2016人工智能論文(2)

時間：2017-01-20 09:56:22 坤杰951由分享

　　2016人工智能論文篇二

　　選修課《人工智能》教學模式初探

　　摘要：鑒于人工智能是選修課程，本文結合教學實踐給出選修課人工智能分專題教學模式，并探討了各個專題的教學內(nèi)容，教學方法等，以達到提高教學質量的目的。

　　關鍵詞：人工智能;選修課;專題討論

　　中圖分類號：G642.0?搖文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324(2012)12-0053-02

　　一、引言

　　《人工智能》是一門跨學科的課程，它的內(nèi)涵十分豐富，包含了符號學、數(shù)理邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡、遺傳算法、知識表示和推理、模式識別、機器學習等方面的知識，并且內(nèi)容抽象，使得一般本科生望而生畏。目前在大多數(shù)院校里尤其是二本院校，《人工智能》只是作為一門選修課程。既然是作為選修課程，我們可以不拘泥于傳統(tǒng)的教學方式，采取靈活多樣的教學形式，培養(yǎng)學生研究這個領域的興趣，使得學生既能掌握人工智能領域的基礎理論，又能了解目前人工智能的前沿課題，擴大知識面，并為今后的研究打好基礎。

　　二、改革教學方法

　　在傳統(tǒng)的教學模式里，教師往往就一本教材從頭到尾講授給學生，教師講什么，學生就聽什么。但是人工智能涉及太多的數(shù)理邏輯推理知識，內(nèi)容抽象，講解起來不免有點枯燥無味，學生的興趣就會隨著講課的進程逐漸變得淡薄。另一個問題是在傳統(tǒng)的教學模式下，學生接觸不到該研究領域的前沿問題。事實上，隨著科技的進步，人工智能技術也在不斷發(fā)展，再加上人工智能本身的特點，即它是一門交叉學科，涉及計算機科學、信息科學、控制科學、認知學、生物學、哲學等等領域。因此當學生了解了當前國內(nèi)外學者所研究的前沿課題，這樣不僅能克服“枯燥無味”的問題，而且會拓寬他們的知識面，從而他們可以將自己所學專業(yè)作為人工智能的潛在應用或研究領域?；谝陨戏治?，考慮到人工智能是適合任何專業(yè)學生學習的一門選修課，我們設立分專題講授模式，這些專題包括：人工智能與類人思維，人工智能與機器進化，人工智能與知識表示，人工智能與決策規(guī)劃等等。下面分別敘述之。

　　1.人工智能與類人思維。什么是人工智能?Nilsson指出：“人工智能是關于人造物的智能行為，而智能行為包括知覺、推理、學習、交流和在復雜環(huán)境中行為。人工智能的一個長期目標是發(fā)明出可以像人類一樣或更好地完成以上行為的機器……”那么為了這個長遠目標，我們應該深入地探討人類大腦是如何思維的，或者說是如何思考問題的，人類是如何感知、理解以及應付外界龐雜的世界。只有深刻理解了人腦功能原理以后，人工智能才能“貢獻出”相應的類人思維模型。這相當于空氣動力學，人類飛行器只是根據(jù)空氣動力學的原理構造的，它并不要求人類制造像鳥兒一般的飛行工具。因此在這部分教學過程中，可以先提出“大腦是如何思維的”問題，讓學生自己動腦思考，相互探討：人腦的結構是什么?人類思考問題分層次嗎?什么是智力?智力的本質是什么?……課后，學生可以帶著這些問題查閱資料文獻，分組討論，甚至可以寫一些文章來闡述自己對思維的理解。這樣既充分調動了學生學習的積極性，又培養(yǎng)他們的興趣。然后，我們在課堂上進行具體講解，講解內(nèi)容自然而然地引入了人工智能的定義，人工智能歷史知識，圖靈測試方法以及認知模型方法，接著再介紹目前國內(nèi)外類人思維模型的研究現(xiàn)狀。這樣的教授過程，一開始就使得學生不排斥這門課，在了解人工智能基礎知識外也接觸到認識論方面的知識，培養(yǎng)了學生查閱文獻和撰寫科技論文的能力。

　　2.人工智能與機器進化。這部分專題主要給學生講解遺傳算法方面的知識，比如遺傳算法的產(chǎn)生與發(fā)展，遺傳算法的基本操作，遺傳算法的應用情況。并且在教學過程中結合實例來講述。實例可以從最基本的簡單函數(shù)優(yōu)化到復雜的旅行商問題。學生可以自己設計函數(shù)優(yōu)化的解決方案，指出初始種群大小、進化代數(shù)、交叉率等因素對求解結果的影響，并要求學生自己編寫程序來分析和理解這些問題。這些實驗和設計極大地提高了學生的動手能力。

　　3.人工智能與知識表示。知識表示可看成是一組描述事物的約定，在人工智能里，它研究怎樣把“人類知識”表示成機器能處理的數(shù)據(jù)結構。經(jīng)典人工智能的主要表示方法有：一階謂詞邏輯表示方法，這是最基本的表示方法，具有嚴謹?shù)墓眢w系;產(chǎn)生式規(guī)則表示方法，這是使用最廣泛的表示方法;語義網(wǎng)絡、框架、腳本表示方法，這是結構化的表示方法，等等。但是學生在學習這部分的知識時，對于邏輯推理覺得非常枯燥無味。我們的想法是在介紹這部分的知識時，不僅透徹闡述各種表示方法的精神實質，而且建議學生閱讀Sowa所編著的《知識表示》一書，該書提供了知識表示方面廣泛的知識，是這一領域的公認權威著作。Sowa在介紹新思想的同時捕捉到這一領域的最新成就，并且將邏輯學、哲學、語言學和計算機科學結合到知識表示，并將其轉換為可計算形式。該書中還包含了大量的哲學和語言學的知識，閱讀該書可以使得學生知識面得以拓寬，加上該書目前沒有翻譯版本，鼓勵學生閱讀英文原著，對學生各方面能力的提高都有所幫助。

　　4.人工智能與決策規(guī)劃。在決策規(guī)劃中，著重介紹增強學習、偏好理論等基礎知識，由于我們在這個方面上做了許多工作，因此在講解時聯(lián)系自己的研究進行一些專題探討，例如雙馬爾科夫過程決策模型，協(xié)同算法，超濾偏好模型，樸素描述邏輯在中醫(yī)理論上的應用等等，并歡迎學生和我們共同研究這些專題，這樣做無疑會增加師生之間的學術交流，促進學生的研究興趣，形成良好學術氛圍。

　　5.豐富多樣的教學形式。除了以上的專題外，還可以開設其他的人工智能專題。事實上可以針對不同專業(yè)的學生確定專題的內(nèi)容和形式。例如對于工程類的學生，可以著重講述神經(jīng)網(wǎng)絡，進化計算等方面的內(nèi)容，并且借助于Matlab提供的相關工具箱進行實驗設計。因為大多數(shù)工程類的本科生都學習過Matlab語言，該語言在科學研究和工程實踐中應用廣泛，在教學過程中也要充分發(fā)揮這些優(yōu)點。如是文科類的學生，教學方面可以著重講述人工智能的符號學，哲學等方面的知識，這讓文科學生從另一個角度去理解人工智能。課堂上，充分利用多媒體教學，采取多樣的教學手段，激發(fā)學生的興趣和好奇心。還可以播放國際機器人大賽等錄像片段，增強課堂的教學效果。

　　三、結束語

　　總之，將人工智能分專題來講授，讓學生立刻能接觸到當前人工智能的前沿研究問題，并且領會其中的實質。再加以多元化的教學手段，使得學生好學，樂學，更好地實現(xiàn)教學目標，提高教學水平。

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　　基金項目：金陵科技學院科研基金資助(No.jit-b-201207)

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