Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Informatyki - Informatyka (S1)

Sylabus przedmiotu Systemy ekspertowe:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Informatyka
Forma studiów studia stacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów nauki techniczne, studia inżynierskie
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 10 Grupa obieralna 6

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
wykładyW6 15 0,90,62zaliczenie
laboratoriaL6 15 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-1Zapoznanie z formą zajęć.1
T-L-2Wstęp do języka programowania Prolog. Przykład składni. Postawowe różnice pomiędzy programowaniem proceduralnym a deklaratywnym. Zależności rodzinne jako przykład prostego systemu deklaratywnego.2
T-L-3Programowanie w Prologu. Wykorzystanie termów, operatorów arytmetycznych. Wykorzystanie unifikacji.2
T-L-4Programowanie w Prologu. Wykorzystanie list. Przykłady problemów rozwiązywanych z wykorzystaniem list. Wudowane predykaty do obsługi list.2
T-L-5Programowanie w Prologu. Sterowanie kolejnością wykonywanych predykatów i głębokością przeszukiwanie drzewa wnioskowania - odcinanie. Zastosowanie negacji logicznej w Prologi. Przykłady.2
T-L-6Wprowadzenie do języka CLIPS. Stworzenie prostego systemu ekspertowego w CLIPS. Różnice pomiędzy CLIPS a Prologiem.2
T-L-7CLIPS. Operacje arytmetyczne obsługa komunikacji z użytkownikiem. Oprogramowanie bardziej złożonego systemu wnioskowania.2
T-L-8CLIPS - kontrola wykonania reguł w programie. Przykłady możliwych stosowanych w praktyce rozwiązań. Omówienie na przykadach.2
15
wykłady
T-W-1Omówienie formy zajęć. Dyskusja tematyki zajęć1
T-W-2Definicja systemu ekspertowego. Kim jest ekspert. Przykład systemu w działaniu. Cechy systemu ekspertowego. Przełomowe rozwiązania w historii systemów ekspertowych.2
T-W-3Reprezentowanie wiedzy w systemie ekspertowym. Rachunek zdań ocena jego ekspresji. Reguły wnioskowania dla rachunku zdań.2
T-W-4Logika 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-5Wykorzystanie teorii Bayesa w systemach ekspertowych. Wyrażanie niepewności i wnioskowanie z niepewnością określaną prawdopodobieństwem. Przykłady systemów.2
T-W-6Język CLIPS do tworzenia systemów ekspertowych. Elementy języka. Budowa bazy wiedzy.2
T-W-7Zastosowanie współczynników wiarygodności w systemach ekspertowych. Ontologie, definicja i wykorzystanie w systemach ekspertowych. Ramy i sieci semantyczne jako formy reprezentowania wiedzy.2
T-W-8Pisemne zaliczenie przedmiotu2
15

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach.15
A-L-2Przygotowanie do sprawdzianów.5
A-L-3Wykonanie programistycznych zadań domowych.12
A-L-4Udział w zaliczeniu formy zajęć i konsultacjach.2
34
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2Przygotowanie do zaliczenia.5
A-W-3Przygotowanie referatu na temat współczesnych systemów ekspertowych i dziedzinach ich wykorzystania.4
A-W-4Udział w zaliczeniu formy zajęć i konsultacjach.3
27

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_W12, I_1A_W16, I_1A_W05C-1T-W-2, T-W-5, T-W-4, T-W-6, T-W-7, T-W-3M-1, M-2, M-4S-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_U19, I_1A_U03C-2T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-7, T-L-8M-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.
3,5Student potrafi 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-1Zapoznanie z formą zajęć.1
T-L-2Wstęp do języka programowania Prolog. Przykład składni. Postawowe różnice pomiędzy programowaniem proceduralnym a deklaratywnym. Zależności rodzinne jako przykład prostego systemu deklaratywnego.2
T-L-3Programowanie w Prologu. Wykorzystanie termów, operatorów arytmetycznych. Wykorzystanie unifikacji.2
T-L-4Programowanie w Prologu. Wykorzystanie list. Przykłady problemów rozwiązywanych z wykorzystaniem list. Wudowane predykaty do obsługi list.2
T-L-5Programowanie w Prologu. Sterowanie kolejnością wykonywanych predykatów i głębokością przeszukiwanie drzewa wnioskowania - odcinanie. Zastosowanie negacji logicznej w Prologi. Przykłady.2
T-L-6Wprowadzenie do języka CLIPS. Stworzenie prostego systemu ekspertowego w CLIPS. Różnice pomiędzy CLIPS a Prologiem.2
T-L-7CLIPS. Operacje arytmetyczne obsługa komunikacji z użytkownikiem. Oprogramowanie bardziej złożonego systemu wnioskowania.2
T-L-8CLIPS - kontrola wykonania reguł w programie. Przykłady możliwych stosowanych w praktyce rozwiązań. Omówienie na przykadach.2
15

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Omówienie formy zajęć. Dyskusja tematyki zajęć1
T-W-2Definicja systemu ekspertowego. Kim jest ekspert. Przykład systemu w działaniu. Cechy systemu ekspertowego. Przełomowe rozwiązania w historii systemów ekspertowych.2
T-W-3Reprezentowanie wiedzy w systemie ekspertowym. Rachunek zdań ocena jego ekspresji. Reguły wnioskowania dla rachunku zdań.2
T-W-4Logika 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-5Wykorzystanie teorii Bayesa w systemach ekspertowych. Wyrażanie niepewności i wnioskowanie z niepewnością określaną prawdopodobieństwem. Przykłady systemów.2
T-W-6Język CLIPS do tworzenia systemów ekspertowych. Elementy języka. Budowa bazy wiedzy.2
T-W-7Zastosowanie współczynników wiarygodności w systemach ekspertowych. Ontologie, definicja i wykorzystanie w systemach ekspertowych. Ramy i sieci semantyczne jako formy reprezentowania wiedzy.2
T-W-8Pisemne zaliczenie przedmiotu2
15

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach.15
A-L-2Przygotowanie do sprawdzianów.5
A-L-3Wykonanie programistycznych zadań domowych.12
A-L-4Udział w zaliczeniu formy zajęć i konsultacjach.2
34
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2Przygotowanie do zaliczenia.5
A-W-3Przygotowanie referatu na temat współczesnych systemów ekspertowych i dziedzinach ich wykorzystania.4
A-W-4Udział w zaliczeniu formy zajęć i konsultacjach.3
27
(*) 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_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)
I_1A_W05ma wiedzę w zakresie algorytmizacji i zasad tworzenia struktur danych
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie studenta z typami systemów ekspertowych i stosowanych sposobach reprezentacji wiedzy oraz praktycznych wykorzystaniach systemów ekspertowych.
Treści programoweT-W-2Definicja systemu ekspertowego. Kim jest ekspert. Przykład systemu w działaniu. Cechy systemu ekspertowego. Przełomowe rozwiązania w historii systemów ekspertowych.
T-W-5Wykorzystanie teorii Bayesa w systemach ekspertowych. Wyrażanie niepewności i wnioskowanie z niepewnością określaną prawdopodobieństwem. Przykłady systemów.
T-W-4Logika 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-6Język CLIPS do tworzenia systemów ekspertowych. Elementy języka. Budowa bazy wiedzy.
T-W-7Zastosowanie współczynników wiarygodności w systemach ekspertowych. Ontologie, definicja i wykorzystanie w systemach ekspertowych. Ramy i sieci semantyczne jako formy reprezentowania wiedzy.
T-W-3Reprezentowanie wiedzy w systemie ekspertowym. Rachunek zdań ocena jego ekspresji. Reguły wnioskowania dla rachunku zdań.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny z prezentacją.
M-2Metoda przypadków: wybór rozwiązań dla analizowanych przykładów. Określenie słabych i mocnych stron proponowanych metod.
M-4Pokaz - demonstracje działających systemów ekspertowych.
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_U19ma umiejętność wyboru algorytmu i struktur danych do rozwiązania określonego zadania inżynierskiego
I_1A_U03umie oceniać przydatność i stosować różne paradygmaty programowania, języki i środowiska programistyczne do rozwiązywania problemów dziedzinowych
Cel przedmiotuC-2Ukształtowanie umiejętności z zakresu tworzenia programów w języku Prolog oraz tworzenia systemów ekspertowych w języku CLIPS.
Treści programoweT-L-2Wstęp 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 termów, operatorów arytmetycznych. Wykorzystanie unifikacji.
T-L-4Programowanie w Prologu. Wykorzystanie list. Przykłady problemów rozwiązywanych z wykorzystaniem list. Wudowane predykaty do obsługi list.
T-L-5Programowanie w Prologu. Sterowanie kolejnością wykonywanych predykatów i głębokością przeszukiwanie drzewa wnioskowania - odcinanie. Zastosowanie negacji logicznej w Prologi. Przykłady.
T-L-6Wprowadzenie do języka CLIPS. Stworzenie prostego systemu ekspertowego w CLIPS. Różnice pomiędzy CLIPS a Prologiem.
T-L-7CLIPS. Operacje arytmetyczne obsługa komunikacji z użytkownikiem. Oprogramowanie bardziej złożonego systemu wnioskowania.
T-L-8CLIPS - kontrola wykonania reguł w programie. 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.
3,5Student potrafi 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.