Учебно-методический комплекс по дисциплине “основы искусственного интеллекта для специальности физика с дополнительной специальностью «информатика» icon

Учебно-методический комплекс по дисциплине “основы искусственного интеллекта для специальности физика с дополнительной специальностью «информатика»



Смотрите также:


Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Армавирская государственная педагогическая академия»

Институт прикладной информатики, математики и физики

Кафедра информатики и информационных технологий обучения


Утверждено на заседании кафедры

Протокол №_____ от ”_____”_______________2012г.
Зав. кафедрой___________________


УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

по дисциплине

“ОСНОВЫ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА”

для специальности

ФИЗИКА С ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ СПЕЦИАЛЬНОСТЬЮ «ИНФОРМАТИКА»
^


4 курс, 7 семестр.

Форма отчетности: экзамен




Программа составлена

доцентом Козыревой Г.Ф.


2012 год


АННОТАЦИЯ


Курс “Основы искусственного интеллекта” предназначен для ознакомления студентов с одним из разделов информатики – искусственным интеллектом.

Курс “Основы искусственного интеллекта” должен расширить представления будущего учителя информатики о возможностях вычислительной техники, сферах ее применения, показать наиболее перспективные направления развития информатизации общества.

Для решения вышеперечисленных задач данный курс разбивается на две части. В первой рассматриваются основные методы представления и решения интеллектуальных задач, способы представления знаний и методы вывода, структура экспертных систем и основные принципы их разработки.

Во второй части изучаются основные понятия языка программирования ПРОЛОГ: предикаты, утверждения, правила, цели. Рассматривается структура программ на ПРОЛОГе, методы повторений и рекурсии, вводится понятие списка. На основе введенных основных понятий этого языка показываются методы решения простейших задач. На концептуальном уровне вводится представление о функциональном программировании на примере языка программирования ЛИСП.

Содержание курса “Основы искусственного интеллекта” составляет лекционный курс и лабораторные занятия. Лекционный курс позволяет изложить необходимый материал и создает теоретическую основу для практической отработки приемов решения задач. Лабораторные занятия проводятся по подгруппам и предусматривают реализацию полученных студентами заданий в виде программ на ЭВМ. Задания для лабораторных занятий имеют проблемный характер, наиболее типичный для задач, решаемых методами и средствами декларативного программирования.

Итоговый контроль проводится в форме экзамена.


^ 1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА.


Курс “Основы искусственного интеллекта” предназначен для ознакомления студентов с одним из разделов информатики – искусственным интеллектом.

Цель курса - отразить основные направления и методы, применяемые в ИИ как на этапе анализа, так и на этапе разработки и реализации интеллектуальных систем. Понятийный, методологический и технологический материал курса играет важную роль в формировании научного мировоззрения будущего учителя информатики в области решения проблем анализа, разработки и реализации интеллектуальных систем учебного назначения.

В результате изучения курса «Основы искусственного интеллекта» студент должен иметь представление:

  • об основных типах задач, решаемых в области искусственного интеллекта;

  • о месте и роли, о состоянии развития современных декларативных языков, о проблемах и направлениях развития декларативного программирования;

  • о множестве задач, решаемых с применением логического программирования и о методах их решения;

  • о вопросах представления данных для решения задач логического программирования, о приемах разработки программ с применением декларативных языков программирования;

  • о назначении и возможностях функционального программирования.

Студент должен знать:

  • основные модели представления знаний:

  • назначение и основные принципы работы экспертных систем;

  • базовые понятия и определения, используемые в логическом программировании;

  • методы и уровни представления данных, способы обработки и хранения данных;

  • основы технологии программирования в программных средствах, используемых в современных декларативных языках.

Студент должен уметь:

  • разрабатывать и тестировать программы с применением программных средств, используемых в современных декларативных языках;

  • использовать специальную литературу в изучаемой предметной области.

Курс “Основы искусственного интеллекта” должен расширить представления будущего учителя информатики о возможностях вычислительной техники, сферах ее применения, показать наиболее перспективные направления развития информатизации общества.

Для решения вышеперечисленных задач данный курс разбивается на две части. В первой рассматриваются основные методы представления и решения интеллектуальных задач, способы представления знаний и методы вывода, структура экспертных систем и основные принципы их разработки.

Во второй части изучаются основные понятия языка программирования ПРОЛОГ: предикаты, утверждения, правила, цели. Рассматривается структура программ на ПРОЛОГе, методы повторений и рекурсии, вводится понятие списка. На основе введенных основных понятий этого языка показываются методы решения простейших задач. На концептуальном уровне вводится представление о функциональном программировании на примере языка программирования ЛИСП.

Содержание курса “Основы искусственного интеллекта” составляет лекционный курс и лабораторные занятия. Лекционный курс позволяет изложить необходимый материал и создает теоретическую основу для практической отработки приемов решения задач. Лабораторные занятия проводятся по подгруппам и предусматривают реализацию полученных студентами заданий в виде программ на ЭВМ. Задания для лабораторных занятий имеют проблемный характер, наиболее типичный для задач, решаемых методами и средствами декларативного программирования.

Итоговый контроль проводится в форме экзамена.


^ 2. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ.



Всего

В т.ч. аудиторных,час

Самост.



^

Раздел, тема


часов

Всего

Из них

работа,










аудит.

Лекции

Лаб. работы

час

1

2

3

4

5

6

7

1

Основные направления исследований в области искусственного интеллекта.

2

2

2




2

2

Система знаний. Модели представления знаний: логическая, сетевая, фреймовая, продукционная.

4

2

2




2

3

Понятие о экспертной системе (ЭС).
















3.1

Общая характеристика ЭС. Виды ЭС и типы решаемых задач. Структура и режимы использования ЭС.

2

1

1




1

3.2

Классификация инструментальных средств ЭС и организация знаний в ЭС. Интеллектуальные информационные ЭС.

2

1

1




1

4

Представление о логическом программировании.
















4.1

Представление знаний о предметной области в виде фактов и правил базы знаний Пролога.

12

6

2

4

6

4.2

Дескриптивный, процедурный и машинный смысл программы на Прологе.

4

2

2




2

4.3

Поиск с возвратом. Управление поиском

12

6

2

4

6

4.4

Арифметические вычисления.

4

2




2

2

4.5

Рекурсия и структуры данных в программах на Прологе.

8

4

2

2

4

4.6

Списки. Операции со списками.

13

6

2

4

6

4.7

Технология визуального программирования в среде Visual Prolog.

8

4




4

4

5

Представление о функциональном программировании.

12

6

2

4

6

Итого:

84

42

18

24

42

^ 3. СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ.


3.1. Содержание лекций.


Лекция № 1.

Тема: Искусственный интеллект: предмет, история развития, направления исследований.

Содержание:

Искусственный интеллект(ИИ) как область информатики. История развития исследований в области ИИ. Основные направления исследований: нейрокибернетика и кибернетика «черного ящика». Ранние исследования в 50-60-е годы (Н.Винер, Мак-Каллок, Розенблатт, Саймон, Маккартни, Слэйджл, Сэмюэль, Гелернер, Н.Амосов). Появление первого развитого языка программирования LISP для построения систем ИИ. Появление в конце 60-х годов интегральных (интеллектуальных) роботов и первых экспертных систем. Успехи экспертных систем и застой в нейрокибернетике в 70-е годы. Новый бум нейрокибернетики в начале 80-х годов (Хопфилд). Появление логического программирования и языка PROLOG. Программа создания ЭВМ 5-го поколения. Стратегическая компьютерная инициатива США. Исследования по ИИ в СССР и России.

Место искусственного интеллекта в информационных технологиях. Спектр задач, решаемых в области искусственного интеллекта. Тенденции развития теории искусственного интеллекта


Лекция № 2.

Тема: Система знаний. Модели представления знаний.   

Содержание:

Данные и знания. Система знаний. Свойства знаний и отличие знаний от данных. Типы знаний: декларативные и процедурные, экстенсиональные и интенсиональные. Нечеткие знания. Виды и природа нечеткости. Проблема понимания смысла как извлечения знаний из данных и сигналов.

Представление знаний. Сетевые модели представления данных. Классификация семантических сетей. Преимущества и недостатки семантических сетей. Понятие вывода на семантической сети. Фреймовая модель. Основные типы фреймов. Понятие слота. Фреймы и наследование. Продукционная и логические модели представления знаний.


Лекция № 3.

Тема: Экспертные системы

Содержание:

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.


Лекция № 4.

Тема: Основы логического программирования. Общие сведения о ПРОЛОГе.

Содержание:

Процедурные и декларативные языки программирования. Назначение декларативных языков, их особенности. Использование ПРОЛОГа для решения задач, связанных с проблемами искусственного интеллекта. . Логика Хорна как основа языка логического программирования Prolog. Фундаментальные свойства ПРОЛОГа. Предикаты как отношения между объектами. Структура предикатов. Объекты и типы данных в ПРОЛОГе. Структура программы на ПРОЛОГе.


Лекция № 5.

Тема: Основные понятия ПРОЛОГа.

Содержание:

Представление знаний о предметной области в виде фактов и правил базы знаний Пролога. Представление данных при помощи фактов. Факты унарные, бинарные, n-нарные.

Представление данных при помощи правил. Структура правила.

Запросы программы, их назначение. Запросы простые и составные. Конъюнкция и дизъюнкция целей.

Дескриптивный, процедурный и машинный смысл программы на Прологе.


Лекция № 6.

Тема: Поиск с возвратом. Управление поиском

Содержание:

Поиск решения задачи в ПРОЛОГе. Сопоставление и унификация. Поиск с возвратом. Управление поиском. Стандартные предикаты fail и отсечения. Механизм действия. Примеры использования


Лекция № 7.

Тема: Рекурсия.

Содержание:

Понятие рекурсии. Рекурсия как метод организации повторяющихся действий в ПРОЛОГе. Достоинства и недостатки рекурсии. Создание рекурсивных правил. Хвостовая рекурсия. Способы задания хвостовой рекурсии. Примеры решения задач с использованием рекурсии.


Лекция № 8.

Тема: Списки. Операции со списками.

Содержание:

Список как рекурсивный объект данных в ПРОЛОГе. Примеры списков. Объявление списков. Стандартные задачи обработки списков. Генерирование списков. Объединение списков. Поиск заданного элемента в списке. Удаление элемента из списка и вставка элемента в список.


Лекция № 9.

Тема: Представление о функциональном программировании.


Содержание:

Общие сведения о языках функционального программирования. Области применения языка функционального программирования LISP. Основы языка: лямбда-исчисление А. Чёрча и теория рекурсивных функций. Основные особенности языка LISP. Элементарные понятия. Символьные выражения: атомы и списки. Функции. Инфиксная и префиксная нотация. Программирование с помощью функций и процедур.


^ 3.2. Содержание лабораторных работ.


Лабораторная работа № 1. (раздел 4.1)

Тема: Набор, редактирование и тестирование простейших программ в режиме Test Goal.

Цель работы: Отработка практических навыков по набору и редактированию простейших программ в среде Visual Prolog, умения формулировать запросы.

^ Рекомендации к самостоятельной работе:

* Изучить литературу [1], [3], [4]

* Повторить лекционный материал (лекции №1, 2)

* Выполнить электронный тест «Общие сведения о Прологе» для самоподготовки в среде АСТ.

*Изучить материалы электронного методического пособия «Основы искусственного интеллекта» (Разделы 5.1, 5.2, 5.3)

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/INDEX.htm

Содержание работы:

  1. Изучить интерфейс среды Visual Prolog.

  2. Реализовать в среде Visual Prolog Пример 1 лабораторной работы №1

http://www.old.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/lab/vp1.htm

  1. Проанализировать полученные результаты.

  2. Выполнить из лабораторной работы №1

http://www.old.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/lab/vp1.htm

задания для самостоятельной работы № 1 и №3

Форма представления отчета:

Отчет о выполненной самостоятельной работе должен содержать:

  1. тему лабораторной работы;

  2. условие задачи;

  3. листинг программы;

  4. результаты ее тестирования.


Лабораторная работа № 2. (раздел 4.1)

Тема: Создание простейших проектов.

Цель работы: Отработка практических навыков по созданию простейших проектов в среде Visual Prolog

^ Рекомендации к самостоятельной работе:

* Изучить литературу [1], [2], [6]

* Повторить лекционный материал (лекции № 3, 4)

* Выполнить электронный тест «Общие сведения о Прологе» для самоподготовки в среде АСТ.

*Изучить материалы электронного методического пособия «Основы искусственного интеллекта» (Разделы 5.4, 5.5, 5.6)

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/INDEX.htm

Содержание работы:

    1. Реализовать в среде Visual Prolog Пример1 лабораторной работы №2

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/lab/vp2.htm

    1. Проанализировать полученные результаты.

    2. Выполнить задание для самостоятельной работы лабораторной работы №2

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/lab/vp2.htm

Форма представления отчета:

Отчет о выполненной самостоятельной работе должен содержать:

  1. тему лабораторной работы;

  2. условие задачи;

  3. листинг программы;

  4. результаты ее тестирования.


Лабораторная работа № 3. (раздел 4.3)

Тема: Поиск с возвратом

Цель работы: изучение механизма поиска с возвратом

Рекомендации к самостоятельной работе:

* Изучить литературу [2], [3], [5]


* Повторить лекционный материал (лекция № 5)

* Выполнить электронный тест «Поиск с возвратом» для самоподготовки в среде АСТ.

*Изучить материалы электронного методического пособия «Основы искусственного интеллекта» (Раздел 5.8)

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/INDEX.htm

Содержание работы:

1.Реализовать в среде Visual Prolog Пример 1 лабораторной работы №3

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/lab/vp3.htm

2.Проанализировать полученные результаты.

3.Выполнить задание №1 для самостоятельной работы лабораторной работы №3

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/lab/vp3.htm

Форма представления отчета:

Отчет о выполненной самостоятельной работе должен содержать:

  1. тему лабораторной работы;

  2. условие задачи;

  3. листинг программы;

  4. результаты ее тестирования;

  5. целевое дерево поиска решения.


Лабораторная работа № 4. (раздел 4.3)

Тема: Управление поиском с возвратом: предикат fail.

Цель работы: Отработка практических навыков составления программ с использованием предиката fail

^ Рекомендации к самостоятельной работе:

* Изучить литературу [1], [3], [6]

* Повторить лекционный материал (лекция № 5)

* Выполнить электронный тест «Поиск с возвратом» для самоподготовки в среде АСТ.

*Изучить материалы электронного методического пособия «Основы искусственного интеллекта» (Раздел 5.8)

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/INDEX.htm

Содержание работы:

1.Реализовать в среде Visual Prolog Примеры 1 и 2 лабораторной работы №4

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/lab/vp4.htm

2.Проанализировать полученные результаты.

3.Выполнить задания №1 и №3 для самостоятельной работы лабораторной работы №4

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/lab/vp4.htm

Форма представления отчета:

Отчет о выполненной самостоятельной работе должен содержать:

  1. тему лабораторной работы;

  2. условие задачи;

  3. листинг программы;

  4. результаты ее тестирования;


Лабораторная работа № 5. (раздел 4.3)

Тема: Управление поиском с возвратом: предикат отсечения.

Цель работы: Отработка практических навыков составления программ с использованием предиката отсечения

^ Рекомендации к самостоятельной работе:

* Изучить литературу [2], [3], [5]

* Повторить лекционный материал (лекция № 5)

* Выполнить электронный тест «Поиск с возвратом» для самоподготовки в среде АСТ.

*Изучить материалы электронного методического пособия «Основы искусственного интеллекта» (Раздел 5.8)

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/INDEX.htm

Содержание работы:

1.Реализовать в среде Visual Prolog Пример 1 лабораторной работы №5

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/lab/vp5.htm

2.Проанализировать полученные результаты.

3.Выполнить задание для самостоятельной работы №1 лабораторной работы №5

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/lab/vp5.htm

Форма представления отчета:

Отчет о выполненной самостоятельной работе должен содержать:

  1. тему лабораторной работы;

  2. условие задачи;

  3. листинг программы;

  4. результаты ее тестирования;


Лабораторная работа № 6. (раздел 4.4)

Тема: Арифметика в Прологе.

Цель работы: Отработка практических навыков составления программ, содержащих арифметические действия.

^ Рекомендации к самостоятельной работе:

* Изучить литературу [1], [3], [4], [6]

* Повторить лекционный материал (лекция № 6)

*Изучить материалы электронного методического пособия «Основы искусственного интеллекта» (Раздел 5.9)

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/INDEX.htm

Содержание работы:

1.Реализовать в среде Visual Prolog Примеры 1, 2 лабораторной работы №6

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/lab/vp6.htm

2.Проанализировать полученные результаты.

3.Выполнить задания №1, 5 для самостоятельной работы лабораторной работы №6

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/lab/vp6.htm

Форма представления отчета:

Отчет о выполненной самостоятельной работе должен содержать:

  1. тему лабораторной работы;

  2. условие задачи;

  3. листинг программы;

  4. результаты ее тестирования;


Лабораторная работа № 7. (раздел 4.5)

Тема: Рекурсия.

Цель работы: Отработка практических навыков составления программ с использованием рекурсии.

^ Рекомендации к самостоятельной работе:

* Изучить литературу [2], [3], [4], [6]

* Повторить лекционный материал (лекция № 7)

*Изучить материалы электронного методического пособия «Основы искусственного интеллекта» (Раздел 5.10)

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/INDEX.htm

Содержание работы:

1.Реализовать в среде Visual Prolog Примеры 1, 2 лабораторной работы №7

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/lab/vp7.htm

2.Проанализировать полученные результаты.

3.Выполнить задания №2, 8 для самостоятельной работы лабораторной работы №7

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/lab/vp7.htm

Форма представления отчета:

Отчет о выполненной самостоятельной работе должен содержать:

  1. тему лабораторной работы;

  2. условие задачи;

  3. листинг программы;

  4. результаты ее тестирования;


Лабораторная работа № 8. (раздел 4.6)

Тема: Работа со списками.

Цель работы: Отработка практических навыков составления программ по обработке списков

^ Рекомендации к самостоятельной работе:

* Изучить литературу [2], [3], [5]

* Повторить лекционный материал (лекция № 8)

* Выполнить электронный тест «Списки» для самоподготовки в среде АСТ.

*Изучить материалы электронного методического пособия «Основы искусственного интеллекта» (Раздел 5.11)

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/INDEX.htm

Содержание работы:

1.Реализовать в среде Visual Prolog Примеры 1, 4 лабораторной работы №8

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/lab/vp8.htm

2.Проанализировать полученные результаты.

3.Выполнить задания для самостоятельной работы №1, 5 лабораторной работы №8

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/lab/vp8.htm

Форма представления отчета:

Отчет о выполненной самостоятельной работе должен содержать:

  1. тему лабораторной работы;

  2. условие задачи;

  3. листинг программы;

  4. результаты ее тестирования;


Лабораторная работа № 9. (раздел 4.7)

Тема: Создание простейших проектов с графическим интерфейсом


Цель работы: Отработка практических навыков разработки простейших проектов с графическим интерфейсом

Рекомендации к самостоятельной работе:

*Изучить материалы электронного методического пособия «Практикум решения задач по курсу «Основы искусственного интеллекта» (Раздел 2.1)

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/INDEX.htm

Содержание работы:

1.Реализовать в среде Visual Prolog Пример 1 лабораторной работы №9

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/lab/vp9.htm

2.Проанализировать полученные результаты.

3.Выполнить задание для самостоятельной работы лабораторной работы №9

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/lab/vp9.htm

Форма представления отчета:

Отчет о выполненной самостоятельной работе должен содержать:

  1. тему лабораторной работы;

  2. условие задачи;

  3. листинг программы;

  4. результаты ее тестирования;


Лабораторная работа № 10. (раздел 4.7)

Тема: Создание новых окон в проекте с использованием кнопок и полей ввода.

Цель работы: Отработка практических навыков разработки многооконных проектов

Рекомендации к самостоятельной работе:

*Изучить материалы электронного методического пособия «Практикум решения задач по курсу «Основы искусственного интеллекта» (Раздел 2.2)

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/INDEX.htm

Содержание работы:

1.Реализовать в среде Visual Prolog Пример 1 лабораторной работы №10

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/lab/vp10.htm

2.Проанализировать полученные результаты.

3.Выполнить задание для самостоятельной работы лабораторной работы №10

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/lab/vp10.htm

Форма представления отчета:

Отчет о выполненной самостоятельной работе должен содержать:

  1. тему лабораторной работы;

  2. условие задачи;

  3. листинг программы;

  4. результаты ее тестирования;


Лабораторная работа № 11. (раздел 5)

Тема: Знакомство со средой MuLisp. Базовые функции Лиспа. Символы, свойства символов. Средства языка для работы с числами.

^ Цель работы: Ознакомиться со средой MuLisp. Отработать практические навыки разработки программ с использованием базовых функций и символов Лиспа.

Рекомендации к самостоятельной работе:

* Повторить лекционный материал (лекция № 9)

*Изучить материалы электронного методического пособия «Практикум решения задач по курсу «Основы искусственного интеллекта» (Раздел 2.2)

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/INDEX.htm

Содержание работы:

  1. Основные положения программирования на Лиспе.

  2. Загрузка системы, системный редактор.

  3. Базовые функции языка. Символы, свойства символов.

  4. Средства языка для работы с числами.

  5. Задание к лабораторной работе.

6. Задания к лабораторной работе.


1). Запишите последовательности вызовов CAR и CDR, выделяющие из приведенных ниже списков символ «а». Упростите эти вызовы с помощью функций C...R.

а) (1 2 3 а 4)

б) (1 2 3 4 а)

в) ((1) (2 3) (а 4))

г) ((1) ((2 3 а) (4)))

д) ((1) ((2 3 а 4)))

е) (1 (2 ((3 4 (5 (6 а))))))


2). Каково значение каждого из следующих выражений:

  1. ^ (ATOM (CAR (QUOTE ((1 2) 3 4))));

  2. (NULL (CDDR (QUOTE ((5 6) (7 8)))));

  3. (EQUAL (CAR (QUOTE ((7 )))) (CDR (QUOTE (5 7))));

  4. (ZEROP (CADDDR (QUOTE (3 2 1 0))));


3). Проделайте следующие вычисления с помощью интерпретатора Лиспа:

а) 3.234*(45.6+2.43)

б) 55+21.3+1.54*2.5432-32

в) (34-21.5676-43)/(342+32*4.1)


4). Определите значения следующих выражений:

а) ‘(+ 2 (* 3 5))

б) (+ 2 ‘(* 3 5))

в) (+ 2 (’ * 3 5))

г) (+ 2 (* 3 ’5))

д) (quote ‘quote)

е) (quote 6)


Форма представления отчета:

Отчет о выполненной самостоятельной работе должен содержать:

  1. тему лабораторной работы;

  2. условие задачи;

  3. листинг программы;

  4. результаты ее тестирования;


Лабораторная работа № 12. (раздел 5)

Тема: Определение функций. Функции ввода-вывода. Вычисления, изменяющие структуру.

^ Цель: Получить навыки в написании функций. Изучить функции ввода-вывода.

Рекомендации к самостоятельной работе:

* Повторить лекционный материал (лекция № 9)

*Изучить материалы электронного методического пособия «Практикум решения задач по курсу «Основы искусственного интеллекта» (Раздел 2.2)

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/INDEX.htm

Содержание работы:

  1. Функции, определяемые пользователем.

  2. Функция ввода.

  3. Функции вывода.

  4. Вычисления, изменяющие структуру.

  5. Задание к лабораторной работе.

1). Определите с помощью лямбда-выражения функцию, вычисляющую:

  1. +y-x*y;

  2. x*x+y*y;

  3. x*y/(x+y)-5*y;

2). Определите функции (NULL x), (CADDR x) и (LIST x1 x2 x3) с помощью базовых функций. (Используйте имена NULL1, CADDR1 и LIST1, чтобы не переопределять одноименные встроенные функции системы.

3). Используя композицию, напишите функции, которые осуществляют обращение списка из 2, 3, ... , n элементов.

4). Используя композицию описанных выше предикатов и логических связок, постройте функцию, которая проверяет, является ли ее аргумент:

a) списком из 2, 3, ... элементов;

b)списком из 2, 3, ... атомов;

5). Напишите функцию:

  1. такую, что P(n) для произвольного целого n есть список из трех элементов, а именно: квадрата, куба и четвертой степени числа n;

  2. для двух аргументов значением которой является список из двух элементов (разности и остатка от деления);

  3. такую, что A(n) есть список (The answer is n). Так, значением (A 12) будет (The answer is 12);

  4. семи аргументов, значением которой служит сумма всех семи аргументов.

6). Для каждого из следующих условий определить функцию одного аргумента L , которая имеет значение T, если условие удовлетворяется, и NIL в противном случае:

  1. n-ый элемент L есть 12;

  2. n-ый элемент L есть атом;

  3. L имеет не более n элементов (атомов или подсписков).


^ 4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ

САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ


Самостоятельная работа студентов состоит в изучении рекомендуемой литературы, проработке лекционного материала, выполнения предложенных заданий.

Особое значение имеет самостоятельная работа студентов в компьютерном классе, где они должны получить прочные навыки реализации составленной программы на ЭВМ, умения по набору, редактированию и запуску программы. Одним из результатов самостоятельной работы за ЭВМ является развитие навыков по проведению анализа результатов выполнения программы, умения доказывать правильность составленного алгоритма.

Самостоятельная работа студентов должна быть направлена на формирование и углубление практических навыков работы с ЭВМ, на овладение приемами постановки и разработки основных этапов решения задачи. В течение семестра студенты должны изучить основные понятия и методы решения задач на ПРОЛОГе.

^ 4.1. Рекомендации для подготовки к лабораторным работам

Рекомендации к самостоятельной работе:


Рекомендации к ЛР №1

* Изучить литературу [1], [3], [4]

* Повторить лекционный материал (лекции №1, 2)

* Выполнить электронный тест «Общие сведения о Прологе» для самоподготовки в среде АСТ.

*Изучить материалы электронного методического пособия «Основы искусственного интеллекта» (Разделы 5.1, 5.2, 5.3)

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/INDEX.htm

Трудоемкость – 2 часа


Рекомендации к ЛР №2

* Изучить литературу [1], [2], [6]

* Повторить лекционный материал (лекции № 3, 4)

* Выполнить электронный тест «Общие сведения о Прологе» для самоподготовки в среде АСТ.

*Изучить материалы электронного методического пособия «Основы искусственного интеллекта» (Разделы 5.4, 5.5, 5.6)

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/INDEX.htm

Трудоемкость – 2 часа


Рекомендации к ЛР №3

* Изучить литературу [2], [3], [5]

* Повторить лекционный материал (лекция № 5)

* Выполнить электронный тест «Поиск с возвратом» для самоподготовки в среде АСТ.

*Изучить материалы электронного методического пособия «Основы искусственного интеллекта» (Раздел 5.8)

Трудоемкость – ^ 2 часа


Рекомендации к ЛР №4

* Изучить литературу [1], [3], [6]

* Повторить лекционный материал (лекция № 5)

* Выполнить электронный тест «Поиск с возвратом» для самоподготовки в среде АСТ.

*Изучить материалы электронного методического пособия «Основы искусственного интеллекта» (Раздел 5.8)

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/INDEX.htm

Трудоемкость – ^ 2 часа


Рекомендации к ЛР №5

* Изучить литературу [2], [3], [5]

* Повторить лекционный материал (лекция № 5)

* Выполнить электронный тест «Поиск с возвратом» для самоподготовки в среде АСТ.

*Изучить материалы электронного методического пособия «Основы искусственного интеллекта» (Раздел 5.8)

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/INDEX.htm

Трудоемкость – ^ 2 часа


Рекомендации к ЛР №6

* Изучить литературу [1], [3], [4], [6]

* Повторить лекционный материал (лекция № 6)

*Изучить материалы электронного методического пособия «Основы искусственного интеллекта» (Раздел 5.9)

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/INDEX.htm

Трудоемкость – ^ 2 часа


Рекомендации к ЛР №7

* Изучить литературу [2], [3], [4], [6]

* Повторить лекционный материал (лекция № 7)

*Изучить материалы электронного методического пособия «Основы искусственного интеллекта» (Раздел 5.10)

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/INDEX.htm

Трудоемкость – 2 часа


^ Рекомендации к ЛР № 8

* Изучить литературу [2], [3], [5]

* Повторить лекционный материал (лекция № 8)

* Выполнить электронный тест «Списки» для самоподготовки в среде АСТ.

*Изучить материалы электронного методического пособия «Основы искусственного интеллекта» (Раздел 5.11)

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/INDEX.htm

Трудоемкость – ^ 2 часа

Рекомендации к ЛР № 9

*Изучить материалы электронного методического пособия «Практикум решения задач по курсу «Основы искусственного интеллекта» (Раздел 2.1)

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/INDEX.htm

Трудоемкость – 2 часа


^ Рекомендации к ЛР № 10

*Изучить материалы электронного методического пособия «Практикум решения задач по курсу «Основы искусственного интеллекта» (Раздел 2.2)

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/INDEX.htm

Трудоемкость – 2 часа


^ Рекомендации к ЛР № 11

* Повторить лекционный материал (лекция № 9)

*Изучить материалы электронного методического пособия «Практикум решения задач по курсу «Основы искусственного интеллекта» (Раздел 2.2)

Трудоемкость – ^ 2 часа


Рекомендации к ЛР № 12

* Повторить лекционный материал (лекция № 9)

*Изучить материалы электронного методического пособия «Практикум решения задач по курсу «Основы искусственного интеллекта» (Раздел 2.2)

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/INDEX.htm

Трудоемкость – 2 часа


^ 4.2. Рекомендации для изучения разделов курса самостоятельно.

Тема: Основные направления исследований в области искусственного интеллекта.

Изучить литературу:

[5] – стр. 11-27

[7] – стр. 7- 32

Трудоемкость – 2 час.


Тема: Система знаний. Модели представления знаний

Изучить литературу:

[5] – стр. 41-47

[7] – стр. 27- 42

Трудоемкость – 2 час.


Тема: Понятие о экспертной системе.

Изучить литературу:

[5] – стр. 41-47

[7] – стр. 27- 42

[14] – стр. 4-12

Трудоемкость – 2 час.

Тема: Представление о логическом программировании.

Изучить литературу:

[1] – стр. 12-35

[2] – стр. 41-47

[4] – стр. 17- 62

[6 – стр. 23-55

[11] – стр. 117- 132

[14] – стр. 114-142

Трудоемкость – 14 час.


Тема: Представление о функциональном программировании.

Изучить литературу:

[12] – стр.17- 32

[15] – стр. 114-128

Трудоемкость – 6 час.


^ 4.3 Список рекомендуемой литературы в библиотеке АГПУ с указанием места хранения

УДК 518 ББK 22.18 а.з. К-59 (Научный отдел, Читальный зал)
Козырева Г.Ф.
Лабораторный практикум на языке Visual Prolog: учебно-методическое пособие.-Армавир: , 2004. -54C.

Рекомендуется для изучения разделов 4.1, 4.2, 4.3, 4.5, 4.6

УДК 518 ББK 22.18 а.з. Б-87 (Читальный зал)
Братко И.
Программирование на языке Пролог для искусственного интеллекта/ пер. с англ.-Москва: Мир, 1990. -560C.

Рекомендуется для изучения разделов 1, 2, 4.1, 4.2, 4.3, 4.5, 4.6

УДК 6Ф7.3 ББK 32.973.26 а.з. А-28 (Кабинет информатики, Абонемент)
Адаменко А.Н., Кучуков А.М.
Логическое программирование и Visual Prolog.-Санкт - Петербург: БХВ, 2003. -992C.

Рекомендуется для изучения разделов 2, 3.1, 3.2, 4.1, 4.2, 4.3, 4.5, 4.6

УДК 6Ф7 ББK 32.97 а.з. П-61 (Читальный зал)
Поспелов Г.С., Поспелов Д.А.
Искусственный интеллект-прикладные системы.-Москва: Знание, 1985. -48C.

Рекомендуется для изучения разделов 1, 2, 3.2

УДК 6Ф0.1 ББK а.з. У-37 (Абонемент)
Уинстон П.Г.
Искусственный интеллект / Пер. с англ. В.Л. Стефанюка; Под ред. Д.А. Поспелова.-Москва: Мир, 1980. -519C.

Рекомендуется для изучения разделов 1, 2, 3.1, 3.2


УДК 6Ф0.1 ББK 32.813 а.з. Я-82 (Читальный зал)
Ясницкий Л.Н.
Введение в искусственный интеллект: (учеб. пособие по спец.: "Математика").-Москва: Academia, 2005. -174C.

Рекомендуется для изучения разделов 1, 2, 3.1, 3.2

УДК 6Ф7.3 ББK 32.97 а.з. Я-65 (Абонемент, Читальный зал)
Янсон А.
Турбо - Пролог в сжатом изложении / пер. с нем.-Москва: Мир, 1991. -94C.

Рекомендуется для изучения разделов 4.1, 4.2, 4.3, 4.5, 4.6


^ 4.4. Список электронных ресурсов, рекомендуемых к самостоятельному изучению


Для закрепления полученных знаний рекомендуется использовать следующие электронные ресурсы:

1. Электронные тесты для самостоятельной работы в среде АСТ (банк тестовых заданий ОИИ.ast)

2. Электронное пособие «Язык программирования ПРОЛОГ»

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/prolog.htm

3. Электронное пособие «Начала работы на Turbo Prolog»

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/turbo_prolog.htm

4. Электронное пособие «Использование строк в Прологе»

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/stroki.htm

5. Электронное пособие «Создание динамических баз данных в Turbo Prolog»

http://www.old.agpu.net/institut/kaf/kaf_inf/elibfol/kozyreva/OII/baz_dan.htm


^ 5. ВОПРОСЫ ЭКЗАМЕНА


  1. Искусственный интеллект: предмет, история развития, направления исследований.

  2. Спектр задач, решаемых в области искусственного интеллекта.

  3. Модели представления знаний: семантические сети.

  4. Модели представления знаний: фреймы.

  5. Продукционная модель представления знаний.

  6. Экспертные системы: назначение, спектр решаемых задач.

  7. Структура экспертных систем.

  8. ПРОЛОГ- язык логического программирования.

  9. Структура ПРОЛОГ-программы .

  10. Отношения-факты: форма записи, примеры.

  11. Отношения-правила: структура, назначение, примеры.

  12. Рекурсивное определение правил.

  13. Запросы: внешние и внутренние, простые и составные.

  14. Объекты данных: атомы и числа, переменные, структуры.

  15. Механизм поиска с возвратом в ПРОЛОГе.

  16. Стандартный предикат fail: назначение, примеры использования.

  17. Предикат отсечения: назначение, примеры использования.

  18. Арифметика ПРОЛОГа: операции, функции, примеры использования.

  19. Рекурсивная организация вычислений.

  20. Предикаты ввода: назначение, виды, примеры использования.

  21. Понятие списка в ПРОЛОГе.

  22. Стандартные задачи обработки списков: генерирование списка.

  23. Стандартные задачи обработки списков: объединение списков.

  24. Стандартные задачи обработки списков: поиск элемента в списке.

  25. Стандартные задачи обработки списков: удаление элементов списка.

  26. Стандартные задачи обработки списков: вставка элементов в список.

  27. Общие сведения о языках функционального программирования. Основные особенности языка LISP.

  28. Символьные выражения: атомы и списки. Программирование с помощью функций и процедур.


^ ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ


  1. Заданы отношения вида: столица(город, страна), европа(страна), азия(страна). Создать правила, позволяющее вывести столицы европейских государств.

  2. Составить на языке Пролог программу, реализующую телефонный справочник. В справочнике содержится следующая информация о каждом абоненте: имя и телефон. Реализовать вывод всей информации из справочника, поиск телефона по имени.

  3. Заданы отношения вида: книга(автор, название, издательство). Составить программу для вывода всей информации и для вывода списка книг указанного автора.

  4. Составить на языке Пролог программу для нахождения максимального из А, В, С. (создать правило выбора максимального из 2 чисел).

  5. Составить на языке Пролог программу для вычисления

А! + (А+В)! ( значения А и В вводятся с клавиатуры).

  1. Составить на языке Пролог программу, генерирующую список из 7 элементов, начиная с 10 (каждый следующий элемент списка на 1 меньше предыдущего).

  2. Составить на языке Пролог программу, определяющую, содержится ли заданный элемент Х в списке [3, 4, 5, 6, 7].

  3. Составить на языке Пролог программу, определяющую, какой список необходимо добавить к списку L1=[2,3,4], чтобы получить список L3=[2,3,4,7,8].

  4. Составить на языке Пролог программу для вычисления значения суммы: 5+10+15+...+145

  5. Составить на языке Пролог программу, позволяющую генерировать список [11, 12, 13, 14, 15, 16, 17].



^ 6. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ЛИТЕРАТУРЫ


6.1. Основная литература

  1. Братко И. Программирование на языке ПРОЛОГ для искуственного интеллекта.- М., 1990.

  2. Ин Ц., Соломон Д. Использование Турбо-Пролога. -М., 1993.

  3. Козырева Г.Ф. Лабораторный практикум на языке Visual Prolog: учебно-методическое пособие.-Армавир: , 2004. -54C.

  4. Клоксин У., Меллиш К. Программирование на языке ПРОЛОГ. -М., 1991.

  5. Макаллистер Дж. Искусственный интеллект и Пролог на микроЭВМ.- М., 1990.

  6. Нильсон Н. Искусственный интеллект. М., 1973.

  7. Янсон А. Турбо-Пролог в сжатом изложении. -М.,1990.


^ 6.2.Дополнительная литература

  1. Бир Ст. Кибернетика и управление производством. - М., 1963.

  2. Вейценбаум Дж. Возможности вычислительных машин и человеческий разум. От суждений к вычислениям. М., 1982.

  3. Гутенмахер Л.И. Электронные информационно-логические машины, - М., 1970.

  4. Кирсанов Б.С., Попов Э.В. Экспертные системы. Состояние и перспективы.-В сб. “Экспертные системы”.-М., 1986.

  5. Попов Э.В. Экспертные системы. М., 1987.

  6. Рейтман В.Р. Разработка программ для решения интеллектуальных проблем. “Зарубежная радиоэлектроника”, 1982, №1.

  7. Симонс Дж. ЭВМ пятого поколения: компьютеры 90-х годов. - М., 1985 г.

  8. Тимофеев А.В. Информатика и искусственный интеллект.- М.,1992.






Скачать 357,45 Kb.
Дата конвертации05.08.2013
Размер357,45 Kb.
ТипУчебно-методический комплекс
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rud.exdat.com


База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2012
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Документы