Проектування експертних систем

Робоча програма навчальної дисципліни «Проектування експертних систем» є нормативним документом Національного Університету «Одеська Політехніка», який розроблено кафедрою інформаційних технологій на основі освітньо-професійної програми підготовки відповідно до навчального плану другого (магістерського) рівня вищої освіти спеціальності F6 – Інформаційні системи та технології денної форми навчання.
Робочу програму навчальної дисципліни укладено згідно з вимогами семестрової системи організації освітнього процесу в НУОП.
Програма визначає обсяги компетентностей, які повинен опанувати здобувач вищої освіти відповідно до освітньо-професійної програми, алгоритму вивчення навчального матеріалу дисципліни «Проектування експертних систем», необхідне методичне забезпечення, складові та технологію оцінювання навчальних досягнень.
Дисципліна базується на знаннях та вміннях, отриманих здобувачами вищої освіти при вивченні дисциплін: «Організація баз даних», «Розробка програмних додатків засобами мови Python» з циклу першого (бакалаврського) рівня вищою освіти спеціальності F6– Інформаційні системи та технології.
Дисципліна викладається протягом першого семестру першого курсу, складається з лекційних та лабораторних занять і входить до циклу професійної підготовки вибіркової частини навчального плану другого (магістерського) рівня вищої освіти спеціальності F6 – Інформаційні системи та технології. Відповідно до навчального плану закінчується заліком у першому семестрі та захистом РГР.

Мета вивчення дисципліни: формування у студентів теоретичних знань і практичних навичок з проектування, розробки та впровадження експертних систем (ЕС) для вирішення складних задач у різних галузях. Ознайомлення з основними принципами побудови ЕС, методами моделювання знань, алгоритмами обробки інформації та технологіями розробки баз знань. Набуття компетенцій у застосуванні ЕС для автоматизації процесів прийняття рішень, оптимізації діяльності організацій та підвищення ефективності управління складними системами.

Практичне значення та використання отриманих знань: полягає в підготовці магістрів до роботи у сфері розробки та впровадження інтелектуальних рішень для автоматизації процесів прийняття рішень та оптимізації складних систем.
Тематика та види навчальних занять

Для денної форми здобуття освіти

Лекційні заняття
Лекція 1. «Основні положення розвитку та призначення експертних систем».
Лекція 2. «Експертні системи-основні поняття».
Лекція 3. «Класифікація експертних систем».
Лекція 4. «Розробка ЕС».
Лекція 5. «Бази знань експертних систем».
Лекція 6. «Моделі представлення знань».
Лекція 7. «Основи побудови та використання механізмів логічного висновку».
Лекція 8. «Нейромережева технологія у експертних системах».

Лабораторні заняття
Лабораторне зайняття №1. «Вивчення можливостей інтелектуальних систем».
Мета заняття: ознайомлення з основними принципами роботи інтелектуальних систем, напрямками застосування.
Лабораторна робота №2 «Використання семантичних мереж для представлення знань»
Мета заняття: Навчитися використовувати семантичні мережі для представлення знань інтелектуальних системах.
Лабораторне зайняття №3. «Використання фреймів для представлення знань».
Мета заняття: навчитися використовувати фрейми для представлення знань у ЕС.
Лабораторна робота 4 «Розробка експертної системи з онтологічної моделі».
Мета заняття: освоєння застосування прологу розробки експертних систем з онтологічної моделі заданої предметної області.
Лабораторна робота 5 «Машина логічного висновку».
Мета заняття: вивчення функціонування машини логічного висновку
Лабораторна робота 6 «Розробка експертної системи аналізу фінансового стану підприємства».
Мета заняття: вивчити архітектуру експертної системи економічного аналізу діяльності підприємства.
Лабораторна робота 7 «Реалізація експертної системи на основі результатів когнітивного моделювання».
Мета заняття: вивчити експертні системи на основі результатів когнітивного моделювання

Консультації здійснюються впродовж семестру згідно встановленого розкладу.
Індивідуальна робота

Для денної форми здобуття освіти

Розрахунково-графічна робота

Мета розрахунково-графічної роботи – закріплення теоретичних знань з основ проектування експертних систем, моделей подання знань та алгоритмів їх обробки, розвиток практичних навичок у створенні архітектури експертної системи, розробці бази знань та налаштуванні механізмів логічного висновку.
Здобувач отримує завдання першому в семестрі лабораторному занятті.
Пояснювальна записка містить 25-30 сторінок Кількість розділів – 3.
Змістовна послідовність виконання роботи.
1.Ознайомлення з літературними джерелами та науковими статтями про експертні системи.
2. Вибір предметної області. Обрати предметну область, в якій планується створити експертну систему, згідно варіанту. Описати основні особливості предметної області, ключові завдання, які потрібно вирішити за допомогою експертної системи.
3. Формалізація знань. Визначити набір знань, необхідних для роботи експертної системи, і описати їх у формалізованому вигляді. Побудувати схему бази знань, використовуючи методи подання знань (продукційні правила, фрейми, семантичні мережі або логічні вирази).
4. Розробка архітектури експертної системи. Спроектувати основні компоненти системи: Інтерфейс користувача. База знань. Механізм логічного висновку. Модуль пояснення рішень.
5. Розробка бази знань. Скласти продукційні правила або інші елементи бази знань, що відображають закономірності предметної області. Протестувати логіку бази знань на основі кількох прикладів або ситуацій.
6.Налаштування механізму логічного висновку. Вибрати метод висновку (прямий або зворотний ланцюжок).Описати алгоритм роботи системи, враховуючи обраний метод.
7. Розробка інтерфейсу користувача. Спроектувати прототип інтерфейсу, що забезпечує зручність взаємодії користувача з експертною системою. Надати можливість введення даних, отримання рекомендацій та перегляду логіки рішення.
8.Тестування системи. Провести тестування розробленого прототипу на наборі прикладів із предметної області. Проаналізувати коректність роботи логічного висновку, відповідність результатів очікуваним.

9. Оформлення звіту. Опис усіх етапів роботи, аналіз отриманих результатів. Включення архітектури експертної системи (графічна схема), приклади правил бази знань та висновків.

Захист розрахунково-графічної роботи – протягом останнього навчального тижня семестру.

Форми контрольних заходів та оцінювання результатів навчання

Для денної форми здобуття освіти
Поточний контроль полягає у виконанні
1) 6-ми індивідуальних поточних завдань. Індивідуальні поточні завдання виконуються на комп’ютері з використанням мови Python та інших технологій, відповідно до мети та завдань лабораторних занять. Бездоганне виконання індивідуального поточних завдання №1–№6 оцінюється у 10 балів; виконання індивідуального розрахунково-графічного завдання – 20 балів.
2) двох модульних контрольних робіт. Модульні контрольні роботи складаються з теоретичної і практичної частин та проводяться у формі комп'ютерного тестування. Бездоганне виконання кожної модульної контрольної роботи становить 10 балів.
Підсумковий контроль – залік. Максимальна оцінка, яку може отримати студент – 100 балів.