Компьютерные экспертные системы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»
Радиофизический факультет
Кафедра радиотехники
УТВЕРЖДАЮ
Декан радиофизического факультета
____________________Якимов А.В.
«18» мая 2011 г.
Учебная программа
Дисциплины М2.В3.01 «Компьютерные экспертные системы»
по направлению 011800 «Радиофизика»
Нижний Новгород
2011 г.
1. Цели и задачи дисциплины
Ускорение научно-технического прогресса определяет неизбежный рост объемов
перерабатываемой информации. Это обстоятельство приводит к необходимости пересматривать
такую традиционную область обработки информации, как управление данными и принятие
решений. Современный подход к организации процессов обработки данных нашел наиболее
яркое выражение в концепции экспертных систем, которая позволила принципиально поновому подойти к вопросам управления и обработки информации. Использование экспертных
систем на основе современной вычислительной техники позволяет сочетать многоаспектный
доступ к совокупности взаимосвязанных данных с их эффективной обработкой современными
методами принятия решений.
Цель курса - сформировать у студентов представление о современных подходах к вопросам
обработки данных, изучить основные концепции современных экспертных систем.
2. Место дисциплины в структуре магистерской программы
Дисциплина «Компьютерные экспертные системы» относится к дисциплинам по выбору
студента вариативной части профессионального цикла основной образовательной программы
по направлению 011800 «Радиофизика».
3. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
В результате освоения дисциплины формируются следующие компетенции:
 способностью использовать базовые знания и навыки управления информацией для решения
исследовательских профессиональных задач, соблюдать основные требования информационной
безопасности, защиты государственной тайны (ОК-l0);
 способность к свободному владению знаниями фундаментальных разделов физики и
радиофизики, необходимыми для решения научно-исследовательских задач (в соответствии со
своим профилем подготовки) (ПК-1);
 способность к свободному владению профессионально-профилированными знаниями в
области информационных технологий, использованию современных компьютерных сетей,
программных продуктов и ресурсов Интернет для решения задач профессиональной
деятельности, в том числе находящихся за пределами профильной подготовки (ПК-2);
 способность использовать в своей научно-исследовательской деятельности знание
современных проблем и новейших достижений физики и радиофизики (ПК-3);
 способность самостоятельно ставить научные задачи в области физики и радиофизики (в
соответствии с профилем подготовки) и решать их с использованием современного
оборудования и новейшего отечественного и зарубежного опыта (ПК-4).
В результате изучения студенты должны:
 знать основы построения современных банков данных, их архитектуру;
 иметь представления о моделях данных, их структурной композиции, основных правилах
построения;
 знать основные подходы к принятию решений в отсутствии формализации задачи;
 знать основы построения современных экспертных систем, их архитектуру, роль и место в
информационных системах;
 иметь навыки практической работы в современных экспертных системах.
4.Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы, 72 часа.
Виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Всего часов
72
32
32
0
0
Семестры
10
32
32
0
0
2
Лабораторные работы (ЛР)
Другие виды аудиторных занятий
Самостоятельная работа
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графическая работа
Реферат
Другие виды самостоятельной работы
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)
0
0
40
0
0
0
0
зачет
0
0
40
0
0
0
0
зачет
5. Содержание дисциплины
5.1. Разделы дисциплины и виды занятий
п/п
1
2
3
4
5
6
Раздел дисциплины
Лекции
Общее представление о концепциях построения,
4
функциональном составе банка данных
Основы построения банков данных и экспертных
6
систем
Модели данных и архитектура банка данных
6
Построение экспертных систем, основанных на знаниях
6
Структура и концепции процедурных систем
6
экспертизы
Практическое применение современных экспертных
4
систем.
ПЗ (или С)
ЛР
5.2. Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Общее представление о концепциях построения, функциональном составе банка
данных.
Предмет и структура курса. Управление данными - основные проблемы. Концепция банков
данных - как современный подход к вопросу управления информацией и данными. Назначение
экспертных систем. Примеры.
Раздел 2. Архитектура и основы построения банков данных и знаний.
Информация и данные. Инфологический и датологический аспекты базы данных. Предметная
область (АСУ, АСУ ТП, системы САПР).
Банк данных как автоматизированная система. Основные компоненты банка данных. База
данных, как датологическое представление информационной модели предметной области;
Система Управления Базами Данных (СУБД), ее основные функции. Понятие о языке описания
и манипулирования данными. Словарь данных, его инфологическое и датологическое значение,
состав, разновидности. Администратор базы данных, его основные функции.
Раздел 3. Архитектура и основные построения экспертных систем.
Представления знаний в экспертных системах. Отличие базы данных от базы знаний.
Экспертные системы, основанные на знаниях. Структура статической экспертной системы. Их
построение, основные интерфейсы, достоинства и недостатки. Формирование базы знаний и
эвристик. Архитектура динамической экспертной системы, её особенности. Основные
механизмы принятия решений в системах искусственного интеллекта.
Раздел 4. Системы морфологической экспертизы.
Морфологический метод экспертизы и принятия решений, его основные достоинства.
Структура процедурной экспертной системы, её отличие от систем, основанных на знаниях.
Основные этапы морфологической экспертизы. Структурныя декомпозиция объекта
экспертизы, формирование экспертных критериев на примере задачи управления персоналом.
Основные этапы морфологического синтеза оптимального решения. Методы обработки данных
3
на морфологической таблице (переборные методы, методы случайного поиска, методы
целочисленного программирования). Сравнительные характеристики экспертных систем.
Раздел 5. Современные экспертные системы, практическое применение.
Структура экспертной системы MORFEX, направления практического её применения.
Основные электронные таблицы и решаемые задачи. Пример применения системы MORFEX в
задачах управления персоналом и экспертизы инвестиций. Экспертиза и оптимизация бизнеспроцессов. Морфологическая экспертиза технических систем и объектов. Практическая
демонстрация/
6. Лабораторный практикум.
п/п
1
2.
№ раздела
дисциплины
4, 5
5
Наименование лабораторных работ
Морфологический анализ и синтез технических решений
Морфологическая экспертиза в задачах управления персоналом
7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
7.1. Рекомендуемая литература
а) основная литература:
1. Д. Джарратано, Г. Райли. Экспертные системы: принципы разработки и программирование:
Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2006. — 1152 стр. с ил.
2. Четвериков В.Н., Ревунков Г.И., Самохвалов Э.Н. Базы и банки данных. - М.: Высшая
школа, 1987.
3. Воинов Б.С., Бугров В.Н., Воинов Б.Б. Информационные технологии и системы: поиск
оптимальных, оригинальных и рациональных решений. М.: Наука, 2007, 730 c.
4. Гаврилова Т. А., Хорошевский В. Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. Учебник. —
СПб.: Питер, 2000.
5. К.Таунсенд, Д.Фохт. Проектирование и программная реализация экспертных систем на
персональных ЭВМ. М.: Финансы и статистика, 1990, 320 с.
б) дополнительная литература:
6. Одрин В.М. Морфологические методы поиска. Киев: Наукова думка, 1986.
7. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества.- М.: Машиностроение, 1988, 380 с.
8. Вопросы для контроля
1. Основные положения современной концепции банков данных и знаний.
2. Инфологический и датологический аспекты проектирования базы.
3. Экспертные системы, основанные на знаниях.
4. Процедурные экспертные системы
5. Статические и динамические экспертные системы.
6. Представление знаний в экспертных системах.
7. Системы морфологической экспертизы.
8. Основные этапы морфологического анализа и синтеза.
9. Формирование экспертных критериев.
10. Сравнительная оценка экспертных систем.
9. Критерии оценок
Зачтено
Не зачтено
Хорошее знание материала в рамках основных разделов дисциплины
Отсутствие понимания основных положений современной концепции
экспертных систем,
их структуры и архитектуры. Отсутствие навыков практической реализации
и работы на компьютерных системах экспертизы.
4
10. Примерная тематика курсовых работ и критерии их оценки
Курсовые работы не предусмотрены.
5
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом по
направлению 011800 «Радиофизика».
Автор программы ___________ Бугров В.Н.
Программа рассмотрена на заседании кафедры 4 марта 2011 года протокол № 10
Заведующий кафедрой ___________________ Орлов И.Я.
Программа одобрена методической комиссией факультета 11 апреля 2011 года
протокол № 05/10
Председатель методической комиссии_________________ Мануилов В.Н.
6