Document 2360153

СТЕРЛИТАМАКСКИЙ ФИЛИАЛ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра __________Математики и информатики_____________________
(название кафедры)
Согласовано
Председатель совета факультета
_____________
факультета
Утверждено
на заседании кафедры
протокол № _____ от ____________
Зав. кафедрой ___________________
Учебно-методический комплекс
дисциплины____«Инженерия знаний и интеллектуальные системы»______
(н а и мен о в а н и е ди с ц и п л и н ы )
__________________Вариативная часть профессионального цикла__________________
(Цикл дисциплины и его часть (базовая, вариативная, дисциплина по выбору)
Направление подготовки
________________________080500.62 Бизнес-информатика_______________________
(наименование ООП ВПО направления подготовки или специальности с указанием кода)
Профиль(и) подготовки
___________________________ Архитектура предприятия____________________________
Разработчик (составитель) УМК
__к.ф.-м.н., доцент Карасев Е.М.____
уч. степень, уч. звание
ФИО
____________
подпись
Стерлитамак 2011
«___»_________20__ г.
Содержание
Место дисциплины в структуре ООП..................................................................... 3
Цели освоения дисциплины .................................................................................... 3
Компетенции
обучающегося,
формируемые
в
результате
освоения
дисциплины .............................................................................................................. 3
Рабочая программа .................................................................................................. 6
Образовательные технологии ............................................................................... 11
Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины ................ 11
Материально-техническое обеспечение дисциплины ......................................... 13
Методические рекомендации для преподавателя ................................................ 13
Методические указания для студентов................................................................. 14
Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов........... 14
Контрольно-оценочные материалы ...................................................................... 16
Рейтинг-план дисциплины .................................................................................... 19
2
Место дисциплины в структуре ООП
Учебная дисциплина «Инженерия знаний и интеллектуальные системы»
входит в вариативную часть профессионального цикла.
Теоретической и практической основой дисциплины являются дисциплины «Информатика» и «Программирование».
Приобретенные студентами знания будут непосредственно использованы
при изучении следующих дисциплин: «Управление жизненным циклом ИС»,
«Информационные системы управления производственной компанией.
Шифр дисциплины: Б3.В.7.
Цели освоения дисциплины
Цель дисциплины "Инженерия знаний и интеллектуальные системы" –
знакомство с вопросами, отражающими состояние новой информационной технологии, научной основой которой является теория искусственного интеллекта,
самостоятельное проектирование интеллектуальных информационных систем.
Задачами дисциплины являются:
 Изучение основных способов представления знаний в ИИС;
 Рассмотрение алгоритмов логического вывода на знаниях (в том
числе на основе нечеткой исходной информации);
 Ознакомление студентов с эвристическими методами поиска решений в ИИС;
 Изучение возможностей языка Пролог для инженерии знаний.
Компетенции обучающегося, формируемые в результате
освоения дисциплины
Дисциплина «Инженерия знаний и интеллектуальные системы» обеспечивает инструментарий формирования (в совокупности с другими дисциплинами
профессионального цикла проекта ФГОС ВПО) следующих профессиональных
компетенций бакалавра направления «Бизнес-информатика»:
3

использовать современные стандарты и методики, разрабатывать
регламенты для организации управления процессами жизненного цикла ИТинфраструктуры предприятий (ПК-9);

выполнять технико-экономическое обоснование проектов по со-
вершенствованию и регламентацию бизнес-процессов и ИТ-инфраструктуры
предприятия (ПК-14);

разрабатывать контент и ИТ-сервисы предприятия и Интернет-
ресурсов (ПК-18).
В результате освоения дисциплины «Инженерия знаний и интеллектуальные системы» обучающийся должен:
Знать:
 классы задач, решаемых с помощью ИИС;
 основные виды ИИС;
 способы представления знаний в ИИС посредством систем продукции, семантических сетей и фреймов;
 алгоритмы логического вывода на знаниях;
 принцип действия ИИС на нейронных сетях;
 модели представления нечетких знаний;
 архитектуру экспертных систем;
 основы функционирования интеллектуальных информационнопоисковых систем;
 основные сведения о языках программирования искусственного
интеллекта.
Уметь:
 создать базу знаний по требуемой предметной области;
 решать поставленные задачи в условиях нечеткой исходной информации;
 построить экспертную и интеллектуальную диагностическую систему;
4
 организовать поисковую ИИС.
Владеть:
 элементами логического программирования на языке Пролог;
 решения задач с нечеткими числовыми данными.
5
СТЕРЛИТАМАКСКИЙ ФИЛИАЛ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине __
«Инженерия знаний и интеллектуальные системы»_____________ на ______2______ семестр
(наименование дисциплины)
Рабочую программу осуществляют:
Зачетных единиц трудоемкости (ЗЕТ) __3______
Учебных часов:
лекций (в т.ч. в интерактивных формах)_______18______
семинарских (в т.ч. в интерактивных формах)__________
практических (в т.ч. в интерактивных формах)__________
лабораторных ____36______
консультаций ______________________________
зачет _____________2__(2 семестр)_____________________
экзамен ___________________________________
самостоятельная работа студентов ____50_______
КСР ______4__________
Лекции: ___доцент, к.ф.-м.н., доцент_Карасев Е.М.__________
(должность, уч. степень, звание, ф.и.о.)
___________________________________________________
___________________________________________________
Практические занятия: доцент, к.ф.-м.н., доцент_Карасев Е.М.
(должность, уч. степень. звание, ф.и.о.)
___________________________________________________
6
№
п/п
Тема и содержание
1
2
Введение в
искусственный
интеллект
История развития
искусственного
интеллекта.
Основные направления
искусственного
интеллекта
Введение в
представление
знаний.
Основные понятия. Классификация знаний.
1
2
Форма изучения материалов
(лекции,
практические занятия, семинарские занятия, лабораторные
работы, самостоятельная работа)
Кол-во
часов
аудитор.
работы
3
4
Интерактивные методы
обучения
5
ЛК
2
Презентация лекции
ЛК
2
Презентация лекции
Межпредметные связи
6
Информатика
Программирование
Инновационные методы в обучении
7
Основная и
дополнительная литература,
рекомендуемая студентам
8
Осн.[1]
Доп. [1,2]
Осн.[1,2]
Доп. [1,2]
7
Задания по
самостоятельной работе студентов с
указанием
литературы,
номеров задач
9
Количество
часов
самостоят.
работы
10
Форма контроля самостоятельной
работы
студентов
(коллоквиумы, контрольные
работы,
компьютерные тесты и т.п.)
11
6
экспресстест, рубежный
тест
6
экспресстест, рубежный
тест
3
4
5
Основы инженерии знаний.
Продукционные правила.
Понятие
продукционных
правил. Системы
продукций с обратными выводами. Системы
продукций
с
прямыми выводами.
Семантические сети.
Фреймы.
Представление знаний и
процедура вывода с помощью
логики предикатов
Понятие
формальной системы. Исчисление высказываний как формальная система.
Исчисление предикатов первого
ЛК
2
Презентация
лекции
Осн.[1,2,3]
Доп. [1,2]
6
экспресстест, рубежный
тест
ЛК
ЛЗ
4
4
Презентация
лекций
Осн.[2,3]
Доп. [1,2]
6
ЛК
ЛЗ
4
20
презентация лекций
Осн.[2,3,4]
Доп. [2]
10
Экспресстест, рубежный
тест
письменный отчет
по л/р
Экспресстест, рубежный
тест письменный
отчет по
л/р
Программирование
8
6
7
порядка. Логический вывод и
логическое программирование.
Системы нечеткого рассуждения
Основы теории
нечетких
множеств. Правило
Байеса.
Операции с нечеткими множествами. Метрики
в нечетком подмножестве. Методы построения
функции
принадлежности в
нечетком
подмножестве. Метод выбора альтернативы с использованием
шкалы Саати.
Нечеткая логика
и теория возможностей.
Методика
построения
и
архитектура экспертных систем
Методика
построения экс-
ЛК
ЛЗ
2
6
Презентация
лекций
ЛК
ЛЗ
2
6
презентация лекций
Математика
Информатика
9
Осн.[3]
Доп. [1]
8
Экспресстест, рубежный
тест письменный
отчет по
л/р
Осн.[2,3]
Доп. [1,2]
8
Экспресстест, рубежный
тест письменный
отчет по
л/р
пертных систем.
Классификация
экспертных систем. Архитектура экспертных
систем.
10
Образовательные технологии
В ходе освоения дисциплины при проведении аудиторных занятий используются следующие образовательные технологии: лекции с использованием
интерактивных форм проведения занятий, лабораторные работы с использованием персональных компьютеров.
Интерактивным методом обучения выступает коллективная мыслительная деятельность. Активные методы обучения: проблемная лекция, самостоятельная работа с литературой.
С целью повышения активизации учебно-познавательной деятельности
студентов могут быть использованы основные современные информационные
и коммуникационные технологии обучения:

интерактивная доска при обучении;





интернет-ресурсы в образовании;
математические пакеты и обучающие программы;
дистанционный контроль обучения;
разработка тестов и опыт их применения в обучении;
мультимедийные презентации лекций.
Использование электронных презентаций при объяснении нового матери-
ала, решении задач, повторении, контроле знаний. Наглядное представление
определений, таблиц, схем и рисунков, предъявление подвижных зрительных
образов в качестве основы для осознанного овладения научными фактами
обеспечивает эффективное усвоение обучающимися новых знаний и умений.
Динамические элементы на слайдах повышают наглядность, способствуют
лучшему пониманию и запоминанию учебного материала. Применение мультимедийных технологий на занятиях повышает статус преподавателя, который
идет в ногу не только со временем, но и со студентами.
Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах, составляет
77 процентов аудиторных занятий (42 часа). Занятия лекционного типа, проводимых в интерактивных формах, составляют 33,3 процента аудиторных занятий (6 часов).
Преимущество современного урока в условиях информатизации заключается в свободе выбора преподавателем методик и технологий, учебников и программ. Но результативность педагогической деятельности всегда зависела, и
будет зависеть от того, насколько умело педагог умеет организовать работу с
учебной информацией. Применяя нетрадиционные формы урока и новые педагогические технологии, достигается активизация познавательной активности
обучающихся, повышения эмоциональной насыщенности урока, которая помогает раскрыться способностям студентов.
Учебно-методическое и информационное обеспечение
дисциплины
Основная литература:
1. Змитрович А.И. Интеллектуальные информационные системы. – Минск:
НТООО "ТетраСистемс", 2010.
2. Тельнов Ю.Ф. Интеллектуальные информационные системы в экономике. – М.: Синтег, 2008.
3. Алиев Р.А. и др. Управление производством при нечеткой исходной информации. – М.: Наука, 2003.
4. П. Джексон. Введение в экспертные системы: Пер. с англ.: Учеб. пос.—
М.: Издательский дом «Вильямс», 2001. 624 с.
Дополнительная литература:
1.
Базы знаний интеллектуальных систем / Т. А. Гаврилова, В. Ф. Хо-
рошевский— СПб: Питер, 2000. 384 с.
2.
Девятков В. В,. Системы искусственного интеллекта: Учеб. пособие
для вузов.— М.: Изд- во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. 352 с.
Программное обеспечение дисциплины:
Интегрированная инструментальная среда Турбо Пролог.
Интернет-ресурсы:
1. http://www.citforum.ru/ (Новейшие компьютерные технологии)
12
2. http://www.iXBT.ru (Последние новости в компьютерном мире)
Материально-техническое обеспечение дисциплины
Обязательно наличие компьютерной аудитории, оснащенная локальной
сетью и выходом в сеть Интернет. Компьютеры должны быть не ниже Pentium
4. Мощность процессора составляет не ниже 1ГГц. Размер оперативной памяти
не ниже 512 КБ. В связи с тем, что большинство студентов 1-ого курса несовершеннолетние, то по санитарно-техническим нормам компьютерный класс
должен быть обеспечен ЖК-мониторами.
Методические рекомендации для преподавателя
При построении лекционного курса важно продумать не только содержание, но логику изложения материала каждого раздела. Важно четко представлять структуру курса, уметь выделить в каждом разделе основные, базовые понятия, обозначенные минимумом содержания, определенного государственным
образовательным стандартом. Чтение лекционного курса должно проводиться
на достаточно высоком уровне, однако строгость в изложении материала необходимо сочетать с его доступностью. Преподаватель должен обратить внимание на богатство внутрипредметных и межпредметных связей разделов данного
курса. На лекциях акцентируется внимание на принципах организации различных интеллектуальных (экспертных) систем и языках логического программирования. Основным результатом освоения курса лекций является сформированное мышление студента, предполагающее свободное оперирование основными понятиями, владение различными теоретическими подходами в практической деятельности.
Текущий контроль результатов освоения курса проводится на лабораторных занятиях. Умения и навыки, формируемые на лабораторных занятиях, являются основным средством интеллектуального развития обучающихся. В качестве результата прохождения курса лабораторных занятий выступают умения
студентов, выражающиеся в свободном владении вычислительной техникой и
высоком уровне специальной подготовленности.
13
Методические указания для студентов
Дисциплина предусматривает изучение теоретических вопросов, в соответствии с рабочей программой, а также выполнение лабораторных работ.
Для изучения теоретической части курса необходимо изучить вопросы,
рассматриваемые в лекциях и вопросы, выносимые на самостоятельное рассмотрение. При изучении материала необходимо помимо лекционных материалов использовать рекомендуемую основную и дополнительную литературу для
лучшего усвоения материала.
В практической части курса предусмотрено выполнение лабораторных
ряда работ, цель которых – закрепление полученного теоретического материала, а также приобретение умений и навыков использования технологий электронного бизнеса в профессиональной деятельности. Помимо выполнения лабораторной работы на занятии и подготовки реферата(текущий контроль)
необходимо подготовить отчеты по каждой лабораторной работе в письменном
виде (рубежный контроль). Лабораторный практикум состоит из восьми лабораторных работ.
Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы
студентов
Самостоятельная работа студентов, предусмотренная учебным планом,
должна соответствовать более глубокому усвоению изучаемого материала,
формировать навыки исследовательской работы и ориентировать их на умение
применять теоретические знания на практике. В процессе этой деятельности
решаются задачи:
 научить работать с учебной литературой;
 формировать у них соответствующие знания, умения и навыки;
 стимулировать профессиональный рост студентов, воспитывать творческую активность и инициативу.
Самостоятельная работа студентов предполагает:
14

подготовку к занятиям (изучение лекционного материала, чтение ре-
комендуемой литературы, подготовка отчетов по лабораторным работам, подготовка рефератов);

подготовку к зачету.
Отчет по выполненной лабораторной работе включает в себя: титульный
лист, где указывается название работы, вариант, информация о выполнившем
данную работу студенте; основную часть, где приводится цель работы, формулировка задания и его решение.
Для более глубокого усвоения учебного материала при сдаче отчетов
следует самостоятельно подготовить ответы на контрольные вопросы по каждой теме.
В целях повышения эффективности изучаемой дисциплины студент может выбрать любую тему из предложенного преподавателем списка, для подготовки реферата. При домашней подготовке реферата студент должен решить
следующие задачи:
— обосновать актуальность и значимость темы;
— ознакомиться с литературой и сделать её анализ;
— собрать необходимый материал для исследования;
— провести систематизацию и анализ собранных данных;
— изложить свою точку зрения по дискуссионным вопросам по теме
исследования;
—по результатам полученных данных сделать выводы.
Реферат должен быть оформлен и сдан преподавателю. Работа выполняется на бумаге формата А4, шрифт – 14 Times New Roman, межстрочный интервал – полуторный, границы полей: верхнее и нижнее – 20 мм, правое – 10
мм, левое – 30 мм. Оптимальный объём реферата – 10-15 страниц.
15
Тематика рефератов студентов
1. Отечественные программные продукты, реализующие технологии «размытые логики» (fuzzy logic).
2. Зарубежные программные продукты, реализующие технологии «размытые логики» (fuzzy logic).
3. Ведущие отечественные компании и специалисты – разработчики интеллектуальных информационных систем.
4. Ведущие зарубежные компании и специалисты – разработчики интеллектуальных информационных систем.
5. Медицинские аспекты создания и развития искусственного интеллекта и
систем искусственного интеллекта.
6. Нейробиологические аспекты создания и развития искусственного интеллекта и систем искусственного интеллекта.
7. Место искусственного интеллекта и интеллектуальных информационных
систем в современной жизни и культуре.
8. Настоящие и будущие проблемы создания и развития искусственного интеллекта и интеллектуальных информационных систем.
9. Философские проблемы и конфликты искусственного интеллекта.
10. Психологические проблемы и конфликты искусственного интеллекта.
Контрольно-оценочные материалы
Перечень вопросов к зачету
1.
Дайте определение, что такое искусственный интеллект?
2.
Перечислите шесть основных направлений в развитии искусствен-
ного интеллекта?
3.
Что представляет собой направление – Представление знаний?
4.
Что представляет собой направление – Манипулирование знания-
5.
Что представляет собой направление – Общение?
ми?
16
6.
Что представляет собой направление – Восприятие?
7.
Что представляет собой направление – Обучение?
8.
Что представляет собой направление – Поведение?
9.
Дайте определение, что такое информация?
10.
Дайте определение, что такое знания?
11.
Дайте определение, что такое данные?
12.
Как классифицируются знания?
13.
Дайте определение, что такое инженерия знаний?
14.
Какие этапы включает процесс извлечения знаний?
15.
Какие стратегии получения знаний вы знаете?
16.
Дайте определение, что такое правила продукции?
17.
Каким выражением характеризуется правила продукции?
18.
Дайте определение, что такое система продукций с прямыми выво-
19.
Дайте определение, что такое система продукций с обратными вы-
дами?
водами?
20.
Какое строится дерево в системе продукций с обратными вывода-
21.
Какие компоненты входят в состав системы продукций с прямыми
ми?
выводами?
22.
Перечислите основные недостатки системы продукций?
23.
Дайте определение, что такое семантическая сеть?
24.
Из каких базовых элементов состоит семантическая сеть?
25.
Каким свойством обладают дуги в семантических сетях?
26.
Что такое логически неадекватная семантическая сеть?
27.
Что такое эвристически неадекватная семантическая сеть?
28.
Дайте определение, что такое фрейм?
29.
Дайте определение, что такое слот фрейма?
30.
Дайте определение, что такое экземпляр фрейма?
31.
Какие присоединенные процедуры бывают в фреймах?
17
32.
Дайте определение, что такое демоны по требованию?
33.
Дайте определение, что такое формальная система?
34.
Когда формальная система считается заданной?
35.
Дайте определение, что такое тавтология?
36.
Дайте определение, что такое противоречие?
37.
Что такое предикат?
38.
Когда предикат совпадает с высказыванием?
39.
Дайте определение, что такое атомарный предикат?
40.
Что представляет собой семантика языка исчисления предикатов?
41.
Дайте определение, что такое лингвистическая переменная?
42.
Как задается нечеткое множество?
43.
Что такое объединение двух множеств?
44.
Что такое пересечение двух множеств?
45.
Дайте определение, что такое функция принадлежности?
46.
В чем суть метода семантического дифференциала?
47.
Что такое возможность гипотезы?
48.
Что такое неизбежность гипотезы?
49.
Дайте определение, что такое экспертная система?
50.
Что входит в состав экспертных систем?
51.
Какая существует технология разработки экспертных систем?
52.
Как классифицируются экспертные системы?
53.
Дайте определение, что такое классифицирующая экспертная си-
стема?
54.
Дайте определение, что такое доопределяющая экспертная систе-
55.
Дайте определение, что такое трансформирующая экспертная си-
ма?
стема?
56.
Дайте определение, что такое многоагентная экспертная система?
18
Рейтинг-план дисциплины
Инженерия знаний и интеллектуальные системы_________
(название дисциплины согласно рабочему учебному плану)
специальность 080500.62 Бизнес-информатика
курс
1
, семестр
2
2011 / 2012 гг.
Кол-во часов по учебн. плану:108, в т.ч. аудиторная работа 54, самостоятельная работа 54
Преподаватель:
Карасев Евгений Михайлович к.ф.-м.н., доцент
Кафедра:
Математики и информатики_______________________
Балл за
Число
Баллы
№ Виды учебной
конкретное
заданий за
п/п деятельности
Минимальный Максимальный
задание
семестр
студентов
Модуль 1
20
Текущий контроль, в том числе
15
1. Экспресс-тест
1
5
теоретической
информации
2. Выполнение и отчет по
5
4
лабораторному
практикуму
Рубежный контроль, в том числе
5
1. Компьютерное
15
1
тестирование
Модуль 2
20
Текущий контроль, в том числе
15
1. Экспресс-тест
1,25
4
теоретической
информации
2. Выполнение и отчет по
5
4
лабораторному
практикуму
Рубежный контроль, в том числе
5
1. Компьютерное
15
1
тестирование
Поощрительные баллы
1. Студенческая
5
1
конференция
2. Публикация статей
5
1
Посещаемость (баллы вычитаются из суммы набранных баллов)
1. Посещаемость
0
лекционных занятий
2. Посещаемость
0
лабораторных занятий
5
Итоговый контроль
1. Зачет
5
Итого
45
19
40
25
5
20
15
15
40
25
5
20
15
15
10
5
5
-6
-10
20
20
110