人工智能的应用实例(智能规划系统在人工智能教学网站建设中的运用)

引言随着计算机网络技术的发展及其应用范围的扩大，基于计算机网络的教育技术已经成为教育教学中最受关注的技术之一。教学网站是这项技术的主要产品。教学网站的目的是通过提供教学大纲、教案、讲义、演示、练习和答案，在教学时间和教学深度方面扩展理论教学课堂。因此，教学网站设计能否达到其教学目的一直是网站建设者思考的主要问题[13]。为了达到特定的教学目的，网站设计者采用新技术来提高网站的响应速度和用户界面。另一方面，精心组织网站内容和教学模式[3]。本文以本科《人工智能》为例，重点探讨了教学内容的前沿及其表现形式。在教学过程中发现，人工智能是一项出现在科幻电影中的技术，适合对大部分大学生。此外，人工智能课程大多使用基础的人工智能教材，注重理论和方法，很少引入人工智能软件系统，这进一步加深了学生对对，人工智能技术成熟度的怀疑，从而阻碍了部分学生的学习兴趣。根据对，问题作为理论教学的有益补充，课程网站应引入人工智能领域具有代表性和前沿性的软件系统，以提高学生学习人工智能的兴趣。自人工智能诞生以来，对智能规划已成为研究领域之一，近20年来取得了突破性进展。在理论研究方面，最新的智能规划算法比1995年以前的规划算法高一个数量级。在应用研究方面，智能规划技术在香港地铁系统中的应用，使香港铁路公司每天处理240万人次的乘客和流量，并获得了2005年美国人工智能联合会“人工智能创新应用”奖；智能规划技术在美国施乐公司印刷设备动态调度项目中也取得了成功[5]，自2008年以来产生了巨大的经济效益。因此，了解对智能规划技术有利于提高对学生学习人工智能的兴趣1智能规划技术导论智能规划问题是在智能体采取行动之前，根据智能体对的初始世界状态及其目标制定行动顺序的问题。初始状态和目标条件用逻辑命题表示，行动分为三个部分，包括执行前提、执行后的新效果和执行后的消除效果。初始状态、目标条件和动作由PDDL语言[6]建模，该语言以文本文件格式存储为“域文件”和“问题实例文件”。“域文件”描述代理的操作，“问题实例文件”描述代理在特定问题中的对的初始状态和目标。智能规划系统是一个基于Agent的软件系统，它以“领域文件”和“问题实例文件”为输入，通过自己的规划算法计算解决问题所需的动作序列。动作序列通常存储为文本文件。2教学案例的设计与实现在构建人工智能教学网站的过程中，设计了一个使用智能规划系统的教学案例，并通过JavaScript、Ajax和Java Servlet实现。2.1案例设计为了让学生了解智能规划系统解决问题的全过程，以“积木世界”问题为对图像，使用规划系统FF[7]解决问题，并使用动画效果展示规划解决方案的执行过程。“积木世界”的问题包括将几个积木堆叠成几个满足给定空间关系要求的积木。涉及3个构件的具体问题见如图1。为了提高学习兴趣，允许学生指定构件的数量，并随机生成具有不同初始状态和目标状态的问题示例。

该示例的初始状态生成算法的思想如下：根据指定的构造块数量m，生成标签为1到m的构造块；对以1/k的概率将第I个积木块I放在桌子上或空顶面的积木块上，其中k是空顶面的积木块数，编号为1 ~ i1。目标状态是使用相同的算法生成的，但它保证不同于初始状态。问题实例生成后，其对的PDDL语言模型将显示给用户。如图2中显示了完成该过程的用户界面。图1:构建模块世界问题的具体示例图2:系统的用户界面通过单击按钮启动规划解决方案流程，并在短暂等待后查看规划解决方案。用户可以开始规划解决方案的单步执行过程，并根据每一步执行的动作名称和执行后的结果，观察动作对外部世界的影响。在执行过程中，允许用户启动返回按钮再次观察最后状态。执行过程的用户界面如如图3所示。图3规划方案执行过程演示界面2.2预期效果本案例预期达到以下教学效果：让学生理解规划问题的构成及其PDDL语言描述。示例生成后，通过文本框显示问题示例的PDDL语言描述，以帮助学生理解；让学生了解行动模式，观察行动执行、取消等后对对外部世界的影响。认识到智能规划系统的效率，它比人工计算有优势。为了实现这一目标，采用了高性能的智能规划系统FF。通过多次生成不同规模的规划问题，学生意识到由于积木数量的增加而导致的手工计算的困难；发现FF给出的规划解并不总是最优的，因此很难计算出人工智能问题的最优解。通过手工分析小问题的最优解，学生可以认识到模糊推理的局限性以及克服这种局限性的困难。

2.3案例实现为了支持教学案例的实施，设计了相应的网页。系统采用浏览器/服务器模式。浏览器使用JavaScript技术和Ajax技术来定义用户界面，并动态演示规划解决方案的执行。服务器采用Java Servlet技术实现规划问题实例的生成、规划系统FF的调用和规划解决方案的传递。系统结构如如图4所示。在服务器端生成问题实例后，它将以XML文件格式发送给客户端，并以文本文件的形式存储在服务器端。服务器收到解决规划的请求后，以问题实例的文件名和域描述文件的文件名(预先存储在服务器中)为参数调用规划系统FF；求解后将规划方案存储为文本文件，然后服务器负责将文本文件格式化为可扩展标记语言文件并发送给客户端；在收到规划解决方案后，客户根据用户的操作演示规划解决方案的执行过程。因为规划系统FF是在Linux操作系统上开发的，所以服务器是在Linux上构建的。图4系统架构2.4实践效果该系统已应用于智能科学与技术专业本科生的人工智能教学实践。实践结果表明，学生对对系统的可视化特征感兴趣，对对规划问题、PDDL语言和规划算法感兴趣。学生们提出的问题主要包括：你如何知道代理可以执行的动作；是否有其他算法生成初始状态；PDDL语言和程序设计语言的区别；FF使用什么算法。教师回答后，学生们对对问题的建模和自动求解有了更深的理解，一些学生对对用PDDL语言建模和规划问题有了浓厚的兴趣。结论人工智能教学网站是学生利用课余时间学习的重要平台，设计者应注意其教学内容的丰富性、前沿性和可用性。本文以智能规划问题解决系统为教学内容，利用JavaScript技术实现动态演示效果，拓宽了学生的学习视野，提高了学生的学习兴趣。在未来的教学网站建设中，将增加介绍对人工智能技术的应用成果，以提高学生对对人工智能技术的经济价值的认识