第一篇：人工智能教案04章 4.2 表示觀

4.2 表示觀

任何科學研究都是有其指導思想、觀點的，在一定的思想指導下提出一系列的方法體系。知識表示也是同樣。人工智能是處理知識的科學，所以對人工智能研究首先從知識表示開始，而指導知識表示的思想觀點稱為表示觀。

不同的表示觀規定了智能模擬研究的不同側面。各種表示觀是從不同角度及不同描述層次解釋表示的內涵時產生的不同的結論。

表示觀：對于“什么是表示”這一基本問題的不同理解和采用的方法論。4.2.1 認識論表示觀

認識論表示觀認為表示是對自然世界的表述，表示自身不顯示任何智能行為。其唯一的作用就是攜帶知識。這意味著表示可以獨立于啟發式來研究。

認識論表示觀的思想最早出現于J.McCarthy與P.Hayes的一篇文章中。此主張的核心是將AI問題分成兩部分：認識論部分與啟發式部分。認為AI的核心任務就是“常識”形式化。其討論的主要問題：

◇“知識的不完全性”是認識論學派討論最多的情況。推理者的知識是不完全，但卻是一致的，其要點是在保持知識一致性的前提下得出新的結論。

例如對知識“鳥會飛”，但是“鴕鳥”并不會飛。

◇“知識不一致性”是常識的另一類性質。

例如教友派教徒是和平主義者，共和黨是好戰分子。已知某教授是教友派教徒，且是共和黨人。問他是和平主義者嗎？

◇“知識不確定性”是更復雜的常識問題。盡管Fuzzy、可信度理論、人工神經網絡等豐富了對常識的不確定性研究方法。但還不能顯現地表示“可廢棄性”這個重要特征。大大限制了對智能型為“靈活性”的描述。因此，在復雜問題求解釋，集成幾種方法是有吸引力的想法。

◇“常識的相對性”目前在AI中研究甚少。理論集合是有限的，常識的集合是無限的。

關于常識的研究非常困難。這種困難性首先在于常識知識難以形式化，因為常識知識實在是太多了。Doug Lenat在考慮建立一個人類級智能系統所需要的知識的數量時，他認為大約需要100萬到1000萬個事實。其次，沒有很好的定義使我們能控制獨立于其他部分的邊界。在概念化一個常識時，可能牽涉到太多的實體、功能和關系，使得我們無法確定什么時候它已經“概念化”好了。

認識論的特點：

◇ 表示是在特定環境下對世界觀察的結果；

◇ 強調自然世界現象與表示之間的因果關系；

◇ 認為啟發式方法不屬于表示研究的內容，認為對常識知識的形式化是非常重要的任務。4.2.2 本體論表示觀

本體論表示觀認為表示是對自然世界的一種近似，它規定了看待自然世界的方式。即一個約定的集合。表示只是描述了關心的一部分，逼真是不可能的。

該觀點是由D.Lenta提出的。該觀點認為表示主要解決的問題是：

◇ 表示需對世界的某個部分給與特別的注意（聚集），而對世界的另外部分衰減，以求達到有效求解。

◇ 對世界可以采用不同的方式來記述。注重的不是“其語言形式，而是其內容”。此內容不是某些特定領域的特殊的專家知識，而是自然世界中那些具有普通意義的一般知識。

◇ 推理是表示觀中不可缺少的一部分。表示研究應與啟發式搜索聯系起來。認為不考慮推理的純粹表示是不存在的。

◇ 計算效率無疑是表示的核心問題之一。即有效地知識組織及與領域有關的啟發式知識是其提高計算效率的手段。

計算效率：不同于以前的多用計算復雜性來衡量一種智能系統的方法,而采用計算困難度來衡量。

一般情況下，計算復雜性是實例的算法在極端情況下的衡量的特性。實例是人造的，分布往往不平衡，而且，實例問題是能解決的。但是，實際問題往往不能解決。計算困難度主要討論：計算復雜性的分布與研究困難有多大的問題。如對大多數有價值的實例遇到難以克服的計算復雜性問題，就研究如何克服。

◇ 哪種語言作為表示形式不是最重要的。特別強調表示不是數據。

本體論的特點：

◇ 本體論的約定具有相對性。本體論研究者認為在智能系統中，往往需要分成不同的層次。每個層次具有其本體論的約定。這對專家系統一類的問題已被證明是有效的。

如電子線路分析。對電子線路的分析，如果從“電路是相互連接的實體，信號順著聯線瞬時地流動”這個觀點，則存在著一種本體論。而如果從電動力學來看，則存在另一種本體論。

◇ 如要建立一個具有普通意義的帶有一般知識的知識庫，將會遇到“相對性”的困難。因為，如果站在不同的科學深度將導致不同的本體論約定。那么，什么是其最終的本體論約定哪？這是本體論表示觀至今未能解決的問題。

Minsky的說明是有代表性的。“在解釋非常復雜的問題時，我們將不得不同時使用幾個完全不同的表示。這是因為，每一種特別的表示均有其自身的優點與缺陷。對涉及我們稱為常識的那些東西時，沒有一種表示可以說是足夠的。”采用集成的方法來克服理論不足所帶來的困難，不僅對“本體論”表示觀是必然的。而且對其它兩種表示觀也是必然的。4.2.3 知識工程表示觀

最常用的表示法都反映了知識工程表示觀。其特點是：

◇ 將表示理解為一類數據結構（邏輯）及在其上的操作。

◇ 對知識的內容更強調與領域的相關性，適合于這個領域的，來自領域專家經驗知識是討論的重點。

這種觀點最大的特色就是強調工程實現性，表示方法必須在實際的應用中得到實現。同時，這種觀點所強調的知識領域有關性和對知識表示形式的選擇性與本體論有著顯著的差別。

一般地說，認識論表示觀強調知識的某種存在性研究，本體論表示觀更多地考慮知識的構造性研究，而知識工程表示觀則以知識系統的可實現性作為重點。顯然，對任意一門科學存在性、構造性及可實現性均是重要的，簡單地論斷某種表示觀是否合適是錯誤的。

注意：無論持何種表示觀的AI研究者都認為，表示是刻畫智能行為的理論。這表示無論采用什么樣的方式（包括數學的或程序的）所建立的表示方法和立足于什么樣的表示觀，均需要滿足與智能現象一致的條件。鑒于智能現象的復雜性，采用什么表示觀，應當取決于所面臨的問題。籠統地強調好的是沒有什么意義的。近幾年一些研究者主張各種表示觀應該互相滲透。

第二篇：人工智能教案04章 4.7 面向對象的表示法

4．7 面向對象的表示法

人工智能的語言有Lisp（函數型）、Prolog（邏輯型）和SmallTalk（面向對象型）。SmallTalk是基于對知識的面向對象表示的。

1960年，人工智能研究的先驅者之一，美國的McCarthy推出了他設計的語言LISP。LISP是LISt Processor(表處理器)的意思。它之前的計算機高級語言如Fortran主要用于數值計算，而LISP則主要用于符號計算，它的主要數據結構是表。LISP至今仍在廣泛使用，很大部分的人工智能程序是用LISP寫的，她為人工智能的發展作出了不可磨滅的貢獻。

Prolog（PROgramming in LOGic）采用的是用邏輯方法作程序設計的思想，它把一階謂詞演算中的說明性命題賦予過程性的解釋，從而使說明性的命題變成可執行的過程。

SMALLTALK是面向對象的程序設計語言中的主要代表。它由Alan Kay設計出來。整個系統包含四個組成部分：語言核心，編程風范，編程系統和界面模型。SmallTalk程序以面向對象為基礎，對象組織成類，凡是能被計算機處理的數據都可以定義為對象。類構成繼承的層次體系，每個類可以包含一些方法，這些方法可以被子類繼承也可以不被繼承，類之間的操作通過傳遞消息實現。

對象是由一組數據和與該組數據相關的操作構成的實體。在面向對象表示中類和類繼承是一組重要概念。類由一組變量和一組操作組成，它描述了一組具有相同屬性和操作的對象。每一個對象都屬于某一類，每個對象都可由相關的類生成，換言之，對象是類的實例。一個類可以通過繼承擁有另一類的全部變量和操作，繼承是面向對象表示法的主要推理形式。同時，由于一個事物的描述都集中在一個類中，又體現了類的封裝性。繼承和封裝是面向對象的兩大特點。

第三篇：人工智能教案

人工智能教案

教學目標：

知識目標：了解人工智能（AI）的定義。知道常見的人工智能應用。技能目標：能夠分析“AI會取代人類嗎？”這個問題。情感目標：能夠對AI產生興趣，理性認識AI。

重難點：

重點：人工智能的定義，了解人工智能的應用。難點：看待AI威脅論。教學過程：

導入：你知道AlphaGo嗎？（引起同學興趣）解釋AlphaGo是什么? 同學們觀看這幅圖片,認識他是誰嗎？（柯潔）我們來讀讀他的微博：決戰前夕，感慨萬千...在這個特殊的時間，我有些話想和熱愛圍棋、關注圍棋、關注我的朋友們說: 無論輸贏，這都將是我與人工智能最后的三盤對局 很多人可能會問為什么？

其實私底下我已經與朋友家人說了很多次這樣的想法，現在的AI進步之快遠超我們的想象。像國產的絕藝、日產的ZEN雖然和AIphago還有著較大差距，但已經表現出超強的實力了...我相信未來是屬于人工智能的。

可它始終都是冷冰冰的機器，與人類相比，我感覺不到它對圍棋的熱情和熱愛。對它而言...它的熱情——也只不過是運轉速度過快導致CPU發熱罷了。

我會我用所有的熱情去與它做最后的對決，不管面對再強大的對手——我也絕不會后退！至少這...最后一次...拼盡全力后，無論結果...管他口中是是非非，來一首《滄海一聲笑》..豈不美哉、快意？我淡然笑到...不眠夜，且看且珍惜，請大家欣賞我最后的三盤人機大戰。我們可以感受到柯潔什么樣的心態？

我們可以用一句話來表明：人工智能贏了棋，人類卻贏得了未來。其實這人工智能時代的序幕！

那么什么是人工智能呢？請同學起來回答。

定義：人工智能（Artificial Intelligence），英文縮寫為AI。它是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。人工：人力所能及制造的。

智能：涉及到其它諸如意識（CONSCIOUSNESS）、自我（SELF）、思維（MIND）（包括無意識的思維（UNCONSCIOUS_MIND））等等問題。接下里，我們了解人工智能的發展。（現階段的人工智能播放視頻）我們現在是什么時代？是互聯網時代

未來是屬于人工智能的時代!他們有什么區別呢？

區別：互聯網只是把原來存在的方式變得更加有效（連接萬物）。而人工智能使原來的不可能成為了可能（喚醒萬物）。你們了解哪一些人工智能的應用： 接下來同學們看圖回答。

其實人工智能的應用還有許多。我們來看一看。現在，大家思考一個問題：人工智能會不會取代人類？

在電影里面，我們可以看到邪惡機器人欲毀滅人類或者充滿正義的機器人拯救人類。你們認為人工智能會不會威脅人類?同學們討論3分鐘。分為2個方面來辯論。

現階段的人工智能安全問題：人工智能還在研究中，但有學者認為讓計算機擁有智商是很危險的，它可能會反抗人類。這種隱患也在多部電影中發生過，其主要的關鍵是允不允許機器擁有自主意識的產生與延續，如果使機器擁有自主意識，則意味著機器具有與人同等或類似的創造性，自我保護意識，情感和自發行為。大家了解百度現階段的人工智能應用。最后：以一句話和一副圖片作為這節課結尾。

第四篇：教案4.2

第二節 熔化和凝固

一)教學目的

1.知道什么是熔化和凝固現象。

2.理解晶體的熔點和凝固點的物理意義。

3.知道晶體和非晶體的熔化、凝固的區別。

4.知道熔化吸熱、凝固放熱。

5.了解圖象在學習物理學中的作用。(二)教具

學生實驗，三人一組。每組配備熔化實驗儀器、酒精燈、鐵架臺、石棉網、溫度計二支、海波、蠟、水、火柴、坐標紙。(三)教學過程

一、激趣導入，明確目標

教師：我們在小學自然常識課中學習過物質存在的三種狀態：固態、液態和氣態。但是物質的狀態不是一成不變的。當物體的溫度發生變化時，物質的狀態也往往發生改變，所以物質狀態的變化也屬于熱現象。

二、創設情境，自主學習

1.熔化和凝固

教師提問：你見過哪些物質由固態變成液態的現象?

(學生回答)

春天來了，湖面上的冰化成水；固態的鐵、鋁等金屬塊在高溫下變成了液態等等，這些都是物質由固態變成液態的現象。

提問：你見過哪些物質由液態變成固態的現象?

(學生回答)

冬天到了，氣溫下降，湖面上的水結成冰；工廠的鑄造車間里，工人將鐵水澆在模子里，冷卻后，鐵水變成了固態的鑄件。

我們把物質由固態變成液態的過程叫熔化。物質由液態變成固態的過程叫做凝固。剛才我們提到的冰化成水是熔化，水結冰是凝固。鐵、鋁等金屬塊在高溫下變成液態是熔化，鐵水鑄成工件是凝固。

除此之外，蠟、松香、瀝青、玻璃等物質也能熔化和凝固。2.學生實驗：觀察海波的熔化。(1)講述實驗的做法

各組的熔化實驗儀器中放入了少量的晶體物質海波。將攪拌器和溫度計的玻璃泡插入試管里的海波粉中，溫度計的玻璃泡不要接觸試管壁和底，要埋在海波粉中。

把試管放在大燒杯的水中，將燒杯放在鐵架臺的石棉網上，用酒精燈加熱。等水溫升至30℃以上時，用攪拌器不停地攪動，每隔半分鐘記錄一次海波的溫度，并觀察海波的狀態。最后根據記錄的數據在坐標紙上畫出海波的溫度隨時間變化的圖線。(2)注意事項

為了做好實驗，每組的三位同學要分工合作。一位同學攪動，一位同學讀數，并觀察海波的狀態，第三位同學記錄溫度和狀態。實驗中，攪動必須不停地進行，以保證海波受熱均勻。

(3)學生操作，等各組的熔化過程完成后繼續加熱，教學活動繼續進行。

三．講解釋疑，鞏固提高

海波的熔化曲線的分析

(教師選擇一個組的熔化曲線，請該組同學畫在黑板上)

教師：其他各組的曲線雖然不完全相同，但是大致形狀如圖所示。我們將這一曲線分為AB、BC和CD三段，請同學們結合實驗，回答下列問題。

（1)AB段。在這段曲線對應的一段時間內海波是什么狀態?溫度怎樣變化?(答：AB段所對應的時間內海波是固態，溫度升高)

(2)在曲線上的哪一點海波開始熔化?(答：B點)

(3)在BC段對應的時間內，海波的狀態如何?溫度是否變化?這段時間是否對海波加熱?(答：BC段所對應的時間內海波的狀態是固態和液態共存。海波的溫度保持在48℃左右不變。此時仍在繼續對海波加熱，即海波仍在吸熱)

(4)在CD段對應的時間內海波是什么狀態?溫度如何變化?(答：海波的狀態是液態，海波已經熔化完畢，繼續加熱，海波的溫度升高)4.熔點

教師：除了海波以外，其他晶體物質，如各種金屬、冰、固態酒精等，它們的熔化曲線都與海波的熔化曲線形狀相似，只是熔化時的溫度高低不同而已。這條熔化曲線反映了晶體物質熔化的一個重要特征--晶體的熔化是在一定的溫度下完成的，即晶體在熔化過程中，溫度保持不變。

晶體熔化時的溫度叫熔點。純海波的熔點是48 ℃。我們實驗用的海波不純，熔點低于48 ℃。5.凝固曲線

教師：如果讓熔化了的海波冷卻，記下液態海波在冷卻凝固成晶體過程中的溫度隨時間變化情況，可得到凝固曲線近似下圖的形狀。請大家思考并回答：

(1)DE段。海波是____態，____熱(填“吸”或“放”)，溫度______。

(2)EF段。海波的狀態是______，____熱，溫度______。

(3)FG段。海波的狀態是______，____熱，溫度______。

教師：晶體的凝固也是在一定的溫度下完成。晶體凝固時的溫度叫凝固點，晶體的凝固點和它的熔點相同。6.學生練習

(1)讀物質的熔點表。請學生看課本上的熔點表。教師讀一種物質的熔點并加以解釋。

教師：鎢的熔點是3 140 ℃。鎢在熔化時溫度保持在3 140 ℃不變。

(學生模仿教師讀幾種物質的熔點并加以解釋)

(2)學生回答

①溫度是70 ℃的萘是____態。

②水在-5 ℃時是____態。

③鐵、銅、鋁在常溫下是____態。

④水銀在-30 ℃時是____態。

⑤酒精在-100 ℃時是____態。

⑥錫在232 ℃時是____態。

⑦中國北部的漠河冬季氣溫最低到-52.3℃，應選用水銀溫度計還是酒精溫度計?為什么?(應選用酒精溫度計。因為酒精的凝固點是-117 ℃，在-52.3 ℃的情況下，酒精是液態的。水銀的凝固點是-39 ℃，在氣溫低于-39 ℃時，水銀的固態的。所以水銀溫度計在冬季的漠河無法工作。)7.熔化吸熱和凝固放熱

教師：現在請大家結合熔化和凝固的實驗聽一段海波的自白，并回答問題。

“我叫海波，我的熔點和凝固點都是48 ℃。現在我的體溫恰好是48 ℃，請你們告訴我，我是應該熔化，還是應該凝固呢?只要你們說得對，我就照你們說的辦。”

(學生討論并回答)

℃既是海波熔點也是它的凝固點。此時海波是熔化還是凝固，關鍵要看海波是吸熱還是放熱。固態海波在溫度到達熔點時，吸熱則熔化。液態海波在溫度到這一溫度時，放熱則凝固。所以熔化時吸熱，凝固時放熱。8.學生實驗：非晶體的熔化和凝固

教師：物質除了晶體還有非晶體，松香、石蠟、玻璃等屬于非晶體。我們現在利用實驗研究石蠟的熔化和凝固。

我們所用的實驗裝置還是剛才用過的裝置，實驗步驟也完全相同。

(學生操作、實驗)

教師：請一個組把石蠟的熔化和凝固曲線畫在黑板上。

從石蠟的熔化和凝固曲線可知，非晶體的熔化和凝固跟晶體不同。非晶體沒有一定的熔點，也沒有一定的凝固點。石蠟熔化時吸熱，溫度不斷上升，固態石蠟由硬變軟，然后再變為液態。凝固時放熱，石蠟由液態變為粘稠，然后由軟變硬，形成固態。

四、歸納總結，檢測達標

1.物質由固態變成液態叫熔化。物質由液態變成固態叫凝固。

晶體和非晶體的熔化、凝固有明顯的區別：晶體的熔化和凝固是在一定的溫度下完成，這個溫度分別叫熔點和凝固點。而非晶體沒有一定的熔點和凝固點。但是不論晶體還是非晶體，熔化時都吸熱，凝固時都放熱。所以，晶體實現熔化的條件可概括為兩條：一是溫度到達熔點，二是吸熱。凝固的條件是溫度到達凝固點，同時要放熱。

2.通過以上的學習，請大家考慮以下兩個問題。

(1)冰水混合物的溫度為什么是0 ℃?(學生思考并回答)

冰水混合物中有冰又有水，冰和水的物態變化有兩種可能：其一是冰尚未熔化完畢，冰熔化時溫度保持在熔點不變。另一種可能是尚未凝固完畢，溫度也應保持在凝固不變。所以冰水混合處于熱平衡狀態，溫度為0 ℃。

(2)人們常說“下雪不冷化雪冷”，這句話是什么道理?

(學生思考并回答)

雪在熔化時溫度保持在0 ℃不變，但是要吸熱。雪從空氣中吸熱，氣溫下降，所以化雪時更冷。

3.北方的冬季較冷，為了妥善地保存蔬菜，多在菜窖里放幾桶水，可以利用水結冰時放出熱，窖內溫度不致太低。現在，人們研制出一種聚乙烯材料，在15 ℃～40 ℃的范圍內熔化或凝固，而熔化或凝固時，溫度保持不變。所以，人們將這種材料制成顆粒狀，摻在水泥中制成儲熱地板或墻壁，天氣熱時顆粒熔化，天氣冷時又凝固成顆粒，能調節室內的溫度。

第五篇：汽車機械基礎教案-04章

【課題】平面任意力系 【教材版本】

張讓莘.汽車機械基礎.北京：高等教育出版社，2005 【教學目標】

1．知識目標：了解平面任意力系向一點簡化的方法、熟練掌握平面任意力系平衡條件及平衡方程的應用。

2．能力目標：具備熟練計算平面任意力系作用下簡單物體平衡問題的能力。3．情感目標：由特殊到一般，對事物全面的認識，使學生有一種登泰山小天下之感。

【教學重點、難點】

教學重點：平面任意力系平衡條件及簡單物體平衡。教學難點：平面任意力系平衡條件及簡單物體平衡。【教學媒體及教學方法】

使用教材第四章及相應的多媒體素材。

本章內容有兩部分，第一部分內容主要是理論推導，可采用講授法、課堂討論和練習法等教學方法。第二部分內容可采用講授法及練習法。分析講解一定要透徹，而在例題講解時，每個步驟都要圍繞所求選取研究對象，列相應方程。【課時安排】

2課時（90分鐘）【教學建議】

教學中應使用教材（包括學習指導）。根據學生基本情況及課堂上的的總體反應，靈活使用不同的教學方法，加強和學生的互動，尤其聯系工程實際使學生

能推廣到解決每一類平衡問題的思路與方法。【教學過程】

一、導入（5分鐘）

前面我們已學習了兩類平衡問題，可以說已經掌握了靜力學中的平衡問題的解決方法及其步驟（師生可大聲講出來）。現在我們在此基礎上，推廣到一般平衡問題——平面任意力系的平衡。

二、新授（75分鐘）

1．平面任意力系向一點簡化（40分鐘）

教師分析講解：平面任意力系向任一點Ｏ簡化，其一般結果為作用在簡化中心Ｏ的一個力和一個力偶，這個力等于該力系的主矢作用于簡化中心Ｏ。這個力偶的矩等于該力系對于點Ｏ的主矩。

學生復習：力的平移定理、主矩、主矢。2．平面任意力系的平衡條件和平衡方程（35分鐘）

教師分析講解：平面任意力系平衡的必要充分條件是：力系的主矢和對于任一點的主矩都等于零。平衡方程為：

?F?0???F?0? ?m(F)?0??xY0i學生復習：畫受力圖、列方程、解方程組。在黑板上做練習，互相糾錯。

三、課堂討論及作業（10分鐘）

課堂討論，教師與學生之間或學生相互之間提出一些問題展開，如平面任意力系的判斷、簡化中心的選取對計算的影響、主矩和主矢與原力系的等效性等。

最后小結主矩、主矢和計算及求解平面任意力系平衡問題的一般方法步驟及注意事項。最后簡單總結或比較幾種平衡問題。

作業

學習指導中第四章后習題中：(一)填空題1．

2、（二）選擇題、（三）判斷題1．

3、(四)簡答題、(五)計算題1．3。