人工智能論文參考范文(2)
人工智能論文參考范文篇二
人工智能導論課大作業(yè)設置探討
摘要：大作業(yè)的設置對學生深入理解課程內(nèi)容，提高求解問題的能力具有很大的幫助。文章在筆者多年從事人工智能教學的基礎上，探討人工智能導論課的大作業(yè)設置問題，提出大作業(yè)應具備的基本條件，說明選擇四子棋作為大作業(yè)的理由，給出四子棋大作業(yè)的評分規(guī)則，并對學生的大作業(yè)總體情況進行分析，驗證選擇四子棋作為大作業(yè)題目的合理性。
關鍵詞：人工智能;作業(yè);博弈
現(xiàn)在很多課程都設置了大作業(yè)，這對學生深入理解課程內(nèi)容，提高求解問題的能力以及調(diào)動學生學習的積極性有很大的幫助。多年來，我們在人工智能導論課上一直設有大作業(yè)，受到了同學們較好的評價。下面就如何設置大作業(yè)問題，談一點我們的體會，與各位同行進行交流[1-2]。
1大作業(yè)應具備的條件
在以往的教學實踐中，我們曾經(jīng)選擇過不同類型的題目作為大作業(yè)，比如五子棋程序、基于拼音的整句輸入法、基于歸結(jié)的問題回答系統(tǒng)等。這些題目雖然也起到了很好的效果，但存在著一些不足。比如五子棋程序，如果采用一般的簡單規(guī)則，則存在先手必勝的策略，而正式比賽規(guī)則又過于復雜;而且五子棋是一個比較大眾的游戲，有的同學下棋水平比較高，而有的同學則不熟悉，這樣大家不在同一個起點上，對于不熟悉的同學存在著不公平?；谄匆舻恼漭斎敕ā⒒跉w結(jié)的問題回答系統(tǒng)等，則缺乏趣味性，少了同學之間的“競爭”，不利于調(diào)動同學們學習的積極性。
經(jīng)過思考，我們認為一個好的大作業(yè)，應該具備以下幾個條件：
1) 與課程學習內(nèi)容緊密結(jié)合。
2) 趣味性強，能調(diào)動同學們學習的積極性。
3) 背景知識簡單易懂，以便讓學生集中在與課程有關的內(nèi)容中，而不是把大量的精力花費在背景知識上。
4) 規(guī)模適中，不需要花費大量精力處理諸如程序的存儲空間問題等。
5) 盡可能對所有同學都是公平的，不存在部分同學熟悉，部分同學不熟悉的情況。
經(jīng)過認真的總結(jié)和思考，最終我們選擇了四子棋作為大作業(yè)的題目，并對傳統(tǒng)的四子棋規(guī)則加以改良，使其盡可能地符合上述基本條件。大作業(yè)的最終要求是，用程序?qū)崿F(xiàn)一個四子棋程序，并通過比賽的方式評判大作業(yè)的成績。
2為什么選擇四子棋
在說明我們?yōu)槭裁催x擇四子棋作為大作業(yè)之前，首先我們介紹一下什么是四子棋。圖1是一個四子棋的棋盤，由M行N列組成。游戲雙方分別持不同顏色的棋子，設A持白子，B持黑子，以某一方為先手依次落子。假設為A為先手，落子規(guī)則如下：在M行N列的棋盤中，棋手每次只能在每一列當前的最底部落子，如圖中的紅點處所示，如果某一列已經(jīng)落滿，則不能在該列中落子。棋手的目標是在橫向、縱向、兩個斜向共四個方向中的任意一個方向上，使自己的棋子連成四個(或四個以上)，并阻止對方達到同樣的企圖。先形成四連子的一方獲勝，如果直到棋盤落滿雙方都沒能達到目標，則為平局。
那么，我們?yōu)槭裁催x擇四子棋作為大作業(yè)題目呢?
首先，四子棋規(guī)則簡單，幾句話就能說明其比賽規(guī)則;其次，四子棋的規(guī)模適中，每一步的可落子點不多;第三，四子棋是一個博弈類的游戲，趣味性強;第四，可以用博弈樹搜索等方法求解，與課程內(nèi)容聯(lián)系密切;第五，四子棋雖然簡單，但是幾乎所有同學以前都沒有遇到過，所以對大家都是公平的。這些都能很好地滿足我們前面提到的大作業(yè)應具備的幾個條件。
3對四子棋的改進
為了更好地適應大作業(yè)的要求，我們對傳統(tǒng)的四子棋游戲規(guī)則做了一些擴展，以更利于程序求解，避免存在必勝策略，使得同學們集中在求解策略的設計上。改進的目的一是為了更好地體現(xiàn)算法的作用，二是盡可能減少人為的必勝策略的影響。為此，我們對傳統(tǒng)的四子棋規(guī)則做了如下的改進。
1) 棋盤大小不固定，雙方博弈時，在一定的范圍內(nèi)，隨機地產(chǎn)生棋盤的大小。
2) 隨機地增加一些不可落子點。
比如在圖2所示的棋盤中，“紅叉”點就是一個不可落子點。當“紅叉”點的下面落滿了棋子時，只能在“紅叉”點的上面落子，而不能在“紅叉”點出落子。
對四子棋這樣的兩點改進，主要是為了避免靜態(tài)的必勝策略的使用，引導大家更多的關注動態(tài)策略的使用，根據(jù)當前局勢，實時地計算最佳的落子策略。
圖2不可落子點的說明
4大作業(yè)評判規(guī)則
如何評判大作業(yè)的成績對學生會起到一定的引導作用，為此我們提出了“賽會制”和“探索制”兩種評判機制。
所謂的賽會制，就是建立一個比賽平臺，所有同學的程序提交到平臺上，按照以下規(guī)則參加比賽。
1) 正確性驗證。要求同學們針對四子棋問題實現(xiàn)一個α-β剪枝程序[3]，給定一些特定的節(jié)點，判斷剪枝是否正確。通過正確性驗證者獲得基本分。
2) 全體同學采用大循環(huán)的方式進行比賽，任何兩個程序之間進行兩局比賽，先手后手各賽一局。
3) 要求5秒內(nèi)必須完成一次走步。
4) 勝者獲得2分，負者獲得0分。
5) 平局時，用時少者獲得1+x分，用時多者獲得1-x分。
6) 按照獲得的總分數(shù)進行排名。
7) 要求就大作業(yè)內(nèi)容寫一篇小論文，根據(jù)排名和論文情況給出總成績。
為了鼓勵同學創(chuàng)新，探索新的方法，除了“賽會制”外，我們還設立了一個“探索制”供學生選擇。選擇探索制的同學，要求在方法上有所創(chuàng)新。比如采用機器學習的方法，尋找評判局面優(yōu)劣的方法、權(quán)重系數(shù)等。要求寫出一篇論文，對所用方法進行介紹，對不同方法進行比較，通過實驗等驗證方法的可行性和有效性。選擇探索制的同學，雖然也參加比賽，但是最終成績主要體現(xiàn)在論文的完整性和水平上，不看具體的成績排名。這樣就可以使得學生有更多的發(fā)揮空間，對于一些優(yōu)秀的同學比較有吸引力。
5結(jié)果分析
在先期少數(shù)同學實驗的基礎上，我們從2010年開始全面在人工智能導論課上實施四子棋大作業(yè)，共有160名同學選擇了“賽會制”的方式完成了四子棋大作業(yè)。為了驗證該大作業(yè)的合理性，我們對大作業(yè)總體情況做了一個簡單的分析，結(jié)果如下：
1) 全部同學都通過了正確性測試。這是因為我們事先給出了一些測試樣例用于學生自測，通過了這些樣例后再提交基本就沒有問題了。通過對部分同學的調(diào)查，也確實發(fā)現(xiàn)一些同學在做正確性測試之前，對α-β剪枝算法理解有誤，通過寫程序并測試程序的正確性發(fā)現(xiàn)了理解上的問題。這也可以看出正確性驗證在這里的重要性。
2) 全部160個學生的程序中，無一人全勝，也無一人全敗，即便是總成績第一名也失敗了22局，而最后一名也取得了18局的勝利。
3) 平局數(shù)很少，在全部比賽中，只有176局平局，僅占全部比賽的0.69%，平均人均平局數(shù)為1.1局，平局數(shù)少也是我們希望看到的結(jié)果。
4) 先手后手勝負比較均衡，經(jīng)統(tǒng)計，先手勝與后手勝的局數(shù)之比為10:9，雖然后手稍微劣勢一點，但總的來說變化不大，再加上任何兩組程序都是先手后手各賽一次，總體上可以
消除先手后手所帶來的影響。
通過以上分析，以四子棋作為人工智能導論課的大作業(yè)是可行的、合理的，尤其是經(jīng)過了改良之后的四子棋，在各個方面都是很均衡的，適合作為大作業(yè)使用。
6結(jié)語
以四子棋作為大作業(yè)，是我們對人工智能導論課的一次嘗試，通過各方面的分析可知，這次嘗試是成功的，有利于提高學生學習人工智能課程的興趣，并將所學內(nèi)容應用于解決實際問題之中。在做大作業(yè)的過程中，同學們閱讀了大量的論文，對有關博弈問題，甚至是人工智能問題有了更加深入的思考和理解，從中學到了很多課本上學不到的知識。在今后的教學實踐中，我們將進一步總結(jié)經(jīng)驗，改進大作業(yè)的設置，進一步提高人工智能課程的教學水平。
參考文獻：
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[2] 張彥航,孫大烈,戰(zhàn)德臣. 通過大作業(yè)促進大學計算機基礎課程教學[J]. 計算機教育,2007(7):24-26.
[3] 馬少平,朱小燕. 人工智能[M]. 北京:清華大學出版社,2004.
[4] 應宏,劉福明,熊江,等. 計算機課程作業(yè)改革的 實踐探索[J]. 計算機教育,2009(2):47-48.
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