動物識別——人工智能

1、動物識別課課人工智能實驗三產(chǎn)生式系統(tǒng)推理一、實驗?zāi)康谋緦嶒炚n程是計算機(jī)、智能、物聯(lián)網(wǎng)等專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)課程，通過實驗，幫助學(xué)生更好地掌握人工智能相關(guān)概念、技術(shù)、原理、應(yīng)用等；通過實驗提高學(xué)生編寫實驗報告、總結(jié)實驗結(jié)果的能力；使學(xué)生對智能程序、智能算法等有比較深入的認(rèn)識。1.掌握人工智能中涉及的相關(guān)概念、算法；2熟悉人工智能中的知識表示方法；3掌握問題表示、求解及編程實現(xiàn)；4.理解產(chǎn)生式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理與實際應(yīng)用；5掌握產(chǎn)生式規(guī)則表示及規(guī)則庫組建的實現(xiàn)方法；6熟悉和掌握產(chǎn)生式系統(tǒng)的運行機(jī)制，掌握基于規(guī)則推理的基本方法。二、基本要求1實驗前，復(fù)習(xí)人工智能課程中的有關(guān)內(nèi)容。2準(zhǔn)備好實驗數(shù)據(jù)。3編程要

2、獨立完成，程序應(yīng)加適當(dāng)?shù)淖⑨尅?完成實驗報告。三、實驗軟件使用C或C+(Visualstudio或其它開發(fā)環(huán)境)(不限制語言使用)。四、實驗內(nèi)容：以動物識別系統(tǒng)為例，用選定的編程語言建造規(guī)則庫和綜合數(shù)據(jù)庫，開發(fā)能進(jìn)行正確的正向推理或反向推理的推理機(jī)。正向推理過程從已知事實出發(fā)，通過規(guī)則庫求得結(jié)論，或稱數(shù)據(jù)驅(qū)動方式。推理過程是：&規(guī)則集中的規(guī)則前件與事實庫中的事實進(jìn)行匹配，得匹配的規(guī)則集合。&從匹配規(guī)則集合中選擇一條規(guī)則作為使用規(guī)則。&執(zhí)行使用規(guī)則的后件，將該使用規(guī)則的后件送入事實庫中。&重復(fù)這個過程直至達(dá)到目標(biāo)。1動物分類規(guī)則集(1)若某動物有奶，則它是哺乳動物。若某動物有毛發(fā)，則它是哺乳動物

3、。若某動物有羽毛，則它是鳥。若某動物會飛且生蛋，則它是鳥。若某動物是哺乳動物且有爪且有犬齒且目盯前方，則它是食肉動物。若某動物是哺乳動物且吃肉，則它是食肉動物。若某動物是哺乳動物且有蹄，則它是有蹄動物。若某動物是有蹄動物且反芻食物，則它是偶蹄動物。若某動物是食肉動物且黃褐色且有黑色條紋，則它是老虎。若某動物是食肉動物且黃褐色且有黑色斑點，則它是金錢豹。若某動物是有蹄動物且長腿且長脖子且黃褐色且有暗斑點，則它是長頸鹿。若某動物是有蹄動物且白色且有黑色條紋，則它是斑馬。若某動物是鳥且不會飛且長腿且長脖子且黑白色，則它是駝鳥。若某動物是鳥且不會飛且會游泳且黑白色，則它是企鵝。若某動物是鳥且善飛且不怕

4、風(fēng)浪，則它是海燕。下面是該規(guī)則集所形成的(部分)推理網(wǎng)絡(luò)：圖1動物識別系統(tǒng)部分推理網(wǎng)絡(luò)1.問2題描述由上述動物識別規(guī)則組成規(guī)則庫，推理機(jī)采用正向推理算法或反向推理算法，實現(xiàn)對動物的查詢。如給出初始事實：F1:某動物有毛發(fā)F2:吃肉F3:黃褐色F4:有黑色條紋目標(biāo)條件為：該動物是什么？3規(guī)則庫擴(kuò)充(選做)在上述規(guī)則集(丨)基礎(chǔ)上增加以下規(guī)則集(II):兔子：有毛發(fā)，有奶，善跳躍，唇裂；(2貓：有毛發(fā)，有奶，善捕鼠，腳有肉墊；犀牛：有毛發(fā)，有奶，鼻子上有角，褐色，皮糙肉后，皮糙肉厚，有蹄；熊貓：有毛發(fā)，有奶，黑眼圈，四肢短??；鸚鵡：鳥類，上嘴鷹鉤，會模仿人說話；鴨子：鳥類，腿短，嘴扁平，善潛水游泳

5、；鷹：鳥類，上嘴鷹鉤，有爪，吃肉；鴨子：有羽毛，卵生，善游泳，嘴扁平，腿短；鵝：有羽毛，卵生，善潛水游泳，白色或黑色，頸長，嘴大，腿長，頸部有肉只凸起；鴉：有羽毛，卵生，黑色，嘴大；鷹：有羽毛，卵生，有爪，吃肉，上嘴鷹鉤；鸚鵡：有羽毛，卵生，上嘴鷹鉤，能模仿人說話；青蛙：卵生，生活在水中，生活在陸地，有皮膚呼吸，用肺呼吸，皮膚光滑，吃昆蟲，會變色；蠑螈：卵生，生活在水中，生活在陸地，有皮膚呼吸，用肺呼吸，吃昆蟲，皮膚粗糙，四肢扁，背部黑色；蟾蜍：卵生，生活在水中，生活在陸地，有皮膚呼吸，用肺呼吸，吃昆蟲，皮膚粗糙；比目魚：用鰓呼吸，身體有鰭，生活在海洋中，身體扁平，兩眼在頭部同側(cè)；鯽魚：用鰓呼

6、吸，身體有鰭，生活在淡水中，身體扁平，頭高尾部窄；蛇：生活在陸地，用肺呼吸，胎生，身體有鱗或甲，身體圓而細(xì)長，吃小動物；壁虎：生活在陸地，用肺呼吸，胎生，身體有鱗或甲，有四肢，尾巴細(xì)長易斷，吃昆蟲；烏龜：生活在陸地，用肺呼吸，胎生，身體有鱗或甲，身體圓而扁，有堅硬的殼；玳瑁：生活在陸地，用肺呼吸，胎生，身體有鱗或甲，殼為黃褐色，皮膚光滑，有黑斑；鱷魚：生活在陸地，用肺呼吸，胎生，身體有鱗或甲，有四肢，善游泳，皮硬黑褐色。要求在動物分類規(guī)則集(丨)的基礎(chǔ)上添加上述22條知識，共構(gòu)成29種動物的知識庫系統(tǒng)，對原有動物分類系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)充和修改。五、實驗程序組成使用的結(jié)構(gòu)Rule類，類中存放一個int類

7、型的指針和重載了一個運算符=，用于后續(xù)與int類型的數(shù)組作比較。使用的各種函數(shù)/用于中間狀態(tài)操作的函數(shù)Boolinclude(Rulerule,int*ch);/判斷ch中含有rule全部元素Voidclean(Rulerule,int*ch);刪除ch中與rule相同的元素boolzero(int*ch);判斷ch中是否全部元素都為0Boolcheck(int*ch,int*p);判斷ch中是否還含有p中元素/規(guī)則庫函數(shù)Intrule1(int*ch);/一級規(guī)則，可以直接由條件推理出Intrule2(int*ch,intrule1);二級規(guī)則，需要結(jié)合一級推理結(jié)果Intrule3(int*

8、ch,intrule2);三級規(guī)則，需要結(jié)合二級推理結(jié)果/推理結(jié)果處理函數(shù)Intresult(int*ch,intrule3);/根據(jù)rule3的結(jié)果進(jìn)行分析Voidshow(inta);根據(jù)推理得出的序號輸出相應(yīng)文字部分實驗代碼：規(guī)則庫intrulel(int*ch)if(!zero(ch)有奶哺乳動物Rulerulel;Rulerulel;intt1=1;rulel.rule=&t1;if(include(rule1,ch)clean(rule1,ch);return24;有毛發(fā)哺乳動物Rulerule2;intt2=2;rule2.rule=&t2;if(include(rule2,ch

9、)clean(rule2,ch);return24;有羽毛鳥Rulerule3;intt3=3;rule3.rule=&t3;if(include(rule3,ch)clean(rule3,ch);return25;會飛，能生蛋鳥Rulerule4;intt2=4,5;rule4.rule=&t0;if(include(rule4,ch)clean(rule4,ch);return25;elsereturn0;intrule2(int*ch,intrule1)if(!zero(ch)switch(rule1)哺乳動物case24:有爪，有犬齒，目盯前方食肉動物Rulerule5;intt3=6

10、,7,8;rule5.rule=&t0;if(include(rule5,ch)clean(rule5,ch);return26;吃肉食肉動物Rulerule6;intt1=9;rule6.rule=&t1;if(include(rule6,ch)clean(rule6,ch);return26;有蹄有蹄動物Rulerule7;intt2=10;rule7.rule=&t2;if(include(rule7,ch)clean(rule7,ch);return27;return24;return24;；鳥case25:不會飛，長腿，長脖子，黑白色鴕鳥Rulerule8;intt4=14,15,1

11、9,20;rule8.rule=&t0;if(include(rule8,ch)clean(rule8,ch);return33;不會飛，會游泳，黑白色企鵝Rulerule9;intt13=19,20,21;rule9.rule=&t10;if(include(rule9,ch)clean(rule9,ch);return34;善飛，不怕風(fēng)浪海燕Rulerule10;intt22=22,23;rule10.rule=&t22;if(include(rule10,ch)clean(rule10,ch);return35;return25;elsereturnrule1;intrule3(int*

12、ch,intrule2)if(!zero(ch)switch(rule2)食肉動物case26:黃褐色，黑色條紋老虎Rulerule11;intt12=12,17;rule11.rule=&t10;if(include(rule11,ch)clean(rule11,ch);return29;黃褐色，黑色斑點金錢豹Rulerule12;intt22=12,13;rule12.rule=&t20;if(include(rule12,ch)clean(rule12,ch);return30;return26;有蹄動物case27:反芻偶蹄動物Rulerule13;intt1=11;rule13.ru

13、le=&t1;if(include(rule13,ch)if(include(rule13,ch)clean(rule13,ch);return28;/長腿，長脖子，黃褐色，暗斑點長頸鹿Rulerule15;intt34=12,14,15,16;rule15.rule=&t30;if(include(rule15,ch)clean(rule15,ch);return31;/白色，黑色條紋斑馬Rulerule14;intt42=17,18;rule14.rule=&t40;if(include(rule14,ch)clean(rule14,ch);return32;return27;return

14、rule2;elsereturnrule2;六、實驗結(jié)果分析:初始界面:輸入題設(shè)條件:得出結(jié)果：S2:VSproectAI3DebjgiAl3exe實驗中采用了對規(guī)則的分級保證了推理的中間過程的完善性，不過這也使得本程序中的可用規(guī)則全為最基本的規(guī)則，若是從中間過程開始的推理，如推理條件以哺乳動物為基本條件的推理，需要用于自行推理出哺乳動物的基本條件。規(guī)則庫與記錄用戶輸入條件的數(shù)組以指針*ch的形式存放，原本在確定條件數(shù)量的時候想用ch!=NULL的，可是會出現(xiàn)越界的情況，后來觀察錯誤發(fā)現(xiàn)越界后數(shù)值都十分大或小，故重新設(shè)置邊界條件為-5050用來計算條件數(shù)量，也算一種取巧。完整代碼：#inclu

15、deusingnamespacestd;單條規(guī)則形式classRulepublic:int*rule;booloperator=(int*ch);boolRule:operator=(int*ch)inti=0;while(chi-50&chi50)if(rulei!=chi)returntrue;i+;returnfalse;讀取擁有函數(shù)boolinclude(Rulerule,int*ch)intrulelong=0,same=0;while(-50rule.rulerulelong&rule.rulerulelong-50&chi50;i+)for(intm=0;m-50&rule.ru

16、lerulelong-50&chi50)intm=0;while(m-50&chi-50&chchlong50)chlong+;復(fù)制ch數(shù)組int*chcopy=newintchlong;for(inti=0;ichlong;i+)chcopyi=chi;先將0項加入same值中for(inti=0;ichlong;i+)if(chcopyi=0)same+;做相同分析for(inti=0;ichlong;i+)for(intm=0;-50pm&pm哺乳動物Rulerule2;Rulerule2;intt2=2;rule2.rule=&t2;if(include(rule2,ch)clean(

17、rule2,ch);return24;有羽毛鳥Rulerule3;intt3=3;rule3.rule=&t3;if(include(rule3,ch)clean(rule3,ch);return25;會飛，能生蛋鳥Rulerule4;intt2=4,5;rule4.rule=&t0;if(include(rule4,ch)clean(rule4,ch);return25;elsereturn0;intrule2(int*ch,intrule1)if(!zero(ch)switch(rule1)哺乳動物case24:有爪，有犬齒，目盯前方食肉動物Rulerule5;intt3=6,7,8;ru

18、le5.rule=&t0;if(include(rule5,ch)clean(rule5,ch);return26;吃肉食肉動物Rulerule6;intt1=9;rule6.rule=&t1;if(include(rule6,ch)clean(rule6,ch);return26;有蹄有蹄動物Rulerule7;intt2=10;rule7.rule=&t2;if(include(rule7,ch)clean(rule7,ch);return27;return24;鳥case25:不會飛，長腿，長脖子，黑白色鴕鳥Rulerule8;intt4=14,15,19,20;rule8.rule=&t0;if(include(rule8,ch)if(include(rule8,ch)clean(rule8,ch);return33;不會飛，會游泳，黑白色企鵝Rulerule9;intt13=19,20,21;rule9.rule=&t10;if(include(rule9,ch)clean(rule9,ch);return34;善飛，不怕風(fēng)浪海燕Rulerule10;intt22=22,23;rule10.rule=&t22;if(include(rule10,ch)clean(rule10,ch);return35;return25;elsere