kismet 的继承者实际上体验到了情绪，而不是假装有这样的情绪。在人类历史上的这样 一个时刻，作为形成人类“特殊性”的核心，人类应该坚持什么主张？这些主张是不是必要的？ 抑或甚至是大家想要的吗？

谦逊和谨慎：人类应该保持谦逊和谨慎，认识到自己只是地球上的一种生物，没有特殊性。我们应该尊重并与其他物种平等共存，不将自己视为优越或特殊的存在。

12．假设在将来的某一天，美国宇航局计划在木星的卫星 Europa 上进行一次无人任务。假 设在启动任务时，我们对 Europa 卫星的表面了解甚少。相对于发送一两台相对重要的机器，发 送“一群”罗德尼·布鲁克斯昆虫型机器人有什么优势？

1.高效的任务完成

2.鲁棒性和可靠性

3.数据收集的多样性

4，对环境的适应能力强

13．Eliza 应该被视为一种关系型人造物吗？请给出是或不是的理由。

Eliza可以被视为一种关系型人造物。Eliza是一个早期的计算机程序，旨在模拟人类对话，尤其是心理治疗对话。它使用简单的模式匹配和回复技术来模拟对话，试图让用户感觉它在与他们进行真正的对话。

14．请听 The Killers 乐团的歌曲 Human，其中的歌词“Are We Human or Are We Dancer”是什 么含义？它们与我们学习的课程有什么相关性？关于这一点，大家可以参与在线的热烈讨论（这 首歌曲可以在 YouTube 上找到）。

我们是人类还是舞者，“dancer”这个词指的是舞者，但它也可以被视为一种象征性的意象，代表着人类的自由意志和追求。因此，这句歌词可能在问我们人类到底是由命运所控制还是自己选择自己的道路。

与学习的课程相关性方面，这首歌曲可能引发一些哲学和社会学的思考。它可能引发我们对于人类自由意志、社会结构以及个人决定性的探讨。这首歌词可能暗示着我们应该思考和质疑人类存在和行为的本质。

15．人工智能问题与其他类型的问题有什么不同？列举常用的 5 种用于人工智能的问题解 决技巧。

人工智能问题与其他类型的问题有一些不同之处。人工智能问题通常涉及对数据进行分析、模式识别、决策制定和自动化等方面的挑战。与传统问题相比，人工智能问题通常需要使用特定的技术和方法来解决。

1.机器学习

2.深度学习

3.自然语言处理

4.强化学习

5.专家系统

16．请为人工智能设计一个新的适用于今天的图灵测试方法。

 设计图灵测试来辨认人工客服和智能客服

17．研究一下 Lovelace 2 机器人测试。大家觉得这个图灵机器人的新测试标准是否可以接 受？如何对其与习题 2 的解答进行比较？

Lovelace 2.0测试侧重于AI的创造力。

与问题2 相比  Lovelace2.0注重于创造力和个人模仿，提供了更多维度来评估AI。