Znalostné systémy

Skratka názvu:ZS
Id. číslo predmetu:2267
Voliteľnosť:Voliteľný
Semester:Zimný
Počet kreditov:5
Ukončenie predmetu:Skúška
Podiel skúšky
na hodnotení predmetu:
60%
Vyučovací jazyk:slovenský
Prednáška:2 hod./týždeň
Cvičenie:2 hod./týždeň; Laboratórne cvičenie
Garant:Ing. Ivan Kapustík
Prednášateľ:Ing. Ivan Kapustík

Príklady otázok


Kľúčové slová

znalosť, znalostný systém, expertný systém, architektúra expertného systému, získavanie znalostí, reprezentácia znalostí, životný cyklus znalostného systému, multiagentový systém, agent, spoločenstvo agentov

Anotácia

Predmet je zameraný na získanie základných informácií a znalostí o princípoch a metódach tvorby znalostných (expertných) systémov. Dôraz sa kladie na prístupy využitia znalostných systémov pre inžinierske aplikácie a princípy, architektúry multiagentových systémov. Predmet dáva ucelený obraz o znalostnom inžinierstve. Zaoberá sa princípmi a metódami tvorby znalostných systémov a možnosťami ich využitia pri riešení problémov. Dôraz sa kladie na vývoj znalostných systémov pre inžinierske aplikácie. Venuje sa aj distribuovanému prístupu k riešeniu úloh a multiagentovým systémom.

Cieľ predmetu

Študenti získajú všeobecný prehľad o získavaní, spracovaní a využití znalostí. Budú poznať základy znalostného inžinierstva a oboznámia sa s najčastejšie používanými reprezentáciami znalostí. Získajú podrobné vedomosti o jednej z uvedených tém a tiež zručnosť v ovládaní jedného z voľne dostupných znalostných systémov.

Nadväznosť predmetu

Predmet je určený pre poslucháčov inžinierskeho štúdia v odbore informatika bez ohľadu na ich predchádzajúcu špecializáciu v bakalárskom štúdiu. Preto neuvádzame požadované predpoklady štúdia, hoci predchádzajúce absolvovanie predmetu Umelá inteligencia v bakalárskom štúdiu by bolo veľmi užitočné.


Sylaby Prednášky

  1. Znalostné inžinierstvo. História znalostných (expertných) systémov. Problémy diagnostického a návrhového typu. Riešenie problémov na základe využívania znalostí. Možnosti využitia znalostných systémov pri riešení problémov.
  2. Architektúra expertných systémov. Opis štruktúry základných komponentov. Prázdny expertný systém.
  3. Znalosti, klasifikácia znalostí, reprezentácia znalostí.
  4. Formálna logika ako formalizmus reprezentácie znalostí. Inferencia založená na formálnej logike. Prolog vs. znalostný systém.
  5. Produkčné systémy ako formalizmy reprezentácie znalostí. Inferencia založená na využívaní pravidiel, priame a spätné reťazenie.
  6. Rámce a scenáre ako formalizmy reprezentácie znalostí. Inferencia založená na rámcoch a scenároch. Objektovo-orientovaný prístup k reprezentácii znalostí.
  7. Sémantické siete ako formalizmus reprezentácie znalostí. Inferencia založená na sémantických sieťach.
  8. Hybridné expertné systémy. Rozšírenia o subsymbolickú reprezentáciu znalostí. Distribuované znalostné systémy – multiagentové systémy. Vlastnosti, architektúry a správanie sa agentov.
  9. Životný cyklus tvorby znalostných systémov. Účastníci procesu tvorby znalostného systému. Špecifiká tvorby znalostných systémov.
  10. Metódy a prostriedky získavania znalostí. Interview, monitorovanie, asociácie, komentovanie postupu, dialóg používateľ - expert, príznakové mriežky. ID3 algoritmus generovania pravidiel. Tvorba konceptuálneho modelu. Tvorba modelu riešenia problému.
  11. Implementačné aspekty tvorby znalostných systémov: programovacie jazyky, prostredia. implementácia pracovnej pamäte. Efektívna implementácia bázy znalostí. Princípy implementácie inferenčného mechanizmu (algoritmus RETE).
  12. Validácia bázy znalostí. Analýza bázy pravidiel (kontrola konzistentnosti, úplnosti; vplyv neurčitosti). Analýza bázy rámcov. Učenie sa.

Projekt:

  1. Každý študent si v rámci samostatného štúdia naštuduje a vypracuje esej na tému: Využitie znalostných systémov. Táto úloha je povinná a je podmienkou absolvovania predmetu.
    Podrobnejší opis prvého projektu.
  2. Každý študent si v rámci samostatného štúdia vyberie, zanalyzuje a vyhodnotí vo dvojici vybraný prostriedok na tvorbu znalostných systémov. Výber sa uskutoční na základe voľne dostupných prostriedkov na Internete a možností odskúšania prostriedku (požadované technické a softvérové vybavenie). Výber aj spracovanie sa bude konzultovať na cvičeniach. Táto úloha je povinná a je podmienkou absolvovania predmetu.
    Podrobnejší opis druhého projektu.

Harmonogram práce na úlohách

  1. Znalostné systémy - všeobecne, požiadavky na cvičenia
    Úloha: počiatočné štúdium, hľadanie materiálov
  2. Konzultovanie dostupných zdrojov na samostatné štúdium a dostupných prostredí na tvorbu ZS
    Úloha: pokračovanie v štúdiu a v hľadaní
  3. Konzultovanie dostupných zdrojov na samostatné štúdium a dostupných prostredí na tvorbu ZS
    Úloha: pokračovanie v štúdiu a v hľadaní
  4. Diskutovanie nájdených zdrojov, výmena skúseností
    Úloha: štúdium, práca na príspevku, analýza vybraného prostriedku
    Odovzdanie písomného zdôvodnenia výberu prostredia na tvorbu ZS
  5. Rozšírenie oblasti samostatného štúdia
    Úloha: štúdium, práca na príspevku, analýza vybraného prostriedku
  6. Konzultácia
    Úloha: dokončenie 1. verzie príspevku, zaslanie elektronickou poštou
  7. Odovzdanie výsledku samostatného štúdia (1. verzia príspevku)
    Úloha: príprava priebežnej správy o analýze prostriedku na tvorbu ZS, posudzovanie príspevkov
  8. Konzultácia
    Úloha: intenzívna práca na analýze prostriedku na tvorbu ZS, zaslanie elektronickou poštou
    dopracovanie a zaslanie posudku učiteľovi aj posudzovanému
  9. Odovzdanie priebežnej správy o analýze prostriedku na tvorbu ZS
    Úloha: príprava prezentácie, dokončenie zadaných úloh
  10. Diskutovanie výsledku posudzovania, konzultácia k úlohám
    Úloha: dokončenie analýzy prostriedku na tvorbu ZS
  11. Prezentácia 1.skupina
    Úloha: dopracovanie a zaslanie finálnej verzie príspevku
  12. Prezentácia 2.skupina, odovzdanie finálnej analýzy prostriedku na tvorbu ZS,
    odovzdanie finálnej verzie príspevku

Podmienky absolvovania predmetu

  1. Získanie zápočtu, čo vyžaduje:

Literatúra k predmetu

  1. Vzorová svetová literatúra:
    F. van Harmelen, V. Lifschitz, and B. Porter, editors:
    Handbook of Knowledge Representation, Elsevier, 2008
    Luger, G.F. – Stubblefield, W.A.: Artificial Intelligence:
    Structures and Strategies for Complex Problem Solving. The Benjamin/Cummings Publ. Company. 1993.
    Russell, S. – Norvig, P.: Artificial Intelligence:
    A Modern Approach, Prentice Hall, 1995.
    Schalkoff, R.J.: Artificial Intelligence:
    An Engineering Approach. McGraw-Hill. 1990.
    Schreiber, G. et. al.: Knowledge Engineering and Management:
    The CommonKADS Methodology, The MIT Press, Cambridge, MA, 2000.
    Stefik, M.: Introduction to Knowledge Systems,
    Morgan Kaufmann Publ., 1995.
    Turban, E.: Expert Systems and Applied Artificial Intelligence.
    Macmillan Publ. Company. 1992.
  2. Dostupná literatúra:
    Kelemen, J. – Kubík, A. – Lenharčík, I. – Mikulecký, P.: Tvorba expertních systému v prostředí CLIPS,
    Grada, 1999.
    Ignizio, J.P.: Introduction to Expert Systems,
    McGraw-Hill, Inc., 1991.
    Mařík, V. a kol.: Umělá inteligence (1),
    Academia, 1993.
    Mařík, V. a kol.: Umělá inteligence (2),
    Academia, 1997.
    Popper, M. – Kelemen, J.: Expertné systémy.
    Alfa, Bratislava. 1989.
    Návrat, P. a kol.: Umelá inteligencia,
    STU Bratislava. 2002.
    Dvořák J.: Expertní systémy
    Skriptá. ČVUT Brno. 2004.

Odkazy na internete


Posledná zmena: