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AI基础:美女和野人过河问题

2019-11-16 18:49:37      访问量:2620

人工智能是一个提高先进水平的概念。真正的人工智能不仅仅是空谈。以人工智能算法的经典问题为例,阐述了解决问题的逻辑和方法,并展示了算法的形成过程。

人工智能人工智能可以说是最近的热门词汇。就像互联网的概念一样,任何建立在人工智能之上的项目似乎都非常高。

人工智能是一个领域和一门学科,它涉及很多知识。只有我们能想到的人工智能应用可以随意地说几种,比如自然语言处理(nlp)、文本到语音(tts)、涉及的人机对话和语音合成。以及我们现在使用的人脸识别,正在推广的刷脸支付,以及家庭使用的智能清扫机器人。智能家具,环境意识,智能金融。

无处不在的人工智能技术与我们的生活息息相关,也在影响着我们的生活。

人工智能的概念本身是好的,就像积木链一样,它本身也是个好主意。然而,由于一些人的过度投机,这个领域也是不均衡的,混有好人和坏人。

实际上,这种情况是存在的:它是一个能够写逻辑语句的人,并且敢于给任何人工智能工程师或算法工程师打电话。这是一个有一点逻辑判断的项目,我敢称之为人工智能项目。

目前的形势是浮躁的,缺乏对科学的基本尊重。

我们目前看到的大多数所谓人工智能项目都集成、打包和使用市场上现有的人工智能服务。然而,如果我们真的想形成核心产品,我们还有很长的路要走,需要投入大量的人力、物力和财力。

想象一下,你做的所有服务都是由其他制造商提供的。你没有核心技术,容易被其他制造商控制,除非你将来生产的产品可以被这些大工厂购买。

但话说回来,所生产的产品没有核心竞争力,而是整合了他人的功能,没有技术壁垒,更不用说形成自己的护城河,容易模仿和超越。

因此,我个人认为,人工智能最基础的是算法,最基础的研究涉及计算机、心理学、运筹学等各个学科的大量知识。

以文本到语音为例。将一个单词转换成语音并不困难,但是一段较长的语音可以转换成流畅的语音,并且可以根据不同人的音色进行采样和播放。在这个看似小的功能背后,有大量的研究人员。

人工智能的核心是算法。不同的算法结合起来形成了像dna这样的人工智能的应用。因此,今天我们将从最简单的例子开始,从而开始介绍最基本的人工智能算法的旅程。

这个问题确实很基本。如果你在网上搜索,会有很多这样的文章。我自己也在网上看过一些,但是发现网上探索的内容仍然不是很好,有些代码仍然有一些问题。不是很严格。

在这个世界上,最容易责备别人,最难认出自己。与其批评别人,不如写一篇更好的文章并与每个人分享。

现在让我们进入主题。

有三个美女和三个野人要过河。只有一艘船,没有船夫。这六个人可以划船。然而,这艘船一次只能载两个人。无论如何,只要野蛮人的数量大于美女的数量,美女就会被野蛮人吃掉。换句话说,在河的两岸,即河的左岸和右岸,野蛮人的数量在任何时候都不能超过漂亮女人的数量。

六个人怎么能都过河,而美丽的女人是安全的(即不会被野人吃掉)?

如果我们从逻辑上理解,实际上是对各种方案的探索,并最终尝试出一个可行的方案。

目前的情况,我们可以认为他们在河的左岸,在河的右岸:

美女1美女2美女3 ||河||

野蛮人1野蛮人2野蛮人3 ||河流||

第一步,两个野人一起去了河的右岸,然后一个野人回来了。

美女1美女2美女3 ||河||

野蛮人2野蛮人3||河流||野蛮人1

第二步,两个野人一起来到河的右岸,然后一个野人回来了:

美女1美女2美女3 ||河||

野蛮人3 ||河流||野蛮人1野蛮人2

第三步,两个漂亮女人走了,然后一个漂亮女人和一个野人回来了:

美女2美女3||河流||美女1

野蛮人2野蛮人3 ||河流||野蛮人1

第四步,两个漂亮的女人走了,一个野人回来了:

| |河| |美1美2美3

野蛮人1野蛮人2野蛮人3 ||河流||

第五步,两个野人,一个野人回来了:

| |河| |美1美2美3

野蛮人2野蛮人3||河流||野蛮人1

第六步,两个野人回来了:

| |河| |美1美2美3

| |河| |野人1野人2野人3

上述问题可以理解为决策问题,也是人工智能学科中一个非常基本的经典问题。

我们分析的思路和答案似乎解决了这个问题。

但问题来了。除了我们上面使用的方法,这个话题还有其他方法吗?哪个最快?上述问题只涉及6个人。我们也可以通过人工分析列出结果。

60人和600人怎么样?我们仍然依靠这种方法来分析吗?这样,仅人工计算就非常复杂和耗时。这是如何实现的?这需要我们编译一套搜索算法来帮助我们通过计算机进行计算。

通过对初始状态和最终状态的分析,我们可以知道初始状态是河的左岸有3个美女和3个野人,而最终状态是河的右岸有3个美女和3个野人。也就是说,最初的状态是[3,3],表明在左岸有3个美女和3个野人。最后一个州是[0.0],表明左岸的漂亮女人和野蛮人的数量是0。

而美和野蛮,从左岸到右岸,从右岸回到左岸,都是靠船来运输的。因此,船有两种状态(航行中不考虑),在左岸或右岸。我们用1表示船在左岸,用0表示船在右岸。

那么最初的状态是[3,3,1]结合了美女和野蛮人的状态,这意味着船最初停靠在左岸,在左岸有3个美女和3个野蛮人。所以我们知道船在右岸,左岸的美女和野蛮人的数量是0。我们如何用数学来表达它?它是[0,0,0]。

现在让我问你一个问题。如果你从州的角度来分析,会有多少州?

显然,会有32个州。他们是怎么来的?

这在数学基础上使用排列和组合。[0,1,2,3]有4种美,表示左岸没有美,只有一种美,有两种美,有三种美;类似地,野蛮人有4个州[0,1,2,3],船只有2个州[0,1]。

安排和结合,我们组织以下条件。同时,我们标记了不合格状态:

下表显示了排序后的状态表。

表2-1左岸美景与野蛮状态

根据上面的状态,我们绘制了一个状态空间图,如下图所示:

图2-2美与野蛮渡河状态空间图

显然,从初始状态到最终状态的所有路径都是美女安全渡河的计划。

我们有分析的思想,然后我们将知道如何通过算法实现我们的思想。

事实上,这在数据结构中使用,经典的图搜索-图遍历,一般有深度优先和广度优先遍历算法。从最小生成树的角度来看,可以使用prim算法和Crusca算法。

如果这个主题需要一个最佳的解决方案,我们也将使用最短路径计算的概念。如果我们在这里扩展,我们可以写得更多。因为同样的问题,必须有多种方法来解决它。

接下来,我们算法的基本思想是:

找出船的载人状态,例如:船上可以有1个美女,1个野人,2个美女和2个野人;换句话说,船上的人数受到船的载重量的限制。这篇文章的标题最多需要两个人。

根据船上人数和船舶运输满足主题要求的结果,我们找到满足条件的运输方案,然后将其存储在动态数组中。

同时,为了防止重复计数,我们还需要判断生成的方法是否已经存在于历史结果中。

当然,我们也使用动态数组来存储历史结果。如果历史上已经有了这些信息,我们将停止计算,寻找新的方法。直到找到所有的结果。

实现的算法如下图3-1所示。经过实验测试,能够保证正确运行。

图3-1算法实现

至于代码执行的结果,我们可以看到有几种安全过河的方法。如下图3-2所示:

图3-2算法执行结果

本文从经典的美与野蛮过河问题入手,对其进行了分析,阐述了这些问题的基本逻辑和解决方法,并扩展了美与野蛮的算法。

在修改了美女和野蛮人的数量以及船上人数的参数后,算法仍然可以根据需要进行计算,算法更加灵活。如下图4-1所示:

图4-1修改人数和船舶载重量参数后的结果

本文也有不足,是程序算法还有优化空间。

根据计算,当船的最大载客量为2,美女和野人的数量分别为8时,找到第一个程序需要大约40万次,如下图4-2所示。该算法具有较高的时间复杂度和空间复杂度,仍有进一步优化的空间。

图4-2美女和野蛮人的数量各为8

从这个实验中,我们还可以发现只有这样一个简单的问题需要相当多的理论知识,如数据结构、算法和数值计算。但也不完美,离理想的漂亮算法还有很大差距。

仅仅从这个小问题开始,仍然需要大量的努力才能达到算法的极限。然而,这只是人工智能中非常、非常基础、非常、非常微小的知识点,医生要做到完美并不容易。

因此,有时我不明白,有时只毕业一两年的人敢自称算法工程师。我真的不知道我从哪里来。

真正的科学研究是无聊的,既要安定下来做研究,也要忍受孤独。一个不符合自己心意的节目最多只能是昙花一现。只有坚定和真诚,一个人才能建立持久的职业生涯。

最后,我希望这篇文章能给大家带来帮助。

让我们互相鼓励!

作者:王嘉良,中国计算机联合会成员。微信公众号:贾加原创

这篇文章最初是由@佳佳发表的。每个人都是产品经理。未经允许禁止复制。

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