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智能规划系统在人工智能教学网站建设中运用 　　摘要：为促进人工智能课程在教学内容上的前沿性，在课程网站建设中设计并实现了运用智能规划系统“Fast Forward” （FF）进行教学演示的功能。设计方案采用浏览器/服务器模式，网页采用JavaScript和Ajax技术，服务器端使用Java Servlet技术的文件读写功能处理规划问题实例的描述和规划解的描述，使用Java Servlet的命令执行功能调用FF规划系统，规划解的执行通过JavaScript技术以动画形式展示。使用结果表明，该功能具有直观性、易用性的特点，有益于提高学生对人工智能领域实用技术的学习兴趣。 　　关键词：教学网站设计；人工智能教学；智能规划 　　中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号文章编号2014）001011103 　　基金项目基金项目：湖北省教育厅教学研究项目（2010241） 　　作者简介作者简介：蔡敦波（1981-），男，博士，武汉工程大学计算机科学与工程学院讲师，研究方向为自动推理与智能规划。 　　0 引言 　　随着计算机网络技术的发展与运用范围的扩展，基于计算机网络的教育技术已经成为教育教学中备受关注的技术之一。教学网站是该技术的主要产品。教学网站的目的在于通过提供教学大纲、教案、讲义、演示文稿、习题与答案等内容在教学时间和教学深度两个方面延伸理论教学课堂。因此，教学网站设计能否实现其教学目的一直是网站建设者思考的主要问题[13]。为了实现具体的教学目的，网站设计者一方面采用新技术提高网站的响应速度，改善用户界面；另一方面精心组织网站内容和教学模式[3]。本文以本科生课程《人工智能》为例，来着重讨论教学内容的前沿性及其体现形式。 　　在教学过程中发现，对于大多数本科生而言，人工智能是出现在科幻电影中的技术。此外，多数人工智能课程使用基础性人工智能教材，专注于理论和方法较多，很少介绍人工智能软件系统，这进一步加深了学生对人工智能技术成熟度的怀疑，从而妨碍了部分学生的学习兴趣。针对该问题，课程网站作为理论教学的有益补充，应介绍人工智能领域具有代表性和前沿性的软件系统，从而提高学生对人工智能的学习兴趣。 　　智能规??自人工智能诞生时起就成为其中的一个研究领域，更在近20年间取得突破性进展。在理论研究方面，必威体育精装版的智能规划算法相比1995年之前的规划算法有一个数量级以上的提高[4]。在应用研究方面，智能规划技术在香港地铁系统的应用使香港铁路公司能够处理每工作日240万人的客流量，获得了美国人工智能联合会2005年的“人工智能创新应用”奖；智能规划技术在美国施乐公司的印刷设备动态调度项目中也取得成功[5]，自2008年开始便产生了巨大的经济效益。因此，对智能规划技术的了解有利于提高学生对人工智能的学习兴趣。 　　1 智能规划技术简介 　　智能规划问题是根据Agent面对的初始世界状态及其目标，在该Agent行动之前制定动作序列的问题。初始状态和目标条件用逻辑命题表示，动作分为3个部分，包括执行前提、执行后新生的效果、执行后消除的效果。初始状态、目标条件和动作均采用PDDL语言[6]进行建模，以文本文件格式存储为“域文件”和“问题实例文件”。“域文件”描述Agent的动作，“问题实例文件”描述在一个具体问题中Agent所面对的初始状态和目标。 　　智能规划系统是一个配备在Agent上的软件系统，它以“域文件”和“问题实例文件”为输入，通过自身的规划算法计算出解决该问题所需的动作序列。动作序列一般以文本文件进行存储。 　　2 教学案例设计与实现 　　在人工智能教学网站建设过程中，设计了一个运用智能规划系统的教学案例，采用JavaScript、Ajax和Java Servlet等技术加以实现。 　　2.1 案例设计 　　为了使学生了解智能规划系统解决问题的全部过程，以“积木世界”类问题为求解对象，使用规划系统FF[7]进行问题求解，使用动画效果展示规划解的执行过程。“积木世界”问题涉及到将若干个积木堆叠成满足给定空间关系要求的若干个积木堆。涉及3个积木的具体问题如图1所示。 　　为了提高学习兴趣，允许学生指定积木数量，随机生成具有不同初始状态和目标状态的问题实例。实例的初始状态生成算法思想如下：根据指定的积木数量M，生成标号从1到M的积木；对于第i个积木i，以1/k的概率将它放置在桌子上或顶面为空的积木上，其中k为顶面为空的且编号为1～（i1）的积木数量。目标状态使用相同的算法生成，但保证其与初始状态不同。问题实例生成后，其对应的PDDL语言模型将向使用者展示。完成此过程的用户界面如图2所示。 　　图1 一个具体的积木世界问题实例 　　图2 系统用户界面 　　使用者通过点击按钮启动规