人工智能基础课程中搜索算法的教学探讨.docx
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1、人工智能基础课程中搜索算法的教学探摘要:本文探讨了关于搜索算法的教学工作,其中主要包括教学内容的安排和 教学方法对我的启示。目的在于将这一方法和思想传授给学生,让他们除了对 搜索算法内容上有更深的理解以外,还要灵活掌握这种思想,能够活学活用, 解决以后在科学研究和实际生活中遇到的各种问题。关键词:人工智能基础启发式搜索算法教学内容一、背景人工智能近两年迎来了飞速的开展,推动着各个行业的数字化转型。如智能平 台,信息技术、仿生技术、纳米材料技术,以及大数据、云计算、人工智能、 3D打印等众多先进技术被快速地融入到智能产品中。智能科学与技术专业是智 能科学系于2003年提出成立的,其前身是北京大学
2、信息科学中心,由数学系、 计算机系、电子学系等10个系(所)于1985年成立。它是面向高新技术的基 础型本科专业,覆盖面很广。近二十多年来,机器学习、计算智能、人工神经 网络等行为主义的研究深入开展,形成高潮。同时,不同人工智能学派间的争 论也非常热烈。这些都推动了人工智能研究的进一步开展。人工智能的迅速发 展将深刻改变人类社会生活、改变世界。为抢抓人工智能开展的重大战略机 遇,构筑我国人工智能开展的先发优势,加快建设创新型国家和世界科技强 国,按照党中央、国务院部署要求,制定本规划。人工智能基础作为智能科学 与技术专业的专业基础课程,对人工智能开展历史过程中的各种主要技术展开 了专题性的介绍
3、,旨在帮助学生理清人工智能学习中的各类技术脉络,使学生 对不同种类的人工智能技术进行良好的梳理。搜索算法是人工智能基础课程中的一个重要分支。在给定的问题,智能系统的 行为一般是找到能够到达所希望目标的动作序列,并使其所付出的代价最小、 性能最好。基于给定的问题,搜索就是找到智能系统的动作序列的过程。搜索 算法的输入是给定的问题,输出是表示为动作序列的方案。用搜索方法求解问 题就是依据给定问题的信息,寻找从初始状态到某个目标状态的具有最优费用 的动作序列。一旦有了方案,就可以执行该方案所给出的动作。本文旨在对启 发式搜索算法的教学内容进行合理的安排,使得学生在掌握内容的前提下,更 要深入思考,掌
4、握其思想核心,并能够将该思想灵活应用到不同的实际问题 中,为培养学生的独立思考和科研创造能力奠定良好的基础。二、教学内容搜索算法是在状态空间搜索的基础上慢慢开展起来的状态空间搜索,如果按照 专业的说法就是将问题求解过程表现为从初始状态到目标状态寻找这个有效路 径的过程。而通俗点说,两点之间求线路,这两点是求解的开始和问题的结 果,而这条线路不一定是直线,可以是曲折的。由于求解问题的过程中分枝有 很多,主要是求解过程中的求解条件的不确定性和完备性不全造成的,使得求 解的路径很多这就构成了一个图,我们说这个图就是状态空间。问题的求解实 际上就是在这个图中找到一条路径可以从开始到结果。这个寻找的过程
5、就是状 态空间搜索。在本文中,我们主要关心状态空间、问题空间和博弈空间中问题求解的启发式 搜索。问题空间搜索和博弈空间搜索是特殊的状态空间搜索方法。状态空间搜 索首先将问题的全部可能状态及其关系表示出来,在搜索过程中,从初始状态 出发,逐步遍历其状态空间,并通过识别当前状态是否为目标状态到达求解问 题的目的。问题空间搜索用问题归约的方法进行搜索,在问题求解过程中,将 问题逐步进行分解,变换成假设干个子问题,通过求解子问题完成对原问题的求 解。博弈空间搜索主要是利用已有的搜索技术用于求解博弈问题,并根据博弈 问题的基本特点对搜索的控制进行优化。三、教学安排.课题引入。人工智能基础作为本科生的专业
6、基础课,不仅要让学生明白所学的知识,更需 要有效激发学生的浓厚兴趣,使他们对该学科产生兴趣,能够自发学习。那么 在进行问题引入时,就需要对学生进行兴趣引导,使他们明确搜索算法这一知 识点所依托的背景。在进行一些基础学习时,学生经常会有疑问,这个知识有 什么用,是否有实际使用背景。这种情况下,就需要老师对学生进行有效的知 识联想,清楚地告诉学生这个知识点所依托的实际背景,从而引发学生的学习 兴趣,让学生主动学习知识。为了达成上述目的,在对搜索算法进行问题引入 时,我们对搜索的概念进行了深入地探讨,从搜索关心的主要问题入手,以日 常生活中遇到的实际问题来引起学生的兴趣,而后对这个问题进行逐步讲解,
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