Интеллектуальные системы (стр. 1 )

Федеральное агентство связи

ФГОБУ ВПО «Сибирский государственный университет

телекоммуникаций и информатики»

Уральский технический институт связи и информатики (филиал)

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

Методические указания по выполнению практических работ

для магистрантов очной формы обучения

на базе бакалавриата направления

230100 «Информатика и вычислительная техника»

в соответствии с требованиями ФГОС ВПО 3 поколения

Екатеринбург

2012

ББК 32.973.26-018.2

УДК 004

Рецензент: профессор кафедры ИСиТ

Методические рекомендации по выполнению практических работ по дисциплине «Интеллектуальные системы» / – Екатеринбург: УрТИСИ ФГОБУ ВПО «СибГУТИ», 2012. – 59 с.

Методические рекомендации по выполнению практических работ по дисциплине «Интеллектуальные системы» предназначены для студентов направления 230100 «Информатика и вычислительная техника» (квалификация (степень) выпускника «магистр»).

Методические указания содержат рекомендации по оформлению практической работы, задания для выполнения самостоятельной работы, перечень литературы по каждому разделу и теме, необходимой для подготовки и выполнения практической работы.

Рекомендовано НМС УрТИСИ ФГОБУ ВПО «СибГУТИ» в качестве методических указаний по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Интеллектуальные системы» для студентов направления 230100 «Информатика и вычислительная техника» (квалификация (степень) выпускника «магистр»).

ББК 32.973.26-018.2

УДК 004

Кафедра Информационных систем и технологий

© УрТИСИ ФГОБУ ВПО «СибГУТИ», 2012

Содержание

Введение. 4

Практическая работа № 1. 5

Практическая работа № 2, 3. 7

Практическая работа № 4. 16

Практическая работа № 4. 21

Практическая работа № 5. 25

Практическая работа № 6. 28

Практическая работа № 7, 8, 9, 10. 33

Практическая работа № 11, 12. 44

План представляемого студентом отчета. 58

Литература. 59

Введение

Методические указания по выполнению практических работ составлены в соответствии с рабочей программой учебной дисциплины «Интеллектуальные системы» для студентов направления подготовки 230100 «Информатика и вычислительная техника» (квалификация (степень) выпускника «магистр»).

Целью настоящего учебного пособия является закрепление у студентов теоретических знаний по дисциплине и выработка практических навыков по решению задач, возникающих в практике проектирования, разработки и эксплуатации интеллектуальных информационных систем.

Указания по выполнению практических работ содержат цель работы, краткий теоретический материал, практические задания для самостоятельного выполнения и контрольные вопросы.

Перечень практических занятий

Практические работы	Количество часов
Искусственные интеллектуальные системы: концепции и области применения	2
Представление и методы обработки знаний в интеллектуальных системах, основанных на формальных логических системах представления знаний	4
Представление и методы обработки знаний в интеллектуальных системах, основанных на продукционной модели представления знаний	2
Представление и методы обработки знаний в интеллектуальных системах, основанных на фреймовой модели представления знаний	2
Представление знаний и методы обработки знаний в интеллектуальных системах, основанных на семантической модели представления знаний	2
Проектирование и разработка экспертной системы средствами оболочки ЭС, основанной на продукционно-фреймовой модели знаний	2
Методы представления и обработки нечетких знаний	8
Методы приобретения и структурирования знаний	4
Итого:	24

Практическая работа № 1.

Искусственные интеллектуальные системы:

концепции и области применения (2 ч)

Цель работы

1.  Рассмотреть основные направления исследований в области искусственного интеллекта.

2.  Рассмотреть общую схему и компоненты информационной системы.

3.  Рассмотреть классификацию интеллектуальных информационных систем.

4.  Рассмотреть технологии разработки информационных систем.

Вопросы для обсуждения

1.  Охарактеризуйте основные подходы к определению понятия искусственный интеллект. Что такое тест Тьюринга?

2.  Дайте характеристику вклада различных научных дисциплин в область искусственного интеллекта: философии, математики, экономики, неврологии, психологии, вычислительной техники, теории управления и кибернетики, лингвистики.

3.  Охарактеризуйте основные этапы разработок в области искусственного интеллекта.

4.  Охарактеризуйте основные направления исследований, проводимые в области искусственного интеллекта. Дайте характеристику современного состояния разработок в области искусственного интеллекта.

5.  Дайте описание основных функций, присущих интеллектуальным информационным системам. Охарактеризуйте способы осуществления заполнения и модификации баз знаний искусственных интеллектуальных систем.

6.  Дайте краткую характеристику систем с интеллектуальным интерфейсом, экспертных систем, самообучающихся систем и адаптивных информационных систем. Сформулируйте основные отличия систем искусственного интеллекта от обычных программных средств.

7.  Опишите архитектуру интеллектуальной информационной системы. Перечислите и охарактеризуйте основные компоненты интеллектуальной информационной системы.

8.  Перечислите и охарактеризуйте основные компоненты статических экспертных систем. Чем отличаются динамические экспертные системы от статических? Какие типы задач решаются с применением экспертных систем?

9.  Охарактеризуйте экспертную систему по следующим: параметрам: типу приложения, стадии существования, масштабу, типу проблемной среды, типу решаемой задачи.

10.  Дайте характеристику инструментальным средствам, предназначенным для разработки интеллектуальных информационных систем (уровень используемого языка, парадигма программирования; способ представления знаний, механизм вывода и моделирования, средства приобретения знаний, технологии разработки приложений).

11.  Опишите основные технологические этапы разработки экспертных систем: идентификацию, концептуализацию, формализацию, выполнение, тестирование, опытную эксплуатацию.

12.  Дайте характеристику принципам самообучения, применяемым в искусственных интеллектуальных системах.

Литература для подготовки: [1], [2], [4].

Практическая работа № 2, 3

Представление и методы обработки знаний в интеллектуальных системах, основанных на формальных логических системах представления знаний (4 ч)

Цель работы

1.  Овладение навыкам представления предметных областей формально-логическими моделями.

2.  Овладение навыкам представления предметных областей в продукционных моделях баз знаний.

3.  Овладение методом резолюций в пропозициональной логике.

4.  Овладение методом резолюций в логике предикатов первого порядка.

Краткие теоретические сведения

Типичные модели представления знаний: логические модели; модели, основанные на использовании правил (продукционные модели); семантические сети; фреймовые модели.

1. Логические модели

Основная идея подхода при построении логических моделей представления знаний состоит в том, что вся информация, необходимая для решения прикладных задач, рассматривается как совокупность фактов и утверждений, которые представляются как формулы в некоторой логике. Знания отображаются совокупностью таких формул, а получение новых знаний сводится к реализации процедур логического вывода. В основе логических моделей представления знаний лежит понятие формальной теории, задаваемое четверкой: S = < В, F, A, R >, где В — счетное множество базовых символов (алфавит), F — множество, называемое формулами, А — выделенное подмножество априори истинных формул (аксиом), R — конечное множество отношений между формулами, называемое правилами вывода.

В качестве «фундамента» в логических моделях используется классический аппарат математической логики. В базах знаний можно хранить лишь множество аксиом, а все остальные знания получаются из них по правилам вывода.

Высказыванием называется предложение, смысл которого можно выразить значениями: истина (T) или ложь (F). Из простых высказываний можно получить сложные высказывания. В свою очередь, сложные высказывания можно разделить на частичные. Элементарным (атомарным) называется высказывание, которое нельзя разделить на части. Элементарные высказывания рассматриваются как переменные логического типа, над которыми разрешены следующие логические операции:

Ø - отрицание;

Ù - конъюнкция;

Ú - дизъюнкция;

® - импликация;

« - эквивалентность.

Смысл операций очевиден из следующей таблицы истинности:

Таблица 1.1.

A	ØA	B	AÙB	AÚB	A®B	A«B
T	F	T	T	T	T	T
T	F	F	F	T	F	F
F	T	T	F	T	T	F
F	T	F	F	F	T	T

Приоритет операций убывает в следующем порядке: Ø, Ù, Ú, ®, «. Для изменения порядка операций при составлении логического выражения (логической формулы) используются скобки. Результат импликации A®B совпадает с результатом выражения ØAÚB. Имеет место также тождество: A«B = (A®B)Ù(AB).