人工智能技术与智能机器人

1.人工智能入门书籍，全面阐述了人工智能的基础理论、技术和方法，帮助读者快速掌握人工智能概貌。

 

本书全面地介绍了人工智能的主要理论、技术和方法，主要包括：搜索策略、确定性推理、不确定性推理、专家系统、机器学习、自然语言理解和遗传算法。本书着重展现人工智能技术的基础方法和理论，同时引入了人工智能技术在机器人领域的研究应用实例，为读者知识进阶作铺垫。本书内容丰富，深入浅出，通俗易懂，以基础理论为主，兼顾实用技术，可作为高等院校计算机、自动化、机器人及相关专业的教材或教辅，也可供相关领域的工程技术人员与科研人员阅读参考。

第1章搜索策略

1.1搜索概述

1.2状态图搜索

1.2.1盲目搜索4

1.2.2启发式搜索7

1.2.3A和A*搜索8

1.2.4A*算法在移动机器人路径规划中的应用10

1.3与或树搜索

1.3.1与或树基础14

1.3.2代价计算16

1.3.3有序搜索17

1.4博弈对策

1.4.1博弈树18

1.4.2极大极小分析法19

1.4.3α-β剪枝技术19

第2章确定性推理

2.1推理概述

2.1.1推理定义21

2.1.2推理方式及分类21

2.1.3推理方向23

2.1.4模式匹配与冲突消解27

2.2自然演绎推理

2.3消解原理

2.3.1子句集31

2.3.2海伯伦理论32

2.3.3鲁宾逊消解原理33

2.4规则演绎

2.4.1基于规则的正向演绎推理34

2.4.2基于规则的逆向演绎推理35

2.4.3规则双向演绎推理36

第3章不确定性推理

3.1不确定性推理概述

3.1.1不确定性的类型37

3.1.2不确定性知识表示38

3.2概率贝叶斯方法

3.2.1简单贝叶斯推理44

3.2.2主观贝叶斯方法45

3.3非单调推理

3.3.1单调推理与非单调推理54

3.3.2非单调推理系统54

3.4模糊推理在机器人避障中的应用

3.4.1救援机器人的运动学模型59

3.4.2环境信息分类及其避障行为60

3.4.3基于模糊推理的避障控制62

第4章专家系统

4.1专家系统概述

4.1.1专家系统的类型67

4.1.2专家系统的应用68

4.1.3专家系统的特点69

4.2专家系统的结构与工作原理

4.3知识获取

4.3.1知识获取的过程72

4.3.2知识获取的直接方法72

4.3.3知识获取的新方法73

4.4专家系统的建造与评价

4.4.1一般步骤与方法74

4.4.2知识表示77

4.4.3知识库及其管理系统77

4.4.4推理机及解释机构79

4.4.5接口设计80

4.4.6专家系统评价80

4.5专家系统的开发工具与开发环境

4.6新型专家系统

4.7专家系统在智能机器人领域的应用

第5章机器学习

5.1机械学习

5.1.1主要模式及问题88

5.1.2应用举例89

5.2归纳学习

5.2.1归纳学习概述90

5.2.2归纳学习方法91

5.2.3决策树学习92

5.3基于案例的推理

5.3.1基于案例的推理过程93

5.3.2基于案例的推理优点及应用94

5.4解释学习

5.4.1解释学习概述97

5.4.2解释学习框架97

5.4.3解释学习过程98

5.5强化学习在机器人系统中的应用

5.6自主学习在机器人系统中的应用

第6章自然语言理解

6.1自然语言概述

6.2语法分析

6.2.1转移网络117

6.2.2扩充转移网络118

6.3语义解释

6.4语言理解

6.4.1简单句理解121

6.4.2复合句理解123

6.5机器翻译

6.6语音识别

6.7自然语言理解系统在机器人中的应用

6.7.1湖水清污机器人中的自然语言理解系统128

6.7.2ASP在服务机器人中的应用129

第7章遗传算法

7.1概述

7.1.1遗传算法与进化论136

7.1.2遗传算法的发展史136

7.1.3遗传算法设计的原则及内容137

7.1.4遗传算法的鲁棒性138

7.2遗传算法的工作原理

7.2.1基本思想139

7.2.2基本操作139

7.3经典遗传算法

7.3.1参数编码144

7.3.2种群设定145

7.3.3适应度函数145

7.3.4选择147

7.3.5交叉149

7.3.6变异151

7.4高级遗传算法

7.4.1选择方法的改进153

7.4.2遗传算法的改进154

7.5改进的遗传算法在机器人路径规划中的应用

7.6免疫遗传算法在机器人路径规划中的应用

7.6.1一种改进的免疫遗传算法160

7.6.2基于免疫遗传算法的路径规划162

参考文献

 

人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术。人工智能是计算机科学的一个分支，它试图了解智能的实质，并生产出一种新的能以与人类智能相似的方式作出反应的智能机器。尽管人工智能的形成和发展已有多年的历史，但距离应用机器真正实现人类智能的目标依旧存在不小的差距，故至今它仍然备受人们重视和关注，是非常具有吸引力的研究领域。

机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，还可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类的工作，例如制造业、建筑业，或是危险的工作。机器人是整合控制、机械、电子、计算机、材料和仿生学的高级产物，目前在工业、医学、农业甚至军事等领域中均有重要用途。

本书主要介绍了人工智能的基础理论、技术和方法，同时引入人工智能技术在机器人方面的应用案例，方便读者更好地理解人工智能技术的运用。全书着重展现了搜索、推理、机器学习等人工智能重要方法，同时兼顾至今较为成熟和典型的人工智能高阶技术；实践方面，介绍了采用相应人工智能技术的机器人领域的研究应用实例，为进阶作铺垫。全书在知识讲解和内容选择上，通俗易懂，深入浅出，可满足高等院校相关专业师生及工程技术人员和科研人员的需要。

全书由沈阳建筑大学李征宇统稿。李征宇编写第1章、第5章，郑新录编写第2章，郭彤颖编写第3章，张野编写第4章4.1～4.3节、王丽编写第4章4.4～4.7节，徐启程编写第6章，孙平编写第7章。

由于编著者水平所限，加之时间仓促，书中不足之处在所难免，敬请专家、同行和读者批评指正。

编著者