Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Informatyki - Informatyka (N1)
specjalność: systemy komputerowe i oprogramowanie

Sylabus przedmiotu Systemy ekspertowe:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Informatyka
Forma studiów studia niestacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów nauk technicznych, studiów inżynierskich
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Systemy ekspertowe
Specjalność systemy komputerowe i oprogramowanie
Jednostka prowadząca Katedra Metod Sztucznej Inteligencji i Matematyki Stosowanej
Nauczyciel odpowiedzialny Joanna Kołodziejczyk <Joanna.Kolodziejczyk@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele
ECTS (planowane) 2,0 ECTS (formy) 2,0
Forma zaliczenia zaliczenie Język polski
Blok obieralny 3 Grupa obieralna 6

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
wykładyW7 10 0,90,62zaliczenie
laboratoriaL7 10 1,10,38zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Wiedza: Algorytmizacja i struktury danych.

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zapoznanie studenta z typami systemów ekspertowych i stosowanych sposobach reprezentacji wiedzy oraz praktycznych wykorzystaniach systemów ekspertowych.
C-2Ukształtowanie umiejętności z zakresu tworzenia programów w języku Prolog oraz tworzenia systemów ekspertowych w języku CLIPS.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Wstęp do języka programowania Prolog. Przykład składni. Postawowe różnice pomiędzy programowaniem proceduralnym a deklaratywnym. Zależności rodzinne jako przykład prostego systemu deklaratywnego.2
T-L-2Programowanie w Prologu. Wykorzystanie termów, operatorów arytmetycznych. Wykorzystanie unifikacji.2
T-L-3Programowanie w Prologu. Wykorzystanie list. Przykłady problemów rozwiązywanych z wykorzystaniem list. Wudowane predykaty do obsługi list.2
T-L-4Wprowadzenie do języka CLIPS. Stworzenie prostego systemu ekspertowego w CLIPS. Różnice pomiędzy CLIPS a Prologiem.2
T-L-5CLIPS. Operacje arytmetyczne obsługa komunikacji z użytkownikiem. Oprogramowanie bardziej złożonego systemu wnioskowania. Przykłady możliwych stosowanych w praktyce rozwiązań. Omówienie na przykadach.2
10
wykłady
T-W-1Definicja systemu ekspertowego. Kim jest ekspert. Przykład systemu w działaniu. Cechy systemu ekspertowego. Przełomowe rozwiązania w historii systemów ekspertowych.1
T-W-2Reprezentowanie wiedzy w systemie ekspertowym. Rachunek zdań ocena jego ekspresji. Reguły wnioskowania dla rachunku zdań.2
T-W-3Logika predykatów pierwszego rzędu jako forma reprezentacji wiedzy. Algorytmy wnioskowania. Koniunkcyjna postać normalna jako forma pozwalająca na zalgorytmizowanie wnioskowania. Klauzule Horna i język programowania Prolog.2
T-W-4Wykorzystanie teorii Bayesa w systemach ekspertowych. Wyrażanie niepewności i wnioskowanie z niepewnością określaną prawdopodobieństwem. Przykłady systemów.2
T-W-5Zastosowanie współczynników wiarygodności w systemach ekspertowych. Ontologie, definicja i wykorzystanie w systemach ekspertowych. Ramy i sieci semantyczne jako formy reprezentowania wiedzy.2
T-W-6Pisemne zaliczenie przedmiotu1
10

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach.10
A-L-2Kontakt z prowadzącym.1
A-L-3Przygotowanie do sprawdzianów.10
A-L-4Wykonanie programistycznych zadań domowych.9
30
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach10
A-W-2Konsultacje z prowadzącym1
A-W-3Przygotowanie do zaliczenia.10
A-W-4Przygotowanie referatu na temat współczesnych systemów ekspertowych i dziedzinach ich wykorzystania.4
25

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny z prezentacją.
M-2Metoda przypadków: wybór rozwiązań dla analizowanych przykładów. Określenie słabych i mocnych stron proponowanych metod.
M-3Ćwiczenia laboratoryjne - wykonanie aplikacji przy użyciu języka programowania Prolog i CLIPS
M-4Pokaz - demonstracje działających systemów ekspertowych.

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena formująca: laboratoria: ocena z wykonanych prac domowych, w tym sprawozdań i programistycznych
S-2Ocena formująca: laboratoria: ocena z krótkich sprawdzianów dotyczących bieżącego materiału.
S-3Ocena podsumowująca: wykład: pisemny sprawdzian wiadomości teoretycznych i praktycznych umiejętności rozwiązywania zadań.

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
I_1A_O6/03_W01
Potrafi objaśnić i rozpoznać systemy wykorzystujące paradygmaty programowania deklaratywnego. Potrafi objaśnić i systematyzować systemy ekspertowe. Potrafi rozpoznać obszary zastosowania systemu ekspertowego.
I_1A_W05, I_1A_W12, I_1A_W16T1A_W03, T1A_W04, T1A_W07, T1A_W08, T1A_W10, T1A_W11InzA_W01, InzA_W02, InzA_W03, InzA_W05C-1T-W-4, T-W-3, T-W-2, T-W-1, T-W-5M-4, M-1, M-2S-3

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
I_1A_O6/03_U01
Potrafi rozwiązywać proste problemy z wykorzystaniem paradygmatów programowania deklratywnego. Umie ocenić rozwiązywany problem, by dobrać do niego odpowiedni język programowania. Potrafi posługiwać się językiem Prolog i CLIPS.
I_1A_U15, I_1A_U03, I_1A_U19T1A_U01, T1A_U08, T1A_U09, T1A_U10, T1A_U13, T1A_U14, T1A_U15, T1A_U16InzA_U01, InzA_U02, InzA_U03, InzA_U05, InzA_U06, InzA_U07, InzA_U08C-2T-L-4, T-L-2, T-L-1, T-L-3, T-L-5M-3, M-4S-1, S-2

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
I_1A_O6/03_W01
Potrafi objaśnić i rozpoznać systemy wykorzystujące paradygmaty programowania deklaratywnego. Potrafi objaśnić i systematyzować systemy ekspertowe. Potrafi rozpoznać obszary zastosowania systemu ekspertowego.
2,0Student nie rozumie zagadnień z dziedziny systemów ekspertowych.
3,0Student zna prezentowane formy reprezentacji wiedzy i schematy wnioskowania.
3,5Student potrafi zapisać wiedzę w wybranej formie i dobrać schemat wnioskowania.
4,0Student dokonuje analizy przedstawionych metod i dobiera odpowiednią dla zadania.
4,5Student potrafi przeprowadzić dyskusję dotyczącą projektowania systemu ekspertowego dla wybranego zadania.
5,0Student zaprojektuje system ekspertowy i dobierze wszystkie jego elementy zgodnie z postawionymi założeniam

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
I_1A_O6/03_U01
Potrafi rozwiązywać proste problemy z wykorzystaniem paradygmatów programowania deklratywnego. Umie ocenić rozwiązywany problem, by dobrać do niego odpowiedni język programowania. Potrafi posługiwać się językiem Prolog i CLIPS.
2,0Student nie zna składni języka Prolog i CLIPS.
3,0Student zna podstawowe elementy składnie Prologu i CLIPSa umożliwiające napisanie prostej aplikacji. Rozumie jak deklarować fakty i reguły.
3,5Potrafi wykorzystywać operatory arytmetyczne w Prologu i CLIPSie i wykorzystać do tworzenia reguł.
4,0Student potrafi wykorzystywać listy w Prologu i CLIPSie.
4,5Student napisze samodzielnie program w Prologu i CLIPSie dla zdań analogicznych do przerabianych w trakcie zajęć.
5,0Student potrafi zaprogramować w Prologu i CLIPSie dowolnie sformułowane zadanie.

Literatura podstawowa

  1. Niderliński A., Regułowo-modelowe systemy ekspertowe., Wydawnictwo Pracowni Komputerowej Jacka Skalmierskiego, Gliwice, 2006
  2. Białko M., Programowanie w języku CLIPS 6.0, Politechnika Koszalińska, Koszalin, 2001
  3. Russel S.J., Norvig P., Artificial Intelligence: a modern approach, Prentice Hall, 2003

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Wstęp do języka programowania Prolog. Przykład składni. Postawowe różnice pomiędzy programowaniem proceduralnym a deklaratywnym. Zależności rodzinne jako przykład prostego systemu deklaratywnego.2
T-L-2Programowanie w Prologu. Wykorzystanie termów, operatorów arytmetycznych. Wykorzystanie unifikacji.2
T-L-3Programowanie w Prologu. Wykorzystanie list. Przykłady problemów rozwiązywanych z wykorzystaniem list. Wudowane predykaty do obsługi list.2
T-L-4Wprowadzenie do języka CLIPS. Stworzenie prostego systemu ekspertowego w CLIPS. Różnice pomiędzy CLIPS a Prologiem.2
T-L-5CLIPS. Operacje arytmetyczne obsługa komunikacji z użytkownikiem. Oprogramowanie bardziej złożonego systemu wnioskowania. Przykłady możliwych stosowanych w praktyce rozwiązań. Omówienie na przykadach.2
10

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Definicja systemu ekspertowego. Kim jest ekspert. Przykład systemu w działaniu. Cechy systemu ekspertowego. Przełomowe rozwiązania w historii systemów ekspertowych.1
T-W-2Reprezentowanie wiedzy w systemie ekspertowym. Rachunek zdań ocena jego ekspresji. Reguły wnioskowania dla rachunku zdań.2
T-W-3Logika predykatów pierwszego rzędu jako forma reprezentacji wiedzy. Algorytmy wnioskowania. Koniunkcyjna postać normalna jako forma pozwalająca na zalgorytmizowanie wnioskowania. Klauzule Horna i język programowania Prolog.2
T-W-4Wykorzystanie teorii Bayesa w systemach ekspertowych. Wyrażanie niepewności i wnioskowanie z niepewnością określaną prawdopodobieństwem. Przykłady systemów.2
T-W-5Zastosowanie współczynników wiarygodności w systemach ekspertowych. Ontologie, definicja i wykorzystanie w systemach ekspertowych. Ramy i sieci semantyczne jako formy reprezentowania wiedzy.2
T-W-6Pisemne zaliczenie przedmiotu1
10

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach.10
A-L-2Kontakt z prowadzącym.1
A-L-3Przygotowanie do sprawdzianów.10
A-L-4Wykonanie programistycznych zadań domowych.9
30
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach10
A-W-2Konsultacje z prowadzącym1
A-W-3Przygotowanie do zaliczenia.10
A-W-4Przygotowanie referatu na temat współczesnych systemów ekspertowych i dziedzinach ich wykorzystania.4
25
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaI_1A_O6/03_W01Potrafi objaśnić i rozpoznać systemy wykorzystujące paradygmaty programowania deklaratywnego. Potrafi objaśnić i systematyzować systemy ekspertowe. Potrafi rozpoznać obszary zastosowania systemu ekspertowego.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówI_1A_W05ma wiedzę w zakresie algorytmizacji i zasad tworzenia struktur danych
I_1A_W12ma podstawową wiedzę dotyczącą metod sztucznej inteligencji
I_1A_W16ma wiedzę dotyczącą możliwości zastosowania informatyki w różnych dziedzinach aktywności ludzkiej (np. w przemyśle, zarządzaniu i medycynie)
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_W03ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną obejmującą kluczowe zagadnienia z zakresu studiowanego kierunku studiów
T1A_W04ma szczegółową wiedzę związaną z wybranymi zagadnieniami z zakresu studiowanego kierunku studiów
T1A_W07zna podstawowe metody, techniki, narzędzia i materiały stosowane przy rozwiązywaniu prostych zadań inżynierskich z zakresu studiowanego kierunku studiów
T1A_W08ma podstawową wiedzę niezbędną do rozumienia społecznych, ekonomicznych, prawnych i innych pozatechnicznych uwarunkowań działalności inżynierskiej
T1A_W10zna i rozumie podstawowe pojęcia i zasady z zakresu ochrony własności przemysłowej i prawa autorskiego; umie korzystać z zasobów informacji patentowej
T1A_W11zna ogólne zasady tworzenia i rozwoju form indywidualnej przedsiębiorczości, wykorzystującej wiedzę z zakresu dziedzin nauki i dyscyplin naukowych, właściwych dla studiowanego kierunku studiów
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraInzA_W01ma podstawową wiedzę o cyklu życia urządzeń, obiektów i systemów technicznych
InzA_W02zna podstawowe metody, techniki, narzędzia i materiały stosowane przy rozwiązywaniu prostych zadań inżynierskich z zakresu studiowanego kierunku studiów
InzA_W03ma podstawową wiedzę niezbędną do rozumienia społecznych, ekonomicznych, prawnych i innych uwarunkowań działalności inżynierskiej
InzA_W05zna typowe technologie inżynierskie w zakresie studiowanego kierunku studiów
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie studenta z typami systemów ekspertowych i stosowanych sposobach reprezentacji wiedzy oraz praktycznych wykorzystaniach systemów ekspertowych.
Treści programoweT-W-4Wykorzystanie teorii Bayesa w systemach ekspertowych. Wyrażanie niepewności i wnioskowanie z niepewnością określaną prawdopodobieństwem. Przykłady systemów.
T-W-3Logika predykatów pierwszego rzędu jako forma reprezentacji wiedzy. Algorytmy wnioskowania. Koniunkcyjna postać normalna jako forma pozwalająca na zalgorytmizowanie wnioskowania. Klauzule Horna i język programowania Prolog.
T-W-2Reprezentowanie wiedzy w systemie ekspertowym. Rachunek zdań ocena jego ekspresji. Reguły wnioskowania dla rachunku zdań.
T-W-1Definicja systemu ekspertowego. Kim jest ekspert. Przykład systemu w działaniu. Cechy systemu ekspertowego. Przełomowe rozwiązania w historii systemów ekspertowych.
T-W-5Zastosowanie współczynników wiarygodności w systemach ekspertowych. Ontologie, definicja i wykorzystanie w systemach ekspertowych. Ramy i sieci semantyczne jako formy reprezentowania wiedzy.
Metody nauczaniaM-4Pokaz - demonstracje działających systemów ekspertowych.
M-1Wykład informacyjny z prezentacją.
M-2Metoda przypadków: wybór rozwiązań dla analizowanych przykładów. Określenie słabych i mocnych stron proponowanych metod.
Sposób ocenyS-3Ocena podsumowująca: wykład: pisemny sprawdzian wiadomości teoretycznych i praktycznych umiejętności rozwiązywania zadań.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Student nie rozumie zagadnień z dziedziny systemów ekspertowych.
3,0Student zna prezentowane formy reprezentacji wiedzy i schematy wnioskowania.
3,5Student potrafi zapisać wiedzę w wybranej formie i dobrać schemat wnioskowania.
4,0Student dokonuje analizy przedstawionych metod i dobiera odpowiednią dla zadania.
4,5Student potrafi przeprowadzić dyskusję dotyczącą projektowania systemu ekspertowego dla wybranego zadania.
5,0Student zaprojektuje system ekspertowy i dobierze wszystkie jego elementy zgodnie z postawionymi założeniam
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaI_1A_O6/03_U01Potrafi rozwiązywać proste problemy z wykorzystaniem paradygmatów programowania deklratywnego. Umie ocenić rozwiązywany problem, by dobrać do niego odpowiedni język programowania. Potrafi posługiwać się językiem Prolog i CLIPS.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówI_1A_U15potrafi wykorzystywać poznane metody, modele matematyczne oraz symulacje komputerowe do rozwiązywania prostych problemów inżynierskich
I_1A_U03umie oceniać przydatność i stosować różne paradygmaty programowania, języki i środowiska programistyczne do rozwiązywania problemów dziedzinowych
I_1A_U19ma umiejętność wyboru algorytmu i struktur danych do rozwiązania określonego zadania inżynierskiego
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_U01potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych oraz innych właściwie dobranych źródeł, także w języku angielskim lub innym języku obcym uznawanym za język komunikacji międzynarodowej w zakresie studiowanego kierunku studiów; potrafi integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji, a także wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniać opinie
T1A_U08potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty, w tym pomiary i symulacje komputerowe, interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski
T1A_U09potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne
T1A_U10potrafi - przy formułowaniu i rozwiązywaniu zadań inżynierskich - dostrzegać ich aspekty systemowe i pozatechniczne
T1A_U13potrafi dokonać krytycznej analizy sposobu funkcjonowania i ocenić - zwłaszcza w powiązaniu ze studiowanym kierunkiem studiów - istniejące rozwiązania techniczne, w szczególności urządzenia, obiekty, systemy, procesy, usługi
T1A_U14potrafi dokonać identyfikacji i sformułować specyfikację prostych zadań inżynierskich o charakterze praktycznym, charakterystycznych dla studiowanego kierunku studiów
T1A_U15potrafi ocenić przydatność rutynowych metod i narzędzi służących do rozwiązania prostego zadania inżynierskiego o charakterze praktycznym, charakterystycznego dla studiowanego kierunku studiów oraz wybrać i zastosować właściwą metodę i narzędzia
T1A_U16potrafi - zgodnie z zadaną specyfikacją - zaprojektować oraz zrealizować proste urządzenie, obiekt, system lub proces, typowe dla studiowanego kierunku studiów, używając właściwych metod, technik i narzędzi
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraInzA_U01potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty, w tym pomiary i symulacje komputerowe, interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski
InzA_U02potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne
InzA_U03potrafi - przy formułowaniu i rozwiązywaniu zadań inżynierskich - dostrzegać ich aspekty systemowe i pozatechniczne
InzA_U05potrafi dokonać krytycznej analizy sposobu funkcjonowania i ocenić - zwłaszcza w powiązaniu ze studiowanym kierunkiem studiów - istniejące rozwiązania techniczne, w szczególności urządzenia, obiekty, systemy, procesy, usługi
InzA_U06potrafi dokonać identyfikacji i sformułować specyfikację prostych zadań inżynierskich o charakterze praktycznym, charakterystycznych dla studiowanego kierunku studiów
InzA_U07potrafi ocenić przydatność rutynowych metod i narzędzi służących do rozwiązania prostego zadania inżynierskiego o charakterze praktycznym, charakterystycznego dla studiowanego kierunku studiów oraz wybrać i zastosować właściwą metodę i narzędzia
InzA_U08potrafi - zgodnie z zadaną specyfikacją - zaprojektować proste urządzenie, obiekt, system lub proces, typowe dla studiowanego kierunku studiów, używając właściwych metod, technik i narzędzi
Cel przedmiotuC-2Ukształtowanie umiejętności z zakresu tworzenia programów w języku Prolog oraz tworzenia systemów ekspertowych w języku CLIPS.
Treści programoweT-L-4Wprowadzenie do języka CLIPS. Stworzenie prostego systemu ekspertowego w CLIPS. Różnice pomiędzy CLIPS a Prologiem.
T-L-2Programowanie w Prologu. Wykorzystanie termów, operatorów arytmetycznych. Wykorzystanie unifikacji.
T-L-1Wstęp do języka programowania Prolog. Przykład składni. Postawowe różnice pomiędzy programowaniem proceduralnym a deklaratywnym. Zależności rodzinne jako przykład prostego systemu deklaratywnego.
T-L-3Programowanie w Prologu. Wykorzystanie list. Przykłady problemów rozwiązywanych z wykorzystaniem list. Wudowane predykaty do obsługi list.
T-L-5CLIPS. Operacje arytmetyczne obsługa komunikacji z użytkownikiem. Oprogramowanie bardziej złożonego systemu wnioskowania. Przykłady możliwych stosowanych w praktyce rozwiązań. Omówienie na przykadach.
Metody nauczaniaM-3Ćwiczenia laboratoryjne - wykonanie aplikacji przy użyciu języka programowania Prolog i CLIPS
M-4Pokaz - demonstracje działających systemów ekspertowych.
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: laboratoria: ocena z wykonanych prac domowych, w tym sprawozdań i programistycznych
S-2Ocena formująca: laboratoria: ocena z krótkich sprawdzianów dotyczących bieżącego materiału.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Student nie zna składni języka Prolog i CLIPS.
3,0Student zna podstawowe elementy składnie Prologu i CLIPSa umożliwiające napisanie prostej aplikacji. Rozumie jak deklarować fakty i reguły.
3,5Potrafi wykorzystywać operatory arytmetyczne w Prologu i CLIPSie i wykorzystać do tworzenia reguł.
4,0Student potrafi wykorzystywać listy w Prologu i CLIPSie.
4,5Student napisze samodzielnie program w Prologu i CLIPSie dla zdań analogicznych do przerabianych w trakcie zajęć.
5,0Student potrafi zaprogramować w Prologu i CLIPSie dowolnie sformułowane zadanie.