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(dǎo)論課大作業(yè)設(shè)置探討
摘要：大作業(yè)的設(shè)置對(duì)學(xué)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(xué)的基礎(chǔ)上，探討人工智能導(dǎo)論課的大作業(yè)設(shè)置問題，提出大作業(yè)應(yīng)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(píng)分規(guī)則，并對(duì)學(xué)生的大作業(yè)總體情況進(jìn)行分析，驗(yàn)證選擇四子棋作為大作業(yè)題目的合理性。
關(guān)鍵詞：人工智能;作業(yè);博弈
現(xiàn)在很多課程都設(shè)置了大作業(yè)，這對(duì)學(xué)生深入理解課程內(nèi)容，提高求解問題的能力以及調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性有很大的幫助。多年來，我們?cè)谌斯ぶ悄軐?dǎo)論課上一直設(shè)有大作業(yè)，受到了同學(xué)們較好的評(píng)價(jià)。下面就如何設(shè)置大作業(yè)問題，談一點(diǎn)我們的體會(huì)，與各位同行進(jìn)行交流[1-2]。
1大作業(yè)應(yīng)具備的條件
在以往的教學(xué)實(shí)踐中，我們?cè)?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(jiǎn)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(fù)雜;而且五子棋是一個(gè)比較大眾的游戲，有的同學(xué)下棋水平比較高，而有的同學(xué)則不熟悉，這樣大家不在同一個(gè)起點(diǎn)上，對(duì)于不熟悉的同學(xué)存在著不公平。基于拼音的整句輸入法、基于歸結(jié)的問題回答系統(tǒng)等，則缺乏趣味性，少了同學(xué)之間的“競(jìng)爭(zhēng)”，不利于調(diào)動(dòng)同學(xué)們學(xué)習(xí)的積極性。
經(jīng)過思考，我們認(rèn)為一個(gè)好的大作業(yè)，應(yīng)該具備以下幾個(gè)條件：
1) 與課程學(xué)習(xí)內(nèi)容緊密結(jié)合。
2) 趣味性強(qiáng)，能調(diào)動(dòng)同學(xué)們學(xué)習(xí)的積極性。
3) 背景知識(shí)簡(jiǎn)單易懂，以便讓學(xué)生集中在與課程有關(guān)的內(nèi)容中，而不是把大量的精力花費(fèi)在背景知識(shí)上。
4) 規(guī)模適中，不需要花費(fèi)大量精力處理諸如程序的存儲(chǔ)空間問題等。
5) 盡可能對(duì)所有同學(xué)都是公平的，不存在部分同學(xué)熟悉，部分同學(xué)不熟悉的情況。
經(jīng)過認(rèn)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(duì)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(gè)四子棋程序，并通過比賽的方式評(píng)判大作業(yè)的成績(jī)。
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(gè)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(shè)A持白子，B持黑子，以某一方為先手依次落子。假設(shè)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(dāng)前的最底部落子，如圖中的紅點(diǎn)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(biāo)是在橫向、縱向、兩個(gè)斜向共四個(gè)方向中的任意一個(gè)方向上，使自己的棋子連成四個(gè)(或四個(gè)以上)，并阻止對(duì)方達(dá)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(dá)到目標(biāo)，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(jiǎn)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(diǎn)不多;第三，四子棋是一個(gè)博弈類的游戲，趣味性強(qiáng);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(jiǎn)單，但是幾乎所有同學(xué)以前都沒有遇到過，所以對(duì)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(yīng)具備的幾個(gè)條件。
3對(duì)四子棋的改進(jìn)
為了更好地適應(yīng)大作業(yè)的要求，我們對(duì)傳統(tǒng)的四子棋游戲規(guī)則做了一些擴(kuò)展，以更利于程序求解，避免存在必勝策略，使得同學(xué)們集中在求解策略的設(shè)計(jì)上。改進(jìn)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(duì)傳統(tǒng)的四子棋規(guī)則做了如下的改進(jìn)。
1) 棋盤大小不固定，雙方博弈時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，隨機(jī)地產(chǎn)生棋盤的大小。
2) 隨機(jī)地增加一些不可落子點(diǎn)。
比如在圖2所示的棋盤中，“紅叉”點(diǎn)就是一個(gè)不可落子點(diǎn)。當(dāng)“紅叉”點(diǎn)的下面落滿了棋子時(shí)，只能在“紅叉”點(diǎn)的上面落子，而不能在“紅叉”點(diǎn)出落子。
對(duì)四子棋這樣的兩點(diǎn)改進(jìn)，主要是為了避免靜態(tài)的必勝策略的使用，引導(dǎo)大家更多的關(guān)注動(dòng)態(tài)策略的使用，根據(jù)當(dāng)前局勢(shì)，實(shí)時(shí)地計(jì)算最佳的落子策略。
圖2不可落子點(diǎn)的說明
4大作業(yè)評(píng)判規(guī)則
如何評(píng)判大作業(yè)的成績(jī)對(duì)學(xué)生會(huì)起到一定的引導(dǎo)作用，為此我們提出了“賽會(huì)制”和“探索制”兩種評(píng)判機(jī)制。
所謂的賽會(huì)制，就是建立一個(gè)比賽平臺(tái)，所有同學(xué)的程序提交到平臺(tái)上，按照以下規(guī)則參加比賽。
1) 正確性驗(yàn)證。要求同學(xué)們針對(duì)四子棋問題實(shí)現(xiàn)一個(gè)α-β剪枝程序[3]，給定一些特定的節(jié)點(diǎn)，判斷剪枝是否正確。通過正確性驗(yàn)證者獲得基本分。
2) 全體同學(xué)采用大循環(huán)的方式進(jìn)行比賽，任何兩個(gè)程序之間進(jìn)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(fù)者獲得0分。
5) 平局時(shí)，用時(shí)少者獲得1+x分，用時(shí)多者獲得1-x分。
6) 按照獲得的總分?jǐn)?shù)進(jìn)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(jī)。
為了鼓勵(lì)同學(xué)創(chuàng)新，探索新的方法，除了“賽會(huì)制”外，我們還設(shè)立了一個(gè)“探索制”供學(xué)生選擇。選擇探索制的同學(xué)，要求在方法上有所創(chuàng)新。比如采用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法，尋找評(píng)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(duì)所用方法進(jìn)行介紹，對(duì)不同方法進(jìn)行比較，通過實(shí)驗(yàn)等驗(yàn)證方法的可行性和有效性。選擇探索制的同學(xué)，雖然也參加比賽，但是最終成績(jī)主要體現(xiàn)在論文的完整性和水平上，不看具體的成績(jī)排名。這樣就可以使得學(xué)生有更多的發(fā)揮空間，對(duì)于一些優(yōu)秀的同學(xué)比較有吸引力。
5結(jié)果分析
在先期少數(shù)同學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我們從2010年開始全面在人工智能導(dǎo)論課上實(shí)施四子棋大作業(yè)，共有160名同學(xué)選擇了“賽會(huì)制”的方式完成了四子棋大作業(yè)。為了驗(yàn)證該大作業(yè)的合理性，我們對(duì)大作業(yè)總體情況做了一個(gè)簡(jiǎn)單的分析，結(jié)果如下：
1) 全部同學(xué)都通過了正確性測(cè)試。這是因?yàn)槲覀兪孪冉o出了一些測(cè)試樣例用于學(xué)生自測(cè)，通過了這些樣例后再提交基本就沒有問題了。通過對(duì)部分同學(xué)的調(diào)查，也確實(shí)發(fā)現(xiàn)一些同學(xué)在做正確性測(cè)試之前，對(duì)α-β剪枝算法理解有誤，通過寫程序并測(cè)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(yàn)證在這里的重要性。
2) 全部160個(gè)學(xué)生的程序中，無一人全勝，也無一人全敗，即便是總成績(jī)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?jǐn)?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?jǐn)?shù)為1.1局，平局?jǐn)?shù)少也是我們希望看到的結(jié)果。
4) 先手后手勝負(fù)比較均衡，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，先手勝與后手勝的局?jǐn)?shù)之比為10:9，雖然后手稍微劣勢(shì)一點(diǎn)，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(dǎo)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(gè)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(duì)人工智能導(dǎo)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(xué)生學(xué)習(xí)人工智能課程的興趣，并將所學(xué)內(nèi)容應(yīng)用于解決實(shí)際問題之中。在做大作業(yè)的過程中，同學(xué)們閱讀了大量的論文，對(duì)有關(guān)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(xué)到了很多課本上學(xué)不到的知識(shí)。在今后的教學(xué)實(shí)踐中，我們將進(jìn)一步總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)大作業(yè)的設(shè)置，進(jìn)一步提高人工智能課程的教學(xué)水平。
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