猴子摘香蕉实验报告含代码.doc

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华 中 科 技 大 学
"人工智能与模式识别"
实验报告
院 系： 电子与信息工程系
班 级：
姓 名：
同 组 人：
指导教师：
电 话：
邮 箱：
日 期： 2013年12月24日
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实验内容
利用一阶谓词逻辑求解猴子摘香蕉问题：房内有一个猴子，一个箱子，天花板上挂了一串香蕉，其位置如下图，猴子为了拿到香蕉，它必须把箱子搬到香蕉下面，然后再爬到箱子上。请定义必要的谓词，列出问题的初始化状态〔即下列图所示状态〕，目标状态〔猴子拿到了香蕉，站在箱子上，箱子位于位置b〕。〔附加：从初始状态到目标状态的谓词演算过程。〕
实验平台

实验分析
定义描述环境状态的谓词。
AT(x,w)：x在t处，个体域：xϵ{monkey}，wϵ{a,b,c,box}；
HOLD(x,t)：x手中拿着t，个体域：tϵ{box,banana}；
EMPTY(x)：x手中是空的；
ON(t,y)：t在y处，个体域：yϵ{b,c,ceiling}；
CLEAR(y)：y上是空的；
BOX(u)：u是箱子，个体域：uϵ{box}；
BANANA(v)：v是香蕉，个体域：vϵ{banana}；
使用谓词、连结词、量词来表示环境状态。
问题的初始状态可表示为：
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So：AT(monkey,a)˄EMPTY(monkey)˄ON(box,c)˄ON(banana,ceiling)˄CLEAR(b)˄BOX(box)˄
BANANA(banana)
要到达的目标状态为：
Sg：AT(monkey,box)˄HOLD(monkey,banana)˄ON(box,b)˄CLEAR(ceiling)˄CLEAR(c)˄
BOX(box)˄BANANA(banana)
从初始状态到目标状态的转化, 猴子需要完成一系列操作, 定义操作类谓词表示其动作。
WALK(m,n)：猴子从m走到n处，个体域：m,nϵ{a,b,c}；
CARRY(s,r)：猴子在r处拿到s，个体域：rϵ{c,ceiling}，sϵ{box,banana}；
CLIMB(u,b)：猴子在b处爬上u；
这3个操作也可分别用条件和动作来表示。条件直接用谓词公式表示，是为完成相应操作所必须具备的条件；当条件中的事实使其均为真时，那么可激活操作规那么，于是可执行该规那么中的动作局部。动作通过前后状态的变化表示，即通过从动作前删除或增加谓词公式来描述动作后的状态。
WALK(m,n)：猴子从m走到n处
条件：AT(monkey,m)
动作：
CARRY(s,r)：猴子在r处拿到s
条件：AT(monkey,r)˄EMPTY(monkey)˄ON(s,r)˄BOX(box)˄BANANA(banana)
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动作：
CLIMB(u,b)：猴子在b处爬上u
条件：AT(monkey,b)˄HOLD(monkey,u)˄CLEAR(b)˄BOX(box)˄BANANA(banana)
动作：
按照行动方案, 一步步进展状态替换, 直至目标状态。
AT(monkey,a)˄EMPTY(monkey)˄ON(box,c)˄ON(banana,ceiling)˄CLEAR(b)˄BOX(box)˄
BANANA(banana)
AT(monkey,c)˄EMPTY(monkey)˄ON(box,c)˄ON(banana,ceiling)˄CLEAR(b)˄BOX(box)˄
BANANA(banana)
AT(monkey,c)˄HOLD(monkey,box)˄ON(banana,ceiling)˄CLEAR(b)˄CLEAR(c)˄BOX(box)˄
BANANA(banana)
AT(monkey,b)˄HOLD(monkey,box)˄ON