《人工智能基础》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程代码：22110062 课程名称：人工智能基础 英文名称：Fundamentals of Artificial Intelligence 课程类别：专业课 学 时：2 学 分：2 适用对象：计算机科学与技术专业 考核方式：考试 先修课程：C程序设计语言，数据结构 二、课程简介 本课程是为计算机科学与技术专业及相关专业本科生而设的专业课。本课程是关 于人工智能领域的引导性课程，目的是使学生了解和掌握人工智能的基本概念和方 法，为今后的更高级课程的学习、为将来在人工智能领域的进一步研究工作和软件实 践奠定良好的基础。本课程内容主要包括：知识表示方法和搜索推理技术，神经计算 模糊计算，进化计算，人工生命，专家系统，机器学习，Aget,自然语言理解等。 This course introduces mainly the basic techniques and methods and application of artificial intelligence,including the methods of knowledge representation,the techniques of searching and reasoning,neural computation,fuzzy computation,evolutionary computation, Artificial life expert systems,machine leaming.Agent,natural language understanding. et. 三、课程性质与教学目的 本课程是为计算机科学与技术专业及相关专业本科生开设的专业基础课，旨在向 学生传授人工智能基本技术、方法及其应用的知识，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，掌握人工智能的主要技术及应用，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，培养学生在计算机领域中应用人工智能 技术提高分析和解决较复杂问题的能力。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。 四、教学内容及要求 第O章绪论 (一)目的与要求 1.重点掌握人工智能的定义 2.掌握人工智能的发展阶段。 1
1 《人工智能基础》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程代码：22110062 课程名称：人工智能基础 英文名称：Fundamentals of Artificial Intelligence 课程类别： 专业课 学 时：2 学 分：2 适用对象: 计算机科学与技术专业 考核方式：考试 先修课程：C 程序设计语言，数据结构 二、课程简介 本课程是为计算机科学与技术专业及相关专业本科生而设的专业课。本课程是关 于人工智能领域的引导性课程，目的是使学生了解和掌握人工智能的基本概念和方 法，为今后的更高级课程的学习、为将来在人工智能领域的进一步研究工作和软件实 践奠定良好的基础。本课程内容主要包括：知识表示方法和搜索推理技术，神经计算， 模糊计算，进化计算，人工生命，专家系统，机器学习，Agent，自然语言理解等。 This course introduces mainly the basic techniques and methods and application of artificial intelligence, including the methods of knowledge representation, the techniques of searching and reasoning, neural computation, fuzzy computation, evolutionary computation, Artificial Life, expert systems, machine learning, Agent, natural language understanding. et． 三、课程性质与教学目的 本课程是为计算机科学与技术专业及相关专业本科生开设的专业基础课，旨在向 学生传授人工智能基本技术、方法及其应用的知识，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，掌握人工智能的主要技术及应用，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，培养学生在计算机领域中应用人工智能 技术提高分析和解决较复杂问题的能力。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。 四、教学内容及要求 第〇章 绪论 （一）目的与要求 1．重点掌握人工智能的定义。 2．掌握人工智能的发展阶段
3.一般了解人工智能的主要研究范围和应用领域。 (二)教学内容 第一节什么是人工智能 1.主要内容 (1)人工智能的定义 2.基本概念和知识点 智能机器，人工智能的定义，人工智能的起原，人工智能的发展 融入点：回顾人工智能的发展历程及我国人工智能发展情况，彰显出 道改白信和制度自信。 3.问题与应用（能力要求） 问题：为什么人工智能会在1956年才正式诞生？ 要求学生学完本节后，能从学科和能力的角度深刻理解人工智能的定 义，初步了解人工智能的起源。 融入点：强调创新发展的意义。 第二节图灵测试和中文屋子问题 1.主要内容 (1)图灵测试 (2)中文屋子 2.基本概念和知识点 故事理解程序，智能，中文屋子，智能计算机的功能，符号处理系统。 融入点：强调创新的重要性 3.问题与应用（能力要求） 问题：为什么能够用电脑模拟人脑智能？ 要求学生完成本节学习后，要求学生学完本节后，了解人类认知活动 与计算机的比较关系，了解人类智能与人工智能的关系，基本了解智能 信息处理系统。 第三节人工智能的研究目标 1.主要内容 主要讨论人工智能的研究与应用领域。 2.基本概念和知识点 问题求解，逻辑推理，定理证明，自然语言理解，自动程序设计，机 器学习，专家系统，神经网络，机器人学，模式识别，机器视觉，智 能控制，智能检索，人工生命，人工智能的研究与应用领域计算智能 与进化计算 融入点：加入一些影视作品，加入A技术对社会、经济、道德等方
2 3．一般了解人工智能的主要研究范围和应用领域。 （二）教学内容 第一节 什么是人工智能 1．主要内容 （1）人工智能的定义 2．基本概念和知识点 智能机器，人工智能的定义，人工智能的起源，人工智能的发展 融入点：回顾人工智能的发展历程及我国人工智能发展情况，彰显出 道路自信和制度自信。 3．问题与应用（能力要求） 问题：为什么人工智能会在 1956 年才正式诞生？ 要求学生学完本节后，能从学科和能力的角度深刻理解人工智能的定 义，初步了解人工智能的起源。 融入点：强调创新发展的意义。 第二节 图灵测试和中文屋子问题 1．主要内容 （1）图灵测试 （2）中文屋子 2．基本概念和知识点 故事理解程序，智能，中文屋子，智能计算机的功能，符号处理系统。 融入点：强调创新的重要性 3．问题与应用（能力要求） 问题：为什么能够用电脑模拟人脑智能？ 要求学生完成本节学习后，要求学生学完本节后，了解人类认知活动 与计算机的比较关系,了解人类智能与人工智能的关系，基本了解智能 信息处理系统。 第三节 人工智能的研究目标 1．主要内容 主要讨论人工智能的研究与应用领域。 2．基本概念和知识点 问题求解，逻辑推理，定理证明，自然语言理解，自动程序设计，机 器学习，专家系统，神经网络，机器人学，模式识别，机器视觉，智 能控制，智能检索，人工生命，人工智能的研究与应用领域计算智能 与进化计算 融入点： 加入一些影视作品，加入 AI 技术对社会、经济、道德等方
面的影响，用案例和讨论的方式引发学生思考。比如，A!是否会像影 视作品中那样，最终代替人类甚至奴役人类？A1技术的普及能否引起 大面积失业？A1技术的最成功应用之一：刷脸支付，如果有人趁你 睡着或昏迷时刷你的脸怎么办？通过讨论这些问题，引导学生树立A1 技术由人开发，也只能服务于人的观念。 3.问题与应用（能力要求） 问题：人工智能的主要研究和应用领域是什么？其中，哪些是新的研 究热点？ 要求学生完成本节学习后，要求学生学完本节后，初步了解人工智能 的研究与应用领域。 (三)思考与实践 思考题1：为什么能够把人看做一个物理符号系统？ 思考题2：你认为应从哪些层次对认知行为进行研究？ 思考题3：人工智能能否超过人类智能？ (四)教学方法与手段 借助多媒体课件采用集中面授的方式进行。 融入点：了解自己所学专业，针对个人和职业发展采用合适的方法，实现 个人发展，使学生深入思考所学专业，如何让学以致用。 第一章搜索问题 (一)目的与要求 1.通过讲授产生式系统的搜索策略，使学生了解用产生式系统求解问题 的过程中，几种搜索策略的方法。 2.掌握A*算法的理论，并且能将A*算法用于实际求解 (二)教学内容 第一节 1.主要内容 (1)产生式系统的组成 (2)产生式系统的推理 (3)产生式系统举例 2.基本概念和知识点 产生式系统的定义，产生式系统的组成，产生式系统的控制策略，正 向推理，逆向推理，双向推理，产生式系统推理 融入点：讲述中国在人工智能研究的背景和意义。 3.问题与应用（能力要求） 问题1：产生式系统与规则演绎系统有什么区别？ 3
3 面的影响，用案例和讨论的方式引发学生思考。比如，AI 是否会像影 视作品中那样，最终代替人类甚至奴役人类？AI 技术的普及能否引起 大面积失业？ AI 技术的最成功应用之一： 刷脸支付，如果有人趁你 睡着或昏迷时刷你的脸怎么办？通过讨论这些问题，引导学生树立 AI 技术由人开发，也只能服务于人的观念。 3．问题与应用（能力要求） 问题：人工智能的主要研究和应用领域是什么？其中，哪些是新的研 究热点？ 要求学生完成本节学习后，要求学生学完本节后，初步了解人工智能 的研究与应用领域。 （三）思考与实践 思考题 1：为什么能够把人看做一个物理符号系统？ 思考题 2：你认为应从哪些层次对认知行为进行研究？ 思考题 3：人工智能能否超过人类智能？ （四）教学方法与手段 借助多媒体课件采用集中面授的方式进行。 融入点：了解自己所学专业，针对个人和职业发展采用合适的方法，实现 个人发展，使学生深入思考所学专业，如何让学以致用。 第一章 搜索问题 （一）目的与要求 1．通过讲授产生式系统的搜索策略，使学生了解用产生式系统求解问题 的过程中，几种搜索策略的方法。 2．掌握 A*算法的理论，并且能将 A*算法用于实际求解。 （二）教学内容 第一节 1．主要内容 （1）产生式系统的组成 （2）产生式系统的推理 （3）产生式系统举例 2．基本概念和知识点 产生式系统的定义，产生式系统的组成，产生式系统的控制策略，正 向推理，逆向推理，双向推理，产生式系统推理 融入点：讲述中国在人工智能研究的背景和意义。 3．问题与应用（能力要求） 问题 1：产生式系统与规则演绎系统有什么区别？
问题2：规则演绎系统和产生式系统有哪几种推理方式？各自的特点为何？ 要求学生完成本节学习后，掌握产生式系统的组成结构，通过实践掌握产 生式系统的设计和工作过程。 第二节 1.主要内容 (1)回溯搜索策略的定义 (2)回溯搜索算法中的几个重要名词术语 (3)回溯搜索的一般过程 (4)回潮神索方法例子一八数码问颗 2.基本概念和知识点 回溯搜索策略的定义，回溯搜索的一般过程，回溯搜索方法分析 融入点：分析回溯策略的缺点，提出改进策略，彰显理论自信。 3.问题与应用（能力要求） 题1：回溯搜索策略有解一定能找到解？ 第三节 1.主要内容 (1)图搜索策略的定义 (2)图搜索算法中的几个重要名词术语 (3)图搜索(GRAPHSEARCH)的一般过程 (4)图搜索方法分析 2.基本概念和知识点 图搜索策略的定义，图搜索的一般过程，图搜索方法分析，搜索图与 搜索树 3.问题与应用（能力要求） 问题：什么是图搜索过程？其中，重排OPEN表意味着什么，重排的原 则是什么？要求学生完成本节学习后，重点掌握图搜索一般策略，学握 OPEN表和CLOSE表的构成及作用。 第四节 1.主要内容 (1)宽度优先搜索 (2)深度优先搜索 (3)等代价搜索 2.基本概念和知识点 宽度优先搜索的定义与特点，宽度优先搜索算法及分析，深度优先搜 索的定义与特点，含有深度界限的深度优先搜索算法，深度界限，等 4
4 问题 2：规则演绎系统和产生式系统有哪几种推理方式?各自的特点为何? 要求学生完成本节学习后，掌握产生式系统的组成结构，通过实践掌握产 生式系统的设计和工作过程。 第二节 1．主要内容 （1）回溯搜索策略的定义 （2）回溯搜索算法中的几个重要名词术语 （3）回溯搜索的一般过程 （4）回溯搜索方法例子-八数码问题 2．基本概念和知识点 回溯搜索策略的定义，回溯搜索的一般过程，回溯搜索方法分析 融入点：分析回溯策略的缺点，提出改进策略，彰显理论自信。 3．问题与应用（能力要求） 问题 1：回溯搜索策略有解一定能找到解？ 第三节 1．主要内容 （1）图搜索策略的定义 （2）图搜索算法中的几个重要名词术语 （3）图搜索(GRAPHSEARCH)的一般过程 （4）图搜索方法分析 2．基本概念和知识点 图搜索策略的定义，图搜索的一般过程，图搜索方法分析，搜索图与 搜索树 3．问题与应用（能力要求） 问题：什么是图搜索过程?其中，重排 OPEN 表意味着什么，重排的原 则是什么?要求学生完成本节学习后，重点掌握图搜索一般策略，掌握 OPEN 表和 CLOSE 表的构成及作用。 第四节 1．主要内容 （1）宽度优先搜索 （2）深度优先搜索 （3）等代价搜索 2．基本概念和知识点 宽度优先搜索的定义与特点，宽度优先搜索算法及分析，深度优先搜 索的定义与特点，含有深度界限的深度优先搜索算法，深度界限，等
代价搜索的定义，等代价搜索算法与分析 3.问题与应用（能力要求 问题：试比较宽度优先搜索、有界深度优先搜索及有序搜索的搜索效 率，并以实例数据加以说明。要求学生完成本节学习后，掌握盲目搜 索的特点，比较三种盲目搜索方法的优缺点。 第五节 1.主要内容 (1)启发式搜索策略和估价函数 (2)有序搜索 (3)A*算法基本概念和知识点 2.基本概念和知识点 启发式搜索方法的定义，启发式搜索策略，估价函数，有序搜索的定 义与实质，有序状态空间搜索算法，A*算法的定义与描述。 融入点：借助四皇后问题，延伸到AlphaGo的人工智能及可能涉及的 社会道德问题。 融入点：搜索问题主要讲授经典人工智能理论的状态空间智能搜索技 术，包括状态空间表示，无信息搜索方法和有信息搜索方法。由于状 态空间搜索技术属于全观察(ful1 observable)问题，每个状态下对 自身的所有情况都是己知的，因而可以通过预估选择最优的下一状态 这与只有胸有成竹才能事半功倍多么相似。由此启发学生面对问题时 要多观察、多了解、多调查才能有最好的解决方案 融入点：在讲解路径规划时，可以滴滴快车等为例讲解互联网企业在 业务和程序开发时需关注的环境、法律等问题。 3.问题与应用（能力要求） 要求学生完成本节学习后，掌握启发式搜索策略和估价函数的设计方 法，了解A*算法原理。 (三)思考与实践 思考题1：图搜索是针对什么知识表示方法的问题求解方法？ 思考题2：有界深度优先搜索方法能够保证在搜索树中找到一条通向目 标节点的最短途径吗？ 思考题3：应用最新的方法来表达传教士和野人问题，编写一个计算机 程序，以求得安全渡过全部6个人的解答。 思考题4：下列语句是一些几何定理，把这些语句表示为基于规则的几 何证明系统的产生式规则： (1)两个全等三角形的各对应角相等。 5
5 代价搜索的定义，等代价搜索算法与分析 3．问题与应用（能力要求） 问题：试比较宽度优先搜索、有界深度优先搜索及有序搜索的搜索效 率，并以实例数据加以说明。要求学生完成本节学习后，掌握盲目搜 索的特点，比较三种盲目搜索方法的优缺点。 第五节 1．主要内容 （1）启发式搜索策略和估价函数 （2）有序搜索 （3）A*算法基本概念和知识点 2．基本概念和知识点 启发式搜索方法的定义，启发式搜索策略，估价函数，有序搜索的定 义与实质，有序状态空间搜索算法，A*算法的定义与描述。 融入点：借助四皇后问题，延伸到 AlphaGo 的人工智能及可能涉及的 社会道德问题。 融入点：搜索问题主要讲授经典人工智能理论的状态空间智能搜索技 术，包括状态空间表示，无信息搜索方法和有信息搜索方法。由于状 态空间搜索技术属于全观察（full observable）问题，每个状态下对 自身的所有情况都是已知的，因而可以通过预估选择最优的下一状态， 这与只有胸有成竹才能事半功倍多么相似。由此启发学生面对问题时 要多观察、多了解、多调查才能有最好的解决方案。 融入点：在讲解路径规划时，可以滴滴快车等为例讲解互联网企业在 业务和程序开发时需关注的环境、法律等问题。 3．问题与应用（能力要求） 要求学生完成本节学习后，掌握启发式搜索策略和估价函数的设计方 法，了解 A*算法原理。 （三）思考与实践 思考题 1：图搜索是针对什么知识表示方法的问题求解方法？ 思考题 2：有界深度优先搜索方法能够保证在搜索树中找到一条通向目 标节点的最短途径吗？ 思考题 3：应用最新的方法来表达传教士和野人问题，编写一个计算机 程序，以求得安全渡过全部 6 个人的解答。 思考题 4：下列语句是一些几何定理，把这些语句表示为基于规则的几 何证明系统的产生式规则： (1) 两个全等三角形的各对应角相等