Geum.ru

Наименование магистерской программы Методы анализа и синтеза проектных решений Направление подготовки

Вид материалаДокументы

Содержание


«Интеллектуальные системы»
Тематический план курса
Профессиональные компетенции
Основные разделы курса
Часть 2. Компьютерные технологии в науке
Часть 3. Компьютерные технологии в образовании
Подобный материал:
1   2   3   4
^

«Интеллектуальные системы»



Целью дисциплины является подготовка магистров к созданию и применению интеллектуальных автоматизированных информационных систем.

Задачами дисциплины является построение моделей представления знаний, проектирование и разработка экспертных систем, разработка моделей предметных областей.

Дисциплина входит в базовую часть общенаучного цикла М1 образовательной магистерской программы «Технология разработки программных систем» направления подготовки магистров 230100 «ИНФОРМАТИКА И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА»Изучение данной дисциплины требует следующих компетенций студентов:
  • Владение методиками использования программных средств для решения практических задач,
  • Умение обосновывать принимаемые проектные решения.
  • Владение методами построения и анализа формальных моделей предметных областей
  • Владение теоретическими основами программирования, основами логического и декларативного программирования
  • Владение понятиями синтаксиса и семантики формальных языков. Владение навыками формального представления содержательных знаний средствами формальных языков.
  • Знание современных тенденций развития информационных технологий
  • Владение методами трансляции, компиляции, верификации и статического анализа программ
  • Владение современными средствами управления базами данных, включая средства объектно-реляционного отображения, объектные и иерархические базы данных


Изучение дисциплины направлено на формирование следующих компетенций:

научно-исследовательская деятельность:

ПК-1 применять перспективные методы исследования и решения профессиональных задач на основе знания мировых тенденций развития вычислительной техники и информационных технологий;

проектно-конструкторская деятельность:

ПК-3 разрабатывать и реализовывать планы информатизации предприятий и их подразделений на основе Web- и CALS-технологий;

ПК-5 выбирать методы и разрабатывать алгоритмы решения задач управления и проектирования объектов автоматизации;

проектно-технологическая деятельность:

ПК-6 применять современные технологии разработки программных комплексов с использованием CASE-средств, контролировать качество разрабатываемых программных продуктов.


В результате изучения дисциплины студент должен:
  • Знать:
  • модель представления знаний,
  • подходы и технику решения задач искусственного интеллекта,
  • информационные модели знаний,
  • методы представления знаний,
  • методы инженерии знаний;
  • модели методы формализации, автоформализации и представления знаний;
  • теорию и технологии приобретения знаний, принципы приобретения знаний;
  • математические модели представления знаний, методы работы со знаниями;
  • виды систем поддержки принятия решений;
  • основные понятия, связанные с концепцией системы, основанной на знаниях (интеллектуальная система, база знаний, механизм интерпретации знаний, подсистема объяснения, подсистема приобретения знаний, дедуктивный вывод, прямой и обратный вывод, индуктивный вывод и т. д.);
  • основные понятия, связанные с нейросетевым подходом к построению интеллектуальных информационных систем (искусственный нейрон, синаптические связи, веса синаптических связей, искусственная нейронная сеть — ИНС, обучение ИНС и т. д.)
  • основные понятия и методы мягких вычислений и нечеткого моделирования
  • основные понятия и методы семантического представления и излечения информации в сети Интернет, методы разработки и применения онтологий различных предметных областей
  • Уметь:
  • разрабатывать модели предметных областей
  • разрабатывать методы исследования предметных областей
  • выполнять сравнительный анализ разработанных методов
  • применять методы представления и обработки знаний для решения научных и прикладных задач
  • Владеть:
  • способами формализации интеллектуальных задач
  • способами работы с базами данных и базами знаний
  • инструментальными средствами и технологиями работы со знаниями
  • инструментами и методами формального описания проектных решений
  • базовыми принципами и методологией построения информационных систем (ERP, EAM, MRP, CRM,PLM, САПР, АСУ, АОС и т. д.) как систем, основанных на знаниях
  • Иметь представление:
  • об основных моделях формализации знаний: логических, продукционных, фреймовых, семантических сетях, а также о методах представления и извлечения знаний.
  • Об известных методах и алгоритмах логического вывода на знаниях продукционного типа, стратегии управления ими, а также представлять себе возможные направления их развития
^

Тематический план курса


Модуль 1 Введение в область ИИ.

Тема 1.1. Область ИИ.

Тема 1.2. Этапы развития и основные направления ИИ.

Модуль 2. Экспертные системы

Тема 2.1. Понятие экспертной системы.

Тема 2.2. Структура ЭС

Тема 2.3. Классификации ЭС.

Тема 2.4. Коллектив разработчиков ЭС.

Тема 2.5. Подходы к созданию ЭС.

Тема 2.6. Методы извлечения знаний.

Тема 2.7. Машина вывода ЭС.

Тема 2.8. Представление неопределенности знаний в ЭС.

Тема 2.9. Компонента объяснения ЭС.

Тема 2.10. Гибридные ЭС.

Модуль 3. Системы поддержки принятия решений

Тема 3.1. Представление процесса принятия решений

Тема 3.2. Эволюция информационных систем

Тема 3.3. Определение систем поддержки принятия решений

Тема 3.4. Разработка систем поддержки принятия решений

Модуль 4. Мягкие вычисления

Тема 4.1. Нечеткое моделирование

Тема 4.2. Искусственные нейронные сети

Тема 4.3. Генетические алгоритмы и эволюционное программирование

Тема 4.4. Гибридные системы

Модуль 5. Инженерия знаний

Тема 4.1. Методы извлечения и представления знаний

Тема 4.2. Онтологии предметных областей. Разработка и применение онтологий.

Тема 4.3. Семантический Веб. Семантические методы представления, поиска и извлечения информации в Интернете.


Аннотация учебной программы дисциплины

" Современные проблемы информатики и вычислительной техники"


Основной целью курса является ознакомление с базовыми информационными моделями и освоение методов решения сложных задач, а также знакомство с современными направлениями развития методов применения компьютерных технологий. В целом материал курса ориентирован на умение правильно классифицировать конкретную прикладную задачу, выбирать наиболее подходящий метод решения и реализовывать его в виде алгоритма и программы.


Для достижения поставленной цели выделяются задачи курса:
  • Дать студентам представление об областях применения компьютерных и телекоммуникационных технологий в различных направлениях, включая управление деятельностью, документооброт, науку и образование.
  • Помочь им в изучении средств и методов решения особо сложных задач, возникающих на стыке современных наукоемких технологий и информатики.
  • Научить правильно классифицировать конкретную прикладную задачу, выбирать наиболее подходящий метод её решения и реализовывать его в виде алгоритма и программы.

С другими частями образовательной программы соотносится следующим образом:


Изучение данной дисциплины базируется на дисциплинах, изучаемых на этапе подготовки бакалавра:
  • Программирование на языке высокого уровня
  • Основы параллельного программирования
  • Методы трансляции и компиляции
  • Сетевые технологии


Для изучения дисциплины определены «входные» требования:

- знание фундаментальных основ информатики и современных информационных технологий на уровне программ ы бакалавра по направлению 230100 «Информатика и вычислительная техника»;

- базовое понимание проблем развития и ограничений теоретической и практической информатики на современном этапе;

- умение применять методы и технологии информатики для решения прикладных задач


Последующими для данной дисциплины являются
  • Научно-исследовательская практика
  • Итоговая государственная аттестация


Изучение дисциплины направлено на формирование следующих общекультурных и профессиональных компетенций:

Общекультурные компетенции
  • ОК-1, способен совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень
  • ОК-2, способен к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности
  • ОК-4, использует на практике умения и навыки в организации исследовательских и проектных работ, в управлении коллективом

^ Профессиональные компетенции
  • ПК-1, применять перспективные методы исследования и решения профессиональных задач на основе знания мировых тенденций развития вычислительной техники и информационных технологий
  • ПК-5, выбирать методы и разрабатывать алгоритмы решения задач управления и проектирования объектов автоматизации
  • ПК-6, применять современные технологии разработки программных комплексов с использованием CASE-средств, контролировать качество разрабатываемых программных продуктов



В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать:

- элементы теории решения сложных задач на базе современных компьютерных средств;

- основы информационных технологий;

- базовые понятия и основные определения, возникающие в связи с развитием многопроцессорных конфигураций и сетевых технологий;

- современнные подходы к применению информационных систем в наиболее важных областях, таких как управление, наука и образование.

Уметь:

- правильно классифицировать прикладную задачу в терминах информационных систем;

- выбирать подходящий метод решения задачи и информационную систему для его реализации;

- грамотно работать с готовыми программными продуктами для решения задач информатики в области управления, науки и образования;

Владеть навыками:

- классическими методами дистанционного доступа к информационным системам;

- методами синтеза алгоритмов решения новых классов задач информатики.


^ Основные разделы курса:

Часть 1. Проблемы становления информатики

Часть 1 посвящена проблемам становления информатики как науки и ее основным составным частям, а также применению информационных технологий в науке и образовании. Структура информатики как науки - научная дисциплина, изучающей структуру и общие свойства семантической информации, закономерности ее функционирования в обществе, являющейся теоретической базой для информационных технологий, которые часто отождествляют с информатикой.

Информационные (числовые) модели. Понятие о вычислениях. Основные этапы развития вычислительных устройств и моделей. Связь с экономическим развитием общества. Краткий исторический обзор от Аристотеля и Леонардо да Винчи до наших дней. Информационное моделирование. Может ли компьютер затормозить развитие «разума». Стоит ли читать «старые» книги – проблема извлечения «знаний». Становление вычислительной техники от дифференциальных анализаторов до суперкомпьютеров. «Вычислительные Пионеры».

Становление программирования – парадигмы программирования (объекты или процессы). Информационная вселенная. Информационные модели организации вычислений. Соответствие информационных и математических моделей реального мира. Компьютерная грамматика и арифметика – «критика чистого разума» (следуя Канту). Языки программирования: парадигмы и реалии. Компьютерная грамотность. Национальные информационные ресурсы. Как далеко можно плести сети. Кто на что влияет: общество и «вычислительные науки».

Кризис информационных технологий. Дом, который построил Джон (фон Нейман). Что такое «наука информатика» и «образование». Информатика и физика.

Как нам реорганизовать РАБКРИН (почти по Ленину). Что делать или кризис информационного жанра. Информация – данные – знания. Электронные библиотеки, коллекции и системы. Метаданные и схемы данных. Информационное построение окружающего мира – документы в информационном пространстве. Распределенные информационно-вычислительные ресурсы. Назад или вперед к «майнфреймам». Сетевые «операционные системы». Метаданные и принцип «цифровых библиотек». Настройка алгоритмов на данные или наоборот.


^ Часть 2. Компьютерные технологии в науке

Понятие о математическом моделировании.

Волна цунами – общие сведения

Современные ИКТ в задаче своевременного предупреждения об угрозе цунами

Методы обработки записей глубоководных гидрофизических станций

Использование современных архитектур для обработки данных в режиме реального времени

Примеры применения современных ИКТ в науках о Земле, науках о Живом и в образовании

Актуальные нерешенные задачи

На примере задачи уменьшения последствий природных катастроф излагаются совокупность элементов современных инфо-коммуникационных технологий, связанных прикладной направленностью.


^ Часть 3. Компьютерные технологии в образовании

Изучаются методологические основы преподавания информатики, проектирование целей, содержания и технологий реализации образовательного процесса по информатике. Обсуждается представление образовательного процесса по информатике в виде совокупности взаимосвязанных элементов, с объяснением характера связи между ними, обоснованием на этой основе необходимой структуры концептуально-описательной модели образовательного процесса.


Теории научения и обучения

Экспертные системы в образовании

Деятельностный подход к образованию

Создание учебной обстановки

Некомерческие линии развития информационных систем

Методические материалы по информатике и программированию

Дистанционное и факультативное обучение программистов

История информатики и ИКТ

Нерешенные проблемы образовательной информатики.