1.4 Содержание дисциплины
Введение
Место и назначение курса, главная задача курса. Виды занятий и методы работы по курсу. Контроль изучения материала.
Раздел 1 Проблемы информатики и пути их решения
Тема 1 Информатизация, информационные технологии и системы
Роль информатизации в современном обществе. Информатизация человеческого общества как процесс повышения интенсивности и эффективности использования информации в различных видах человеческой деятельности на основе современных и перспективных информационных систем. Понятие информационной цивилизации.
Информация и информационные потоки. Современные характеристики объемов информационных потоков и интенсивности использования информации. Задачи информационного обеспечения образования, культуры, процессов принятия решений.
Тема 2 Автоматизированные информационные системы: проблемы, тенденции и перспективы развития
Основная функция информационной системы как обеспечение сохранности потенциально полезной информации и своевременное предоставление пользователю актуально нужной ему информации в максимально удобной для восприятия форме. Основные типы ИПС: документальные, фактографические, смешанные. Общая схема и основные процессы функционирования ИПС.
Тема 3 Предпосылки создания интеллектуальных информационных систем
Причины возникновения искусственного интеллекта как направления информатики. Проблемы получения решения плохо формализуемых задач программирования без программистов, разработки алгоритмов и программ. Проблемы обеспечения соответствия решения задачи знаниям и запросам пользователя, контроля правильности знаний и запросов.
Проблемы процедурного программирования: формализация в обработке информации; использование различных видов знания; неопределенность знаний; гибкость программирования; ориентация на пользователя; выработка понятий; синтез в проектировании; получение альтернативных решений; универсальность средств решения заданий; объективность проектирования.
Раздел 2 Искусственный интеллект и интеллектуальные
системы
Тема 4 Определение базовых понятий искусственного интеллекта
Интеллект как способность достижения определенной степени успеха при поиске одной из множества возможных целей. Интеллект и имитация. Интеллект и знания. Искусственный интеллект (ИИ).
Классификация задач, относимых к категории искусственного интеллекта в разные периоды. Интеллектуальные задачи. Средства и методы искусственного интеллекта.
Тема 5 Интеллектуальные информационные технологии
Современные интеллектуальные информационные технологии. Понятие интеллектуального уровня информационных систем как степени автоматизации процессов функционирования ИПС, традиционно осуществляемых с использованием человеческого интеллекта и как степени использования методов и средств, характерных для искусственного интеллекта. Эволюция порога интеллектуальности информационных систем. Основные проблемы информатизации, решение которых связано с повышением интеллектуального уровня информационных систем.
Изменение соотношения роли человека и машины в человеко-машинных информационных системах.
Тема 6 Понятие интеллектуальной информационной системы
Основные определения, используемые в области интеллектуализации информационных систем. Понятие интеллектуальной информационной системы (ИИС). Интеллектуальные информационные системы как системы, содержащие, наряду ИПС, подсистему рассуждений, средства извлечения знаний из текста, а также «интеллектуальный» интерфейс с пользователем. Возможности интеллектуализации информационных систем.
Классификация ИИС. Основные направления развития в области искусственного интеллекта.
Раздел 3 Организация работы со знаниями. Базы знаний
Тема 7 Формализации знаний о предметной области
Понятийная структура предметной области. Соотношение данных и знаний и представление их в ИИС. Организация базы знаний.
Обобщение и классификация знаний: классификация и модели обобщения знаний. Классификация знаний: типы классификации, экстенсиональный и интенсиональный аспекты классификации, основные типы классификаций.
Предметное (фактуальное) и проблемное (операционное) знания. Декларативная и процедурная формы представления знаний. Методы представления знаний: семантическая, фреймовая модели, логическая и продукционная модели представления знаний.
Семинарское занятие 1 Представление знаний в интеллектуальных системах
Лабораторная работа № 1: Построение продукционной модели предметной области
Тема 8 Инженерия знаний
Классификация и содержание методов приобретения знаний. Модели приобретения знаний. Извлечение знаний из данных. Средства автоматизированного приобретения знаний.
Семинарское занятие 2 Этапы проектирования интеллектуальных систем
Раздел 4 Методы устранения неопределенности и пополнения знаний
Тема 9 Логический, дедуктивный и индуктивный подходы к интеллектуализации информационных систем
Логический и эвристический методы рассуждения в ИИС. Использование классической и модальной логики. Нечеткая и вероятностная логика. Методы работы с нечеткими знаниями. Основные понятия и элементы теории нечетких множеств. Пополнение знаний: псевдофизические логики, пополнение БЗ на основе сценариев и «модели здравого смысла». Немонотонность вывода. Программирование логическими средствами. Применение языка Пролог для интеллектуализации информационных систем.
Рассуждения на основе дедукции, индукции, аналогии. Конструктивная, интуиционистская логика. Конструктивно-дедуктивная парадигма автоматического и автоматизированного построения алгоритмов. Построение алгоритмов по примерам. Обобщение логических выводов. Графические операторы программирования.
Лабораторная работа № 2: Среда разработки программ на языке логического программирования Пролог.
Лабораторная работа № 3: Язык логического программирования Пролог. Базовые конструкции языка
Лабораторная работа № 4: Язык логического программирования Пролог. Поиск с возвратом и рекурсия
Лабораторная работа № 5: Язык логического программирования Пролог. Работа со списками и деревьями
Лабораторная работа № 6: Язык логического программирования Пролог. Использование отсечений при поиске решений
Тема 10 Трансформационный, генетический, иммунно-бионический подходы к интеллектуализации информационных систем.
Частичное и смешанное выполнение алгоритмов информационных систем. Превращение процесса выполнения алгоритма в процесс его настройки. Выдача алгоритмов вместо выходных данных.
Генетические методы порождения алгоритмов. Отбор алгоритмов генетическими методами. Эволюционное программирование.
Методы хранения и отбора информации в системах иммунной защиты живых организмов. Возможности использования иммунных механизмов в информационных системах.
Нейронные сети. Биологические, логические, математические и технические нейроны. Построение и настройка нейронных сетей. Обучение нейронных систем. Машинное обучение на примерах.
Раздел 5 Экспертные системы
Тема 11 Структура экспертной системы
Понятие экспертной системы, назначение, особенности и классификация. Статические и динамические экспертные системы. Структура и режимы работы ЭС.
Составные части экспертной системы: база знаний, механизм вывода, механизмы приобретения и объяснения знаний, интеллектуальный интерфейс.
Тема 12 Проектирование экспертной системы
Технология разработки экспертной системы: идентификация, концептуализация, формализация, реализация, тестирование, опытная эксплуатация. Участники процесса проектирования: эксперты, инженеры по знаниям, конечные пользователи.
Продукционные ЭС: общая схема современной продукционной ЭС. Информационная структура ЭС. Парадигма проектирования ЭС. Технологические комплексы для разработки БЗ.
Лабораторная работа № 7: Проектирования экспертных систем
Тема 13 Интеллектуализация процедур поиска, управления и контроля
Интеллектуализация поисковых процедур. Интеллектуализация систем поддержки принятия решений. Технологические процессы объектно-ориентированного программирования в проектировании интеллектуальной системы поддержки управления. Распознавание образов и анализ изображений. Проблема восприятия и обработки информации.
Понятие диалоговых систем и их классификация. Языки описания диалоговых систем. Структура информационных моделей диалоговых систем. Функциональная специализация диалоговых систем.
Лабораторная работа №8: Интерфейс на естественном языке в экспертных системах
|
