Учебно-методический комплекс дисциплины б ийск бпгу имени В. М. Шукшина

ОСНОВЫ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА Учебно-методический комплекс дисциплины Бийск БПГУ имени В.М. Шукшина 2009 Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Бийский педагогический государственный университет имени В.М. Шукшина» ОСНОВЫ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА Учебно-методический комплекс дисциплины Бийск БПГУ имени В.М. Шукшина 2009 ББК Т Печатается по решению редакционно-издательского совета Бийского педагогического государственного университета имени В.М. Шукшина Рецензент: канд. физ.-мат. наук, доцент Н.А. Чупин О Основы искусственного интеллекта [Текст]: Учебно-методический комплекс дисциплины / Сост.: Е.В. Дудышева, О.Г. Ярославцева; Бийский пед. гос. ун-т им. В. М. Шукшина. – Бийск: БПГУ им. В. М. Шукшина, 2009. – с. Учебно-методический комплекс дисциплины разработан в соответствии с Государственным стандартом высшего профессионального образования. Он содержит учебную программу курса, материалы к лекционным и семинарским занятиям, методические рекомендации по организации самостоятельной работы студентов, контрольные задания для текущей и итоговой проверки знаний. Для студентов педагогических вузов, обучающихся по специальности информатика. Ó БПГУ им. В.М. Шукшина, 2009. Ó Сост.: Е.В. Дудышева, О.Г. Ярославцева, 2009. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Дисциплина «Основы искусственного интеллекта» относится к федеральному компоненту блока дисциплин предметной подготовки специальности 030100 (050202.65) «Информатика». Содержание дисциплины определяется ГОС направлений и специальностей высшего профессионального образования, утвержденного приказом Министерства образования и науки РФ от 31.01.2005 года. Дисциплина «Основы искусственного интеллекта» отражает основную тематику современных исследований, методы и технологию разработки программных систем в данной отрасли науки информатики. Дисциплина изучается в течение одного семестра на старших курсах обучения в педагогическом вузе. Базой для усвоения являются основы математической логики и дискретной математики, знания и умения, полученные в ходе изучения дисциплин «Программирование», «Программное обеспечение». Целью преподавания дисциплины является изучение основных принципов строения и областей применения систем искусственного интеллекта, методов и языков программирования искусственного интеллекта. Задачи преподавания дисциплины «Основы искусственного интеллекта» включают: получение представлений о современных направлениях исследования в области искусственного интеллекта, сфер практического применения; формирование основных понятий функционального и логического программирования на основе базовых концепций языков программирования; приобретение практических навыков программирования на языках Пролог в среде Лисп при решении задач искусственного интеллекта; рассмотрение принципов строения и конструирования экспертных систем. Учебная (рабочая модульная) программа составлена на основании учебного плана и ГОС ВПО и примерной программы дисциплины, рекомендованной Минобрнауки РФ. Структура курса предусматривает аудиторные лекции, практические (семинарские) занятия, лабораторные работы, различные формы самостоятельной работы студентов, курсовое проектирование. Осуществляются все виды контроля: текущий, промежуточный, итоговый: текущий – на лекциях, семинарских занятиях, лабораторных работах; промежуточный – по завершению изучения модуля или раздела; итоговый – по завершению курса. В процессе освоения дисциплины преподавателем осуществляется рейтинг-контроль. Курсовая работа выполняется в соответствии с Положением о курсовой работе ГОУ ВПО БПГУ им. В.М. Шукшина под руководством преподавателей кафедры информатики. В процессе изучения дисциплины «Основы искусственного интеллекта» студенты должны освоить теоретический материал, рассматриваемый на лекциях, подготовить и защитить лабораторные работы, самостоятельно изучить рекомендуемую литературу подготовить рефераты по заданным темам, проработать задачи, решаемые на практических занятиях и выполняемые в качестве домашних заданий. Лабораторные работы выполняются в компьютерных аудитория с предварительно установленным бесплатным программным обеспечением. Для изучения логического программирования выбрана система программирования VisualProlog, для функционального программирования – частично русифицированная система диалекта С-Lisp. Итогом курса является экзамен. При проведении экзамена в билет включается два вопроса: один – теоретический, другой – содержит задание, связанное с составлением программы на языке Пролог или Лисп. Результирующая оценка складывается из многих компонентов, которые находят свое отражение и оценку в рейтинговой книжке студента. При условии согласия студента с итоговой оценкой студент освобождается от экзамена, если же студент претендует на более высокую оценку – он сдает экзамен. Для допуска к экзамену необходимо набрать минимальную рейтинговую оценку. Дисциплина «Основы искусственного интеллекта» также является составной частью предметной подготовки дополнительной специальности для профессиональных образовательных программ 032100.00 (050201.65) «Математика с дополнительной специальностью информатика», 032200.00 (050203.65) «Физика с дополнительной специальностью информатика». Содержание и обеспечение дисциплины для дополнительной специальности «Информатика» базируется на аналогичных требованиях к дисциплине для основной специальности «Информатика», незначительно различаясь в объеме и трудоемкости. Распределение по семестрам дисциплины ДПП.Ф.10 Основы искусственного интеллекта для студентов профессиональной образовательной программы 030100 (0502020.65) «Информатика» по очной форме обучения Номер семестра Учебные занятия Число курсовых проектов (работ) расч. заданий Форма итоговой аттестации (зачет, экзамен) Общий объем в том числе Аудиторные Само-стоят. работа всего из них лекции практич лаборат 7 144 72 18 18 36 72 1 курс. работа, 1 контр. работа зачет экзамен Распределение по семестрам дисциплины ДПП.ДДС.03 Основы искусственного интеллекта для студентов профессиональной образовательной программы 032100.00 (050201.65) «Математика с дополнительной специальностью информатика» по очной форме обучения Номер семестра Учебные занятия Число курсовых проектов (работ) расч. заданий Форма итоговой аттестации (зачет, экзамен) Общий объем в том числе Аудиторные Само-стоят. работа всего из них лекции практич лаборат 7 144 72 18 18 36 72 1 контр. работа экзамен Распределение по семестрам дисциплины ДПП.ДДС.03 Основы искусственного интеллекта для студентов профессиональной образовательной программы 032200.00 (050203.65) «Физика с дополнительной специальностью информатика» по очной форме обучения Номер семестра Учебные занятия Число курсовых проектов (работ) расч. заданий Форма итоговой аттестации (зачет, экзамен) Общий объем в том числе аудиторные Само-стоят. работа всего из них лекции практич лаборат 6 140 70 16 14 40 70 1 контр. работа экзамен 1. ОРГАНИЗАЦИОННО-НОРМАТИВНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ 1.1. УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА 1.1.1. Цели и задачи дисциплины Целью преподавания курса является изучение основных принципов строения и областей применения систем искусственного интеллекта (в том числе, экспертных систем), методов и языков программирования искусственного интеллекта (в частности, логического и функционального программирования). Задачи изучаемого курса: определение современной тематики исследований в области искусственного интеллекта; рассмотрение основных способов описания знаний в базах знаний; формирование представления об экспертных системах, их компонентах и характере использования в практической деятельности; теоретическое знакомство с технологией проектирования и реализации экспертных систем; формирование основных понятий функционального и логического программирования на основе базовых концепций языков программирования; приобретение умения построения простейших баз знаний на языке Пролог; знакомство с практикой программирования на языках Пролог и Лисп; рассмотрение примеров использования языков Пролог и Лисп для решения простейших задач искусственного интеллекта. 1.1.2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины В рамках изучаемого курса необходимо знать: современную проблематику систем искусственного интеллекта; основные модели представления знаний; принципы логического программирования, основные понятия языка Пролог; принципы функционального программирования, основные понятия языка Лисп; схему строения, классификацию, этапы разработки экспертных систем. В рамках изучаемого курса необходимо уметь: строить простейшие модели представления знаний различных предметных областей; использовать средства программирования на языках Пролог и Лисп для реализации простейших задач, относящихся к области искусственного интеллекта. 1.1.3. Требования ГОС к содержанию дисциплины Содержание дисциплины отражает требования ГОС Министерства образования РФ от 31.01.2005 г. высшей профессиональной подготовки для специальности 030100 «Информатика» и соответствует разделу стандарта дисциплины «Основы искусственного интеллекта»: Основные направления исследований в области искусственного интеллекта. Система знаний. Модели представления знаний: логическая, сетевая, фреймовая, продукционная. Понятие об экспертной системе (ЭС). Общая характеристика ЭС. Виды ЭС и типы решаемых задач. Структура и режимы использования ЭС. Классификация инструментальных средств ЭС и организация знаний в ЭС. Интеллектуальные информационные ЭС. Представление о логическом программировании. Представление знаний о предметной области в виде фактов и правил базы знаний Пролога. Дескриптивный, процедурный и машинный смысл программы на Прологе. Рекурсия и структуры данных в программах на Прологе. Представление о функциональном программировании. 1.1.4. Содержание дисциплины Модуль 1 Тема: Введение в искусственный интеллект: проблематика, основные понятия и методы Раздел 1.1. Проблематика искусственного интеллекта Раздел 1.2. Модели представления знаний, базы знаний Модуль 2 Тема: Основы программирования на языке Пролог Раздел 2.1. Принципы логического программирования на языке Пролог Раздел 2.2. Основы практического программирования на языке Пролог Модуль 3 Тема: Основы программирования на Лисп Раздел 3.1. Теория и практика программирования на языке Лисп Модуль 4 Тема: Экспертные системы и инженерия знаний Раздел 4.1. Общая характеристика экспертных систем Раздел 4.2. Принципы разработки экспертных систем, инженерия знаний Таблица 1 1.1.5. Учебно-методическая карта дисциплины __Ф__│__Р__│_­­­­_В____ДПП.Ф.10 Основы искусственного интеллекта (144 часа) для студентов профессиональной образовательной программы 030100 (0502020.65) «Информатика» по очной форме обучения* Модуль Трудоемкость №№ раздела, темы Лекционный курс Занятия (номера) Индивидуальные занятия Самостоятельная работа студентов Формы контроля В кредитах В часах Вопросы, изучаемые на лекции Часы Семинарские Лабораторно-практические Содержание Часы Содержание (или номера заданий) Часы №1 0,5 24\24\20 Тема 1 Введение в искусственный интеллект: проблематика, основные понятия и методы Исторический обзор, современная проблематика и основные задачи искусственного интеллекта, методы их решения. Программные системы искусственного интеллекта, сфера практического применения. Базы знаний, их состав. Основные модели представления знаний в базах знаний, примеры на основе материала базовой школы. Понятие инженерии знаний, методы извлечения знаний. 6\6\4 Лабораторная работа 1 1. Изучение материалов лекции №1. 2. Доработка материалов лекции №1. 3. Разработка инфологической модели предметной области. 4. Подготовка к лабораторной работе №1 16\16\14 1. Проверка конспектов 2. Контроль присутствия на лекции 3. Проверка инфологической модели 4. Проверка выполнения лабораторной работы. Модуль Трудоемкость №№ раздела, темы Лекционный курс Занятия (номера) Индивидуальные занятия Самостоятельная работа студентов Формы контроля В кредитах В часах Вопросы, изучаемые на лекции Часы Семинарские Лабораторно-практические Содержание Часы Содержание (или номера заданий) Часы №2 1,5 60\60\60 Тема 2 Основы программирования на языке Пролог. Принципы логического программирования на языке Пролог. Основные понятия языка Пролог. Представление системы знаний в виде фактов и правил, организация запросов. Интерпретация программы на Прологе как логической модели представления знаний. Особенности программирования на Прологе: структура программы, синтаксис фактов и правил. Различные подходы к программированию на Прологе. Организация выполнения программ: механизмы перебора и возврата. Практические приемы программирования. Управление перебором с помощью «отсечения». Рекурсивная организация программ. Структуры данных языка Пролог, сопоставление структур. 4\4\4 Семинары 1-6 Лабораторные работы 2-5 1. Изучение материалов лекций №2. 2. Подготовка к защите лабораторной работы №1. 3. Изучение учебно-методического материала 4.Изучение материалов семинара 2 и подготовка к защите лабораторной работы №3. 5. Изучение материалов семинара 3-5 и подготовка к защите лабораторных работ №4-5 и к текущей аттестации. 6. Подготовка к контрольной работе. 24\24\24 1. Проверка рефератов. 2. Проверка выполнения лабораторных работ. 3. Контроль присутствия на лекции и семинаре. 4. Контрольная работа. Модуль Трудоемкость №№ раздела, темы Лекционный курс Занятия (номера) Индивидуальные занятия Самостоятельная работа студентов Формы контроля В кредитах В часах Вопросы, изучаемые на лекции Часы Семинарские Лабораторно-практические Содержание Часы Содержание (или номера заданий) Часы №3 1,5 42\42\42 Тема 3. Основы программирования на Лисп Принципы функционального программирования. Основные понятия языка Лисп. Списки, символы и символьные выражения, базовые функции. Связывание имен, универсальная функция вычислений EVAL, блокировка вычислений. Основной цикл интерпретатора Лиспа. Структура программ, определение функций. Управляющие структуры Лиспа: локальное связывание, разветвления и последовательные вычисления, механизм прерывания вложенных и рекурсивных вызовов. Иерархия типов данных. Символы и их свойства. Списки, их логическое и физическое равенство. Применяющие и отображающие функционалы. Понятие контекста и замыкания. Применение генераторов. 4\4\4 Семинары 7-9 Лабораторные работы 6-8 1. Изучение материалов лекции №3 и подготовка к семинару №7. 2.Написание реферата. 3. Подготовка к защите лабораторной работы №6. 4. Подготовка к семинарам №8-9. 5. Подготовка к лабораторной работе №7-8. 18\18\18 1. Проверка рефератов 2. Проверка выполнения лабораторных работ 3. Работа на семинаре 4. Контроль присутствия на лекции и семинаре Модуль Трудоемкость №№ раздела, темы Лекционный курс Занятия (номера) Индивидуальные занятия Самостоятельная работа студентов Формы контроля В кредитах В часах Вопросы, изучаемые на лекции Часы Семинарские Лабораторно-практические Содержание Часы Содержание (или номера заданий) Часы №4 0,5 18\18\18 Тема 4. Экспертные системы и инженерия знания. Общая характеристика, структура и режимы использования экспертных систем. Разработчики и пользователи экспертных систем. Средства, этапы и особенности разработки экспертных систем. 4\4\4 1. Изучение материалов лекций №4. 2. Написание реферата. 3. Написание прототипа учебной экспертной системы. 4. Подготовка к тестированию 14\14\14 1. Проверка реферата 2. Контроль присутствия на лекции 3. Проверка работоспобности прототипа учебной экспертной системы. 4. Проверка теста. *Учебно-методические карты дисциплин «Основы искусственного интеллекта» (132 часа) для студентов профессиональной образовательной программы 032100.00 «Математика с дополнительной специальностью (информатика)» очной формы обучения и «Основы искусственного интеллекта» (116 часов) для студентов профессиональной образовательной программы 032200.00 «Физика с дополнительной специальностью (информатика)» очной формы обучения незначительно отличаются трудоемкостью модулей. Часы, отводимые на соответствующие модули, последовательно перечислены в таблице 1 для основной и двух дополнительных специальностей «Информатика». Таблица 2 1.1.6. Карта самостоятельной работы студента по дисциплине __Ф__│__Р__│__В____ДПП.Ф.10 Основы искусственного интеллекта (144 часа) для студентов профессиональной образовательной программы 030100 (0502020.65) «Информатика» по очной форме обучения* Модуль Номер раздела, темы Самостоятельная работа студентов Формы контроля Содержание работы, формы работы Сроки выполнения Общая трудоемкость 1 Тема 1 Содержание: 1. Изучение учебно-методической литературы по теме «Способы представления данных и знаний» и составление конспекта. 2. Изучение учебно-методической литературы по теме «Нейросистемы» и составление конспекта. 3. Разработка инфологической модели выбранной предметной области. 4. Подготовка к лабораторной работе №1. 7 семестр 3 неделя сентября \ 7 семестр 3 неделя сентября \ 6 семестр 3 неделя февраля 16\16\14 1. Проверка конспектов 2. Контроль присутствия на лекции и семинаре 3. Проверка инфологической модели предметной области 4. Проверка выполнения заданий лабораторной работы 2 Тема 2 Содержание: 1. Изучение литературы по теме «Основы логического программирования», подготовка к опросу. 2. Подготовка к лабораторной работе №2. 3. Подготовка к семинару №2. 4. Подготовка к лабораторной работе №3. 5.Подготовка к семинару №3. 6. Подготовка к лабораторной работе №4. 7. Выполнение домашней работы 8. Подготовка к семинару № 4. 9. Подготовка к лабораторной работе №5. 10. Подготовка к контрольной работе. 7 семестр 2 неделя ноября \ 7 семестр 2 неделя ноября \ 6 семестр 1 неделя апреля 24\24\24 1. Проверка конспектов. 2. Опрос 3. Проверка выполнения лабораторных работ и домашнего задания. 4. Контроль присутствия на лекции и семинаре. 5. Контрольная работа. Модуль Номер раздела, темы Самостоятельная работа студентов Формы контроля 3 Тема 3 Содержание: 1. Написание реферата по одной из тем: «Языки программирования искусственного интеллекта», «Рекурсия в языке функционального программирования Лисп», «Сравнение возможностей Лиспа и Пролога при решении задач искусственного интеллекта». 2. Подготовка к лабораторной работе №6. 3. Подготовка к семинару №8. 4. Подготовка к семинару №9. 5. Подготовка к лабораторной работе №7. 6. Выполнение домашнего задания 7. Подготовка к лабораторной работе №8. 7 семестр 2 неделя декабря \ 7 семестр 2 неделя декабря \ 6 семестр 2 неделя мая 18\18\18 1. Проверка рефератов 2. Проверка выполнения лабораторных работ 3. Работа на семинаре 4. Контроль присутствия на лекции и семинаре. 4 Тема 4 Содержание: 1 Написание реферата по одной из тем: «Проектирование систем искусственного интеллекта», «Экспертные системы», «Сферы применения экспертных систем», «Виды экспертных систем». 2. Написание прототипа учебной экспертной системы. 3. Подготовка к итоговому тестированию. 7 семестр 3-4 недели декабря \ 7 семестр 3-4 недели декабря \ 6 семестр 1-2 недели июня 14\14\14 1. Проверка реферата 2. Контроль присутствия на лекции и семинаре 3. Проверка работоспособности прототипа экспертной системы 4. Проверка теста * Карты самостоятельной работы студентов по дисциплинам «Основы искусственного интеллекта» (132 часа) для профессиональной образовательной программы 032100.00 «Математика с дополнительной специальностью (информатика)» очной формы обучения и «Основы искусственного интеллекта» (116 часов) для профессиональной образовательной программы 032200.00 «Физика с дополнительной специальностью (информатика)» очной формы обучения незначительно отличаются трудоемкостью модулей. Часы, отводимые на соответствующие модули, последовательно перечислены в таблице 1 для основной и двух дополнительных специальностей «Информатика». Таблица 3 1.1.7. Карта согласования рабочей программы дисциплины __Ф__│__Р__│__В____ДПП.Ф.10 Основы искусственного интеллекта (144 часа) для студентов профессиональной образовательной программы 030100 (0502020.65) «Информатика» по очной форме обучения Наименование дисциплин, изучение которых опирается на данную дисциплину Кафедры, обеспечивающие изучение этих дисциплин Предложения об изменениях в пропорциях материала, порядка изложения и т. д. Подпись зав. кафедрой Алгоритмы и структуры данных Кафедра информатики Изменений нет Старовикова И. В.

Похожие:

	Учебно-методический комплекс дисциплины б ийск бпгу имени В. М. Шукшина П клиника интеллектуальных нарушений [Текст]: Учебно-методический комплекс дисциплины / Сост.: Н. А. Першина; Бийский пед гос ун-т...		Учебно-методический комплекс дисциплины б ийск бпгу имени В. М. Шукшина Д социальная политика [Текст] : Учебно-методический комплекс дисциплины / Сост.: В. В. Дерюшев, М. И. Толоконников; Бийский пед гос...
	Учебно-методический комплекс дисциплины б ийск бпгу имени В. М. Шукшина Д история музыкального образования [Текст] : Учебно-методический комплекс дисциплины / Сост.: Е. А. Торопчина; Бийский пед гос ун-т...		Учебно-методический комплекс дисциплины б ийск бпгу имени В. М. Шукшина Д дисциплина [Надежность и техническая диагностика] : Учебно-методический комплекс дисциплины / Сост.: В. С. Харитонов; Бийский пед...
	Учебно-методический комплекс дисциплины б ийск бпгу имени В. М. Шукшина Д дисциплина [Технология швейного производства] : Учебно-методический комплекс дисциплины / Сост.: В. А. Вдовина; Бийский пед гос...		Учебно-методический комплекс дисциплины б ийск бпгу имени В. М. Шукшина Д дисциплина Лыжная подготовка [Текст]: Учебно-методический комплекс дисциплины / Сост.: В. С. Баклыкова; Бийский пед гос ун-т им....
	Учебно-методический комплекс дисциплины б ийск бпгу имени В. М. Шукшина П психология лиц с умственной отсталостью [Текст]: Учебно-методический комплекс дисциплины / Сост.: Н. А. Першина; Бийский пед гос...		Учебно-методический комплекс дисциплины б ийск бпгу имени В. М. Шукшина П психология лиц с нарушениями слуха [Текст]: Учебно-методический комплекс дисциплины / Сост.: Л. А. Студеникина; Бийский пед гос...
	Учебно-методический комплекс дисциплины б ийск бпгу имени В. М. Шукшина С 77 Теория и методика обучения информатике [Текст]: Учебно-методический комплекс дисциплины / Сост.: И. В. Старовикова; Бийский...		Учебно-методический комплекс дисциплины б ийск бпгу имени В. М. Шукшина Теория и методика физического воспитания и развития ребенка [Текст]: Учебно-методический комплекс дисциплины / Сост.: М. Н. Левина;...