Департамент образования города Москвы
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования города Москвы
«Московский городской педагогический университет»
Институт математики и информатики
Кафедра прикладной информатики
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ
И ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ»
По направлению 080500 "Бизнес-информатика"
Профиль подготовки – "Технологическое предпринимательство"»
Квалификация (степень) – «Бакалавр бизнес-информатики»
Форма обучения - очная.
Курс 3.
Семестр 5.
Москва
2013
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки 080500 "Бизнес-информатика", профиль подготовки – "Технологическое предпринимательство"»
Разработчики:
Кафедра прикладной информатики, доцент В.П. Офицеров
Рецензенты:
Кафедра прикладной информатики, профессор В.А. Дикарев
Кафедра прикладной информатики, доцент Ф.О. Федин
Программа одобрена на заседании кафедры прикладной информатики (протокол №___от «__»________2013 г.)
Зав. кафедрой: д.т.н., профессор Ромашкова О.Н.
© ГБОУ ВПО МГПУ, 2013
© Кафедра прикладной информатики, 2013
Цель дисциплины: ознакомление студентов с теоретическими и организационно - методическими вопросами построения и функционирования интеллектуальных систем, ознакомление с основными методами функционального программирования, разработке интеллектуальных систем, привитие навыков практических работ по проектированию баз знаний, использования нейросетевых технологий.
Задачи дисциплины: выработка у студентов системного подхода к решению задач инженерии знаний, навыков использования методов функционального программирования, способности ориентироваться в многообразии методов построения интеллектуальных информационных систем, их классификации. Рассмотреть особенности различных парадигм программирования, сравнить возможности процедурного и функционального программирования для решения различных классов задач. Освоить приёмы функционального программирования и дать навыки разработки приложений на языке F#.
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО
Место дисциплины в учебном процессе: 3 курс 5 семестр по очной форме обучения бакалавров. Изучение предусмотрено в базовой части цикла профессиональных дисциплин. Студенты должны предварительно изучить курсы по программе бакалавров или специалистов: «Информатика и программирование», «Дискретная математика», «Базы данных».
Статус дисциплины в рабочем учебном плане Б.3.13
Общая трудоемкость по дисциплине в соответствии с ФГОС: 3 зачетные единицы (108 часов) в пятом семестре.
Количество аудиторных часов: 57, из них 21 - лекционные занятия и 36 - лабораторные работы. Количество часов для самостоятельной работы: 51
Отчетность по дисциплине: дифференцированный зачет в пятом семестре.
3. ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Для успешного изучения данной дисциплины студенты должны обладать следующими знаниями и компетенциями:
знание базовых курсов дисциплин «Программирование», «Дискретная математика», «Базы данных», «Теория вероятностей и математическая статистика», «Теория систем и системный анализ».
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций: ОК-1, ОК-7, ОК-16, ПК-3, ПК-15 , ПК-18, ПК-19, ПК-20.
Общекультурные компетенции (ОК):
готов к ответственному и целеустремленному решению поставленных задач во взаимодействии с обществом, коллективом, партнерами (ОК-7);
способен работать с информацией из различных источников (ОК-16);
Профессиональные компетенции (ПК):
выбирать рациональные ИС и ИКТ-решения для управления бизнесом (ПК-3);
проектировать и внедрять компоненты ИТ-инфраструктуры предприятия, обеспечивающие достижение стратегических целей и поддержку бизнес-процессов (ПК-15);
разрабатывать контент и ИТ-сервисы предприятия и Интернет-ресурсов (ПК-18);
использовать основные методы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности для теоретического и экспериментального исследования (ПК-19);
использовать соответствующий математический аппарат и инструментальные средства для обработки, анализа и систематизации информации по теме исследования (ПК-20);
После изучения данной дисциплины студенты должны знать:
формы представления знаний;
классификацию ИИС;
методы функционального программирования
уметь:
использовать методы функционального программирования для разработки ИИС
владеть:
технологиями создания экспертных систем
основными принципами функционального программирования
навыками разработки приложений средней сложности на языке F#
4. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ (В ЧАСАХ И ЗАЧЕТНЫХ ЕДИНИЦАХ)
Виды учебной работы
|
Всего часов/
зачетных единиц
|
Семестры
|
|
|
5
|
Аудиторные занятия (всего)
|
57
|
57
|
В том числе:
|
|
|
Лекции
|
21
|
21
|
Лабораторные работы (ЛР)
|
36
|
36
|
|
|
|
|
|
|
Самостоятельная работа
|
51
|
51
|
|
|
|
В том числе:
|
|
|
Подготовка реферата
|
16
|
16
|
Подготовка к лабораторным работам
|
10
|
10
|
Решение задач и т.д.
|
25
|
25
|
Курсовые экзамены
|
|
|
Общая трудоемкость часы
(зачетные единицы)
|
108 (3 з.е.)
|
108
|
5. Структура и содержание дисциплины
5.1. Разделы дисциплин и виды занятий
№
п/п
|
Наименование раздела дисциплины
(элемента модуля)
|
Лекции
|
Лабораторные занятия
|
СРС
|
Всего
|
1
|
Тема 1. Эволюция информационных систем. Понятие ИИТ, основные свойства. Области применения ИИТ и классификация интеллектуальных информационных систем.
|
4
|
|
8
|
12
|
2
|
Тема 2. Традиционные способы представления и обработки знаний в интеллектуальных системах. Архитектура ИИС. Проектирование ИИС. Методы приобретения знаний. Нейронные сети.
|
4
|
6
|
10
|
20
|
3
|
Тема 3. Определение и краткая история функционального программирования. Основы функционального программирования на F#.
|
4
|
4
|
10
|
18
|
4
|
Тема 4. Рекурсивные структуры данных. Списки. Примеры работы со списками.
|
4
|
10
|
11
|
25
|
5
|
Тема5. Типовые приемы функционального программирования. Императивные и объектно-ориентированные возможности F#. Параллельное и асинхронное программирование.
|
5
|
16
|
12
|
33
|
5.2. Содержание разделов дисциплины
№ п/п
|
Наименование раздела дисциплины (элемента модуля)
|
Содержание раздела
| |
1
|
Тема 1. Эволюция информационных систем. Понятие ИИТ, основные свойства. Области применения ИИТ и классификация интеллектуальных информационных систем.
|
Эволюция информационных систем. Понятие ИИТ, основные свойства. Технология создания экспертных систем. Реализация экспертных систем в предметной области. Применение искусственного интеллекта в разработке новых информационных технологий. Концепция интеллектуальной компьютерной программы. Основные направления исследований в области искусственного интеллекта. Системы с интеллектуальным интерфейсом. Самообучающиеся системы. Адаптивные информационные системы. Экспертные системы. Характерные особенности. Условия применения. Проблемные области: интерпретация, диагностика, прогнозирование, проектирование, планирование, слежение, управление. Использование экспертных систем для принятия решений. Системы поддержки решений. Интеллектуальные базы данных. Классификация запросов.
|
2
|
Тема 2. Традиционные способы представления и обработки знаний в интеллектуальных системах. Архитектура ИИС. Проектирование ИИС. Методы приобретения знаний.
|
Отличия знаний от данных. Типичные модели представления знаний. Логическая модель представления знаний. Представление знаний правилами продукций. Объектно-ориентированное представление знаний фреймами. Модель семантической сети. Классификационные признаки экспертных систем. Составные части ИИС: база знаний, механизм вывода, механизмы приобретения и объяснения знаний, интеллектуальный интерфейс. Формы организации и представления знаний в экспертных системах. Предметное (фактуальное) и проблемное (операционное) знания. Экстенсиональное и интенсиональное описание знаний. Декларативная и процедурная формы представления знаний. Пространство поиска решений. Логический и эвристический методы принятия решений в ИИС. Рассуждсния на основе дедукции, индукции и аналогии. Нечеткий вывод знаний. Немонотонность вывода. Обобщенная схема решения задач в ИИС. Приобретение знаний. Тестирование корректности знаний. Машинное обучение на примерах. Нейронные сети. Виды объяснений: ретроспективный, контекстный, негативный, гипотетический. Генерация объяснений. Диалоговое взаимодействие пользователя с ИИС, использование шаблонов, меню, естественного языка. Этапы проектирования: идентификация, концептуализация, формализация, реализация, тестирование, опытная эксплуатация. Разработка прототипов, развитие и модификация проекта. Участники процесса проектирования: предметные эксперты, инженеры знаний, конечные пользователи, их взаимодействие. Парадокс инженерии знаний.
Стратегии получения знаний. Аспекты извлечения знаний. Проблемы структурирования знаний. Семиотический подход к приобретению знаний. Методы извлечения знаний. Выявление «скрытых» структур знаний. Построение баз знаний для экспертных систем диагностики. Проблемы обучения интеллектуальных систем. Индуктивные выводы в логике. Средства компьютерной поддержки приобретения знаний. Методы и средства интеллектуального анализа данных.
Инструментальные средства разработки ИИС: языки программирования, языки представления знаний, генераторы, оболочки, средства автоматизации проектирования. Функциональное (F#, LISP, CLIPS), логическое (PROLOG), объектно-ориентированное (SMALLTALK, CLIPS) программирование. Использование инструментальных средств для различных проблемных областей и на различных этапах проектирования. Экспертная система анализа финансового анализа предприятия; экспертная система анализа эффективности финансово-хозяйственной деятельности. Экспертные системы инвестиционного проектирования. Динамические экспертные системы в управлении бизнес-процессами. Модель искусственного нейрона. Модели нейронных сетей. Построение нейронной сети. Многослойный персептрон. Обучение нейронных сетей с «учителем». Отбор и предварительная обработка исходных данных. Обучение нейронных сетей «без учителя». Сеть Кохонена.
|
3
|
Тема 3. Определение и краткая история функционального программирования. Основы функционального программирования на F#.
|
Зачем изучать функциональное программирование. Как установить и начать использовать F#. Применение функций vs. Присваивание. Упорядоченные кортежи, списки и вывод типов. Функциональные типы и описание функций. Условный оператор и опциональный тип. Типы данных, размеченное объединение и сопоставление с образцом. Рекурсия, функции-параметры и цикл for. Конструкции >>, |>.
|
4
|
Тема 4. Рекурсивные структуры данных. Списки. Примеры работы со списками.
|
Списки и конструкторы списков. Сопоставление с образцом. Простейшие функции обработки списков. Генераторы списков. Хвостовая рекурсия. Массивы. Деревья общего вида. Двоичные деревья. Другие структуры данных.
|
5
|
Тема5. Типовые приемы функционального программирования. Императивные и объектно-ориентированные возможности F#. Параллельное и асинхронное программирование.
|
Замыкания. Динамическое связывание и mutable-переменные. Генераторы и ссылочные переменные ref. Ленивые последовательности seq. Построение частотного словаря текстового файла. Мультипарадигмальность языка F#. Элементы императивного программирования на F#. Объектно-ориентированное программирование на F#. Моделирование объектной ориентированности через записи и замыкания. Асинхронные выражения и параллельное программирование.
|
5.3. Компетенции обучающегося, формируемые в процессе освоения дисциплины (дисциплинарного модуля)
Наименование дисциплинарного модуля
|
Количество часов/зачетных единиц
|
Формируемые компетенции
|
Общее количество компетенций
|
Тема 1. Эволюция информационных систем. Понятие ИИТ, основные свойства. Области применения ИИТ и классификация интеллектуальных информационных систем.
|
12
|
ОК-1
|
ОК-7
|
ОК-16
|
ПК-3
|
ПК-15
|
|
|
5
|
Тема 2. Традиционные способы представления и обработки знаний в интеллектуальных системах. Архитектура ИИС. Проектирование ИИС. Методы приобретения знаний.
|
20
|
ОК-7
|
ОК-16
|
ПК-3
|
ПК-15
|
ПК-18
|
ПК-19
|
ПК-20
|
7
|
Тема 3. Определение и краткая история функционального программирования. Основы функционального программирования на F#.
|
18
|
ОК-16
|
ПК-3
|
ПК-15
|
ПК-18
|
ПК-19
|
ПК-20
|
|
6
|
Тема 4. Рекурсивные структуры данных. Списки. Примеры работы со списками.
|
25
|
ПК-18
|
ПК-19
|
ПК-20
|
|
|
|
|
3
|
Тема5. Типовые приемы функционального программирования. Императивные и объектно-ориентированные возможности F#. Параллельное и асинхронное программирование.
|
33
|
ПК-15
|
ПК-18
|
ПК-19
|
ПК-20
|
|
|
|
4
| |
