华 中 科 技 大 学
《人工智能与模式识别》
院 系：班 级：姓 名：同 组 人：指导老师：电 话：邮 箱：实 验 报 告
电子与信息工程系
日 期： 2013年12月24日
一、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，其位置如图所示，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。）
二、实验平台
VC6.0
三、实验分析
1. 定义描述环境状态的谓词。
AT(x,w)：x在t处，个体域：x?{monkey}，w?{a,b,c,box}； HOLD(x,t)：x手中拿着t，个体域：t?{box,banana}； EMPTY(x)：x手中是空的；
ON(t,y)：t在y处，个体域：y?{b,c,ceiling}； CLEAR(y)：y上是空的；
BOX(u)：u是箱子，个体域：u?{box}； BANANA(v)：v是香蕉，个体域：v?{banana}； 2. 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：
So：AT(monkey,a)?EMPTY(monkey)?ON(box,c)?ON(banana,ceiling)?CLEAR(b)?BOX(box)? BANANA(banana) 要达到的目标状态为：
Sg：AT(monkey,box)?HOLD(monkey,banana)?ON(box,b)?CLEAR(ceiling)?CLEAR(c)? BOX(box)?BANANA(banana)
3. 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,n?{a,b,c}；
CARRY(s,r)：猴子在r处拿到s，个体域：r?{c,ceiling}，s?{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，则可激活操作规则，于是可执行该规则中的动作部分。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：??删除：AT(monkey,m)?增加：AT(monkey,n)
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)
动作：??删除：EMPTY(monkey)?ON(s,r)?增加：HOLD(monkey,s)?CLEAR(r)
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：??删除：AT(monkey,b)?HOLD(monkey,u)?CLEAR(c)?增加：AT(monkey,u)EMPTY(monkey)?ON(u,c)
4. 按照行动计划, 一步步进行状态替换, 直至目标状态。
AT(monkey,a)?EMPTY(monkey)?ON(box,c)?ON(banana,ceiling)?CLEAR(b)?BOX(box)? BANANA(banana)
?WALK(a,c)用a代换m,用c代换n
AT(monkey,c)?EMPTY(monkey)?ON(box,c)?ON(banana,ceiling)?CLEAR(b)?BOX(box)? BANANA(banana)
?CARRY(c,box)用c代换s,用box代换r
AT(monkey,c)?HOLD(monkey,box)?ON(banana,ceiling)?CLEAR(b)?CLEAR(c)?BOX(box)?
BANANA(banana)
?WALK(c,b)用c代换m,用b代换n
AT(monkey,b)?HOLD(monkey,box)?ON(banana,ceiling)?CLEAR(b)?CLEAR(c)?BOX(box)?
BANANA(banana)
?CLIMB(box,b)用box代换u
AT(monkey,box)?EMPTY(monkey)?ON(box,b)?ON(banana,ceiling)?CLEAR(c)?BOX(box)?
BANANA(banana)
?CARRY(banana,ceiling)用banana代换s,用ceiling代换r
AT(monkey,box)?HOLD(monkey,banana)?ON(box,b)?CLEAR(ceiling)?CLEAR(c)?BOX(box)? BANANA(banana)（目标得解）
猴子行动的规则序列是：WALK(a,c)→CARRY(c,box)→WALK(c,b)→CLIMB(box,b)→ CARRY(banana,ceiling)
在上述过程中，我们应该注意，当猴子执行某一个操作之前，需要检查当前状态是否可使所要求的条件得到满足，即证明当前状态是否蕴涵操作所要求的状态的过程。在行动过程中， 检查条件的满足性后才进行变量的代换。代入新条件后的新状态如果是目标状态，则问题解决；否则看是否满足下面的操作，如果不满足或即使满足却又回到了原来的状态，那么代入无效。
四、源代码
#include
int monkey; /*-1:Monkey at A;0: Monkey at B;1:Monkey at C;*/
int box; /*-1:box at A;0:box at B;1:box at C;*/ int banana; /*Banana at B,Banana=0*/
int monbox; /*-1: monkey on the box;1: monkey the box;*/