人工智能及其应用(第5版).蔡自兴-5章课后习题。【部分答案】

2:

 

计算智能(Computational Intelligence,CI)是借鉴仿生学的思想,
基于人们对生物体智能机理的认识,采用数值计算的方法去模拟和实现人类的智能。

人工智能(Artificial Intelligence),英文缩写为AI。
它是研究、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科学。

 生物智能,Biological Intelligence,就是指各种生物动植物所表现出来的智能,
尤其是动物和人类,这一篇我们着重讨论简单生物的智能。

4:

生物:树突,轴突,突触

人工:

递归(反馈)网络(feedback network,recurrent network)
多个神经元互连组织成一个互连神经网络
前馈(多层)网络(feedforward network)
具有递阶分层结构,同层神经元间不存在互连

主要学习算法:

有师学习算法:能够根据期望的和实际的网络输出(对应于给定输入)间的差来调整神经元间连接的强度或权。
无师学习算法:不需要知道期望输出。
强化学习算法:采用一个“评论员”来评价与给定输入相对应的神经网络输出的优度(质量因数)。
强化学习算法的一个例子是遗传算法(GA)。

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3、遗传操作

  遗传操作是模拟生物基因的操作,他的任务就是根据个体适应度对其施加一定的操作,从而实现优胜劣汰的进化过程.从优化搜索的角度来看,遗传操作可以使问题的解逐代优化,逼近最优解,遗传操作包括以下三个基本遗传算子:选择、交叉、变异.选择和交叉基本上完成了遗传算法的大部分搜索功能,变异增加了遗传算法找到最优解的能力.
3.1、选择

  选择是指从群体中选择优良个体并淘汰劣质个体的操作.它建立在适应度评估的基础上.适应度越大的个体,被选中上的可能性就越大,他的“子孙”在下一代中的个数就越多,选择出来的个体就被放入配对库中.目前常用的选择方法有轮赌盘方法、最佳个体保留法、期望值法、排序选择法、竞争法、线性标准化法.
3.2、交叉

  交叉就是指把两个父代个体的部分结构加以替换重组而生成新的个体的操作,交叉的目的是为了在下一代产生新的个体,通过交叉操作,遗传算法的搜索能力得到了飞跃性的提高.交叉是遗传算法获取优良个体的重要手段.交叉操作是按照一定的交叉概率在匹配库中随机的选取两个个体进行的,交叉位置也是随机的,交叉概率一般取得很大,为0.6~0.9.
3.3、变异

  变异就是以很小的变异概率Pm随机地改变种群中个体的某些基因的值,变异操作的基本过程是:产生一个[0,1]之间的随机数rand,如果rand<Pm,则进行变异操作.变异操作本身是一种局部随机搜索,与选择、交叉算子结合在一起,能够避免由于选择和交叉算子而引起的某些信息永久性丢失,保证了遗传算法的有效性,使遗传算法具有了局部随机搜索能力,同时使得遗传算法能够保持群体的多样性,以防出现未成熟收敛.在变异操作中,变异概率不宜取得过大,如果Pm>0.5,遗传算法就退化为了随机搜索.

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