主讲教师杜天骄.ppt

第九章 问题解决 教学目的要求 了解和掌握问题解决的过程、策略及其计算机模型。 第一节 问题与问题解决 问题的3个基本成分： (1)给定：一组已知的关于问题条件的描述，即问题的起始状态。 (2)目标：关于构成问题结论的描述，即问题要求的答案或目标状态。 (3)障碍：正确的解决方法不是直接显而易见的，必须间接通过一定的思维活动才能找到答案，达到目标状态。 格瑞诺（Greeno，1978)区分出3种重要的问题类型： 1．归纳结构问题 2．转换问题 3．排列问题 二、问题解决的特征 1．目的指向性 2．操作序列 3．认知操作 第二节 问题解决的计算机模拟 一、《逻辑理论家》和《通用问题解决者》 早在1956年，纽厄尔，肖和西蒙就成功地编写了历史上第一个模拟人解决问题的计算机程序。这个程序称作“逻辑理论家”，简称LT。 纽厄尔，肖和西蒙(1958，1959)又研制出模拟人解决问题的《通用问题解决者》程序，简称GPS。 该程序也是启发式程序，主要是依据手段-目的分析策略而编写的。GPS系统包含一个长时记忆即知识库，贮存各种有关的知识和使用这些知识的算子，以及一个短时记忆或工作记忆，以串行方式对信息进行各种操作。 二、计算机模拟的贡献与存在的问题 贡献： 计算机模拟获得的成就不仅对人工智能的发展有直接的重要价值，而且证实了一些心理学理论，促进心理学对人的问题解决的研究，提高了对某些环节的认识。 计算机模拟推动了对知识库和策略的研究。 计算机模拟的一个突出贡献是引出产生式概念。 存在的问题 如何评价计算机完成任务的方式与人的方式是相似的。 再则，计算机的操作是以严格的串行方式进行的，人的口语记录也反映出此点，但人的实际思维活动也许并不如此。 同时，人具有大量的背景知识，使问题解决有很高的灵活性，而这是计算机所没有的。 此外，人在问题解决过程中，总是有某种动机的，而且伴有一定的情感情绪，人的情感情绪、动机等对问题解决有重要影响，可对认知过程起着引导、选择或控制的作用。而现在问题解决的计算机模拟是撇开这些因素的。 第三节 问题解决过程 一、问题空间与问题解决 1．问题行为图 2．树形图 二、问题解决的阶段 1．问题表征 2．选择算子 3.应用算子 4．评价当前状态 三、问题表征对问题解决的影响 (1)甲穿蓝衬衫。 (2)穿红衬衫的人拥有自行车。 (3)丁拥有摩托车。 (4)丙靠着穿绿衬衫的人。 (5)乙靠着拥有小轿车的人。 (6)穿白衬衫的人靠着拥有摩托车的人。 (7)拥有三轮车的人距拥有摩托车的人最远 第四节 问题解决的策略 一、算法和启发法 算法是解题的一套规则，它精确地指明解题的步骤，如果一个问题有算法，那么只要按照其规则进行操作，就能获得问题的解。 启发法是凭借经验的解题方法，也可称为经验规则。 二、几种重要的启发式策略 1．手段-目的分析 核心是要发现问题的当前状态与目标状态的差别，并应用算子来缩小这种差别，这样做还要先满足某些条件，即消除应用算子与当前状态的差别，如此进行下去，以逐步接近和达到目标状态。换句话说，就是将需要达到的问题的目标状态或总目标分成若干子目标，通过实现—系列的子目标最终达到总目标，即解决问题。 2．逆向工作 在解决某些问题时，也可以从问题的目标状态往回走，倒退到起始状态，而且显得很有效。 3．计划 * * 主讲教师：杜天骄 中国医科大学网络教育学院 主讲教师：杜天骄 中国医科大学网络教育学院 主讲教师：杜天骄 中国医科大学网络教育学院 *